UA123191C2

UA123191C2 - SUBMERSIBLE HYDRAULIC IMPACTOR AND HOW IT WORKS

Info

Publication number: UA123191C2
Application number: UAA201908912A
Authority: UA
Inventors: Володимир Євгенійович Антончик; Олександр Євгенійович Назаров; Валентин Феодосійович Ганкевич; Оксана Вікторівна Лівак
Original assignee: Національний технічний університет "Дніпровська політехніка"
Priority date: 2019-07-23
Filing date: 2019-07-23
Publication date: 2021-02-24

Abstract

Занурювальний гідроударник містить корпус, бурову коронку, бойок, прискорювач, верхній клапан, нижній клапан у вигляді засувної втулки. Прискорювач має порожнину у вигляді циліндричного каналу, де знаходиться верхній клапан, ступінчаті проточки, які разом з корпусом утворюють порожнину між прискорювачем та корпусом, канал, який сполучає цю порожнину з порожниною між верхнім клапаном та його хвостовиком, а також порожнину між верхнім клапаном та хвостовиком бойка. Верхній клапан у вигляді ступінчатого циліндра розміщений у порожнині прискорювача, як у напрямній, по його центральній осі симетрії, та має підпір на торці хвостовика з можливістю рухатись поступально у прискорювачі самостійно, разом з бойком та разом з бойком та прискорювачем. Корпус має отвори, які розташовані між бойком та прискорювачем для сполучення порожнини між ними з атмосферою. Спосіб роботи занурювального гідроударника полягає в тому, що бойок з клапаном та прискорювачем спочатку прискорюють дією гідроудару, а в момент завершення дії гідроудару бойок з клапаном остаточно розганяють дією статичного тиску рідини в магістралі.The immersion hydraulic hammer contains the case, a drill bit, a striker, the accelerator, the top valve, the bottom valve in the form of the sliding plug. The accelerator has a cavity in the form of a cylindrical channel, where the upper valve, stepped grooves, which together with the housing form a cavity between the accelerator and the housing, the channel connecting this cavity with the cavity between the upper valve and its shank, and the cavity between the upper valve and shank fight. The upper valve in the form of a stepped cylinder is located in the cavity of the accelerator, as in the guide, along its central axis of symmetry, and has a support at the end of the shank with the ability to move forward in the accelerator independently, together with the striker and the accelerator. The housing has holes that are located between the striker and the accelerator to connect the cavity between them with the atmosphere. The method of operation of the immersion hydraulic hammer is that the striker with the valve and the accelerator is first accelerated by the action of the hydraulic shock, and at the end of the hydraulic shock strikes with the valve are finally accelerated by the static pressure of the fluid in the line.

Description

Винахід належить до гірничої промисловості, зокрема стосується механізмів ударного та ударно-обертального буріння, і може бути використаний для буріння свердловин різного діаметра в гірничій промисловості, будівництві, транспорті та інших галузях промисловості.The invention belongs to the mining industry, in particular, it concerns the mechanisms of percussive and percussive-rotary drilling, and can be used for drilling wells of various diameters in the mining industry, construction, transport and other industries.

Як відомо, для буріння свердловини використовують занурювальні гідроударники різних конструкцій |11.As is known, submersible hammers of various designs are used for drilling wells |11.

Відомі занурювальні гідроударники прямої дії, зворотної дії та подвійної дії (1). Відомі занурювальні гідроударники прямої дії складаються з корпусу, бойка, ковадла, пружини і верхнього клапана і працюють наступним чином. Під тиском робочої рідини бойок разом з клапаном рухаються у напрямку ковадла стискаючи пружину. Після завершення стискання пружини клапан зупиняється а бойок продовжує рухатись за інерцією до удару по ковадлу.Direct-action, reverse-action and double-action submersible hammers are known (1). Well-known submersible hydraulic hammers of direct action consist of a body, striker, anvil, spring and upper valve and work as follows. Under the pressure of the working fluid, the strikers together with the valve move in the direction of the anvil, compressing the spring. After the compression of the spring is completed, the valve stops and the striker continues to move by inertia until it hits the anvil.

