高压高能射流式液动锤的回程节流缓冲机构的制作方法

本实用新型涉及一种钻探机具，尤其是油气钻井、干热岩钻井、地热钻井、岩土钻凿工程冲击回转钻进用高压高能射流式液动锤的回程节流缓冲机构。

背景技术：

射流式液动锤一般由射流元件、缸体、活塞、活塞杆以及冲锤等组成。因其特殊的流体切换方式，自诞生以来就受到国内外钻探界的关注。但是单次冲击功过小的问题一直阻碍着它的的普及及应用。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，严重降低了射流式液动锤的寿命。因此，在射流式液动锤的设计过程中，增加合理的节流缓冲机构，对延长硬质合金射流元件使用寿命具有非常重要的意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对现有高压高能射流式液动锤的不足，提供一种高压高能射流式液动锤的回程节流缓冲机构。

本实用新型包括有活塞杆、冲锤后台阶面、冲锤连接头、冲锤中台阶面、中接头、冲锤、冲锤前台阶面和外管，中接头与外管连接在一起形成筒，冲锤位于中接头与外管形成的筒中，冲锤的上端具有冲锤连接头，活塞杆的下端与冲锤连接头的上端连接，活塞杆与冲锤连接头的连接处具有冲锤后台阶面，冲锤连接头与冲锤的连接处具有冲锤中台阶面，冲锤的中间段具有冲锤前台阶面，中接头的下端面为中接头下端面，冲锤与中接头内壁之间具有缓冲腔，冲锤与外管内壁之间具有溢流区；冲锤具有缓冲段。

所述冲锤的缓冲段设计为圆柱形状。

所述冲锤的缓冲段还可设计为台阶状。

所述冲锤的缓冲段设计成为圆锥面。

所述冲锤的缓冲段设计成为抛物线。

本实用新型的工作过程和原理是：

射流式液动锤的回程节流缓冲通过冲锤与中接头之间的配合得以实现。当冲锤回程向上运动初段，中接头下台阶距离中接头下端面较远时，由于冲锤的冲锤连接头与中接头之间的环状间隙较大，液体流动阻力较小，无节流阻尼作用，对冲锤运动无影响；

当冲锤前台阶面运动至接近中接头下端面时，由于过流断面积逐渐减小，缓冲腔内压力逐渐升高，冲锤运动开始受到阻力作用；当冲锤继续向上运动至冲锤前台阶面进入到缓冲腔内，过流断面积迅速减小，使冲锤与中接头之间形成封闭空间，此时液体只能从环状间隙中流出，从而在封闭空间内造成高压，迫使冲锤减速制动，从而实现缓冲。相比于未加节流缓冲装置的射流式液动锤，此时冲锤回程冲击能量已经大幅下降，从而达到了保护射流元件的目的。

本实用新型的有益效果：

本实用新型是通过射流式液动锤中接头与冲锤进行间隙配合，利用所产生的节流阻尼作用，对冲锤进行制动，来达到节流缓冲的目的。由于冲锤为台阶式，直径从上到下依次增大，所以冲锤在回程向上运动初段，冲锤与中接头环状间隙较大，液体流动阻力较小，无节流阻尼作用，对冲锤运动无影响；冲锤回程末端利用节流阻尼作用，当节流段冲锤进入中接头，环状间隙减小，在冲锤与中接头之间形成封闭空间，此时液体只能从环状间隙中流出，从而在封闭空间内造成高压，迫使冲锤减速制动，从而实现缓冲，保护射流元件。

