Гидробур
Иллюстрации
Реферат
Со1оэ Советских
Социалистических
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (>i>926210 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07. 04. 80 (21) 2906 31 7/22-03 с прнсоединенсйем заявки рй (23) Приоритет
Опублкковано 07. 05. 82, Бюллетень М 17
Дата опубликования описания 10 05 82 (ью)м. Кл.
Е 21 В 4/02
Государственный комитет
СССР во делам изобретений и открытий (5З) УДК 622.
° 243 92 05 (088.8) (72) Авторы изобретения
П.В. Зыбинский и В.С. Фоменко (71) Заявитель
Донецкий ордена Трудового Красного Зна политехнический институт (54) ГИДРОБУР
Изобретение относится к технике бурения, а именно к гидравлическим забойным двигателям для бурения скважин малого диаметра.
Известен гидробур, содержащий корпус, поршень со штоком, приводной вал, впускной и выхлопной клапаны, подшипниковый узел E1 l.
Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является гид10 робур, содержащий корпус, поршень, шток которого связан с приводным ва-. лом посредством винтовых нарезок, выхлопной клапан, взаимодействующий с
15 поршнем и впускным клапаном, клапан, установленный в полости приводного вала, подшипниковый узел 52/.
Недостатком известных гидробуров является то, что осевое усилие, развиваемое штоком, которое затем преобразуется в крутящий момент, определяется только частью площади поршня, т.е. гидробур относится к классу дифференциальных машин, а это приводит к снижению удельного крутящего момента на выходе, что уменьшает производительность механизма.
Цель изобретения — повышение крутящего момента гидробура.
Указанная цель достигается тем, что клапан, установленный в полости приводного вала, выполнен подпружиненным, причем полость над клапаном гидравлически связана с полостями под поршнем и под штоком.
На фиг. 1 показан гидробур, продольный разрез; на фиг. 2 - продолжение фиг. 1; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 — разрез Б-Б на фиг. 2.
Гидробур состоит из корпуса 1 в " верхней части которого размещено распределительное устройство 2 с цилиндром 3. В средней части корпуса 1 расположен компенсатор реактивного момента 4 с пальцами 5 и роликами б, а в нижней части — подшипниковый узел 7.
30 зом
3 92621
В распределительном устройстве 2 выполнено отверстие 8 для присоединения бурильных труб, подводящих рабочий агент, продольные каналы 9 и 1О для подачи рабочего агента соответственно в верхнюю и нижнюю полости цилиндра
3, камера 11 высокого давления с каналом 12 для соединения с нагнетательной линией и расположенным в ней по центру впускным двухсторонним кла- 10 паном 13 и камера 14 низкого давления с выхлопным окном 15 для отвода рабочего агента, с установленным в ней по центру выхлопным клапаном 16 с тягой 17 и пружиной 18. Внутри ци- 1s линдра 3 помещен поршень 19 со штоком 20 в полости которого установлены верхний 21 и нижний 22 ограничители с пружиной 23. На конце штока 20 жестко закреплен палец 24 с роликами
25, связанными с винтовой нарезкой
26 приводного вала 27 имеющего выхлопное осевое отверстие 28. В полости приводного вала 27 по оси установлен выхлопной клапан 29 с пружиной
30, причем полость над клапаном гидравлически связана с полостями под поршнем 19 и под штоком 20.
Гидробур работает следующим обраРабочий агент (вода, глинистый раствор) по каналам 8 и 12 распределительного устройства 2 заполняет камеру 11 высокого давления и далее верхнюю полость цилиндра 3, вызывая 35 опускание поршня 19 со штоком 20 и пальцем 24 с роликами 25 вниз. Ролики 25, взаимодействуя с винтовой нарезкой 26, заставляют приводной вал
27 вращаться. Реактивный крутящий 40 момент через ролики 6 и пальцы 5 воспринимается корпусом 1. В это время отработанный рабочий агент из нижней полости цилиндра 3 вытесняется через осевое отверстие 28 приводного 45 вала 27 на забой.