Робоча рідина після зупинки клапана рухається через бойок, ковадло і бурову коронку на поверхню забою. Після удару бойка по ковадлу пружина відштовхує бойок у зворотному напряму до стиковки з клапаном після чого перекривається потік робочої рідини через гідроударник і в області верхнього клапана виникає гідроудар (підвищений тиск рідини) який і виконує робочий хід бойка. Недоліком гідроударників прямої дії є те, що робочий хід бойка здійснюється за умови стискання пружини, яка потім виконує зворотній хід бойка. Це значно зменшує енергію удару бойка та обмежує діапазон робочих параметрів гідроударника технічними можливостями пружини, як по частоті, так і по енергії ударів. Крім того робота пружини в умовах високої частоти циклів її роботи зменшує її термін дії та надійність. Відомі занурювальні гідроударники зворотної дії |(1| які виконують робочий хід бойка дією пружини, ще більше обмежені по енергії та частоті ударів, і тому не використовуються. Відомі занурювальні гідроударники подвійної дії в переважній більшості складаються з корпуса, бойка, ковадла, верхнього та нижнього клапанів. Робочий хід бойка виконується дією гідроудару робочої рідини після закриття бойком верхнього клапана. Зворотний хід бойка виконують дією робочої рідини, яка подається в ударник, після закриття нижнього клапана. Складність відомих конструкцій занурювальних гідроударників подвійної дії та необхідність розміщення їх механізму в умовах об'єму обмеженого діаметром свердловини привели до того, що конструкція занурювального гідроударника подвійної дії, яка задовольняє поставлені вимоги, дотепер не створена (1, 2, ЗІ.After the valve stops, the working fluid moves through the hammer, anvil and drill bit to the face of the face. After the striker hits the anvil, the spring pushes the striker in the opposite direction to the connection with the valve, after which the flow of working fluid through the hydraulic ram is blocked and a hydraulic shock (increased fluid pressure) occurs in the area of the upper valve, which performs the working stroke of the striker. The disadvantage of direct action hydraulic hammers is that the working stroke of the striker is carried out under the condition of compression of the spring, which then performs the reverse stroke of the striker. This significantly reduces the impact energy of the firing pin and limits the range of operating parameters of the hydraulic hammer to the technical capabilities of the spring, both in terms of frequency and impact energy. In addition, the operation of the spring in conditions of high frequency of its work cycles reduces its service life and reliability. Known submersible reverse action hydraulic hammers |(1| which perform the working stroke of the striker by the action of a spring, are even more limited in energy and frequency of shocks, and therefore are not used. Known submersible double-action hydraulic hammers in the vast majority consist of a body, striker, anvil, upper and lower valves. The working stroke of the striker is performed by the action of the hydraulic impact of the working fluid after the upper valve is closed by the striker. The return stroke of the striker is performed by the action of the working fluid that is fed into the striker after the closing of the lower valve. The complexity of the known designs of submersible double-action hydraulic hammers and the need to place their mechanism in ambient conditions limited by the diameter of the well led to the fact that the construction of a double-acting submersible hammer that meets the requirements has not yet been created (1, 2, ZI.

Недоліками занурювальних гідроударників подвійної дії є недостатня енергія удару таThe disadvantages of submersible double-action hydraulic hammers are insufficient impact energy and

Зо складність конструкції, тому замість них отримали розповсюдження виносні гідроударники подвійної дії, тобто такі, що працюють поза свердловиноюDue to the complexity of the design, therefore, instead of them, remote double-acting hydraulic hammers, i.e., those that work outside the well, became widespread

Найбільш близьким аналогом занурювального гідроударника, що заявляється, є занурювальний гідропневмоударник і спосіб регулювання його роботи |З), що містить: корпус та розташовані у ньому ковадло, бойок, підпір, верхній клапан, розташований в підпорі, нижній клапан у вигляді засувної втулки, розташований на боковій поверхні ковадла, та прискорювач, розташований в корпусі ударника між бойком і верхнім клапаном.The closest analogue of the claimed submersible hydraulic hammer is the submersible hydropneumatic hammer and the method of regulating its operation |Z), which contains: the body and the anvil located in it, the striker, the support, the upper valve located in the support, the lower valve in the form of a sliding sleeve, located on the side surface of the anvil, and the accelerator is located in the striker body between the hammer and the upper valve.

Загальними суттєвими ознаками відомого занурювального гідропневмоударника та занурювального гідроударника що заявляється, є корпус, ковадло (бурова коронка), бойок, верхній клапан, прискорювач та нижній клапан у вигляді засувної втулки.The common essential features of the known submersible hydropneumatic hammer and the claimed submersible hydraulic hammer are a body, an anvil (drill bit), striker, top valve, accelerator and bottom valve in the form of a sliding sleeve.

Недоліками відомого занурювального гідропневмоударника |З| є те, що в камері В, яка знаходиться на шляху робочого ходу прискорювача, знаходиться робоча рідина, яку необхідно виштовхнути через отвори 14, що знаходяться в хвостовику бойка 3. Це гальмує рух прискорювача і бойка після гідроудару і разом з гідроопором від виштовхування робочої рідини з камери Б через отвори 5 і 17 в ковадлі, зменшує частоту і енергію ударів до неприйнятних значень (Фіг. 1-5) ЗІ.Disadvantages of the well-known submersible hydropneumatic impactor |Z| is that in the chamber B, which is in the path of the working stroke of the accelerator, there is a working fluid, which must be pushed out through the holes 14 located in the shank of the striker 3. This inhibits the movement of the accelerator and the striker after the water hammer and together with the hydraulic resistance from pushing out the working fluid from chamber B through holes 5 and 17 in the anvil, reduces the frequency and energy of impacts to unacceptable values (Fig. 1-5) ZI.

