高能射流式液动锤硬质合金缓冲环固定装置，属于钻探工具领域，其利用冲锤、卡槽、半圆卡和冲锤台阶面共同作用固定硬质合金缓冲环，并通过内锥环卡紧半圆卡，具体将硬质合金缓冲环套在冲锤后段上，然后将半圆卡放入设置在冲锤后段卡槽中，硬质合金缓冲环的下表面与冲锤台阶面紧密接触，硬质合金缓冲环上表面与半圆卡紧密接触，然后将内锥环套在半圆卡上，在整个工作周期内，内锥环一直牢牢卡紧着半圆卡，从而将硬质合金缓冲环可靠地固定在冲锤台阶面与半圆卡之间。与现有技术相比，本实用新型专利技术提出了一种新型可靠的硬质合金缓冲环固定装置，有效的解决了硬质合金缓冲环经常脱落的问题。
Fixed device of hard alloy buffer ring of high energy jet hydraulic hammer
【技术实现步骤摘要】
高能射流式液动锤硬质合金缓冲环固定装置
本技术涉及一种钻探工具，尤其是地质岩心钻探、科学钻探和油气钻井冲击回转钻进用高能射流式液动锤硬质合金缓冲环固定装置。
技术介绍
射流式液动潜孔锤是我国第一种得到广泛应用的液动潜孔锤，只有一个运动零件，结构简单，深孔高围压适应性好。在地质岩心钻探、科学钻探和油气钻井领域，常规压力的射流式液动潜孔锤可以提高钻进效率30％以上，取得了优良技术经济效果。但是单次冲击功过小的问题一直阻碍着它的普及和应用。近些年来高压高能射流式液动锤解决了单次冲击功小这一难题。但是就目前使用情况来看,还存在着这样一个难题，即普通材质的射流元件极易被高压高能的水流冲蚀而失效，采用硬质合金材料的射流元件虽可以抵抗高速水流的冲蚀，但冲锤回程巨大的冲击能量极易导致射流元件断裂。因此，在冲锤上设计缓冲结构可以有效保护射流元件。其设计方案为在冲锤上用四个螺丝固定一个硬质合金环，在冲锤运动后期，合金环进入中接头空腔，冲锤与中接头之间的环状间隙大幅度缩小，产生节流缓冲作用，从而延长硬质合金射流元件使用寿命。但是合金环极易脱落而导致缓冲失效。分析原因为冲锤冲程末端与砧子碰撞而导致合金环处出现较大的应力集中，同时在高频的振动下螺丝紧固失效，进而导致合金环脱落。因此，在缓冲结构设计过程中，采取有效的合金环固定方法，对延长射流式液动冲击器使用寿命具有非常重要的意义。
技术实现思路
本技术的目的在于针对高能射流式液动锤硬质合金缓冲环经常脱落的问题，提供一种新型可靠的硬质合金缓冲环固定装置。本技术为实现上述目的采用的技术方案是：其利用冲锤、卡槽、半圆卡和冲锤台阶面共同作用固定硬质合金缓冲环，并通过内锥环卡紧半圆卡，所述卡槽为环形槽，其位于冲锤后段，卡槽靠近冲锤台阶面的一端与冲锤台阶面之间的距离小于硬质合金缓冲环的高度，卡槽远离冲锤台阶面的一端与冲锤台阶面之间的距离为硬质合金缓冲环高度与半圆卡高度之和；所述半圆卡设置在卡槽内，数量为两块，两块半圆卡对齐围成环形，半圆卡内壁为光滑圆柱形，且圆柱底面直径与冲锤后段直径相等，半圆卡的外壁分为两段，一段为光滑锥面，另一段为凸台，且凸台剖面外径小于硬质合金缓冲环外径；所述内锥环的内锥面与半圆卡的外锥面锥度相同，且内锥环小头直径小于半圆卡锥面小头直径，内锥环大头直径小于半圆卡锥面大头直径。进一步，所述卡槽深度与冲锤后段半径之比0.1～0.2。进一步，所述卡槽宽度与硬质合金缓冲环高度之比为1.0～1.2。进一步，所述半圆卡的凸台剖面外径与硬质合金缓冲环外径之比为0.95～0.98。进一步，所述半圆卡的外锥面锥度与内锥环的内锥面锥度均为1：10。通过上述设计方案，本技术可以带来如下有益效果：1、通过半圆卡限制硬质合金缓冲环，然后内锥环固定半圆卡，在冲程后期，冲锤以很高的末速度冲击砧子，速度急剧下降，然而此时内锥环由于惯性作用，仍有向下运动的趋势，半圆卡卡紧。2、便于安装，与之前的螺丝固定相比只需要合上半圆卡，套上内锥环即可。3、对冲锤本身改动小，只需在冲锤后段车出一个较浅的环形槽，不会产生应力集中，影响应力波的传导。附图说明此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本技术示意性实施例及其说明用于理解本技术，并不构成本技术的不当限定，在附图中：图1为采用本技术高能射流式液动锤硬质合金缓冲环固定装置的液动锤冲程末了冲锤剖面图。图2为采用本技术高能射流式液动锤硬质合金缓冲环固定装置的液动锤动锤回程后期冲锤剖面图。图3为半圆卡的主视图。图4为半圆卡的剖视图。图中各标记如下：1-活塞杆，2-冲锤后段，3-卡槽，4-内锥环，5-半圆卡，6-硬质合金缓冲环，7-冲锤台阶面，8-冲锤前段，9-外管，10-钻头，11-中接头。具体实施方式为了更清楚地说明本技术，下面结合优选实施例和附图对本技术做进一步的说明。本领域技术人员应当理解。下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本技术的保护范围。