Гидроударник

 

Использование: при бурении скважин различного назначения для выполнения основных и вспомогательных операций технологического процесса проходки выработки и для погружения и извлечения свай, шпунта . Гидроударник содержит корпус 1 с наковальнями 3 и 4 и цилиндром 6, в котором размещен ступенчатый поршень 9, соединенный с ним боек 10, крышку 5, выпускной клапан 13. Хвостовик клапана 13 подпружинен относительно бойка 10 и заведен в его полость. Впускной клапан 15 связан с выпускным клапаном 13 посредством толкателя 17. Поршень 9 выполнен со сквозной полостью и соединен с бойком с возможностью ограниченного осевого перемещения на величину , соответствующую ходу клапанов 13 и, 15. Верхняя часть бойка 10 снабжена уплотнением 12 и заведена в полость поршня концентрично ему. 3 ил. /V

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 E 02 0 7/10, 7/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ьтъилил т. П, П т Г рь т,.- .-л, г йкааф лоэ „. t"„° бк

Т „;.:;,(,;.... 1

Ii >а г с

i : ° В-" °

E" ца" (21) 4806577/33 (22) 19,02.90 (46) 15.07.92. Бюл. N. 26 (71) Донецкий политехнический институт (72) В. И. Блинов, И. B. Равилов, О, Я. Тодер, B. И. Сахно и С. Ю. Преображенский (53) 624.155,15(088.8) ,(56) Разработка гидроударников для бурения инженерно-геологических скважин с буровых судов "Неудачин Г. И. и др. Сборник

Бурение морских инженерно-геологических и глубоких разведочных скважин на нефть и газ, Рига, ВНИИУОРГЕО, 1987, с. 21-26. . Авторское свидетельство СССР

К 1446239, кл. Е 02 D 7/10, 1988. (54) ГИДРОУДАРНИК (57) Использование: при бурении скважин различного назначения для выполнения осИзобретение относится к технике горной промышленности и может быть использовано при бурении скважин различного назначения, погружении и извлечении свай, шпунта и т,д, Известен гидроударник конструкции

Донецкого политехнического института, включающий корпус с цилиндром, в котором размещен поршень бойка, крышку цилиндра с каналами, впускной и выпускной клапаны, связанные толкателем, а также верхнюю и нижнюю наковальни.

Рабочая жидкость, подаваемая в гидроударник насосом, поступает под поршень бойка и перемещает его вверх. В конце хода вверх поршень наносит удар по выпускному клапану, вызывая перестановку клапанов в верхнее положение, а,боек наносит удар по

„, SU „, 1747599A1 новных и вспомогательных операций технологического процесса проходки выработки и для погружения и извлечения свай, шпунта. Гидроударник содержит корпус 1 с наковальнями 3 и 4 и цилиндром 6, в котором размещен ступенчатый поршень 9, соединенный с ним боек 10, крышку 5, выпускной клапан 13. Хвостовик клапана 13 подпружинен относительно бойка 10 и заведен в его полость. Впускной клапан 15 связан с выпускным клапаном 13 посредством толкателя

17. Поршень 9 выполнен со сквозной полостью и соединен с бойком с возможностью ограниченного осевого перемещения на величину, соответствующую ходу клапанов 13 и.15. Верхняя часть бойка 10 снабжена уплотнением 12 и заведена в полость поршня концентрично ему. 3 ил.

L верхней наковальне. При новом положении,. а клапанов рабочая жидкость поступает как под поршень бойка, так и в надпоршневую полость цилиндра. Благодаря тому, что ра- а бочая площадь поршня гидроударника со стороны надпоршневой полости цилиндра д больше, чем его рабочая площадь со стороны подпоршневой полости, боек совершает ход вниз, производя при атом перестановку клапанов в исходное положение и нанося 0 удар по нижней наковальне. Рабочая жид- О кость вновь поступает только в подпоршнеаулт полость цилиндра и цикл работы

;устройства повторяется.

° аЪ

Недостаток описанного гидроударника — малая энергия единичного удара по наковальням, обусловленная большими потерями скорости на участке свободного хо1747599

50

55 да, когда он движется по инерции, а впускной и выпускной клапаны открыты.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является гидроударник, включающий корпус с наковальнями и цилиндром с крышкой, выполненной с каналами, боек, соединенный с ним ступенчатый поршень, имеющий полость, выпускной клапан с подпружиненным относительно бойка хвостовиком, заведенным в полость поршня, и впускной клапан, связанный с выпускным посредством толкателя, Устройство работает следующим образом. 1

Рабочая жидкость от насоса поступает под поршень байка и перемещает его вверх.