Аналогом способу роботи занурювального гідроударника, що заявляється, є спосіб роботи відомих занурювальних гідроударників (1-3), який здійснюється наступним чином. Бойок, виконуючи зворотний хід, стикується з верхнім клапаном, перекриває потік робочої рідини в або через гідроударник і створює гідроудар, тобто підвищення тиску робочої рідини через її зупинку в області стиковки бойка з клапаном. Це явище і використовують для розгону бойка у відомих конструкціях гідроударників (1, 2). Недоліком такого способу розгону бойка є недостатня кінетична енергія, яку отримує бойок після дії гідроудару. Дійсно, енергія гідроудару залежить від швидкості і витрати робочої рідини, яка проходить через гідроударник або заповнює в ньому камеру зворотного ходу. В багатьох випадках енергії цієї рідини недостатньо для руйнування (буріння) міцних порід. Крім того у відомих конструкціях занурювальних гідроударників через їх складність і малу площу торця бойка і клапана, де перекривається потік робочої рідини, значна частина енергії гідроудару розсіюється і не використовується для розгону бойка.Analogous to the method of operation of the claimed submersible water hammer is the method of operation of known submersible water hammers (1-3), which is carried out as follows. The striker, performing a reverse stroke, connects with the upper valve, blocks the flow of working fluid in or through the hydraulic hammer and creates a hydraulic shock, that is, an increase in the pressure of the working fluid due to its stopping in the area of docking of the striker with the valve. This phenomenon is used to disperse the striker in known designs of water hammers (1, 2). The disadvantage of this method of dispersing the striker is the insufficient kinetic energy that the striker receives after the impact of water hammer. Indeed, the energy of the water hammer depends on the speed and flow rate of the working fluid that passes through the water hammer or fills the return chamber in it. In many cases, the energy of this liquid is not enough to destroy (drill) strong rocks. In addition, in the known designs of submersible water hammers, due to their complexity and the small area of the striker end face and the valve, where the flow of the working fluid is blocked, a significant part of the water hammer energy is dissipated and is not used to accelerate the striker.

Найбільш близьким аналогом способу роботи гідроударників, що заявляється, є спосіб роботи гідроударника у винаході ІЗЇ, де бойок прискорюється додатковою деталлю - бо прискорювачем, який перекриває весь поперечний переріз корпусу гідропневмоударника і сприймає та передає бойку більшу частину енергії гідроудару. Але і цієї енергії не достатньо для надання бойку необхідної швидкості через гідроопір руху деталей цього гідропневмоударника під час робочого ходу і витіснення робочої рідини з порожнин і камер цього гідропневмоударника.The closest analogue of the method of operation of hydraulic hammers, which is claimed, is the method of operation of the hydraulic hammer in the invention of IZY, where the striker is accelerated by an additional part - an accelerator that covers the entire cross-section of the hydropneumatic hammer body and perceives and transmits most of the energy of the hydraulic hammer to the striker. But even this energy is not enough to provide the striker with the necessary speed due to the hydroresistance of the movement of the parts of this hydropneumatic impactor during the working stroke and the displacement of the working fluid from the cavities and chambers of this hydropneumatic impactor.

В основу винаходу поставлена задача підвищення коефіцієнта корисної дії занурювального гідроударника і відшукання такого способу його роботи і конструкції, що його реалізує, яка використовує як енергію гідроудару, так і енергію статичного тиску рідини від насосної установки, що збільшить продуктивність роботи занурювального гідроударника і зменшить вартість бурових робіт.The invention is based on the task of increasing the efficiency of the submersible hydraulic hammer and finding such a way of its operation and the design that implements it, which uses both the energy of the hydraulic hammer and the energy of the static pressure of the fluid from the pumping unit, which will increase the productivity of the submersible hydraulic hammer and reduce the cost of drilling works

Поставлена задача вирішується тим, що в занурювальному гідроударнику, що містить корпус, бурову коронку, бойок, прискорювач, верхній клапан, нижній клапан у вигляді засувної втулки, згідно із винаходом, прискорювач має порожнину у вигляді циліндричного каналу, де знаходиться верхній клапан, ступінчаті проточки, які разом з корпусом утворюють порожнину між прискорювачем та корпусом, канал, який сполучає цю порожнину з порожниною між верхнім клапаном та його хвостовиком, а також порожнину між верхнім клапаном та хвостовиком бойка; верхній клапан у вигляді ступінчатого циліндру розміщений у порожнині прискорювача, як у напрямній, по його центральній осі симетрії, та має підпір на торці хвостовика з можливістю рухатись поступально у прискорювачі самостійно, разом з бойком, та разом з бойком та прискорювачем; корпус має отвори, які розташовані між бойком та прискорювачем для сполучення порожнини між ними з атмосферою.The task is solved by the fact that in a submersible hydraulic hammer containing a body, a drill bit, a hammer, an accelerator, an upper valve, a lower valve in the form of a sliding sleeve, according to the invention, the accelerator has a cavity in the form of a cylindrical channel, where the upper valve is located, stepped grooves , which together with the body form a cavity between the accelerator and the body, a channel that connects this cavity with the cavity between the upper valve and its shank, as well as the cavity between the upper valve and the striker shank; the upper valve in the form of a stepped cylinder is placed in the cavity of the accelerator, as in the guide, along its central axis of symmetry, and has a support on the end of the shank with the ability to move forward in the accelerator independently, together with the striker, and together with the striker and the accelerator; the case has openings that are located between the striker and the accelerator to communicate the cavity between them with the atmosphere.

