專利名稱：節(jié)水鉆探潛水泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鉆探領(lǐng)域，具體涉及一種鉆探潛水泵，用于缺水地區(qū)通過孔內(nèi)地層水的局部循環(huán)實(shí)現(xiàn)節(jié)水鉆探。
背景技術(shù)：
水資源短缺已成為嚴(yán)重制約我國西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素之一。目前生產(chǎn)實(shí)踐中采用的傳統(tǒng)鉆進(jìn)方法與機(jī)具必須消耗大量地表水來冷卻鉆頭、沖洗孔底和排除巖屑，幾乎不可能用于嚴(yán)重缺水或供水困難的條件下。
潛水泵大都設(shè)有電機(jī)、導(dǎo)線部分，其一體積大，其二需要電源，不適用于鉆探領(lǐng)域，如申請(qǐng)?zhí)?3240373，井用潛水泵。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)西部多為地表無水，地下淺層漏水，而深部有水的情況，本發(fā)明的目的在于提供一種不需要外部電源、節(jié)水鉆探的潛水泵，通過潛水泵實(shí)現(xiàn)孔內(nèi)地層水的局部循環(huán)來維持正常鉆進(jìn)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是節(jié)水鉆探潛水泵，其特征是它包括上接頭28、脈動(dòng)水壓柱塞往復(fù)裝置、吸注水裝置、下接頭30，上接頭28的下端通過接頭27與脈動(dòng)水壓柱塞往復(fù)裝置的缸體4的上端連接，脈動(dòng)水壓柱塞往復(fù)裝置與吸注水裝置通過脈動(dòng)水壓柱塞往復(fù)裝置的缸體5的下端與吸注水裝置的進(jìn)水閥體1的上端連接，吸注水裝置的出水閥體29的下端與下接頭30的上端連接，下接頭30的下端可與鉆桿柱相連接，上接頭28、接頭27的內(nèi)腔與脈動(dòng)水壓柱塞往復(fù)裝置的傳動(dòng)柱塞腔相通，脈動(dòng)水壓柱塞往復(fù)裝置的工作柱塞3與吸注水裝置之間設(shè)有泵腔7，吸注水裝置的單向吸水道的一端與泵腔7相通，另一端與進(jìn)水閥體1外環(huán)空間相通，吸注水裝置的單向注水道的一端與泵腔7相通，另一端與下接頭30的相通。
所述的脈動(dòng)水壓柱塞往復(fù)裝置包括傳動(dòng)柱塞2、工作柱塞3、缸體4、缸體5、連桿13、上支撐環(huán)14、下支撐環(huán)15、工作彈簧16、球形鉸接17，缸體4上端與接頭27連接，缸體4上部有傳動(dòng)柱塞腔，缸體4下部開有連桿腔23，傳動(dòng)柱塞2位于傳動(dòng)柱塞腔內(nèi)，傳動(dòng)柱塞2下設(shè)有連桿13，連桿13的上端套有上支撐環(huán)14，上支撐環(huán)14的外徑大于傳動(dòng)柱塞腔的直徑，上支撐環(huán)14下的連桿13上依次套有工作彈簧16、下支撐環(huán)15；工作柱塞3位于缸體5內(nèi)，連桿13的下端由球形鉸接17與工作柱塞3的上端鉸接，從而允許安裝時(shí)存在一定的偏斜和徑向位移；工作柱塞3的下端的空腔為泵腔7，缸體5下端與進(jìn)水閥體1的上端連接。
所述的脈動(dòng)水壓柱塞往復(fù)裝置的傳動(dòng)柱塞2與缸體4之間設(shè)有密封圈25，密封圈25位于缸體4上的密封圈槽內(nèi)；工作柱塞3與缸體5之間設(shè)有密封圈26，密封圈26位于缸體5上的密封圈槽內(nèi)。
所述的脈動(dòng)水壓柱塞往復(fù)裝置的下支撐環(huán)15上開有水孔，工作柱塞3上端部開有橫向通道24，橫向通道24與下支撐環(huán)15的水孔相通，工作柱塞3的橫向通道24下開有中心通道22，中心通道22上端與橫向通道24相通，中心通道22下端與泵腔7相通，中心通道22內(nèi)設(shè)有泄水閥10，泄水閥10的下端設(shè)有頂簧。
