Погружная ударная машина

КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Для этого в погружной ударной машине, включающей размещенные внутри корпуса, оканчивающегося внизу узлом блокировки, а сверху - переходником, дифференциальный поршень-ударник,клапаны прямого и обратного ходов, установленные с возможностью поочередного перемещения, и ограничитель обратного хода поршня-ударника, между клапанами имеется стержень, свободно установленный в центральном канале дифференциального поршня-ударника для осуществления поочередного перемещения клапанов, а ограничитель обратного хода поршня-ударника размещен внутри корпуса с возможностью продольного перемещения на заданную величину, снабжен снизу сменным штоком для регулировки величины хода дифференциального поршня-ударника, а сверху - поршнем.(72) Латыпов Авис Самигуллинович Музапаров Марат Жанибекович Латыпова Юлия Ависовна Хамзин Жантемир Батырханович(57) Изобретение относится к области горного дела,в частности к бурению скважин погружными машинами ударно-вращательным способом. Технический результат изобретения - повышение надежности и упрощение процесса регулировки рабочих параметров. 12625 Изобретение относится к горной промышленности, в частности к погружным ударным машинам,используемым при бурении скважин ударновращательным способом. Известна погружная ударная машина (а.с. СССР 244244, кл. Е 21 В 1/06, 1969), содержащая корпус, наковальню, ограничитель хода, распределительные клапана и поршень-ударник. Основным недостатком такой погружной ударной машины является то, что перекидка нижнего клапана в нем осуществляется за счет инерционных сил, величина которых в момент запуска ударной машины является незначительной. Вследствие этого запуск ее не совсем надежен. Известна погружная ударная машина (Эпштейн Е.Ф., Ясов В.Г. Бурение скважин гидроударниками. М. Недра, 1967, .91, фиг. 30), состоящая из корпуса, узла блокировки, верхнего переходника, дифференциального поршня-ударника с взаимосвязанными клапанами и ограничителем хода. Основным недостатком такой ударной машины является снижение эксплуатационной надежности ввиду наличия клапанных пружин, усложняющих конструкцию и регулировку рабочих параметров машины. Кроме того, наличие жестко установленного ограничителя обратного хода поршняударника приводит к быстрому выходу его (ограничителя) из строя. Следует отметить также сложность процесса регулировки основных рабочих параметров ударной машины (хода клапанов и поршняударника). Задачей изобретения является разработка погружной ударной машины, обладающей повышенной надежностью и упрощенным процессом регулировки рабочих параметров. Для этого в погружной ударной машине, включающей размещенные внутри корпуса, оканчивающегося низу узлом блокировки, а сверху переходником,дифференциальный поршеньударник, клапаны прямого и обратного ходов, установленные с возможностью поочередного перемещения, и ограничитель обратного хода поршняударника, между клапанами имеется стержень, свободно установленный в центральном канале дифференциального поршня-ударника для осуществления поочередного перемещения клапанов, а ограничитель обратного хода поршня-ударника размещен внутри корпуса с возможностью продольного перемещения на заданную величину и снабжен снизу сменным штоком для регулировки величины хода дифференциального поршня-ударника, а сверху поршнем. Такое конструктивное выполнение погружной ударной машины позволяет повысить эксплутационную надежность ее ввиду следующих обстоятельств. Использование свободно установленного штока позволяет осуществить силовое перемещение обоих клапанов (верхний клапан перекидывается за счет взаимодействия со штоком ограничителя хода, а нижний получает тормозной импульс через стержень). Кроме того, появляется возможность измене 2 ния величины хода нижнего клапана, определяющего величину хода поршня-ударника, независимо от величины хода верхнего клапана. Конструкция самих клапанов значительно упрощается. Наличие свободно установленного ограничителя хода со сменными штоками снизу позволяет осуществлять изменение величины хода поршня-ударника в довольно больших пределах, а также обеспечить безударное гашение скорости обратного хода ударника. Изменение величины хода поршня-ударника позволяет изменять в широком диапазоне частоту ударов и их энергию в зависимости от характера проходимых пород. В качестве энергоносителя может быть использована жидкость или сжатый воздух. Изобретение поясняется фиг., на которой представлен продольный разрез погружного ударного механизма. Ударная машина состоит из корпуса 1, имеющего переходник 2 для соединения с колонной бурильных труб, а на нижнем конце - узел блокировки,состоящей из шлицевой муфты 3 и шлицевого вала 4 с резьбой для соединения с породоразрушающим инструментом или колонковой трубой. В верхней части