一种岩心钻探用水力轴向冲击器.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114893119A(43)申请公布日2022.08.12(21)申请号202210582989.6F03B13/02(2006.01)(22)申请日2022.05.26(71)申请人中国铁路设计集团有限公司地址300308天津市滨海新区自贸试验区（空港经济区）东七道109号(72)发明人陈新军崔庆国李国和陈则连许再良李鹏高敬(74)专利代理机构天津市鼎和专利商标代理有限公司12101专利代理师范建良(51)Int.Cl.E21B4/16(2006.01)E21B4/14(2006.01)E21B4/02(2006.01)E21B17/04(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图5页(54)发明名称一种岩心钻探用水力轴向冲击器(57)摘要本发明公开了一种岩心钻探用水力轴向冲击器，包括钻杆连接套、上连接套、下连接套、锤头底帽以及振动锤；在水轮工作腔内通过水轮轴安装有水轮；所述上连接套的内壁设有双头左螺旋轨迹槽和冲击释放槽；振动锤外圆轴对称设有两组左螺旋轨迹键块；在能量转换腔内还设有弹簧，弹簧的上端抵接在弹簧座的槽内，弹簧的下端抵接安装在振动锤上的驱动组件上；在振动锤的上部中心孔设有用于放置驱动组件的驱动槽；在能量释放腔内安装有冲击锤头，冲击锤头的下端伸出锤头底帽。本发明充分利用钻探泥浆动力与钻机旋转动力，联合驱动振动锤，实现冲击回转钻进，本发明具有结构简单，运行稳定，提高钻进效率的优点。CN114893119ACN114893119A权利要求书1/2页1.一种岩心钻探用水力轴向冲击器，包括与钻杆连接的钻杆连接套(15)、钻杆连接套的下端部螺纹连接上连接套(8)，所述上连接套的下端螺纹连接下连接套(4)，下连接套的下端螺纹连接锤头底帽(2)以及安装于上连接套内的振动锤(5)；其特征在于：上述钻杆连接套、上连接套、下连接套以及锤头底帽连接成上下贯通的容纳腔，所述容纳腔由钻杆连接套至锤头底帽分为水轮工作腔(A)、能量转换腔(B)以及能量释放腔(C)；在水轮工作腔内通过水轮轴(13‑1)安装有与钻杆运动方向相反的左旋水轮(13)；所述水轮轴穿过水轮下支承(12)向下延伸至能量转换腔，所述水轮轴内设有轴向流道，在左旋水轮的桨叶下方水轮轴上设有连通轴向流道和水轮工作腔的泄放口(13‑2)；所述上连接套(8)的内壁设有双头左螺旋轨迹槽(8‑1)，沿上连接套轴向方向设有贯穿双头左螺旋轨迹槽的两个对称的冲击释放槽(8‑2)；所述振动锤(5)的外圆周对称设有与双头左螺旋轨迹槽配合的两组双头左螺旋轨迹键块(5‑1)，且所述双头左螺旋轨迹键块的宽度小于冲击释放槽的宽度；在能量转换腔内还设有弹簧(10)，所述弹簧套装在水轮轴上，弹簧的上端抵接在弹簧座(11)的槽内，弹簧的下端抵接在振动锤的上端面；所述振动锤沿中心方向设有中心孔(5‑2)，在振动锤的上部中心孔内设有驱动槽(5‑3)，驱动槽内设有驱动组件(3)，所述驱动组件连接水轮轴，驱动组件(3)驱动振动锤做左旋转运动；在能量释放腔内安装有冲击锤头(1)，冲击锤头的下端伸出锤头底帽(2)，所述冲击锤头(1)的上部外圆周沿轴向方向设有花键(1‑1)，冲击锤头的花键与下连接套(4)下部内壁设有的键槽(4‑1)滑动配合。2.根据权利要求1所述的岩心钻探用水力轴向冲击器，其特征在于：所述水轮的上部安装在水轮上支承(14)上，水轮上支承(14)外缘设有过水孔(14‑1)，所述水轮的下部安装在水轮下支承(12)上，所述水轮下支承通过轴承安装在水轮轴上。3.根据权利要求2所述的岩心钻探用水力轴向冲击器，其特征在于：所述水轮下支承和水轮轴安装第一GS阶梯密封构件(18‑1)、所述水轮下支承和钻杆连接套之间设有第一密封圈(18‑2)。4.根据权利要求2所述的岩心钻探用水力轴向冲击器，其特征在于：所述左旋水轮的桨叶(13‑4)设有6‑8片。5.根据权利要求4所述的岩心钻探用水力轴向冲击器，其特征在于：所述水轮上支承的外缘设有过水孔(14‑1)的面积总和为水轮工作腔内径截面积的15～20％。6.根据权利要求1所述的岩心钻探用水力轴向冲击器，其特征在于：所述驱动组件(3)包括安装在所述水轮轴的外壁且对应振动锤(5)的驱动槽的两个驱动轮(17)，所述驱动轮通过支撑轴(16)垂直安装在水轮轴上。7.根据权利要求1所述的岩心钻探用水力轴向冲击器，其特征在于：所述驱动组件(3)包括安装在驱动槽内的驱动支架(7)，所述驱动支架内安装有中空式连接杆(6)，在驱动支架的上端面通过紧固件安装锁紧压盖(9)，锁紧压盖(9)螺装在水轮轴的下端部上，连接杆与水轮轴之间设有第二密封圈(18‑3)，所述驱动支架的外圆周对称设有支撑轴(16)，支撑轴上安装有驱动轮(17)。8.根据权利要