所述的吸注水裝置包括進(jìn)水閥體1、出水閥體29、吸水閥8、出水閥9，進(jìn)水閥體1的上端與缸體5下端連接，進(jìn)水閥體1的下端與出水閥體29的上端連接，出水閥體29的下端與下接頭30連接；進(jìn)水閥體1上設(shè)有單向吸水道，單向吸水道包括水眼11、腔室12，水眼11的一端與進(jìn)水閥體1外部相通，另一端與腔室12相通，腔室12與泵腔7相通，腔室12內(nèi)設(shè)有吸水閥8，吸水閥8上頂有彈簧；進(jìn)水閥體1上開有通水孔31，出水閥體29上開有出水腔32，所述的單向注水道包括通水孔31、出水腔32，通水孔31的一端與泵腔7相通，另一端與出水腔32相通，出水腔32與下接頭30的空腔相通，出水腔32內(nèi)設(shè)有出水閥9，出水閥9下頂有彈簧。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是該潛水泵不需要外部電源，克服了傳統(tǒng)孔內(nèi)局部循環(huán)鉆具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、大量消耗地表水或循環(huán)流量不大等缺點(diǎn)，在基本不消耗地表水的前提下，實(shí)現(xiàn)了有壓頭的強(qiáng)制性孔內(nèi)沖洗液局部循環(huán)，可達(dá)到正常鉆進(jìn)所需要的流量，從而完成孔內(nèi)沖洗液局部循環(huán)，保證冷卻鉆頭、排除巖屑所需的流量，而且可自動(dòng)補(bǔ)償接頭漏水的影響，從而保證鉆進(jìn)中孔內(nèi)沖洗液局部循環(huán)的可靠性，提高鉆探效率。本發(fā)明體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)沿軸向布置，上下兩端由上接頭28、下接頭30直接與鉆桿柱相連接，適用于鉆探、節(jié)水，提高缺水地區(qū)節(jié)水鉆探的效率。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意2是本發(fā)明的應(yīng)用示意中1-進(jìn)水閥體，2-傳動(dòng)柱塞，3-工作柱塞，4-缸體，5-缸體，6-工作腔，7-泵腔，8-吸水閥，9-出水閥，10-泄水閥，11-水眼，12-腔室，13-連桿，14-上支撐環(huán)，15-下支撐環(huán)，16-工作彈簧，17-球形鉸接，22-中心通道，23-連桿腔，24-橫向通道，25-密封圈，26-密封圈，27-接頭，28-上接頭，29-出水閥體，30-下接頭，31-通水孔，32-出水腔，33-節(jié)水鉆探潛水泵，34-地表鉆探泵，35-脈動(dòng)器，36-活塞，37-鉆桿柱。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，節(jié)水鉆探潛水泵，它包括上接頭28、脈動(dòng)水壓柱塞往復(fù)裝置、吸注水裝置、下接頭30，上接頭28的上端可與鉆桿柱37相連接，上接頭28的下端通過接頭27與脈動(dòng)水壓柱塞往復(fù)裝置的缸體4的上端連接，脈動(dòng)水壓柱塞往復(fù)裝置與吸注水裝置由脈動(dòng)水壓柱塞往復(fù)裝置的缸體5的下端與吸注水裝置的進(jìn)水閥體1的上端連接，吸注水裝置的出水閥體29的下端與下接頭30的上端連接；下接頭30的下端可與鉆桿柱37相連接，下接頭30內(nèi)為空腔，上接頭28、接頭27內(nèi)為空腔并與脈動(dòng)水壓柱塞往復(fù)裝置的傳動(dòng)柱塞腔相通，脈動(dòng)水壓柱塞往復(fù)裝置的工作柱塞3與吸注水裝置之間設(shè)有泵腔7，吸注水裝置的單向吸水道的一端與泵腔7相通，另一端與進(jìn)水閥體1外環(huán)空間相通，吸注水裝置的單向注水道的一端與泵腔7相通，另一端與下接頭30的空腔相通。
