專利名稱：潛水泵式液動沖擊器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鉆探領(lǐng)域，具體涉及一種液動沖擊器，用于地表缺水地區(qū)實現(xiàn)回轉(zhuǎn)-沖擊鉆進的孔底機具。
背景技術(shù)：
目前生產(chǎn)實踐中大量采用的傳統(tǒng)液動沖擊器必須采用價格較高的專用沖擊鉆頭，而且要消耗大量的地表水來驅(qū)動，幾乎不可能用于鉆孔嚴重漏失、供水困難或缺水的條件下。

發(fā)明內(nèi)容
針對傳統(tǒng)液動沖擊器的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種潛水泵式液動沖擊器，能借助孔底地層水的閉路循環(huán)來驅(qū)動沖錘，既實現(xiàn)節(jié)水鉆探，又能用普通回轉(zhuǎn)鉆頭實現(xiàn)回轉(zhuǎn)-沖擊鉆進的鉆具。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是潛水泵式液動沖擊器，其特征是它包括脈動水壓柱塞往復(fù)沖擊裝置、鐵砧3、吸注水裝置、下接頭31，脈動水壓柱塞往復(fù)沖擊裝置的缸體26的下部與鐵砧3的上部滑動密封連接，鐵砧3的下部與吸注水裝置的閥體10的上端連接，吸注水裝置的閥體30的下端與下接頭31的上端固定連接；下接頭31內(nèi)為空腔，脈動水壓柱塞往復(fù)沖擊裝置的工作柱塞7與鐵砧3之間設(shè)有沖擊腔33，沖擊腔33軸向尺寸小于工作柱塞7行程，鐵砧3內(nèi)開有中心通道4，中心通道4與沖擊腔33相通，吸注水裝置的單向吸水道的一端與中心通道4相通，另一端與閥體10外相通，吸注水裝置的單向注水道的一端與中心通道4相通，另一端與下接頭31的空腔相通。
所述的脈動水壓柱塞往復(fù)沖擊裝置包括缸體16、殼體21、圓筒形外殼1、缸體26、工作彈簧19、傳動柱塞5、連桿6、工作柱塞7、上支撐環(huán)18、下支撐環(huán)20、球形鉸接32，缸體16上開有傳動柱塞腔15，殼體21內(nèi)為連桿腔，缸體16的下端與殼體21的上端連接，傳動柱塞腔15與連桿腔相連通，圓筒形外殼1內(nèi)為空腔，圓筒形外殼1空腔上端為下支撐環(huán)腔，圓筒形外殼1空腔下端為接頭，缸體26內(nèi)為空腔，殼體21的下端與圓筒形外殼1連接，圓筒形外殼1下端與缸體26的上端連接；傳動柱塞5位于傳動柱塞腔15內(nèi)，，由于傳動柱塞的存在使傳動柱塞腔15與連桿腔的水路不通，傳動柱塞5下設(shè)有連桿6，連桿6位于連桿腔內(nèi)，連桿6的上端套有上支撐環(huán)18，上支撐環(huán)18下的連桿6上依次套有工作彈簧19、下支撐環(huán)20，工作柱塞7位于圓筒形外殼1的空腔內(nèi)，連桿6的下端由球形鉸接32與工作柱塞7的上端鉸接，工作柱塞7的下端的空腔為沖擊腔33，缸體26的下端為內(nèi)凸塊接頭，缸體26的內(nèi)凸塊接頭與鐵砧3的上部凹槽2相配合滑動密封連接。
所述的鐵砧3開有中心通道4，中心通道4與沖擊腔33相通，鐵砧3的上部開有凹槽2，凹槽2的軸向徑大于缸體26的內(nèi)凸塊軸向徑，缸體26的內(nèi)凸塊接口與鐵砧3的上部凹槽2相配合滑動密封連接，鐵砧3的下端與閥體10的上端連接。
