[实用新型]射吸式冲击器阀控机构

说明书

本实用新型涉及一种用于钻探工程的射吸式冲击器。

液动冲击回转钻探是现代五大钻探新技术之一，它具有提高钻探效率、钻孔质量和减少孔内事故，降低钻探成本等多项技术经济效益。冲击器是实现该项技术的核心工具，性能好坏直接关系到冲击回转钻探技术的效果，而冲击器的性能又主要取决于阀控机构。在专利文件CN85101970A中的射吸式冲击器，其阀控机构是击锤与举锤两个活塞以套装形式组合，即阀室、阀、举锤活塞三个零件相互间动密封配合套装在一起，冲程以阀室为液压缸，回程则以阀为液压缸，阀兼有击锤活塞和举锤液压缸两个功能。这种结构使阀控机构存在下述缺点：

1.受两活塞组合形式的制约，采用原阀控机构设计的φ54mm冲击器，其工作流量下限不能低于0.08m³／min，因此，不宜在钻探工作量较多而又要求工作流量小于0.08m³／min的 φ66mm以下口径钻孔中推广应用；

2.由于受两活塞组合形式的制约，两活塞直径差不能小于8mm，因此，它们的作功面积比值供设计选择的范围窄，不能取到最优值；

3.阀室兼作液压缸，因而内孔加工精度和表面粗糙度要求高，并需作表面硬化和耐腐蚀处理，工艺复杂、成本高。

此外，该机构中的喷嘴与上接头用铜焊连接，不便在机场更换，因此在使用过程中合理选用喷嘴口径受到影响。

本实用新型的目的在于克服阀控机构已有技术中的上述缺点，优化结构参数，降低工作流量下限，扩大使用范围、降低制造成本。

本实用新型的结构如图1，其特点是，击锤活塞3与举锤活塞6呈上下对装形式组合。击锤活塞3位于上接头下部与阀上腔24动密封配合，喷嘴4靠外圆锥与击锤活塞中央锥孔打紧连接，阀5呈圆筒状，内腔24的直径大于内腔26的直径，分别是击锤与举锤两活塞3、6的液压缸。举锤活塞6以锥柄跟冲锤7紧固为一体，並与阀下腔26动密封配合，阀上下腔24、26由承喷孔25连通，阀5下端锥孔与冲锤7上端锥顶配合构成截止阀27，阀室2与上接头1由螺纹连接，端面21为阀行程上限，台阶23为阀行程下限。

工作过程：启动前阀5处于行程下限23，冲锤7落在砧子上（图中未画），截止阀27打开；当工作液经喷嘴4高速射入承喷孔25后，阀上腔24降压，下腔26和冲击器内腔28增压，在压力差作用下，阀5与冲锤7先后上行，阀5抵达行程上限21后，冲锤7继续上行，迫使截止阀27快速关闭；此时高速液流在阀内腔24、26产生水击，压力急剧上升，而冲击器内腔28由于截止阀27已关闭，补给液流突然中断，压力迅速下降，在压力差作用下推动阀5与冲锤7一道又迅速向下运动，阀5抵达行程下限23后，冲锤7继续下行至冲击砧子，此时截止阀27又启开，液流畅通，阀5与冲锤7再次进入回程。这样，实现周而复始连续地冲击。

本实用新型有下列优点：

1.工作流量下限降为0.04m³／min，冲击器适应钻孔口径可减小到φ46mm；

2.两活塞3、6组合形式允许它们的直径差为零，其作功面积比值可按最优化设计；

3.原阀室作为击锤活塞液压缸的功能被阀5取代，阀室2的制造工艺简化、成本降低。

4.喷嘴可在机场更换，便于合理选配喷嘴口径。

附图说明：

图1是射吸式冲击器阀控机构结构图；

图2是射吸式冲击器结构图。

实施例：

本实用新型设计的射吸式冲击器（图2），由阀控机构、能量传递机构和外管8构成。

阀控机构（图1）中击锤活塞3位于上接头1下部，属同一零件，与举锤活塞6同以阀5内腔为液压缸，直径差以3～5mm为宜。喷嘴4外圆锥与击锤活塞3中央锥孔均为莫氏锥度，密封件14、15由聚胺脂或丁腈橡胶yx型圈和尼龙挡圈组合而成，截止阀27的锥角为60°，阀程H一般为喷嘴4口径的0.6～1.5倍，可通过垫圈13调节，冲锤自由行程H₁一般为喷嘴4口径的0.5～0.6倍。能量传递机构属已有技术，主要由传动轴9、传动轴套10，砧高调节垫片11和下接头12等件构成。

上述零件中，喷嘴4的材料为硬质合金或高速钢，其它金属件均由调质钢加工。阀5、举锤活塞6及冲锤7锥顶和锤头的碰击摩擦部位，应淬火和镀硬铬或喷镀硬质合金。

本实用新型除可用于地质岩心钻探和水文水井钻探中的常规口径冲击器外，还可设计工程钻井和石油钻井用的大功率冲击器。