如圖1所示，所述的脈動(dòng)水壓柱塞往復(fù)裝置包括傳動(dòng)柱塞2、工作柱塞3、缸體4、缸體5、連桿13、上支撐環(huán)14、下支撐環(huán)15、工作彈簧16、球形鉸接17，缸體4上部開有傳動(dòng)柱塞腔，缸體4下部開有連桿腔23，傳動(dòng)柱塞2位于傳動(dòng)柱塞腔內(nèi)，安裝傳動(dòng)柱塞后傳動(dòng)柱塞腔與連桿腔23的水路是不相通的，這樣才能達(dá)到節(jié)水鉆探目的；傳動(dòng)柱塞2下設(shè)有連桿13，連桿13的上端套有上支撐環(huán)14，上支撐環(huán)14的外徑大于傳動(dòng)柱塞腔的直徑，上支撐環(huán)14下的連桿13上依次套有工作彈簧16、下支撐環(huán)15；工作柱塞3位于缸體5內(nèi)，連桿13的下端由球形鉸接17與工作柱塞3的上端鉸接，從而允許安裝時(shí)存在一定的偏斜和徑向位移；工作柱塞3的下端的空腔為泵腔7，缸體5下端與進(jìn)水閥體1的上端連接。
如圖1所示，所述的脈動(dòng)水壓柱塞往復(fù)裝置的傳動(dòng)柱塞2與缸體4之間設(shè)有密封圈25，密封圈25位于缸體4上的密封圈槽內(nèi)；工作柱塞3與缸體5之間設(shè)有密封圈26，密封圈26位于缸體5上的密封圈槽內(nèi)。
如圖1所示，所述的脈動(dòng)水壓柱塞往復(fù)裝置的下支撐環(huán)15上開有水孔，工作柱塞3上端部開有橫向通道24，橫向通道24與下支撐環(huán)15的水孔相通，工作柱塞3的橫向通道24下開有中心通道22，中心通道22上端與橫向通道24相通，中心通道22下端與泵腔7相通，中心通道22內(nèi)設(shè)有泄水閥10，泄水閥10的下端設(shè)有頂簧。
如圖1所示，所述的吸注水裝置包括進(jìn)水閥體1、出水閥體29、吸水閥8、出水閥9，進(jìn)水閥體1的上端與缸體5下端連接，出水閥體29的上端與進(jìn)水閥體1的下端連接，下接頭30的上端與出水閥體29的下端連接；進(jìn)水閥體1上設(shè)有單向吸水道，單向吸水道包括水眼11、腔室12，水眼11的一端與進(jìn)水閥體1外部相通，另一端與腔室12相通，腔室12與泵腔7相通，腔室12內(nèi)設(shè)有吸水閥8，吸水閥8上頂有彈簧；進(jìn)水閥體1上開有通水孔31，出水閥體29上開有出水腔32，所述的單向注水道包括通水孔31、出水腔32，通水孔31的一端與泵腔7相通，另一端與出水腔32相通，出水腔32與下接頭30的空腔相通，出水腔32內(nèi)設(shè)有出水閥9，出水閥9下頂有彈簧。
本發(fā)明按以下方式工作如圖2所示，把節(jié)水鉆探潛水泵33與鉆桿柱37一起下入鉆孔內(nèi)，在節(jié)水鉆探潛水泵下入的位置必須充滿地層水(沖洗液)。由于地表鉆探泵34安裝了脈動(dòng)器35，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節(jié)水鉆探潛水泵的工作腔6(接頭27的空腔)。如圖1所示，在脈動(dòng)水壓作用下節(jié)水鉆探潛水泵的傳動(dòng)柱塞2和連桿13帶動(dòng)工作柱塞3向下位移，壓縮連桿13上位于上支撐環(huán)14、下支撐環(huán)15之間的彈簧16，并把泵腔7中的液體通過通水孔31壓向出水腔32，經(jīng)出水閥9、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(依靠活塞36)時(shí)，由于脈動(dòng)器的作用使管路中的水壓力下降，被壓縮的彈簧16恢復(fù)，并通過上支撐環(huán)14給傳動(dòng)柱塞一個(gè)向上的作用力；同時(shí)，來自管外空間的靜水柱壓力通過水眼11、腔室12、吸水閥8和泵腔7作用于工作柱塞3的下端，使傳動(dòng)柱塞2和工作柱塞3返回到原來的位置。這時(shí)管外空間的水經(jīng)過打開的吸水閥充滿泵腔7。然后，來自脈動(dòng)器的下一個(gè)水力脈沖又來到了，在它的作用下傳動(dòng)柱塞2、工作柱塞3又向下位移，把泵腔7內(nèi)的液體壓向孔底，開始一個(gè)新的循環(huán)。
