Клапанный узел гидроударника с трубчатым клапан-поршнем

(51) 21 4/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Техническим результатом изобретения является повышение долговечности и степени прижатия клапан-поршня к торцу ударника гидроударника с трубчатым клапан-поршнем. Для этого в клапанном узле гидроударника с трубчатым клапан-поршнем, содержащем корпус с разгрузочной камерой, в которой размещен снабжнный опорным кольцом поршень большого диаметра трубчатого клапан-поршня, вокруг разгрузочной камеры расположены струйные насосы, смесительные камеры которых соединены радиальными каналами с разгрузочной камерой.(54) КЛАПАННЫЙ УЗЕЛ ГИДРОУДАРНИКА С ТРУБЧАТЫМ КЛАПАН-ПОРШНЕМ(57) Изобретение относится к области горного дела,в частности к бурению скважин ударновращательным способом. 22521 Изобретение относится к области горного дела, в частности к бурению скважин ударновращательным способом. Известен клапанный узел гидроударника с трубчатым клапан-поршнем (Эпштейн Е.Ф., Ясов В.Г. Бурение скважин гидроударниками. -М. Недра,рис. 31 а), содержащий корпус с ограничителем хода трубчатого клапан-поршня и возвратным элементом в виде пружины. Основным недостатком известного клапанного узла является наличие возвратной пружины,усложняющей конструкцию и регулировку величины хода клапана ввиду изменения рабочих параметров пружины по мере эксплуатации клапанного узла и наличия отклонения их при изготовлении. Известен клапанный узел гидроударника с трубчатым клапан-поршнем (Эпштейн Е.Ф., Ясов В.Г. Бурение скважин гидроударниками. -М. Недра,1967, рис. 31 б), содержащий корпус с разгрузочной камерой, соединенной с затрубным пространством,в которой размещен снабженный опорным кольцом поршень большого диаметра трубчатого клапанпоршня, лишенный вышеупомянутых недостатков. Основным недостатком известного клапанного узла является то обстоятельство, что при работе в разгрузочную камеру поступает буровой раствор,обогащенный шламом, что ускоряет износ трущихся частей клапанного узла, то-есть снижается его долговечность. Кроме того, снижается надежность прижатия клапан-поршня к торцу ударника, так как избыточная площадь его находится в камере с низким давлением. Задачей изобретения является разработка клапанного узла гидроударника с трубчатым клапан-поршнем, обладающего более высокой долговечностью, наджностью регулирования и степенью прижатия клапан-поршня к торцу ударника. Для этого в клапанном узле гидроударника с трубчатым клапан-поршнем, содержащем корпус с разгрузочной камерой, в которой размещен снабженный опорным кольцом поршень большого диаметра трубчатого дифференциального клапанпоршня, вокруг разгрузочной камеры расположены струйные насосы, смесительные камеры которых соединены радиальными каналами с разгрузочной камерой. При таком конструктивном исполнении клапанного узла гидроударника с трубчатым клапан-поршнем (в дальнейшем клапанный узел),во-первых, увеличивается срок службы трущихся частей его, так как в разгрузочную камеру его не поступает буровой раствор, обогащенный шламом во-вторых, повышается надежность прижатия клапан-поршня к торцу ударника, так как при прямом ходе ударника с клапан-поршнем возрастает усилие прижатия его вследствие того, что разгрузочная камера при отсутствии перетока бурового раствора становится камерой высокого давления, так как она сообщается с каналом клапанпоршня. 2 Изобретение поясняется прилагаемым к описанию рисунку, на котором представлен клапанный узел в разрезе. Клапанный узел состоит из корпуса 1, в центральной части которого расположен трубчатый клапан-поршень 2 дифференциальной конструкции(в дальнейшем клапан-поршень) с центральным 3 и радиальными каналами 4. Клапан- поршень имеет поршень 5 малого диаметра и поршень 6 большого диаметра, расположенный в разгрузочной камере 7,вокруг которой имеются струйные насосы 8 с соплом 9, смесительной камерой 10 и диффузором 11. Смесительная камера 10 соединена радиальными каналами 12 с разгрузочной камерой 7, имеющей переменное давление в зависимости от направления движения клапан-поршня 2,периодически взаимодействующего с торцом ударника 13. Клапанпоршень 2 имеет опорное кольцо 14,взаимодействующее с ограничительным кольцом 15 корпуса 1. На рисунке буквойобозначен ход клапан-поршня, буквой У - свободный ход ударника 13. На левой стороне рисунка клапан вверху, на правой-внизу. Действует клапанный узел следующим образом. При отсутствии подачи промывочной жидкости клапан-поршень 2 находится в нижнем положении и его нижний торец находится на расстоянии У от торца ударника 13. По мере подачи промывочной жидкости, которая начинает протекать по соплам 9,поступая в смесительную камеру 10 создат в ней разряжение, вследствие чего через радиальные каналы 12 осуществляется отсасывание промывочной жидкости и давление в разгрузочной камере 7 снижается. Ввиду этого клапан-поршень 2 поднимается вверх, так как площадь поперечного сечения поршня 6 значительно больше такового поршня 5. По мере того, как верхний торец клапанпоршня достигнет кровли разгрузочной камеры 7, а к этому времени торец ударника 13, способом свойственным для гидроударника не рассматриваемого в данном изобретении,поднимется в верхнее положение до упора в нижний торец клапан-поршня 2 прекратится переток промывочной жидкости ниже смесительной камеры струйного насоса 8 и она начнет через радиальные каналы 12 поступать в разгрузочную камеру 10,принуждая клапан-поршень 2 совместно с ударником 13 осуществлять рабочий ход на величину до момента взаимодействия ограничительного кольца 14 с ограничительным кольцом 15. В дальнейшем ударник 13 продолжает движение вниз по инерции, вследствие чего открывается нижнее отверстие диффузора и восстанавливается переток жидкости через каналы струйного насоса 8, вследствие чего рабочий цикл клапан-поршня 2 повторяется. Таким образом разгрузочная камера 7 периодически становится камерой высокого или низкого давления, а промывочная жидкость периодически при нижнем положении клапан-поршня 2 через каналы 4 и 3 и кольцевой зазор между торцами клапан-поршня и ударника 13 перетекать в сторону забоя скважины. 22521 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Клапанный узел гидроударника с трубчатым клапан-поршнем,содержащий корпус с разгрузочной камерой, в которой размещен снабженный опорным кольцом поршень большого диаметра трубчатого дифференциального клапанпоршня,отличающийся тем,что вокруг разгрузочной камеры расположены струйные насосы, смесительные камеры которых соединены радиальными каналами с разгрузочной камерой.