所述的吸注水裝置包括閥體10、閥體30、吸水閥13、出水閥14，閥體10的上端與鐵砧3下端連接，閥體30的上端與閥體10的下端連接，閥體30的下端與下接頭31的上端連接；閥體10上設(shè)有單向吸水道，單向吸水道包括水平通道12、腔室11，水平通道12的一端與閥體10外部相通，另一端與腔室11相通，腔室11與中心通道4相通，腔室11內(nèi)設(shè)有吸水閥13，吸水閥13上頂有彈簧，彈簧上為限位環(huán)25；閥體10上開有通水孔28，閥體30上開有腔室29，所述的單向注水道包括通水孔28、腔室29，通水孔28的一端與中心通道4相通，另一端與腔室29相通，腔室29與下接頭31的空腔相通，腔室29內(nèi)設(shè)有出水閥14，出水閥14下頂有彈簧，彈簧下為限位環(huán)34。
工作時，在地表鉆探泵37提供的水力脈沖驅(qū)動下，傳動柱塞5和工作柱塞(沖錘)7向下移動，把鐵砧3上部腔室的液體壓向排水閥實現(xiàn)孔底液體局部循環(huán)，同時工作柱塞(沖錘)打擊鐵砧，實現(xiàn)同步的節(jié)水回轉(zhuǎn)-沖擊鉆進，提高中硬以上巖層的鉆進效率。
本發(fā)明的優(yōu)點是既可作為節(jié)水鉆探的潛水泵使用，又可借助孔底地層水的閉路循環(huán)來驅(qū)動沖錘，實現(xiàn)普通回轉(zhuǎn)鉆頭的回轉(zhuǎn)-沖擊鉆進，顯著提高中硬以上巖層的鉆進效率。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意2是本發(fā)明的應(yīng)用示意中1-圓筒形外殼，2-凹槽，3-鐵砧，4-中心通道，5-傳動柱塞，6-連桿，7-工作柱塞，8-中心通道，9-反向閥，10-閥體，11-腔室，12-水平通道，13-吸水閥，14-出水閥，15-傳動柱塞腔，16-缸體，17-密封圈，18-上支撐環(huán)，19-工作彈簧，20-下支撐環(huán)，21-殼體，22-橫向通道，23-限位環(huán)，24-密封圈，25-限位環(huán)，26-缸體，27-密封圈，28-通水孔，29-腔室，30-閥體，31-下接頭，32-球形鉸接，33-沖擊腔，34-限位環(huán)，35-潛水泵式液動沖擊器，36-鉆桿柱，37-地表鉆探泵，38-脈動器，39-活塞。
具體實施例方式
如圖1所示，潛水泵式液動沖擊器，它包括脈動水壓柱塞往復(fù)沖擊裝置、鐵砧3、吸注水裝置、下接頭31，脈動水壓柱塞往復(fù)沖擊裝置的缸體16的上部可與鉆桿柱36連接，脈動水壓柱塞往復(fù)沖擊裝置的缸體26的下部與鐵砧3的上部滑動密封連接，鐵砧3的下部與吸注水裝置的閥體10的上端連接，吸注水裝置的閥體30的下端與下接頭31的上端連接；下接頭31內(nèi)為空腔，下接頭31的下端與鉆桿柱連接，脈動水壓柱塞往復(fù)沖擊裝置的工作柱塞7與鐵砧3之間設(shè)有沖擊腔33，沖擊腔33軸向尺寸小于工作柱塞7的行程，鐵砧3內(nèi)開有中心通道4，中心通道4與沖擊腔33相通，吸注水裝置的單向吸水道的一端與中心通道4相通，另一端與閥體10外相通，吸注水裝置的單向注水道的一端與中心通道4相通，另一端與下接頭31的空腔相通。
所述的脈動水壓柱塞往復(fù)沖擊裝置包括缸體16、殼體21、圓筒形外殼1、缸體26、工作彈簧19、傳動柱塞5、連桿6、工作柱塞7、上支撐環(huán)18、下支撐環(huán)20、球形鉸接32，缸體16上開有傳動柱塞腔15，殼體21內(nèi)為連桿腔，缸體16的下端與殼體21的上端連接，傳動柱塞腔與連桿腔相連通，殼體21的下端與圓筒形外殼1的上端連接，圓筒形外殼1下端與缸體26的上端連接；傳動柱塞5位于傳動柱塞腔內(nèi)，傳動柱塞5下設(shè)有連桿6，連桿6位于連桿腔內(nèi)，連桿6的上端套有上支撐環(huán)18，上支撐環(huán)18下的連桿6上依次套有工作彈簧19、下支撐環(huán)20；工作柱塞7位于圓筒形外殼1內(nèi)，連桿6的下端由球形鉸接32與工作柱塞7的上端鉸接，工作柱塞7的下端為沖擊腔33，缸體26的下端為內(nèi)凸塊接口，缸體26的內(nèi)凸塊接口與鐵砧3的上部凹槽2相配合滑動密封連接。