由于節(jié)水鉆探潛水泵所有的閥(包括吸水閥8、出水閥9和泄水閥10)都布置在泵的幾何中心軸上，即鉆桿柱的回轉(zhuǎn)軸上，所以消除了離心力對(duì)閥體的有害影響，從而提高節(jié)水鉆探潛水泵的工作效率。這種布置方式還允許把潛水泵閥體的尺寸設(shè)計(jì)得盡量大些，以保證有效沖洗孔底所需的泵量。
如果接頭處密封不良，使連桿腔23內(nèi)充滿了液體，在工作柱塞3的反向行程時(shí)可沿著通道24、22和泄水閥10將液體排至泵腔7，進(jìn)一步提高潛水泵的效率。
本發(fā)明通過工作彈簧來補(bǔ)償潛水泵反向行程時(shí)的水力脈沖，借助球形鉸接來適應(yīng)傳動(dòng)柱塞、工作柱塞與缸體的不同心度，通過閥體的科學(xué)設(shè)計(jì)來消除回轉(zhuǎn)時(shí)離心力的有害影響，提高缺水地區(qū)節(jié)水鉆探的可靠性和效率。吸水閥、出水閥和泄水閥的科學(xué)設(shè)計(jì)，把它們布置在泵的軸線上，從而消除了回轉(zhuǎn)時(shí)離心力對(duì)閥體工作的有害影響，有利于提高潛水泵的可靠性與效率。
權(quán)利要求
1.節(jié)水鉆探潛水泵，其特征是它包括上接頭(28)、脈動(dòng)水壓柱塞往復(fù)裝置、吸注水裝置、下接頭(30)，上接頭(28)的下端通過接頭(27)與脈動(dòng)水壓柱塞往復(fù)裝置的缸體(4)的上端連接，脈動(dòng)水壓柱塞往復(fù)裝置與吸注水裝置由脈動(dòng)水壓柱塞往復(fù)裝置的缸體(5)的下端與吸注水裝置的進(jìn)水閥體(1)的上端連接，吸注水裝置的出水閥體(29)的下端與下接頭(30)的上端連接；下接頭(30)內(nèi)為空腔，上接頭(28)、接頭(27)內(nèi)為空腔并與脈動(dòng)水壓柱塞往復(fù)裝置的傳動(dòng)柱塞腔相通，脈動(dòng)水壓柱塞往復(fù)裝置的工作柱塞(3)與吸注水裝置之間設(shè)有泵腔(7)，吸注水裝置的單向吸水道的一端與泵腔(7)相通，另一端與進(jìn)水閥體(1)外相通，吸注水裝置的單向注水道的一端與泵腔(7)相通，另一端與下接頭(30)的空腔相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)水鉆探潛水泵，其特征是所述的脈動(dòng)水壓柱塞往復(fù)裝置包括傳動(dòng)柱塞(2)、工作柱塞(3)、缸體(4)、缸體(5)、連桿(13)、上支撐環(huán)(14)、下支撐環(huán)(15)、工作彈簧(16)、球形鉸接(17)，缸體(4)上部開有傳動(dòng)柱塞腔，缸體(4)下部開有連桿腔(23)，缸體(4)上端與接頭(27)連接，缸體(4)下端與缸體(5)連接，傳動(dòng)柱塞(2)位于傳動(dòng)柱塞腔內(nèi)，傳動(dòng)柱塞(2)下設(shè)有連桿(13)，連桿(13)的上端套有上支撐環(huán)(14)，上支撐環(huán)(14)的外徑大于傳動(dòng)柱塞腔的直徑，上支撐環(huán)(14)下的連桿(13)上依次套有工作彈簧(16)、下支撐環(huán)(15)；缸體(5)內(nèi)為空腔，工作柱塞(3)位于缸體(5)的空腔內(nèi)，連桿(13)的下端由球形鉸接(17)與工作柱塞(3)的上端鉸接，工作柱塞(3)的下