附图说明

图1为本实用新型的剖视图。

图2为本实用新型第一实施例的剖视图。

图3为本实用新型第二实施例的剖视图。

图4为本实用新型第三实施例的剖视图。

图5为本实用新型第四实施例的剖视图。

其中：1-活塞杆，2-冲锤后台阶面，3-中接头内壁，4-冲锤中台阶面，5-中接头，6-冲锤，7-中接头下端面，8-冲锤前台阶面，9-外管，10-冲锤连接头，Ⅰ-缓冲腔，Ⅱ-溢流区。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括有活塞杆1、冲锤后台阶面2、冲锤连接头10、冲锤中台阶面4、中接头5、冲锤6、冲锤前台阶面8和外管9，中接头5与外管9连接在一起形成筒，冲锤6位于中接头5与外管9形成的筒中，冲锤6的上端具有冲锤连接头10，活塞杆1的下端与冲锤连接头10的上端连接，活塞杆1与冲锤连接头10的连接处具有冲锤后台阶面2，冲锤连接头10与冲锤6的连接处具有冲锤中台阶面4，冲锤6的中间段具有冲锤前台阶面8，中接头5的下端面为中接头下端面7，冲锤6与中接头5内壁之间具有缓冲腔Ⅰ，冲锤6与外管9内壁之间具有溢流区Ⅱ；冲锤6具有缓冲段B。

实施例1：圆柱型节流缓冲结构

如图2所示，冲锤6的缓冲段B设计为圆柱形状，当冲锤前台阶面8经过中接头下端面7而进入缓冲腔Ⅰ后，过流断面积瞬间减小为最小值，使冲锤6与中接头5之间形成封闭空间，此时液体只能从环状间隙中流出，从而在缓冲腔Ⅰ内造成高压，迫使冲锤6减速制动，从而实现缓冲。

实施例2:台阶型节流缓冲结构

如图3所示，冲锤6的缓冲段B设计为台阶状，当冲锤前台阶面8经过中接头下端面7而进入缓冲腔Ⅰ后，过流断面积按照梯度逐渐减小，使冲锤6与中接头5之间逐步形成封闭空间，此时液体只能从环状间隙中流出，从而使缓冲腔Ⅰ内逐步形成高压，迫使冲锤6减速制动，从而实现缓冲。

实施例3圆锥型节流缓冲结构

如图4所示，冲锤6的缓冲段B设计成为圆锥面，当冲锤前台阶面8经过中接头下端面7而进入缓冲腔Ⅰ后，过流断面积成线性减小趋势，使冲锤6与中接头5之间逐步封闭，此时液体只能从环状间隙中流出，从而在缓冲腔Ⅰ内逐步形成高压，迫使冲锤6减速制动，从而实现缓冲。

实施例4：抛物线型节流缓冲结构

如图5所示，冲锤6的缓冲段B设计成为抛物线，当冲锤前台阶面8经过中接头下端面7而进入缓冲腔Ⅰ后，过流断面积以抛物线形式减小，使冲锤6与中接头5之间逐步封闭，此时液体只能从环状间隙中流出，从而使缓冲腔Ⅰ内逐步形成高压，迫使冲锤6减速制动，从而实现缓冲。

本实用新型的工作过程和原理是：

射流式液动锤的回程节流缓冲通过冲锤6与中接头5之间的配合得以实现。当冲锤6回程向上运动初段，中接头下台阶8距离中接头下端面7较远时，由于冲锤6的冲锤连接头10与中接头5之间的环状间隙较大，液体流动阻力较小，无节流阻尼作用，对冲锤6运动无影响；

当冲锤前台阶面8运动至接近中接头下端面7时，由于过流断面积逐渐减小，缓冲腔Ⅰ内压力逐渐升高，冲锤6运动开始受到阻力作用；当冲锤6继续向上运动至冲锤前台阶面8进入到缓冲腔Ⅰ内，过流断面积迅速减小，使冲锤6与中接头5之间形成封闭空间，此时液体只能从环状间隙中流出，从而在封闭空间内造成高压，迫使冲锤6减速制动，从而实现缓冲。相比于未加节流缓冲装置的射流式液动锤，此时冲锤回程冲击能量已经大幅下降，从而达到了保护射流元件的目的。