[发明专利]液力冲击钻机

说明书

本项发明属于钻探技术，也就是说属于将工作液流，如含粘土的溶液流、工业水流的能量转换为机械式冲击脉冲的液力冲击钻机，上述的机械式冲击脉冲作用在安置于钻井中的破碎岩石的刀具上。

本项发明主要用于建筑工业，石油、天然气和水的开采工业，地质勘探和其它工业领域，目的在于强化钻井过程。

已知一种直接作用式液力冲击钻机（SU，A，1020561）该冲击钻机含有组合式壳体，壳体的上下两节借助于螺纹联接用中部的圆筒接头加以连接。组合式壳体的下节装有铁砧，该铁钻由带有可更换式砧头的花键式柱杆，花键式套座和用来连接破碎岩石刀具的下部接头组成。在液力冲击钻机的壳体内，装有能够进行轴向移动的和被对着铁砧的弹簧作用着的活塞冲头，该活塞冲头利用弹簧和可更换式砧头的撞击面与铁砧相作用。在组合式壳体的上节内和中部的圆筒接头的上方安装一个阀，该阀制作成具有弹簧的碟形金属阀，并且与活塞冲头的上端面相作用。

但是，这种液力冲击钻机所固有的一种现象是阀和活塞冲头的金属接触面上的磨料磨损面固定不变。此外，由于阀与活塞冲头金属接触区域内具有高的动应力和以钢与合金为基体的耐磨材料的脆性，使得在阀和活塞冲头的金属接触面上不能采用耐磨材料。

还知道一种用于钻井的液力冲击钻机（SU，A，775290）这种冲击钻机含有制作成组合式的壳体，壳体的上下两节借助于螺纹联接用中部的圆筒接头加以连接。壳体的下节装有铁砧，该铁砧由带有可更换式冲头的花键式柱杆，花键式套座和用于连接破碎岩石刀具的下部接头组成。在液力冲击钻机的壳体内，装有能够进行轴向移动的和被弹簧作用着的活塞冲头，该活塞冲头利用弹簧和可更换式冲头撞击面与铁砧相作用。在壳体的上节内和中部的圆筒接头的上方安装一个阀，该阀被对着壳体的弹簧作用着，并且装有支承套和用弹性材料制作的封闭元件。封闭元件呈球状，并且被安放在锥形的弹性套筒的空腔内。弹性套筒的工作端面迎面对着工作液流，此工作液流从外表对称地流经封闭元件，并且流过制作在支承套内的直通阀。

已知的这种液力冲击钻机，当采用磨料溶液作为工作液流进行工作时，本质上存在阀的封闭元件的使用期限短和截断液流的功能低等缺点，使用期限短是由于封闭元件单侧迅速磨损，而截断液流的功能低是因为球形封闭元件和活塞冲头的端面之间发生沟槽和漏泄。这种情况可以解释如下，在处于弹簧作用下的支承套与球形封闭元件返回和仃止的时刻，产生一种均匀的绕流，并且液流将球形封闭元件压紧至套筒的内锥面上。因此，没有促使球形封闭元件转动的力量，同时在球形封闭元件与支承套端部之间的接触区域内，将发生积砂，因而球形封闭元件没有转动的可能性，并且将出现球形封闭元件的单侧磨损。

本项发明的基本任务是研制具有这样一种阀的液力冲击钻机，在该阀内，借助于将总工作液流分隔成几个喷射液流的方法，来实现工作液流对封闭元件表面的非对称作用，所说的这些喷射液流作用在封闭元件的表面上，并且相对于壳体的纵向轴线为非对称的，因而也就是相对于封闭元件往复直移运动的方向为非对称的。

所提出的任务是这样解决的，在用来将工作液流的能量转换为作用到破碎岩石的刀具上的机械式冲击脉冲的液力冲击钻机内，含有壳体，安装于该壳体内的并与其具有同一纵向轴线的铁砧，被对着铁砧的弹簧作用着的活塞冲头和被对着壳体的弹簧作用着的阀，此阀的球形封闭元件周期性地与活塞冲头相作用，以形成机械式的冲击脉冲，并且该阀位于支承套内，支承套的工作端面迎面对着工作液流，其内表面呈锥形，根据本项发明，阀的支承套制作有凸棱，这些凸棱相对于壳体的纵向轴线沿直径方向成对地位于支承套的工作端面上。每一凸棱都有与球形封闭元件相互作用的工作侧面，至少工作侧面的一部分要制作成平面，并且为了将工作液流分隔成几个喷射液流，要使沿直径方向布置的两凸棱的工作侧面的平面部分位于被彼此相交的平面内。

根据本项发明，在液力冲击钻机内，使得沿直径方向布置的两凸棱的工作侧面的平面部分所在的平面，相对于壳体的纵向轴线为对称面也是合理的。

根据本项发明，在液力冲击钻机内，可能使得沿直径方向布置的两凸棱的工作侧面的平面部分所在的平面，相对于通过壳体纵向轴线的对称平面是对称的。

根据本项发明，在液力冲击钻机内，使得在支承套的锥形内表面上制作有凹槽也是适当的，这种凹槽相对于壳体的纵向轴线是非对称布置的，并且可以引导喷射液流至球形封闭元件上。