所述的脈動水壓柱塞往復(fù)沖擊裝置的傳動柱塞5與缸體16之間設(shè)有密封圈17，密封圈17位于缸體16上的密封圈槽內(nèi)；工作柱塞7與缸體26之間設(shè)有密封圈24，密封圈24位于缸體26上的密封圈槽內(nèi)；鐵砧3與缸體26之間設(shè)有密封圈27，密封圈27位于缸體26上的密封圈槽內(nèi)。
所述的脈動水壓柱塞往復(fù)沖擊裝置的下支撐環(huán)20上開有水孔，下支撐環(huán)20的水孔與連桿腔相通，工作柱塞7上端部開有橫向通道22，橫向通道22與下支撐環(huán)20的水孔相通，工作柱塞7的橫向通道22下開有中心通道8，中心通道8上端與橫向通道22相通，中心通道8下端與沖擊腔33相通，中心通道8內(nèi)設(shè)有反向閥9，反向閥9的下端設(shè)有頂簧，頂簧下為限位環(huán)23。
所述的鐵砧3開有中心通道4，中心通道4與沖擊腔33相通，鐵砧3的上部開有凹槽2，凹槽2的軸向徑大于缸體26的內(nèi)凸塊軸向徑，缸體26的內(nèi)凸塊接口與鐵砧3的上部凹槽相配合滑動密封連接，鐵砧3的下端與閥體10的上端連接。
所述的吸注水裝置包括閥體10、閥體30、吸水閥13、出水閥14，閥體10的上端與鐵砧3下端連接，閥體10的下端與閥體30的上端連接，閥體30的下端與下接頭31的上端連接；閥體10上設(shè)有單向吸水道，單向吸水道包括水平通道12、腔室11，水平通道12的一端與閥體10外部相通，另一端與腔室11相通，腔室11與中心通道4相通，腔室11內(nèi)設(shè)有吸水閥13，吸水閥13上頂有彈簧，彈簧上為限位環(huán)25；閥體10上開有通水孔28，閥體30上開有腔室29，所述的單向注水道包括通水孔28、腔室29，通水孔28的一端與中心通道4相通，另一端與腔室29相通，腔室29與下接頭31的空腔相通，腔室29內(nèi)設(shè)有出水閥14，出水閥14下頂有彈簧，彈簧下為限位環(huán)34。
本發(fā)明按以下方式工作如圖2所示，把潛水泵式液動沖擊器38與鉆桿柱34一起下入鉆孔內(nèi)，在潛水泵式液動沖擊器35下入的位置必須充滿地層水(沖洗液)。由于地表鉆探泵37安裝了脈動器38，來自地表鉆探泵的水力脈沖通過充滿鉆桿柱的液體傳遞到潛水泵式液動沖擊器35的傳動柱塞5上部的傳動柱塞腔15。如圖1所示，在脈動水壓作用下節(jié)水鉆探潛水泵的傳動柱塞5和連桿6帶動工作柱塞7向下位移，壓縮連桿6上位于上支撐環(huán)18、下支撐環(huán)20之間的工作彈簧19，并把沖擊腔33中的液體通過通水孔28壓向腔室29，經(jīng)出水閥14、鉆桿柱和粗徑鉆具流向孔底(圖1中未畫出)。
當(dāng)?shù)乇磴@探泵反向行程(通過活塞39)時，由于脈動器的作用使管路中的水壓力下降，被壓縮的工作彈簧19恢復(fù)，并通過上支撐環(huán)18給傳動柱塞一個向上的作用力；同時，來自管外空間的靜水柱壓力通過水平通道12、腔室11、吸水閥13和沖擊腔33作用于工作柱塞7的下端，使傳動柱塞5和工作柱塞7返回到原來的位置。這時管外空間的水經(jīng)過打開的吸水閥充滿沖擊腔33。然后，來自脈動器的下一個水力脈沖又來到了，在它的作用下傳動柱塞5、工作柱塞7又向下位移，把沖擊腔33內(nèi)的液體壓向孔底，開始一個新的循環(huán)。