В конце хода вверх поршень ударяет по выпускному клапану, вызывая перестановку клапанов в верхнее положение, а боек 2 наносит удар по верхней наковальне. При новом положении клапанов рабочая жидкость поступает как в подпоршневую, так и в надпоршневую полости цилиндра, а поршень, благодаря своей ступенчатой конст- 2 рукции, движется вниз, переставляя в конце хода клапаны в исходное положение и нанося удар по нижней наковальне нижним торцом бойка. Жидкость вновь поступает только в подпоршневую полость цилиндра 3 .и цикл работы устройства повторяется.

Недостаток описанного гидроударника — малая энергия единичного удара по нижней наковальне, обусловленная большими потерями его скорости на участке свободного хода, когда оба клапана открыты, а боек движется вниз по инерции, преодолевая тормозящую силу, вызванную гидравлическими сопротивлениями перетоку рабочей жидкости в механизме.

Целью изобретения является увеличение энергии единичного удара бойка по нижней наковальне путем устранения его свободного хода.

Указанная цель достигается тем, что в известном гидроударнике, включающем корпус с наковальнями и цилиндром с крышкой, выполненной с каналами, боек, соединенный с ним ступенчатый поршень, имеющий полость,.выпускной клапан с подпружиненным относительно бойка хвостовиком, заведенным в полость поршня, впускной клапан, связанный с выпускным посредством толкателя, боек соединен с поршнем, полость которого выполнена сквозной, с возможностью осевого перемещения на величину, соответствующую ходу клапанов, при этом верхняя часть бойка снабжена уплотнением и заведена в полость поршня концентрично ему, На фиг, 1 изображен гидроударник в исходном положении; на фиг. 2 — то же, в моментудара бойка по верхней наковальне; на фиг. 3 — то же, в момент удара бойка по нижней наковальне.

Гидроударник (фиг. 1) состоит из корпуса 1, жестко связанного с верхним переходником 2, верхней 3 и нижней 4 наковальнями. С верхним переходником 2 соединена крышка 5 цилиндра 6, оборудованная впускными 7 и выпускными 8 каналами, В цилиндре 6 установлен ступенчатый поршень 9, Верхняя часть двойка 10, шток 11 которого установлен манжетой 12 и заведена в полость поршня 9 концентрично ему.

Хвостовик выпускного клапана 13 подпружинен относительно бойка 10 пружиной 14, а впускной клапан 15 подпружинен относительно верхнего переходника 2 пружиной

16 и связан с выпускным клапаном 13 толкателями 17.

Гидроударник работает следующим образом, В исходном положении (фиг. 1) боек

10 под действием собственного веса находится в крайнем нижнем положении, выпускной клапан 13 открыт, а впускной клапан

15 перекрывает впускные каналы 7 в крышке 5 цилиндра 6 под действием собственного веса и усилия пружины 16, Поршень 9 также находится в крайнем нижнем положении под действием собственного веса и опирается своим нижним торцом на боек 10.

Для запуска гидроударника в механизм по каналам в верхнем переходнике 2 подается рабочая, жидкость, которая, попадая под поршень 9,.вызывает его перемещение вверх. Вследствие того, что боек 10 соединен с поршнем 9 с возможностью осевого перемещения на величину, соответствующую ходу клапанов 13 и 15 — Sz, a верхняя часть бойка 10 снабжена уплотнительной манжетой 12 и заведена в полость поршня

9 концентрично ему, происходит следующее йоршень 9 движется вверх до момента, пока не будет пройдено расстояние, равное ходу клапанов 13 и 15 — $2, а затем продолжает разгон совместно с бойком 10, захватив его верхнюю часть. Во время совместного движения поршня 9 с бойком

10жидкость через выпускной канал 8 вытесняется в окружающую среду, а пружина 14 сжимается, поскольку. выпускной клапан 13 удерживается в исходном положении толкателями 17, упирающимися во впускной клапан 15, на который действует давление рабочей жидкости. Пройдя совместно с бойком 10 расстояние, равное рабочему ходу бойка 10 вверх $в илпределяемое как разность полного хода бойка 10 S>, и половины хода клапанов 13 и 15 — S2, поршень 9 своим

1747599

20

40

50 верхним торцом наносит удар по тарелке выпускного клапана 13, вызывая тем самым перестановку клапанов 13 и 15 в верхнее положение. При этом оставшийся до верхней наковальни 3 путь, равный половине хода клапанов 13 и 15 — Sz, боек 10 с порш- 5 нем 9 проходят за счет накопленной во время рабочего хода вверх Яв кинетической энергии совместно с клапанами 13 и 15. Эта фаза рабочего цикла механизма заканчивается ударом бойка 10 по верхней наковальне 3, который в аиде волны упругой деформации передается на корпус 1 гидроударника.

