Гидроударник

(19) ЮУ (11) (51) 5 Е 21 В 4 14 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК ПАТЕНТУ ажин на нефть и дроударник содеррпусе наковальню, м и распредели- распределительтановпен понизиКомитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам 21) 5016962/0322) 11.1 2.9146) 15.10.93 Бюл. М 37-3871) Специальное конструкторское бюро Теотехника(73) Специальное конструкторское бюро Теотехника"(57) Использование: бурение сквгаз, Сущность изобретения: гижит корпус, установленные в коподпружиненные боек со штокательный клапан В корпусе передным клапаном по ходу потока ус тель расхода в виде втулки, ограниченно подвижной вдоль оси. Подвижная втулка выполнена с воз - можностью непосредственного взаимодействия с торцом хвостовика распределительного клапана Каждый из взаимодействующих торцов втулки и хвостовика выполнен с кольцевым выступающим поясом Ъ Ч и 18 соответственно и ограничивающими его внутри и снаружи коническими поверхностями 19, 20 у втулки и 21, 22 у хвостовика. При взаимодействии между торцами подвижной втулки и хвостовика образованы кольцевые конфузор 23, торце - . вая дросселирующая щель 24 и диффузор 25. Подвижная втулка выполнена с наружным буртом, опирающимся на ограничительный уступ корпуса 1 через регулировочную прокладку. 3 ил.45 50 55 Изобретение относится к буровой технке и касается забойных гидроударных маш)п) для бурения скважин на пониженных РЭСКОДЭХ,)Лзт)естен гидроударник, содержащий корпус с цилиндром, расположенные внутри корпуса боек со штоком и подпружиненный нд втулке клапан с хвостовиком,)х)1);ящим через центральное отверстие .:)у)1):1, и снабженный радиальными ребрал 1)1, ) 1),)е)ценными во внутреней полости 1,Л),1) С ВОЗМОЖНОСТЬЮ ьас)ИЧНОГО ПЕРЕ. КЫ)1)1 РОДОЛЬНЫХ ПЭЗОВ Э ГУЛКИ И СОПЯ-11) по 1)дГ)ужному дидь.)етру с к г );СЛ 1лап; н в известь)ом ус)р 1;с) ве играетЬ:)01)И ьИТЕ)1 Я РаСХОДД, ТЭК КДК ЖИДКОСТЬ дрогсеирует через каналы ум:1)ьшенного")Е",)Я.Ь)ЕДОСтатКОМ ИЗВЕСТНОГО гИДРОУДаРНИ к я; ляется низкая эффективность устрой. г,д в части понижения расхода, что );ус) овлено частичным г)ере рьтием пдзоп 1)еГ)д)111 при гидроторможении и бь)сгрым ув)ел) чением каналов для г)рохода жидкогт и в 1)ачдле рабочего хода,Наиболее близким из известнх являетсь) гдроуддрник, содержащий цлиндриче- :1.ий коо) "(Г, е)ну три которого установлены д .г,дпьн, подпружиень) ый гп ыосиьь)ь. НО )дквд)ьни боек со што).ом, уг)лотыен. ь)м о 1)ил)",ндре, нэд которым размещен подпружиненный распредели) ельныЙ клапан с хвостовиком и запорныьи элементом, периодически взаимодействующий со штоком бойка, понизитель расхода промывочной жидкости с ограниченно подвижным вдоль оси рабочим элементом.В этом гидроударнике конструкция понизителя расхода сложна, тэк как предусматривает размещение в переходнике цилиндра, системы обводных каналов и выполнение специального канала гидравлической связи с затрубным пространством,Кроме того, известный тидроударник обладает низкой надежностью при работе на абразивных рабочих жидкостях, так как подвижный рабочий элемент понизителя расхода изнашивается в первую очередь по диал 1 етру хвостовика, что приводит к неконтролируемым утечкам рабочей жидкости в момент рабочего хода, а это снижает эффективность работы и силу гидравлического удара, В известном гидроударнике отсутствует возможность изменения степени снижения расхода, что уменьшает эффективность применения понизителя в гидро уда рн и ке. Цель изобретения - повышение надежности гидроударника за счет исключения 5 10 15 20 25 3/ 35 40 коструктивно сложных элементов, применяющихся в понизителе расхода, и повышение эффективности гидроудэрника путем регулирования снижения расхода переменным дросселем.Цель достигается тем, что в гидроударнике, содержащем цилиндрический корпус, внутри ко)орого установлены наковальня, подпружиенный относи)ельно наковальни боек со штоком уплотненным в цилиндре, нэд которым размещен подпружиненный распределительный клапан с хвостовиком и запорным элементом, пе 1)иодически взаимодействую)1)иЙ со штоком бойка, понизитель расхода промывочОЙ жидкости с гнрд)1)ченноодвижнь)м алголь оси рабочим ЗЛЕМСОМ, ПОСЛЕДНИЙ ВЬ)ПОЛН) Н В ВИДЕ втулки с цегральным отперстеел, установле;)ной еосредстденно над хпостовиком р;.)