Наявність в прискорювачі порожнини у вигляді циліндричного каналу по його центральній осі симетрії дозволяє розмістити в ньому верхній клапан і забезпечити як попередній розгін бойка гідроударника з прискорювачем, так і остаточний розгін бойка гідроударника безпосередньо з бойком.The presence of a cavity in the accelerator in the form of a cylindrical channel along its central axis of symmetry makes it possible to place the upper valve in it and ensure both the preliminary acceleration of the rammer with the accelerator and the final acceleration of the rammer directly with the rammer.

Порожнина в прискорювачі між верхнім клапаном та хвостовиком бойка дозволяє робочій рідині після розгону бойка і зупинки клапана пройти через канал бойка в камеру зворотного ходу і виконати зворотний хід бойка.The cavity in the accelerator between the upper valve and the shank of the striker allows the working fluid, after acceleration of the striker and valve stop, to pass through the channel of the striker into the return chamber and perform the return stroke of the striker.

Наявність ступінчатих проточок, які разом з корпусом утворюють порожнину міжThe presence of stepped grooves, which together with the body form a cavity between

Зо прискорювачем та корпусом, а також канал у прискорювачі, який сполучає порожнину, де знаходиться клапан з атмосферою, через порожнину, утворену проточками на прискорювачі та корпусом, та отвором в корпусі, дозволяє після завершення робочого ходу бойка повернути клапан прискорювача у вихідне положення, що забезпечує зворотній хід бойка.With the accelerator and the body, as well as the channel in the accelerator, which connects the cavity where the valve is located with the atmosphere, through the cavity formed by the grooves on the accelerator and the body, and the hole in the body, allows the striker to return the accelerator valve to its original position after the working stroke is completed, which ensures the reverse course of the striker.

Розташування верхнього клапана у порожнині прискорювача та можливість рухатись поступально у прискорювачі як самостійно, так і разом з бойком та разом з бойком та прискорювачем, дозволяє у разі руху клапана з бойком та прискорювачем передавати всю енергію гідроудару на прискорення бойка до того моменту, поки швидкість бойка з прискорювачем не зрівняються з швидкістю руху робочої рідини, яка подається в камеру високого тиску, а у разі руху клапана з бойком передавати всю енергію рідини від насосної установки на подальше прискорення бойка до потрібної швидкості та енергії удару. Підпір на торці хвостовика (циліндр меншого діаметра) клапана прискорювача зупиняє клапан після розгону бойка до потрібної швидкості і завершує розгін бойка.The location of the upper valve in the accelerator cavity and the ability to move forward in the accelerator both independently and together with the striker and together with the striker and the accelerator allows, in the case of movement of the valve with the striker and the accelerator, to transfer all the energy of the hydraulic shock to the acceleration of the striker until the speed of the striker with an accelerator are not equal to the speed of movement of the working fluid that is fed into the high-pressure chamber, and in the case of movement of the valve with a hammer, transfer all the energy of the liquid from the pumping unit to the further acceleration of the hammer to the required speed and impact energy. A support on the end of the shank (smaller diameter cylinder) of the accelerator valve stops the valve after the striker accelerates to the desired speed and completes the acceleration of the striker.

Отвори в корпусі, які розташовані між бойком та прискорювачем та сполучають простір між ними з атмосферою, забезпечують в цій камері низький тиск, що дозволить виконати робочий хід прискорювача та зворотний хід бойка.The holes in the housing, which are located between the striker and the accelerator and connect the space between them with the atmosphere, provide a low pressure in this chamber, which will allow the working stroke of the accelerator and the return stroke of the striker.

Поставлена задача вирішується тим, що в способі роботи занурювального гідроударника, що включає розгін бойка з клапаном та прискорювачем дією гідроудару, згідно з винаходом, бойок з клапаном та прискорювачем спочатку прискорюють дією гідроудару, а в момент завершення дії гідроудару бойок з клапаном остаточно розганяють дією статичного тиску рідини в магістралі.The problem is solved by the fact that in the method of operation of the submersible hydraulic hammer, which includes the acceleration of the hammer with the valve and the accelerator by the action of the hydraulic hammer, according to the invention, the hammer with the valve and the accelerator is first accelerated by the hydraulic hammer, and at the end of the hydraulic hammer, the hammer with the valve is finally accelerated by the action of static fluid pressure in the pipeline.