如图1、图2、图3及图4所示，高能射流式液动锤硬质合金缓冲环固定装置，其利用冲锤、卡槽3、半圆卡5和冲锤台阶面7共同作用固定硬质合金缓冲环6，并通过内锥环4卡紧半圆卡5，所述卡槽3为环形槽，其位于冲锤后段2，卡槽3靠近冲锤台阶面7的一端与冲锤台阶面7之间的距离小于硬质合金缓冲环6的高度，卡槽3远离冲锤台阶面7的一端与冲锤台阶面7之间的距离为硬质合金缓冲环6高度与半圆卡5高度之和；所述半圆卡5设置在卡槽3内，数量为两块，两块半圆卡5对齐围成环形，半圆卡5内壁为光滑圆柱形，且圆柱底面直径与冲锤后段2直径相等，半圆卡5的外壁分为两段，一段为光滑锥面，另一段为凸台，且凸台剖面外径小于硬质合金缓冲环6外径；所述内锥环4的内锥面与半圆卡5的外锥面锥度相同，优选的，所述半圆卡5的外锥面锥度与内锥环4的内锥面锥度均为1：10，且内锥环4小头直径小于半圆卡5锥面小头直径，内锥环4大头直径小于半圆卡5锥面大头直径。其中，所述卡槽3深度与冲锤后段2半径之比0.1～0.2。其中，所述卡槽3宽度与硬质合金缓冲环6高度之比为1.0～1.2。其中，所述半圆卡5的凸台剖面外径与硬质合金缓冲环6外径之比为0.95～0.98。本技术提出的高能射流式液动锤硬质合金缓冲环固定装置的工作原理：将硬质合金缓冲环6套在冲锤后段2上，然后将半圆卡5放入卡槽3中，此时硬质合金缓冲环6的下表面与冲锤台阶面7紧密接触，硬质合金缓冲环6上表面与半圆卡5紧密接触。然后将内锥环4套在半圆卡5上，并施加一个向着冲锤前段8的预紧力，防止高能射流式液动锤组装过程半圆卡5松动。高能射流式液动锤工作过程中，在冲程后期，如图1所示，冲锤以很高的末速度冲击钻头10并发生反弹，此时内锥环4由于惯性作用，仍有向下运动的趋势，半圆卡5卡紧：在回程后期，如图2所示，硬质合金缓冲环6进入中接头11空腔，使冲锤与中接头11之间的环状间隙大幅度缩小，产生节流作用，使上方的液体压强大幅度上升，冲锤因此受到较大液压制动力作用，运动速度逐渐降低，内锥环4与半圆卡5相对运动的趋势较小，不会有脱落的风险；其他工作阶段，内锥环4由于加速运动产生的惯性力远小于半圆卡5和内锥环4之间的摩擦力，不会对结构产生影响。故而在整个工作周期内，内锥环4一直牢牢卡紧着半圆卡5，从而将硬质合金缓冲环6可靠地固定在冲锤台阶面7与半圆卡5之间。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.高能射流式液动锤硬质合金缓冲环固定装置，其特征在于，其利用冲锤、卡槽(3)、半圆卡(5)和冲锤台阶面(7)共同作用固定硬质合金缓冲环(6)，并通过内锥环(4)卡紧半圆卡(5)，所述卡槽(3)为环形槽，其位于冲锤后段(2)，卡槽(3)靠近冲锤台阶面(7)的一端与冲锤台阶面(7)之间的距离小于硬质合金缓冲环(6)的高度，卡槽(3)远离冲锤台阶面(7)的一端与冲锤台阶面(7)之间的距离为硬质合金缓冲环(6)高度与半圆卡(5)高度之和；所述半圆卡(5)设置在卡槽(3)内，数量为两块，两块半圆卡(5)对齐围成环形，半圆卡(5)内壁为光滑圆柱形，且圆柱底面直径与冲锤后段(2)直径相等，半圆卡(5)的外壁分为两段，一段为光滑锥面，另一段为凸台，且凸台剖面外径小于硬质合金缓冲环(6)外径；所述内锥环(4)的内锥面与半圆卡(5)的外锥面锥度相同，且内锥环(4)小头直径小于半圆卡(5)锥面小头直径，内锥环(4)大头直径小于半圆卡(5)锥面大头直径。/n
【技术特征摘要】
1.高能射流式液动锤硬质合金缓冲环固定装置，其特征在于，其利用冲锤、卡槽(3)、半圆卡(5)和冲锤台阶面(7)共同作用固定硬质合金缓冲环(6)，并通过内锥环(4)卡紧半圆卡(5)，所述卡槽(3)为环形槽，其位于冲锤后段(2)，卡槽(3)靠近冲锤台阶面(7)的一端与冲锤台阶面(7)之间的距离小于硬质合金缓冲环(6)的高度，卡槽(3)远离冲锤台阶面(7)的一端与冲锤台阶面(7)之间的距离为硬质合金缓冲环(6)高度与半圆卡(5)高度之和；所述半圆卡(5)设置在卡槽(3)内，数量为两块，两块半圆卡(5)对齐围成环形，半圆卡(5)内壁为光滑圆柱形，且圆柱底面直径与冲锤后段(2)直径相等，半圆卡(5)的外壁分为两段，一段为光滑锥面，另一段为凸台，且凸台剖面外径小于硬质合金缓冲环(6)外径；所述内锥环(4)的内锥面与半圆卡(5)的外锥面锥度相同，且内锥环(4)小...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭枧明，李柯柯，杨正龙，张广，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林;22
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