潛水泵式液動沖擊器投入工作時，軸向載荷由圓筒形外殼1、缸體26直接加到鐵砧3上。來自地表鉆探泵37的水力脈沖驅(qū)動傳動柱塞5、連桿6和工作柱塞(沖錘)7向下位移，壓縮位于連桿上支承環(huán)、下支承環(huán)之間的工作彈簧。工作柱塞(沖錘)7向下運動時，把鐵砧3上方?jīng)_擊腔33的液體壓向閥體10，并通過凹槽(滑動密封)2把扭矩傳遞給鐵砧3。鐵砧3與工作柱塞(沖錘)7之間的距離略小于工作柱塞的行程，鐵砧3未被工作柱塞(沖錘)7打擊時處于上緣位置，打擊后允許鐵砧有一定的向下位移量。當(dāng)工作柱塞(沖錘)7和傳動柱塞5在工作彈簧和管外靜水柱壓力作用下反向行程時(這時靜水壓力通過吸水通道作用在工作柱塞的下端面)，位于傳動柱塞5上方的液體被擠回地表鉆探泵37的缸體。同時，來自管外空間的液體經(jīng)吸水閥13充滿鐵砧3上方的沖擊腔33，即形成了吸水循環(huán)。在后續(xù)水力脈沖的作用下柱塞5和7又向下位移，把鐵砧3上方?jīng)_擊腔33的液體壓向排水閥，同時工作柱塞(沖錘)7打擊鐵砧3。
權(quán)利要求
1.潛水泵式液動沖擊器，其特征是它包括脈動水壓柱塞往復(fù)沖擊裝置、鐵砧(3)、吸注水裝置、下接頭(31)，脈動水壓柱塞往復(fù)沖擊裝置的缸體(26)的下部與鐵砧(3)的上部滑動密封連接，鐵砧(3)的下部與吸注水裝置的閥體(10)的上端固定連接，吸注水裝置的閥體(30)的下端與下接頭(31)的上端固定連接；下接頭(31)內(nèi)為空腔，脈動水壓柱塞往復(fù)沖擊裝置的工作柱塞(7)與鐵砧(3)之間設(shè)有沖擊腔(33)，沖擊腔(33)軸向尺寸小于工作柱塞(7)的行程，鐵砧(3)內(nèi)開有中心通道(4)，中心通道(4)與沖擊腔(33)相通，吸注水裝置的單向吸水道的一端與中心通道(4)相通，另一端與閥體(10)外相通，吸注水裝置的單向注水道的一端與中心通道(4)相通，另一端與下接頭(31)的空腔相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潛水泵式液動沖擊器，其特征是所述的脈動水壓柱塞往復(fù)沖擊裝置包括缸體(16)、殼體(21)、圓筒形外殼(1)、缸體(26)、工作彈簧(19)、傳動柱塞(5)、連桿(6)、工作柱塞(7)、上支撐環(huán)(18)、下支撐環(huán)(20)、球形鉸接(32)，缸體(16)上開有傳動柱塞腔(15)，缸體(21)內(nèi)為連桿腔，缸體(16)的下端與殼體(21)的上端連接，殼體(21)的下端與圓筒形外殼(1)的上端連接，圓筒形外殼(1)下端與缸體(26)的上端連接；傳動柱塞(5)位于傳動柱塞腔(15)內(nèi)傳動柱塞(5)下設(shè)有連桿(6)，連桿(6)位于連桿腔內(nèi)，連桿(6)的上端套有上支撐環(huán)(18)，上支撐環(huán)(18)下的連桿(6)上依次套有工作彈簧(19)、下支撐環(huán)(20)，工作柱塞(7)位于圓筒形外殼(1)內(nèi)，連桿(6)的下端由球形鉸接(32)與工作柱塞(7)的上端鉸接，工作柱塞(7)的下端的空腔為沖擊腔(33)，缸體(26)的下端為內(nèi)凸塊接口，缸體(26)的內(nèi)凸塊接口與鐵砧(3)的上部凹槽(2)相配合滑動密封連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的潛水泵式液動沖擊器，其特征是所述的脈動水壓柱塞往復(fù)沖擊裝置的傳動柱塞(5)與缸體(16)之間設(shè)有密封圈(17)，密封圈(17)位于缸體(16)上的密封圈槽內(nèi)；工作柱塞(7)與缸體(26)之間設(shè)有密封圈(24)，密封圈(24)位于缸體(26)上的密封圈槽內(nèi)；鐵砧(3)與缸體(26)之間設(shè)有密封圈(27)，密封圈(27)位于缸體(26)上的密封圈槽內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