В способі роботи занурювального гідроударника використання на першому етапі прискорювача і дії на нього гідроудару дозволяє спочатку максимально прискорити бойок за рахунок значної площі поперечного перерізу прискорювача (весь поперечний переріз всередині корпуса гідроударника) на яку діє підвищений тиск гідроудару.In the method of operation of the submersible water hammer, the use of an accelerator at the first stage and the action of water hammer on it allows the striker to be accelerated as much as possible due to the significant cross-sectional area of the accelerator (the entire cross-section inside the body of the water hammer), which is affected by the increased pressure of the water hammer.

Подальший розгін бойка за рахунок статичного тиску робочої рідини в магістралі, який штовхає хвостовик клапана і таким чином прискорює бойок з клапаном, дозволяє остаточно завершити розгін бойка до необхідної швидкості, не зважаючи на гідроопір руху деталей гідроударника під час робочого ходу і витіснення робочої рідини з його порожнин і камер.Further acceleration of the hammer due to the static pressure of the working fluid in the main line, which pushes the valve stem and thus accelerates the hammer with the valve, allows you to finally complete the acceleration of the hammer to the required speed, regardless of the hydraulic resistance of the movement of the parts of the hydraulic hammer during the working stroke and the displacement of the working fluid from it cavities and chambers.

Оскільки площа поперечного перерізу хвостовика клапана значно менша площі поперечного бо перерізу прискорювача або хвостовика бойка (прискорювач після першого етапу зупиняється)Since the cross-sectional area of the valve stem is much smaller than the cross-sectional area of the accelerator or striker shank (the accelerator stops after the first stage)

"відрив" робочої рідини від бойка не відбувається навіть при малих витратах рідини, а прискорення бойка постійно продовжується. Такий спосіб остаточного розгону бойка дозволяє прискорити його до значних швидкостей і отримати енергію, необхідну для руйнування міцних порід."separation" of the working fluid from the striker does not occur even with small fluid flows, and the acceleration of the striker continues constantly. This method of final acceleration of the hammer allows you to accelerate it to significant speeds and obtain the energy necessary for the destruction of strong rocks.

Таким чином сукупність суттєвих відмінних ознак в конструкції і способі роботи занурювального гідроударника подвійної дії забезпечує його роботу з повним використанням енергії гідроудару і енергії рідини від насосної установки, що збільшує його коефіцієнт корисної дії і подуктивніть роботи.Thus, the set of essential distinctive features in the design and operation of the double-action submersible water hammer ensures its operation with full use of water hammer energy and liquid energy from the pumping unit, which increases its efficiency and improves work performance.

Суть винаходу, що заявляється, пояснюється кресленнями занурювального гідроударника на різних циклах його роботи (фіг. 1, 2).The essence of the claimed invention is explained by the drawings of the submersible water hammer in different cycles of its operation (Fig. 1, 2).

На фіг. 1 зображений загальний вигляд занурювального гідроударника у подовжньому розрізі по центральній осі симетрії у крайньому верхньому положенні.In fig. 1 shows the general view of the submersible hammer in a longitudinal section along the central axis of symmetry in the uppermost position.

На фіг. 2 зображений загальний вигляд занурювального гідроударника у повздовжньому розрізі по центральній осі симетрії у вихідному положенні.In fig. 2 shows the general view of the immersion hammer in a longitudinal section along the central axis of symmetry in the initial position.

На фігурах 1, 2 наведені такі позначення: 1. - Корпус; 2. - Бойок; 3. - Прискорювач; 4. - Бурова коронка; 5. - Засувна втулка; 6. - Клапан; 7. - Виступ корпуса; 8, 9 - Розвантажуючі отвори корпуса; 10. - Хвостовик бойка; 11. - Осьовий канал бойка; 12. - Вхідні канали прискорювача; 13. - Розвантажуючий канал прискорювача; 14. -Figures 1, 2 show the following designations: 1. - Body; 2. - Boyok; 3. - Accelerator; 4. - Drill bit; 5. - Sliding sleeve; 6. - Valve; 7. - Projection of the body; 8, 9 - Unloading openings of the case; 10. - The shank of the striker; 11. - Axial channel of the striker; 12. - Input channels of the accelerator; 13. - Unloading channel of the accelerator; 14. -

Осьовий канал бурової коронки; 15. - Кільцевий виступ засувної втулки; 16. - Вхідні отвори засувної втулки; 17. - Випускні отвори засувної втулки; 18. - Хвостовик клапана; 19. - Підпір клапана; 20. - Камера високого тиску; 21. - Камера зворотного ходу; 22. - Камера низького тиску; 23. - Порожнина прискорювача; 24. - Порожнина бойка; 25, 26 - Камери низького тиску.Axial channel of the drill bit; 15. - Ring protrusion of the sliding sleeve; 16. - Inlet holes of the sliding sleeve; 17. - Outlet holes of the sliding sleeve; 18. - Valve stem; 19. - Valve support; 20. - High pressure chamber; 21. - Reversing camera; 22. - Low pressure chamber; 23. - Accelerator cavity; 24. - Hollow brawler; 25, 26 - Low pressure chambers.

