[发明专利]可提高液动冲击器工作性能的互锁式锤阀机构

说明书

本发明属于钻井机械领域，具体公开一种可提高液动冲击器工作性能的互锁式锤阀机构，引流管上部插在上接头底部内，引流管下部插在活阀顶部内，活阀顶部外卡在限位垫内；引流管中部凸台底面与限位垫之间设有定位套；活阀下部设有冲锤杆，活阀、冲锤杆外部套有冲锤杆上段接头，活阀与有冲锤杆上段接头内孔滑动配合，冲锤杆顶部与冲锤上段接头固定连接，冲锤杆与冲锤上段接头组成冲锤组件；冲锤杆下部设有冲击砧座，冲锤杆底部外套有下缸套；外管顶部套在上接头底部外，外管底部套在冲击砧座外。本发明中的锤阀互锁机构改善了液动冲击器冲锤与活阀闭合密封性能、保证了锤阀结合的同步协调性与可靠度，提高了水能利用率和液动冲击器的工作性能。

技术领域

本发明属于钻井机械领域，具体涉及一种应用于地质矿产资源钻探、石油钻井、水文水井钻探、工程施工领域的液动冲击器的阀控机构。

背景技术

阀式双作用式液动冲击器是研究得最多，也是应用最广的一种液动冲击器。它安装在回转钻具上，作为辅助碎岩工具，广泛应用于钻探、钻井领域。有利于提高钻进效率、提高岩心采取率、防破碎岩层堵卡钻具、提高钻头使用寿命、控制钻孔偏斜。它是利用面积差或者射流负压卷吸作用产生的压力差，让活阀先于冲锤杆到达上限位位置，然后冲锤杆上行与活阀碰撞闭合，关闭水路通道，从而在冲击器上腔产生巨大的水击压强，水击压强作用于冲锤杆与活阀上端面，产生向下的推力，推动冲锤杆活阀一起下行，活阀在下限位装置作用下停止运动，冲锤杆在惯性力作用下继续下行一段自由行程后击打砧座，此过程循环往复，进行冲击做功。从上述工作原理看，液动冲击器要想发挥最佳性能，必须保证两个条件：一是保证冲锤杆与活阀在上行末程能瞬间闭合不脱离；二是保证冲锤杆与活阀在下行冲程中同步运动，不提前脱离导致回程提前进行。但现有液动冲击器技术的阀控机构中活阀采用等径结构，在实际应用中会因为加工配合质量、冲洗液黏度、含砂量等原因出现冲锤与活阀关闭不严、锤阀提前分离现象，从而导致冲击频率不稳、功率下降、水能利用率低、冲击器工作性能下降等问题出现。

发明内容

本发明的目的是提供一种可提高液动冲击器工作性能的互锁式锤阀机构，保证冲锤杆与活阀在冲程与回程工作过程中的可靠协调性，解决现有阀式双作用液动冲击器在工作过程中锤阀提前脱离及关闭不严的技术不足，提高液动冲击器的工作可靠性，提高水能利用率，提高液动冲击器的工作性能。

实现本发明目的的技术方案：一种可提高液动冲击器工作性能的互锁式锤阀机构，该互锁式锤阀机构包括上接头、引流管、定位套、限位垫、上导向套、活阀、冲锤杆上段接头、外管、冲锤杆、下缸套和冲击砧座，引流管上部插在上接头底部内，引流管下部插在活阀顶部内，活阀顶部外卡在限位垫内；引流管中部凸台底面与限位垫之间设有定位套；活阀下部设有冲锤杆，活阀、冲锤杆外部套有冲锤杆上段接头，活阀与有冲锤杆上段接头内孔滑动配合，冲锤杆顶部与冲锤杆上段接头固定连接，冲锤杆与冲锤杆上段接头组成冲锤组件；冲锤杆下部设有冲击砧座，冲锤杆底部外套有下缸套；外管顶部套在上接头底部外，外管底部套在冲击砧座外。

所述的上接头与引流管上部采用插入式滑动密封结构，引流管上端外径与上接头内孔滑动密封配合，配合面中间设有密封圈。

所述的上接头与外管采用螺纹刚性连接。

所述的上导向套为塔形结构，安装在外管上端连接螺纹下面的内孔中，上导向套外径与外管内孔滑动密封配合，上导向套通过外管内孔限位台阶定位，导向套圆周开有侧排水孔。

所述的活阀采用芯阀式结构，活阀安装在冲锤组件中心部位；活阀中心有通水孔，底部封闭，底面加工有沉孔，下段侧面开有侧排水孔；活阀上部内孔与引流管外径滑动密封配合。

所述的活阀上段为“工”形结构，小径部分与阀体外径属同轴结构，活阀“工”形结构小径段安装在限位垫5的U形卡槽内，“U”形卡槽孔与活阀小径外径间隙配合，活阀在“U”形卡槽内可上下自由活动，依靠活阀“工”形结构的上端台阶下沿面与限位垫“U”形槽卡上端面进行限位。

所述的活阀具有底部凸肩，底部凸肩外径尺寸大于活阀阀体外径尺寸。