的潛水泵式液動沖擊器，其特征是所述的脈動水壓柱塞往復(fù)沖擊裝置的下支撐環(huán)(20)上開有水孔，下支撐環(huán)(20)的水孔與連桿腔相通，工作柱塞(7)上端部開有橫向通道(22)，橫向通道(22)與下支撐環(huán)(20)的水孔相通，工作柱塞(7)的橫向通道(22)下開有中心通道(8)，中心通道(8)上端與橫向通道(22)相通，中心通道(8)下端與沖擊腔(33)相通，中心通道(8)內(nèi)設(shè)有反向閥(9)，反向閥(9)的下端設(shè)有頂簧，頂簧下為限位環(huán)(23)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潛水泵式液動沖擊器，其特征是所述的鐵砧(3)開有中心通道(4)，中心通道(4)與沖擊腔(33)相通，鐵砧(3)的上部開有凹槽(2)，凹槽(2)的軸向徑大于缸體(26)的內(nèi)凸塊軸向徑，缸體(26)的內(nèi)凸塊接口與鐵砧(3)的上部凹槽相配合滑動密封連接，鐵砧(3)的下端與閥體(10)的上端連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潛水泵式液動沖擊器，其特征是所述的吸注水裝置包括閥體(10)、閥體(30)、吸水閥(13)、出水閥(14)，閥體(10)的上端與鐵砧(3)下端連接，閥體(10)的下端與閥體(30)的上端連接，閥體(30)的下端與下接頭(31)的上端連接；閥體(10)上設(shè)有單向吸水道，單向吸水道包括水平通道(12)、腔室(11)，水平通道(12)的一端與閥體(10)外部相通，另一端與腔室(11)相通，腔室(11)與中心通道(4)相通，腔室(11)內(nèi)設(shè)有吸水閥(13)，吸水閥(13)上頂有彈簧，彈簧上為限位環(huán)(25)；閥體(10)上開有通水孔(28)，閥體(30)上開有腔室(29)，所述的單向注水道包括通水孔(28)、腔室(29)，通水孔(28)的一端與中心通道(4)相通，另一端與腔室(29)相通，腔室(29)與下接頭(31)的空腔相通，腔室(29)內(nèi)設(shè)有出水閥(14)，出水閥(14)下頂有彈簧，彈簧下為限位環(huán)(34)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種液動沖擊器。潛水泵式液動沖擊器，其特征是它包括脈動水壓柱塞往復(fù)沖擊裝置、鐵砧(3)、吸注水裝置、下接頭(31)，脈動水壓柱塞往復(fù)沖擊裝置的缸體(26)的下部與鐵砧(3)的上部滑動密封連接，鐵砧(3)的下部與吸注水裝置的閥體(10)的上端連接，吸注水裝置的閥體(30)的下端與下接頭(31)的上端連接；脈動水壓柱塞往復(fù)沖擊裝置的工作柱塞(7)與鐵砧(3)之間設(shè)有沖擊腔(33)，沖擊腔(33)軸向尺寸小于工作柱塞(7)的行程。本發(fā)明既可作為節(jié)水鉆探的潛水泵使用，又可借助孔底地層水的閉路循環(huán)來驅(qū)動沖錘，實現(xiàn)普通回轉(zhuǎn)鉆頭的回轉(zhuǎn)－沖擊鉆進，顯著提高中硬以上巖層的鉆進效率。
文檔編號E21B1/00GK1603569SQ20041006105
公開日2005年4月6日 申請日期2004年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月8日
發(fā)明者吳翔, Н.Г.葉戈羅夫, 鄢泰寧, 蔣國盛, 盧春華, 陳勁, 王榮景 申請人:中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)