Занурювальний гідроударник працює наступним чином:The submersible water hammer works as follows:

У вихідному положенні бойок 2, який знаходиться в корпусі 1 як у напрямній, стикується з буровою коронкою 4, а засувна втулка 5 знаходиться у крайньому нижньому положенні і стикується своїм кільцевим виступом 15 з нижнім виступом в порожнині 24 бойка 2. Інші деталі гідроударника можуть бути у довільному положенні (фіг. 2). Робоча рідина, яку подають в гідроударник, з камери 20 високого тиску проходить через вхідні канали прискорювача 12, порожнину 23 прискорювача, осьовий канал 11 бойка, порожнину 24 бойка 2, вхідні отвори 16In the initial position, the striker 2, which is located in the body 1 as in the guide, contacts the drill bit 4, and the sliding sleeve 5 is in the lowest position and contacts with its annular protrusion 15 the lower protrusion in the cavity 24 of the striker 2. Other parts of the hydraulic hammer can be in an arbitrary position (Fig. 2). The working fluid supplied to the hydraulic hammer from the high-pressure chamber 20 passes through the inlet channels of the accelerator 12, cavity 23 of the accelerator, axial channel 11 striker, cavity 24 striker 2, inlet holes 16

Зо засувної втулки і попадає в камеру 21 зворотного ходу. Так як засувна втулка 5 у крайньому нижньому положенні перекриває випускні отвори 17 засувної втулки, робоча рідина, не маючи виходу з камери 21 зворотного ходу і прибуваючи в цю камеру, створює в ній тиск робочої рідини на нижній торець бойка 2. Верхній торець бойка 2 знаходиться в камері 22 низького тиску, яка постійно сполучена з атмосферою розвантажуючими отворами 8 корпуса. Завдяки різниці тисків в цих камерах бойок 2 починає рухатись вверх у напрямку прискорювача 3.From the sliding sleeve and enters the chamber 21 of the return stroke. Since the sliding sleeve 5 in the lowest position covers the outlet openings 17 of the sliding sleeve, the working fluid, not having an exit from the chamber 21 of the return stroke and arriving in this chamber, creates pressure of the working fluid in it on the lower end of the striker 2. The upper end of the striker 2 is in the low-pressure chamber 22, which is constantly connected to the atmosphere through the discharge openings 8 of the housing. Due to the pressure difference in these chambers, the striker 2 begins to move upwards in the direction of the accelerator 3.

В цей же час, завдяки камерам 25 і 26 низького тиску, які постійно сполучені з атмосферою розвантажуючим каналом 13 прискорювача розвантажуючим отвором 9 корпуса, а також більшій площі торцевої поверхні клапана 6 в порожнині 23, ніж в камері 20, на клапан 6, з боку порожнини 23, діє вверх не урівноважена сила високого тиску рідини, завдяки якій клапан 6 повертається у крайнє верхнє положення в прискорювачі З (фіг. 1). Це забезпечує постійно (до кінця зворотного ходу) залишати відкритою порожнину 23 прискорювача, де знаходиться хвостовик 10 бойка, і проходити через нього робочій рідині. Від початку зворотного ходу бойок 2 нижнім торцем порожнини 24 тягне з собою засувну втулку 5 і перед завершенням зворотного ходу, маючи необхідну швидкість, відкриває випускні отвори 17 засувної втулки. Тиск робочої рідини в камері 21 зворотного ходу різко зменшується і рідина проходить через гідроударник на поверхню забою, видаляючи продукти руйнування. Далі бойок 2 з прискорювачем З рухаються за інерцією вверх і пройшовши ще деяку відстань хвостовик 10 бойка своїм верхнім торцем стикується з клапаном 6 і перекриває потік робочої рідини в камеру 21 зворотного ходу (фіг. 1).At the same time, thanks to the low-pressure chambers 25 and 26, which are constantly connected to the atmosphere by the unloading channel 13 of the accelerator, the unloading opening 9 of the housing, as well as the larger area of the end surface of the valve 6 in the cavity 23 than in the chamber 20, on the valve 6, from the side cavity 23, an unbalanced force of high liquid pressure acts upward, thanks to which valve 6 returns to the uppermost position in accelerator C (Fig. 1). This ensures that the cavity 23 of the accelerator, where the striker shank 10 is located, is constantly left open (until the end of the return stroke) and that the working fluid passes through it. From the beginning of the reverse stroke of the striker 2, the lower end of the cavity 24 pulls the sliding sleeve 5 with it and before the end of the reverse stroke, having the required speed, opens the outlet holes 17 of the sliding sleeve. The pressure of the working fluid in the chamber 21 of the return stroke decreases sharply and the fluid passes through the hydraulic hammer to the surface of the face, removing the destruction products. Next, the striker 2 with the accelerator C moves upward by inertia and after traveling some distance, the shank 10 of the striker with its upper end contacts the valve 6 and blocks the flow of the working fluid into the chamber 21 of the return stroke (Fig. 1).