На всем протяжении хода поршня 9 вниз клапаны 13 и 16 удерживаются в верхнем положении за счет разности давления рабочего агента снизу и сверху клапана, обеспечивающего их самоуплотнение, так как канал 10 распределительного устройства 2, перекрываемый клапаном, связывает камеру 55 высокого 11 давления с нижней полостью цилиндра 3, имеющей низкое давление, а канал 12 — нагнетательной линией.
0 4
На выхлопной клапан 16 действие сил аналогичное. ! (огда поршень 19 дойдет до нижнего положения, нижний ограничитель
22 упрется в гловку тяги 17, и пружина 23 начинает сжиматься, поскольку система клапанов удерживается давлением жидкости на выхлопной клапан
16. При сжатии пружины 23 на заданную величину, шток 20 перемещает выхлопной клапан 29 вниз и перекрывает выхлопное осевое отверстие 28. Давление жидкости в цилиндре 3 становится одинаковым, и поршень останавливается, а пружина 23 разжимается и перемещает выхлопной 16 и впускной
13 клапана вниз. При этом открывается выхлопное окно 15 и впускной продольный канал 10.
При нижнем положении клапанов, рабочий агент по каналу 12 заполняет камеру 11 высокого давления и далее по каналу 10, кольцевому зазору между корпусом 1 и цилиндром 3 поступает в нижнюю полость цилиндра, вызывая подъем поршня 19 со штоком 20 и пальцем 24 с роликом 25 вверх. Ролики 25, взаимодействуя с винтовой нарезкой 26, заставляют приводной вал
27 вращаться,, а реактивный момент через ролики 6 и пальцы 5 воспринимается корпусом 1. При этом, из-за отсутствия уплотнения штока, рабочая площадь равна площади поршня и одинакова при ходе вниз и вверх. На всем протяжении хода поршня 18 вниз клапан удерживается в нижнем положении за счет разности давления рабочего агента сверху и снизу клапана, обеспечивающего его самоуплотнение, так как канал 9 распределительного устройства 2 связывает камеру высокого давления с верхней полостью цилиндра, имеющей низкое давление, а канал 12 - с нагнетательной линией. На выхлопной клапан 29 действие сил - аналогичное.
В это время отработанный рабочий агент из верхней полости цилиндра 3 вытесняется через камеру 14 низкого давления и выхлопное окно 15 в скважину.
В верхней точке реверса верхний ограничитель 21 упирается в хвостовик выхлопного клапана 16, и при дальнейшем движении вверх, начинает сжиматься пружина 23 до момента соударения с нижним ограничителем 22. Сила соударения ограничителей 21 и 22
926210
5 и сжатие пружины 23 вызывает перестановку клапанов 13 и 16 в исходное положение. B момент перестановки клапанов образуется сбратная гидроударная волна пониженного давления, поэтому давление жидкости в нижней по" лости цилиндра 3 становится меньше рабочего; и выхлопной клапан 29 силой сжатой пружины 30 перемещается вверх и открывает выхлопное осевое отверс- 10 тие 28. Поршень 19 начинает совершать ход вниз, и цикл повторяется. Применение предлагаемого гидробура позволит повысить производительность бурения на 204 по сравнению с из- 15 вестным, за счет повышения удельного крутящего момента на единицу диаметра, повысить надежность и увеличить срок службы путем применения самоуплотняющихся клапанов; а также обеспечить щ бурение геологоразведочных скважин малого диаметра (например ф 59 мм) изза возможности разработки конструкции гидробура соответствующего диаметра..
6 формула изобретения
Гидробур, содержащий корпус, пор" шень, шток которого связан с приводным валом посредством винтовых нарезок, выхлопной клапан, взаимодействующий с поршнем и впускным клапаном, клапан, установленный в полости приводного вала, подшипниковый узел, о т i> и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения крутящего момента, клапан, установленный в полости приводного вала, выполнен подпружиненным, причем полость над клапаном гидравлически связана с полостями под поршнем и под штоком.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР по заявке и 2357690/03, кл. E 21 В 4/02, 1976.
2. Авторское свидетельство СССР
N 788870, кл. Е 21 8 4/02, 1979 (прототип).
926210
b -.Б
Составитель В, Коротков
Редактор В. Иванова Техред М. »дь
Корректор М. Шароши, Ьа
Тираж 624 Подписное
ВНИИПИ Государственного .комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 2918/19
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4