[發明專利]可提高液動沖擊器工作性能的互鎖式錘閥機構

有效

• 申請號: 201710452067.2
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN107165573B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 劉曉陽;段隆臣;李博;李生海
• 申請（專利權）人: 核工業北京地質研究院
• 主分類號: E21B4/14
• 分類號: E21B4/14
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 閆兆梅

本發明屬于鉆井機械領域，具體公開一種可提高液動沖擊器工作性能的互鎖式錘閥機構，引流管上部插在上接頭底部內，引流管下部插在活閥頂部內，活閥頂部外卡在限位墊內；引流管中部凸臺底面與限位墊之間設有定位套；活閥下部設有沖錘桿，活閥、沖錘桿外部套有沖錘桿上段接頭，活閥與有沖錘桿上段接頭內孔滑動配合，沖錘桿頂部與沖錘上段接頭固定連接，沖錘桿與沖錘上段接頭組成沖錘組件；沖錘桿下部設有沖擊砧座，沖錘桿底部外套有下缸套；外管頂部套在上接頭底部外，外管底部套在沖擊砧座外。本發明中的錘閥互鎖機構改善了液動沖擊器沖錘與活閥閉合密封性能、保證了錘閥結合的同步協調性與可靠度，提高了水能利用率和液動沖擊器的工作性能。

技術領域

本發明屬于鉆井機械領域，具體涉及一種應用于地質礦產資源鉆探、石油鉆井、水文水井鉆探、工程施工領域的液動沖擊器的閥控機構。

背景技術

閥式雙作用式液動沖擊器是研究得最多，也是應用最廣的一種液動沖擊器。它安裝在回轉鉆具上，作為輔助碎巖工具，廣泛應用于鉆探、鉆井領域。有利于提高鉆進效率、提高巖心采取率、防破碎巖層堵卡鉆具、提高鉆頭使用壽命、控制鉆孔偏斜。它是利用面積差或者射流負壓卷吸作用產生的壓力差，讓活閥先于沖錘桿到達上限位位置，然后沖錘桿上行與活閥碰撞閉合，關閉水路通道，從而在沖擊器上腔產生巨大的水擊壓強，水擊壓強作用于沖錘桿與活閥上端面，產生向下的推力，推動沖錘桿活閥一起下行，活閥在下限位裝置作用下停止運動，沖錘桿在慣性力作用下繼續下行一段自由行程后擊打砧座，此過程循環往復，進行沖擊做功。從上述工作原理看，液動沖擊器要想發揮最佳性能，必須保證兩個條件：一是保證沖錘桿與活閥在上行末程能瞬間閉合不脫離；二是保證沖錘桿與活閥在下行沖程中同步運動，不提前脫離導致回程提前進行。但現有液動沖擊器技術的閥控機構中活閥采用等徑結構，在實際應用中會因為加工配合質量、沖洗液黏度、含砂量等原因出現沖錘與活閥關閉不嚴、錘閥提前分離現象，從而導致沖擊頻率不穩、功率下降、水能利用率低、沖擊器工作性能下降等問題出現。

發明內容

本發明的目的是提供一種可提高液動沖擊器工作性能的互鎖式錘閥機構，保證沖錘桿與活閥在沖程與回程工作過程中的可靠協調性，解決現有閥式雙作用液動沖擊器在工作過程中錘閥提前脫離及關閉不嚴的技術不足，提高液動沖擊器的工作可靠性，提高水能利用率，提高液動沖擊器的工作性能。

實現本發明目的的技術方案：一種可提高液動沖擊器工作性能的互鎖式錘閥機構，該互鎖式錘閥機構包括上接頭、引流管、定位套、限位墊、上導向套、活閥、沖錘桿上段接頭、外管、沖錘桿、下缸套和沖擊砧座，引流管上部插在上接頭底部內，引流管下部插在活閥頂部內，活閥頂部外卡在限位墊內；引流管中部凸臺底面與限位墊之間設有定位套；活閥下部設有沖錘桿，活閥、沖錘桿外部套有沖錘桿上段接頭，活閥與有沖錘桿上段接頭內孔滑動配合，沖錘桿頂部與沖錘桿上段接頭固定連接，沖錘桿與沖錘桿上段接頭組成沖錘組件；沖錘桿下部設有沖擊砧座，沖錘桿底部外套有下缸套；外管頂部套在上接頭底部外，外管底部套在沖擊砧座外。

所述的上接頭與引流管上部采用插入式滑動密封結構，引流管上端外徑與上接頭內孔滑動密封配合，配合面中間設有密封圈。

所述的上接頭與外管采用螺紋剛性連接。

所述的上導向套為塔形結構，安裝在外管上端連接螺紋下面的內孔中，上導向套外徑與外管內孔滑動密封配合，上導向套通過外管內孔限位臺階定位，導向套圓周開有側排水孔。

所述的活閥采用芯閥式結構，活閥安裝在沖錘組件中心部位；活閥中心有通水孔，底部封閉，底面加工有沉孔，下段側面開有側排水孔；活閥上部內孔與引流管外徑滑動密封配合。

所述的活閥上段為“工”形結構，小徑部分與閥體外徑屬同軸結構，活閥“工”形結構小徑段安裝在限位墊5的U形卡槽內，“U”形卡槽孔與活閥小徑外徑間隙配合，活閥在“U”形卡槽內可上下自由活動，依靠活閥“工”形結構的上端臺階下沿面與限位墊“U”形槽卡上端面進行限位。

所述的活閥具有底部凸肩，底部凸肩外徑尺寸大于活閥閥體外徑尺寸。