Зустрічний потік рідини гальмує і зупиняє бойок 2 з прискорювачем 3, створюючи високий тиск рідини (значно більший ніж звичайний при даних витратах насосної установки) в камері 20, тобто гідроудар. Рідина, стиснута в камері 20 і трубопроводі внаслідок різниці тисків в камерах 20 (де тиск гідроудару) і 21 (де тиск атмосферний), штовхає і прискорює бойок 2 з прискорювачем 3 і клапаном б вниз в напрямку бурової коронки 4. Після попереднього прискорення гідроударом бойка 2 з прискорювачем 3 і клапаном 6 і після того як тиск робочої рідини зменшиться до номінального (для даної насосної установки з даними витратами робочої рідини), прискорювач З зупиняється виступом корпуса 7, а бойок 2 разом з клапаном 6 продовжують прискорення за рахунок тиску робочої рідини в камері 20, яка виштовхує хвостовик клапана 18. Після того як бойок 2 отримає необхідну швидкість і енергію удару, клапан 6 зупиняється, зіткнувшись з прискорювачем З підпором 19 клапана, і бойок 2 продовжує бо рух за інерцією. Робоча рідина, яка заходиться в камері 21, виштовхується бойком 2 через випускні отвори 17 засувної втулки і осьовий канал 14 бурової коронки на поверхню забою. За 2-3 мм до удару бойка 2 по буровій коронці 4 бойок 2 верхньою стінкою порожнини 24 штовхає засувну втулку 5, яка рухаючись в осьовому каналі 14 бурової коронки, як у напрямній, перекриває випускні отвори 17 засувної втулки одразу після удару бойка 2 по буровій коронці 4.The oncoming flow of liquid slows down and stops the striker 2 with the accelerator 3, creating a high pressure of liquid (much higher than usual at the given flow rate of the pumping unit) in the chamber 20, i.e. water hammer. The fluid compressed in the chamber 20 and the pipeline due to the pressure difference in the chambers 20 (where the water hammer pressure) and 21 (where the pressure is atmospheric) pushes and accelerates the hammer 2 with the accelerator 3 and the valve b down in the direction of the drill bit 4. After preliminary acceleration by the water hammer, the hammer 2 with accelerator 3 and valve 6 and after the pressure of the working fluid decreases to the nominal (for a given pumping unit with given flow rates of the working fluid), the accelerator C is stopped by the protrusion of the body 7, and the striker 2 together with valve 6 continue acceleration due to the pressure of the working fluid in the chamber 20, which pushes out the valve stem 18. After the striker 2 receives the necessary speed and impact energy, the valve 6 stops, having collided with the accelerator With the support 19 of the valve, and the striker 2 continues to move by inertia. The working fluid, which enters the chamber 21, is pushed out by the striker 2 through the outlet holes 17 of the sliding sleeve and the axial channel 14 of the drill bit onto the face surface. 2-3 mm before the striker 2 hits the drill bit 4, the striker 2 pushes the sliding sleeve 5 with the upper wall of the cavity 24, which, moving in the axial channel 14 of the drill bit, as in the guide, covers the outlet holes 17 of the sliding sleeve immediately after the striker 2 hits the drill bit crowns 4.

Після удару бойка 2 по буровій коронці 4 і перекриття випускних отворів 17 засувної втулки, тиск робочої рідини в камері 21 зворотного ходу і порожнині 23 прискорювача починає зростати і цикл роботи гідроударника повторюється.After the punch 2 hits the drill bit 4 and closes the outlet holes 17 of the sliding sleeve, the pressure of the working fluid in the chamber 21 of the return stroke and the cavity 23 of the accelerator begins to increase and the cycle of the hydraulic hammer is repeated.

Спосіб роботи занурювального гідроударника здійснюють наступним чином.The submersible water hammer works as follows.

