[发明专利]一种可提高液动冲击器工作性能的滑阀式阀控机构

说明书

本发明属于钻探、钻井机械领域，具体涉及一种可提高液动冲击器工作性能的滑阀式阀控机构，包括：上接头、上缸套、限位垫、上导向套、滑阀、冲锤、外管和冲击砧座，冲锤下端与冲击砧座的砧座安装于下缸套内孔中；上述零部件安装在液动冲击器的外管内，外管上端与上接头通过螺纹连接，上接头上部与钻杆螺纹连接；外管下端与冲击砧座连接，冲击砧座下端连接钻头或钻具；冲锤上下往复运动，周期性地击打冲击砧座，击打力通过与冲击砧座传递给与之连接的钻具或钻头，进行碎岩做功。本发明有效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。

技术领域

本发明属于钻探、钻井机械领域，具体涉及一种可提高液动冲击器工作性能的滑阀式阀控机构。

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，让活阀先于冲锤到达上限位位置，然后冲锤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与活阀上端面，产生向下的推力，推动冲锤活阀一起下行，活阀在下限位装置作用下停止运动，冲锤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。

现有阀式双作用式液动冲击器的阀控机构存在下述问题：(1)冲锤在回程末了与活阀产生刚性碰撞，冲程越长、冲锤质量越大、冲锤回程速度赶快，碰撞越剧烈，导致阀座和活阀经常损坏，使液动冲击器不能正常工作而中断施工；(2)现有液动冲击器技术的阀控机构，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、锤—阀回程提前现象，从而导致冲击频率不稳、冲击功小、水能利用率低、冲击器工作性能下降等问题出现；(3)现有液动冲击器技术的阀控机构，阀程和冲程为一固定值，冲锤回程末了与活阀接触后，大量的能量消耗在锤阀剧烈碰撞上，甚至出现向上的打击力大于向下的打击力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可提高液动冲击器工作性能的滑阀式阀控机构，解决现有液动冲击器技术中阀控机构锤—阀刚性碰撞、阀座和活阀经常损坏、冲击器性能不稳定的技术不足，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滑阀式阀控机构，所述滑阀式阀机构包括：上接头、上缸套、限位垫、上导向套、滑阀、冲锤、外管和冲击砧座，冲锤下端与冲击砧座的砧座安装于下缸套内孔中；上述零部件安装在液动冲击器的外管内，外管上端与上接头通过螺纹连接，上接头上部与钻杆螺纹连接；外管下端与冲击砧座连接，冲击砧座下端连接钻头或钻具；冲锤上下往复运动，周期性地击打冲击砧座，击打力通过与冲击砧座传递给与之连接的钻具或钻头，进行碎岩做功。

外管上下两端螺纹尾端加工有与螺纹大小径同心的内孔和限位台阶；上导向套安装在外管上部内孔处，通过限位台阶定位，上导向套外径与配合安装的内孔滑动密封配合；上导向套圆周开有侧排水孔，冲锤与滑阀往复运动时，上腔的流体通过侧排水孔进行排出与补充。

滑阀限位垫与上缸套外径等径，依次装入上导向套上部内孔，底部由上导向套的内孔台阶限位固定；上缸套外圆与上导向套上部内孔为滑动密封配合，两零件安装到位后上端面呈平齐状；上接头下端面与上缸套和上导向套上端面贴合压紧，三者中间设计有密封圈，防止流体泄漏泄压。

滑阀式阀控机构采用芯阀式结构，滑阀外圆呈两端小中间大不等径形状，滑阀有中心通水孔，底部封闭，近底端有侧向水孔；滑阀上端外圆与上缸套内孔滑动密封配合，滑阀沿上缸套内孔上下滑动运动；滑阀上部加工有环槽，环槽部分安装在限位垫的U形卡槽中，槽孔与滑阀环槽小径处外径有0.1mm～1.0mm的间隙配合，滑阀在U形卡槽内可上下自由活动；滑阀上下运动时其阀程H由环槽上下台肩和限位垫的上下平面进行限位控制。