Оставшуюся половину своего хода Sz клапаны 13 и 15 проходят за счетинерционных сил и под действием сжатой пружины

14 (фиг, 2). В верхнем положении впускной клапан 15 открывает впускные каналы 7 в крышке 5 цилиндра 6, а выпускной клапан

13 перекрывает выпускной канал 8 и удерживается на своем посадочном месте давлением рабочей жидкости со стороны надпоршневой полости цилиндра 6. На этой фазе рабочего цикла механизма рабочая жидкость получает доступ как в подпоршневую полость цилиндра 6, так и в его надпоршневую полость. Благодаря тому, что верхняя часть бойка 10 снабжена уплотнительной манжетой 12 и заведена в полость поршня 9 концентрично ему, боек 10 под .30 действием давления рабочей жидкости на его верхний торец (в этом случае рабочая площадь равна площади уплотненной относительно нижней наковальни 4 части штока

11) начинает движение вниз, увлекая за собой ступенчатый поршень 9.

В это время происходит переток рабочей жидкости, вытесняемой из-под поршня

9 в надпоршневую полость цилиндра 6 через открытые внускные каналы 7 в крышке

5 цилиндра 6. Пройдя расстояние, равное рабочему ходу вниз S< (в предлагаемом гидроударнике рабочий ход вниз SH, и полный ход S> бойка 10 равны), боек 10 наносит удар по нижней наковальне 4 (фиг. 3) Таким образом, благодаря тому. что боек 10 соединен с поршнем 9, полость которого выполнена сквозной, с возможностью осевого перемещения на величину, соответствующую ходу клапанов 13 и 15 — Sz, а верхняя часть бойка 10 снабжена уплотнительной манжетой 12 и заведена в полость поршня 9 концентрично ему. боек 10 наносит удар по нижней наковальне 4 в конце рабочего хода вниз Ян, не затрачивая энергию на преодоление гидроторможения, возникающего после открытия выпускного клапана 13.

В момент удара бойка 10 по нижней наковальне 4 поршень 9, который во время совместного движения с бойком 10 приобрел скорость, равную предударной скорости последнего, продолжает двигаться по инерции вниз, нанося удар по хвостовику выпускного клапана 13 срывая последний с его посадочного места в крышке 5 цилиндра

6. Клапаны 13 и 15 с поршнем 9 совершают ход вниз на величину их хода до упора поршня 9 в боек 10 (фиг. 1), Жесткость пружины

16 подбирается таким образом, чтобы компенсировать усилие пружины 14, направленное на удержание выпускного клапана

13 и верхнем положении. В момент соударения поршня 9 с бойком 10 впускной клапан

15 закрывается, а выпускной клапан 13 открывается, Рабочая жидкость вновь поступает в подпоршневую полость цилиндра 6 (фиг. 1), и цикл работы механизма повторяется.

Ударные импульсы, передающиеся на корпус 1 от наковален 3 и 4,используются для совершения работы по погружению в грунт или извлечению из него обсадных труб, свай, шпунта и других элементов.

Формула изобретения

Гидроударник, включающий корпус с наковальнями и цилиндром с крышкой, выполненной с каналами, боек, соединенный с ним ступенчатый поршень, имеющий полость, выпускной клапан с подпружиненным относительно бойка хвостовиком, заведенным в полость поршня, впускной клапан, связанный с выпускным посредством толкателя, отличающийся тем, что, с целью увеличения энергии единичного удара бойка по нижней наковальне, боек соединен с поршнем, полость которого выполнена сквозной, с возможностью осевого перемещения на величину, соответствующую ходу клапанов, при этом верхняя часть бойка снабжена уплотнением и заведена в полость поршня конц нтрично ему.

1747599

° 4

Ф ф

% с

Фиг.2

Редактор H. Сильнягина

Заказ 2478 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент"., r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

/б

ff

f7

LG

17

Составитель B. Блинов

Техред М,Моргентал Корректор Л. Бескид

8 (6

Ю