На етапі зворотного ходу бойок 2 з прискорювачем 3 рухаються за інерцією вверх і пройшовши ще деяку відстань, хвостовик 10 бойка своїм верхнім торцем стикується з клапаном 6 і перекриває потік робочої рідини в камеру 21 зворотного ходу (фіг. 1). Зустрічний потік рідини гальмує і зупиняє бойок 2 з прискорювачем 3, створюючи її високий тиск (значно більший, ніж звичайний при даних витратах насосної установки) в камері 20, тобто гідроудар. Рідина, стиснута в камері 20 і трубопроводі внаслідок різниці тисків в камерах 20 (де тиск гідроудару) і 21 (де тиск атмосферний), штовхає і прискорює бойок 2 з прискорювачем 3 і клапаном 6 вниз в напрямку бурової коронки 4. Після попереднього прискорення бойка 2 з прискорювачем З і клапаном 6 гідроударом і після того, як тиск робочої рідини зменшиться до номінального (для даної насосної установки з даними витратами робочої рідини), прискорювач З зупиняється виступом корпуса 7, а бойок 2 разом з клапаном 6 продовжують прискорення за рахунок тиску робочої рідини в камері 20, яка виштовхує хвостовик 18 клапана. Після того, як бойок 2 отримає необхідну швидкість і енергію удару, клапан 6 зупиняється, зіткнувшись з прискорювачем З підпором 19 клапана, а бойок 2 продовжує рух за інерцією до удару по буровій коронці 4.At the stage of the return stroke, the strikers 2 with the accelerator 3 move upward by inertia and after traveling some distance, the shank 10 of the striker with its upper end contacts the valve 6 and blocks the flow of working fluid into the chamber 21 of the reverse stroke (Fig. 1). The oncoming flow of liquid slows down and stops the striker 2 with the accelerator 3, creating its high pressure (much greater than usual at the given pump unit costs) in the chamber 20, i.e. water hammer. The liquid compressed in the chamber 20 and the pipeline due to the pressure difference in the chambers 20 (where the hydraulic pressure is) and 21 (where the atmospheric pressure) pushes and accelerates the hammer 2 with the accelerator 3 and the valve 6 down in the direction of the drill bit 4. After preliminary acceleration, the hammer 2 with the accelerator C and valve 6 by hydraulic shock and after the pressure of the working fluid decreases to the nominal (for this pumping unit with the given flow rate of the working fluid), the accelerator C is stopped by the projection of the body 7, and the striker 2 together with valve 6 continue acceleration due to the pressure of the working fluid liquid in the chamber 20, which pushes the valve stem 18. After the hammer 2 gets the required speed and impact energy, the valve 6 stops, having collided with the accelerator With the support 19 of the valve, and the hammer 2 continues to move by inertia until hitting the drill bit 4.

Конструкція даного занурювального гідроударника однаково працездатна у вертикальному, горизонтальному чи іншому довільному положенні.The design of this submersible hydraulic hammer is equally functional in a vertical, horizontal or other arbitrary position.

Джерела інформації: 1. Ясов В.Г. Теория и расчет робочих процессов гидроударньіїх буровьіїх машин. - Москва:Sources of information: 1. Yasov V.G. Theory and calculation of working processes of hydraulic drilling machines. - Moscow:

Недра, 1977. - С. 9-27, 133-140. 2. Патент РФ Мо 2300618 МПК Е21В 4/14 опубл. 10.06.2007 Бюл. Мо 16 Погружной гидроударник. Автор Тимонин Владимир Владимирович.Nedra, 1977. - P. 9-27, 133-140. 2. Patent of the Russian Federation No. 2300618 IPC E21B 4/14 publ. 10.06.2007 Bul. Mo 16 Submersible hydraulic hammer. The author is Vladimir Vladimirovich Timonin.

Зо 3. Патент ОА Мо 86964 МПК Е218 4/00 від 10.06.2009 р. Занурювальний гідропневмоударник і спосіб регулювання його роботи. Автор Антончик Володимир Євгенійович.Zo 3. Patent OA Mo 86964 IPC E218 4/00 dated 10.06.2009 Immersive hydro-pneumatic impactor and method of regulating its operation. The author is Antonchyk Volodymyr Evgeniyovych.

Claims

FORMULA OF THE INVENTION

1. A submersible hydraulic hammer, containing a body, a drill bit, a hammer, an accelerator, an upper valve, a lower valve in the form of a sliding sleeve, which is distinguished by the fact that the accelerator has a cavity in the form of a cylindrical channel, where the upper valve is located, stepped grooves, which together with the body forms a cavity between the accelerator and the body, a channel that connects this cavity with the cavity between the upper valve and its shank, as well as the cavity between the upper valve and the striker shank; at the same time, the upper valve in the form of a stepped cylinder is placed in the cavity of the accelerator, as in the guide, along its central axis of symmetry, and has a support on the end of the shank with the ability to move forward in the accelerator independently, together with the striker and together with the striker and the accelerator; the case has openings that are located between the striker and the accelerator to communicate the cavity between them with the atmosphere.

2. The method of operation of the submersible hydraulic hammer, which includes the acceleration of the striker with the valve and the accelerator by the action of the hydraulic hammer, which differs in that the striker with the valve and the accelerator is first accelerated by the action of the hydraulic hammer, and at the end of the action of the hydraulic hammer, the hammer with the valve is finally accelerated by the action of the static pressure of the fluid in the pipeline .