с 11 ред)п)и тельного клапана с возможность)е взаимодействия с е)о торцом, при этом кджд 1 з 1)здл 1 одес тву)о)цих торцов хвогтеп "кд и втулки пь)поле)1 С кольцевым выг.;у)1:)1.1,1)л) 1)ояском и ограничивающими еьо с)1;)ружи коничегкими поверхностями, образу)ощими между взаимодействующими тордм )ольцевые конфузор, торцевую прессеиру)О 11)у)о щель и диффузор.).гьлдсО изобретеию допускается вы О)11111)ч)О 1) у/1 ки 1)т 111 зителя рзсхпдд с бурт) м, оь)иь)дю)циьлся 1)п уступ корпуса, нд кс)тгр,"м ус)дновлена ре)улирово)ььэя прокладка,Такое выполнение позволяет обеспечить дросселировдние жидкости между взаимодействующими торцал 1 и хвостовика распределительного клапана и подвижной вулки понизителя расхода в момент свободного и обратного ходов бойка с понижением расхода и с одновременным регулированием степени дросселирования и, следоыь)тельно, степени понижения расхода. Этому сособствует установка регули- РОВОЧНО)1 П РОКЛДДКИ,Понизитель расхода конструктивно представляет одну деталь - подвижную втулку, что упрощает еьо конструкцию и повышает надежность,Нд фиг. 1 изобрджен,предложенный гидроударник в момент удара; на фиг, 2 - узел Ь на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг, 1. Гидроударник содержит цилиндрическии карус 1, соединенный с цилиндром 2, В корпусе 1 установлены наковальня 3, боек 4 со штоком 5, подпружиненный пружиной 6 относительно наковальни 3, Шток 5 уплотнен в цилиндре 2, В корпусе 1 над бойком 4 ус)аноелен подпружиненный пружиной 7 распределительнь)й клапан 8 с хвостовиком1020253035 4045 раскрытом шлицевом раэьеме 30 рабочая жидкость поступает на забой скважины через колонну бурильных,руб (не показана), верхний переходни 31, центральное отверстие 12 и подвижную втулку 11Перед началом работы подвижная втулка 11 опирается своим буртом 15 на ограничительный уступ 14, а распределительный клапан 8 прижат торцом к под ижной втулке 11 с помоц 1 ью пружины 7, опираощейся на 5055 опорную втулку 26. Дросселируюцая щель 9 и запорным элементом 10, периодически взаимодействующим с бойком 4, В корпусе 1 перед распределительным клапаном 8 походу потока рабочей жидкости установленпонизитель расхода с ограниченно подвижным вдоль оси рабочим элементом в видеподвижной вдоль оси втулки 11 с центральным отверстием 12. Подвижная втулка 11 свободно установлена в корпусе 1, сопрягаясь с ним по наружному диаметру, и перемещается между ограничительнымиуступами 13 и 14 в корпусе, опираясь буртом 15 на уступ 14 через регулировочную прокладку 16. Подвижная втулка 11 выполнена с возможностью непосредственного взаимодействия своим торцом. обращенным к распределительному клапану 8, с торцомхвостовика 9,Каждый из взаилодействующих торцов подвижной втулки 11 и хвостовика 9 распределительного клапана 8 выполнен с кольцевым выступающим пояском 17 и 18 иограничивающими его коническими поверхностяли 19, 20 и 21, 22. Указанные конические поверхности и выступающие пояски образуют между взаилодействуощими торцами 19, 17, 20) подвижной втулки и (21, 18, 22) хвостовика 9 конфузор 23, торцевуюдросселирующую щель 24 и кольцевой диффуэор 25. Запорный элемент 10 выполнен в виде насадки, размещенной на хвостовике9 распределительного клапана 8 и образующей вместе с нил единый рабочий орган, подпружиненный пружиной 7 относительноопорной втулки 6, Опорная втулка 26 опирается на цилиндр 2 корпуса, а пружина 7 распределительного клапана 8 установлена в полости 27 распределительного клапана между торцами хвостовика 9 и опорной втулки 26, Опорная втулка 26 выполнена с радиальными окнами 28, взаимодействуощими с ребрами 29 запорного элелента 10клапана В, Корпус 1 в нижней части имеетшлицевой разьем 30, а в верхний - переходник 31.Гидроударник работает следующим образом.Перед началом работы, когда гидро- ударник поднят над забоем скважины при 24 перекрыта, т.