шлицевого вала 4 размещен в расточке нижний клапан 5, имеющий наружный бурт и центральный канал. Внутри корпуса 1 расположен дифференциальный поршень-ударник 6, в центральном канале перемычки которого свободно расположен стержень 7, опирающийся нижним концом в торец клапана 5,а верхним - в нижний торец клапана 8. Кроме центральных полостей в дифференциальном поршнеударнике имеются наклонные питающие каналы 9 и разгрузочные каналы 10. Над верхним цилиндром корпуса свободно установлен ограничитель хода 11, имеющий с нижнего торца шток 12, а с верхнего - поршень 13, входящий в раструб центрального канала 14 верхнего переходника. После сборки ударной машины внутри корпуса образуются камеры прямого хода 15, обратного хода 16 и низкого давления 17. На фиг. через х обозначен ход поршняударника с клапаном, а через у - свободный ход поршня-ударника. Эксплуатация ударной машины осуществляется следующим образом. Посредством переходника 2 ударная машина соединяется с колонной бурильных труб, а на резьбу шлицевого вала 4 навинчивается породоразрушающий инструмент и опускается в скважину. По мере постановки инструмента на забой скважины детали ударной машины займут положения, показанные на рисунке. По мере подачи рабочего агента, например, промывочной жидкости, последняя, поступая по каналу 14, огибает поршень 13 и поступает в камеру 15,далее через верхнюю выборку поршня-ударника 6 и канал 9 поступает в камеру 16. Камера 17 в это время через канал 10 и канал клапана 5 связана с зоной низкого давления. Вследствие этого возникает из 12625 быточное усилие жидкости, направленное вверх и поршень-ударник поднимается вверх под действием этого усилия на величину х совместно с клапаном 5, стержнем 7 и клапаном 8 до момента столкновения верхнего торца последнего со штоком 12 ограничителя хода 11. Вследствие этого движение клапана 8 резко замедлится и он, воздействуя через стержень 7 на клапан 5, сорвет последний с нижнего торца поршня-ударника 6, то есть камера 16 через канал 10 окажется связанной с камерой низкого давления 17, а клапан 8 сядет на свое седло, разобщая камеры 15 и 16. Таким образом, в камере 15 установится высокое давление, а в камере 16 - низкое. Скорость обратного хода поршня-ударника погасится энергией потока жидкости вследствие входа поршня 13 в зауженную часть канала 14. Под воздействием повышенного давления система ограничитель хода - поршень-ударник с клапаном 8 начнет перемещаться вниз. К этому времени под воздействием жидкости, вытесняемой из камеры 17 при гашении скорости обратного хода поршня-ударника,клапан 5 опустится вниз. Этому будет способствовать и то, что при начале движения поршняударника вниз будет происходить вытеснение жидкости из камеры 16, которая частично будет перетекать в камеру 17, а избыточная часть будет вытесняться через канал клапана 5, способствуя перемещению последнего в нижнее положение. По мере перемещения поршня-ударника вниз стержень 7 упрется нижним концом в верхний торец клапана 5, а верхним концом сорвет с седла клапан 8. Благодаря приобретенной энергии поршень-ударник 6 по инерции переместится вниз на величину у и нанесет удар по верхнему торцу (наковальне) шлицевого вала 4. Вследствие этого детали ударной машины займут первоначальное положение, соответствующее показанному на прилагаемой фиг. В случае необходимости блокировка поршняударника осуществляется путем подъема корпуса 1 с шлицевой муфтой 3 вверх на установленную величину. Вследствие этого поршень-ударник 6 своим нижним буртом сядет на торец муфты 3, а клапан 5 с шлицевым валом 4 опустятся вниз, а верхний торец поршня-ударника 6 выйдет в камеру 17, вследствие чего камеры 15 и 17 окажутся связанными, т. е. поршень-ударник перестанет быть дифференциальным (все рабочие площади окажутся в камерах одинакового давления). Регулировку основного рабочего параметра - хода поршня-ударника при необходимости можно легко произвести путем замены у ограничителя хода штока 12, имеющего конусную посадку. Набор этих штоков может включаться в комплект запасных частей. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Погружная ударная машина, включающая размещенные внутри корпуса, оканчивающегося внизу узлом блокировки, а сверху переходником, дифференциальный поршень-ударник, клапаны прямого и обратного ходов, установленные с возможностью поочередного перемещения и ограничитель обратного хода поршня-ударника, отличающаяся тем,что между клапанами имеется стержень, свободно установленный в центральном канале дифференциального поршня-ударника для осуществления поочередного перемещения клапанов, а ограничитель обратного хода поршня-ударника размещен внутри корпуса с возможностью продольного перемещения на заданную величину и снабжен снизу сменным штоком для регулировки величины хода дифференциального поршня-ударника, а сверху-поршнем.