端的空腔為泵腔(7)，缸體(5)下端與進(jìn)水閥體(1)的上端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的節(jié)水鉆探潛水泵，其特征是所述的脈動(dòng)水壓柱塞往復(fù)裝置的傳動(dòng)柱塞(2)與缸體(4)之間設(shè)有密封圈(25)，密封圈(25)位于缸體(4)上的密封圈槽內(nèi)；工作柱塞(3)與缸體(5)之間設(shè)有密封圈(26)，密封圈(26)位于缸體(5)上的密封圈槽內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的節(jié)水鉆探潛水泵，其特征是所述的脈動(dòng)水壓柱塞往復(fù)裝置的下支撐環(huán)(15)上開有水孔，工作柱塞(3)上端部開有橫向通道(24)，橫向通道(24)與下支撐環(huán)(15)的水孔相通，工作柱塞(3)的橫向通道(24)下開有中心通道(22)，中心通道(22)上端與橫向通道(24)相通，中心通道(22)下端與泵腔(7)相通，中心通道(22)內(nèi)設(shè)有泄水閥(10)，泄水閥(10)的下端設(shè)有頂簧。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)水鉆探潛水泵，其特征是所述的吸注水裝置包括進(jìn)水閥體(1)、出水閥體(29)、吸水閥(8)、出水閥(9)，進(jìn)水閥體(1)的上端與缸體(5)下端連接，進(jìn)水閥體(1)的下端設(shè)有接頭，出水閥體(29)的上端與進(jìn)水閥體(1)的下端連接，出水閥體(29)的下端設(shè)有接頭，下接頭(30)的上端與出水閥體(29)的下端連接；進(jìn)水閥體(1)上設(shè)有單向吸水道，單向吸水道包括水眼(11)、腔室(12)，水眼(11)的一端與進(jìn)水閥體(1)外部相通，另一端與腔室(12)相通，腔室(12)與泵腔(7)相通，腔室(12)內(nèi)設(shè)有吸水閥(8)，吸水閥(8)上頂有彈簧；進(jìn)水閥體(1)上開有通水孔(31)，出水閥體(29)上開有腔室(32)，所述的單向注水道包括通水孔(31)、腔室(32)，通水孔(31)的一端與泵腔(7)相通，另一端與出水腔(32)相通，出水腔(32)與下接頭(30)的空腔相通，出水腔(32)內(nèi)設(shè)有出水閥(9)，出水閥(9)下頂有彈簧。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鉆探潛水泵。節(jié)水鉆探潛水泵，其特征是它包括上接頭(28)、脈動(dòng)水壓柱塞往復(fù)裝置、吸注水裝置、下接頭(30)，脈動(dòng)水壓柱塞往復(fù)裝置的缸體(5)的下端與吸注水裝置的進(jìn)水閥體(1)的上端連接，吸注水裝置的出水閥體(29)的下端與下接頭(30)的上端連接；脈動(dòng)水壓柱塞往復(fù)裝置的工作柱塞(3)與吸注水裝置之間設(shè)有泵腔(7)，吸注水裝置的單向吸水道的一端與泵腔(7)相通，另一端與進(jìn)水閥體(1)外相通，吸注水裝置的單向注水道的一端與泵腔(7)相通，另一端與下接頭(30)的相通。本發(fā)明不需要外部電源，適用于節(jié)水鉆探，提高缺水地區(qū)節(jié)水鉆探的效率。
文檔編號(hào)F04B9/10GK1603617SQ20041006105
公開日2005年4月6日 申請(qǐng)日期2004年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月8日
發(fā)明者鄢泰寧, Н.Г.葉戈羅夫, 蔣國盛, 吳翔, 盧春華, 陳勁, 竇斌 申請(qǐng)人:中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)