е. имеет место контакт между выступающими поясками 17 и 18 Рабочая жидкость, проходящая через отверстие 12 подвижной втулки 11, воздействует на центральную часть распределительного клапана В, отжимая его вниз и раскрывая дросселирующую щель 24, При постуглении рабочей жидкости в диффузпр 5 л пдпцлл давления распределительный клапан В приво;имается и дросселирующая щель 24 перекрывается. Таким образом, рабочая жидкость, поступающая в полость 27 клапана 8 и далее через окна 28 в центральный канал 32, основное гидравлическое сопротивление встречает в дросселирующей щели 24, которая ограничивает расход жидкости, Распределительный клапан 8, совершая осциллирующее движение, периодически прикрьвает цель 24,При постанпд. гипгннподика на забой и слыканли шлицевого разьема 30 боек 4 со штоком 5 поднимается до контакта с торцом запорноо элемента 10 распределительного клапана 8. При этом в полости 27 распределительного клапана В создается гидравлический удар и клапан устремляется к наковальне 3 совместно с бойком 4, сжимая пружины 6 и 7. Подвижная втулка 11 понизителя расхода при резком увеличении давления в полости 27 клапана 8 поднимается. После оста овки распределительного клапана 8, обусловленной постановкой робер 29 запорного элемента, проходящих через окна 28, на цилиндр 2, боек проходит по инерции некоторый путь 1 свободный путь) и наносит удар по наковальне 3, соединенной с долотом не показано), В верхнее положение под действием сжатых пружин 6 и 7 боек 4 и клапан 8 возвращаотся раздельно. Распределительный клапан В при возврате в верхнее положение пружиной 7 до контакта с торцом (19, 17, 20) подвижной втулки 11 в дальнейшем под давлением рабочей жидко. сти, действующей на центральную часть, отжимается вниз, образуя дросселируощую щел 24, Дросселирующая щель 24 снижает расход жидкости в процессе обратного хода бойка 4, при этом конфузор 23 формирует поток жидкости перед поступлением в дросселирующую щель 24, а диффузор 25 преоб разует скоростной поток в давление, Пп длине диффузор 25 больше конфуэора 23,Б момент встречи запорного элемента 10 распределительного клапана 8 с бойком 4 реализация кинетической энергии бойка 4 приводит к кратковременному обратному потоку рабочей жидкости через полость 27 распределительного клапана 8 в колонну бурильных труб, при этом подвижная вт лка 11 поднимается в верхнее поло, ни- н2001226 величину хода до упора в верхний ограничительный упор 13. При рабочем ходе, начинающемся после полного гидроторможения, распределительный клапан 8 совместно с бойком 4 и штоком 5 под воздействием дав ления на площадь цилиндра 2 диаметром Д разгоняется вниз, совершая рабочий ход. При этом рабочая жидкость устремляется в первоначальном направлении, т.е, через колонну бурильных труб, центральное отвер стие 12 втулки 11 в рабочую полость 27. Втулка 1 1 устанавливается на ограничителыый упор 14.Таким образом с помощью подвижной втулки 11, взаимодействующей с торцом 15 распределительного клапана 8, осуществляется снижение расхода рабочей жидкости при свободном и обратном ходах бойка. Наличие регулировочной прокладки 16 и предварительного поджатия пружины 7 20 распределительного клапана позволяет ре 25 выполнен в виде втулки с центральным отверстием, установленной непосредственно над хвостовиком распределительного клапана с возможностью взаимодействия с его торцом, при этом каждый из взаимо действующих торцов хвостовика и втулкивыполнен с кольцевым выступающим пояском и ограничивающими его внутри и снаружи коническими поверхностями, образующими между взаимодействующими 35 торцами кольцевые конфузор, торцевуюдросселирующую щель и диффузор,Составитель Ю. МатвеевТехред М.Моргентал Корректор М.Самборская Редактор Л. ВолковаЗаказ 3118 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 формула изобретения гидеоудденик, содержащий цилиндрический корпус, внутри которого установлены наковальня, подпружиненный относительно наковальни боек со штоком, уплотненным в цилиндре, над которым размещен подпружиненный распределительный клапан с хвостовиком и запорным элементом, периодически взаимодействующий со штокои бойка, понизитель расхода промывочной жидкости с ограниченно подвижным вдоль оси рабочим элементом, отличающийся тем, что рабочий элемент пониэителя расхода промывочной жидкости гулировать величину расстояния между торцом (19, 17, 20) подвижной втулки и ответным торцом (21, 18, 22) хвостовика распределительного клапана 8, а следовательно, величину дросселирующей щели 24 и силу прижатия подвижной втулки к клапану. Это расширяет воэможности использования гидроударника и позволяет выбрать наиболее оптимальный и надежный режим работы,Эффективность гидроударника подтверждена стендовыми исследованиями, в процессе которых получено увеличение забойной мощности,(56) Авторское свидетельство СССРФ 1502789, кл. Е 21 В 4/14, 1986.Граф Л.Э, и Коган Д.И. Гидроударныемашины и инструмент, М.: Недра, 1972, с.64-65,