Переливний-зворотний клапан

1. Переливний-зворотний клапан, який містить порожнистий корпус клапана з верхнім і нижнім перевідниками, всередині якого розташований корпус плунжера, всередині якого розташований порожнистий плунжер, виконаний заглушеним знизу і підпружинений співвісним пружним елементом, порожнина біля верхнього перевідника виконана з можливістю гідравлічного зв'язку у верхньому положенні плунжера з верхніми радіальними отво C2 2 (19) 1 3 мент з внутрішньою поверхнею, виконаною із змінним діаметром. Співпадають з суттєвими ознаками відомого переливного клапана порожнистий корпус клапана з верхнім і нижнім перевідниками, всередині якого розташований корпус плунжера, всередині якого розташований порожнистий плунжер, виконаний заглушеним знизу і підпружинений співвісним пружнім елементом. Порожнина біля верхнього переводника виконана з можливістю гідравлічного зв'язку у верхньому положенні плунжера з отворами корпусу плунжера і радіальними отворами корпусу клапана, можливістю гідравлічного зв'язку у нижньому положенні плунжера з отворами плунжера і порожниною біля нижнього переводника. Східчаста втулка, розташована у виточці корпусу клапана. Клапан містить елемент з внутрішньою поверхнею, виконаною із змінним діаметром. При використанні відомого переливного клапана через значне відхилення пропускних отворів гідравлічного потоку від прямолінійності і, як наслідок, проходження через них промивальної рідини з надмірною турбулентністю, утворюється надмірний гідравлічний опір промивальній рідині. Відомий переливний клапан (авт.св. SU №898028, МКВ Е21В4/00, 34/00), вибраний за найближчий аналог, який містить порожнистий корпус клапана з верхнім і нижнім перевідниками, всередині якого розташований корпус плунжера, всередині якого розташований порожнистий плунжер, виконаний заглушеним знизу і підпружинений співвісним пружнім елементом. Порожнина біля верхнього переводника виконана з можливістю гідравлічного зв'язку у верхньому положенні плунжера з верхніми радіальними отворами плунжера, отворами корпусу плунжера і радіальними отворами корпусу клапана, можливістю гідравлічного зв'язку у нижньому положенні плунжера з нижніми радіальними отворами плунжера і порожниною біля нижнього переводника. Корпус плунжера містить верхнє сідло з вертикальними отворами, розташованими навколо вертикальної осі корпусу плунжера і виконаними з можливістю їх перекриття тарілкою, зв'язаною з верхньою частиною корпусу плунжера, і зв'язаною з гайкою, яка нагвинчена на цю частину корпусу. Корпус плунжера містить нижнє сідло, виконане з можливістю його перекриття зовнішнім кільцевим виступом низу плунжера. Містить східчасту втулку, розташовану у виточці корпусу клапана. Пружній елемент розташований між корпусом плунжера і плунжером. Співпадають з суттєвими ознаками відомого переливного клапана порожнистий корпус клапана з верхнім і нижнім перевідниками, всередині якого розташований корпус плунжера, всередині якого розташований порожнистий плунжер, виконаний заглушеним знизу і підпружинений співвісним пружнім елементом. Порожнина біля верхнього переводника виконана з можливістю гідравлічного зв'язку у верхньому положенні плунжера з верхніми радіальними отворами плунжера, отворами корпусу плунжера і радіальними отворами корпусу клапана, можливістю гідравлічного зв'язку у нижньому положенні плунжера з нижніми радіальними отворами плунжера і порожниною біля нижнього пере 87484 4 водника. Східчаста втулка, розташована у виточці корпусу клапана. Недолік найближчого аналогу такий, як у попереднього аналога. В основу винаходу поставлено задачу вдосконалення переливного-зворотного клапана, в якому шляхом конструктивних змін зменшують відхилення пропускних отворів гідравлічного потоку від прямолінійності і за рахунок цього зменшують турбулентність проходження через них промивальної рідини та зменшують надмірний гідравлічний опір промивальній рідині. Ця задача вирішується тим, що в переливному-зворотному клапані, який містить порожнистий корпус клапана з верхнім і нижнім перевідниками, всередині якого розташований корпус плунжера, всередині якого розташований порожнистий плунжер, виконаний заглушеним знизу і підпружинений співвісним пружнім елементом, порожнина біля верхнього переводника виконана з можливістю гідравлічного зв'язку у верхньому положенні плунжера з верхніми радіальними отворами плунжера, отворами корпусу плунжера і радіальними отворами корпусу клапана, можливістю гідравлічного зв'язку у нижньому положенні плунжера з нижніми радіальними отворами плунжера і порожниною біля нижнього переводника, східчасту втулку, розташовану у виточці корпусу клапана, згідно з винаходом корпус плунжера розташований у виточці корпусу клапана над втулкою, плунжер виконаний складеним із верхньої і нижньої частин, які зв'язані між собою елементами зв'язку, які виконані з утворенням між ними нижніх радіальних отворів плунжера, внутрішня поверхня втулки виконана з круговою виточкою з плавним і/або багатосхідчастим збільшенням діаметру з верху до низу і розташована на рівні нижніх радіальних отворів плунжера у нижньому його положенні, пружній елемент і плунжер розташовані рознесеними вздовж спільної осі. Крім того, елементи зв'язку частин плунжера виконані як періодично розташовані зубці, близькі до прямокутної форми, зв'язані з осьовим стержневим виступом дна порожнини плунжера, торець якого виконаний конусоподібним. Крім того, втулка виконана з твердого спеченого сплаву, наприклад вольфрамокобальтового сплаву ВК-8. Сукупність наведених основних ознак переливного-зворотного клапана забезпечує покращення умов проходження промивальної рідини, зменшення гідравлічного опору в порівняно випрямлених каналах і, як додатковий позитивний ефект, дає можливість збільшити пропускну здатність клапана для проходження промивальної рідини при однакових зовнішніх діаметрах відомого і запропонованого клапанів. На Фіг.1 зображено схематично загальний вид переливного-зворотного клапана, на Фіг.2 - його переріз у місці розташування елементів зв'язку. Переливний-зворотний клапан містить порожнистий корпус 1 клапана з верхнім перевідником 2 і нижнім перевідником 3, який виконаний як продовження корпусу клапана 1. Всередині корпусу клапана 1 розташовані корпус плунжера 4 і порожнис 5 тий плунжер, який виконаний складеним із верхньої частини 5 плунжера і нижньої частини 6 плунжера. Радіальні отвори 7 корпусу клапана, радіальні отвори 8 корпусу плунжера і верхні радіальні отвори 9 плунжера виконані з можливістю їх гідравлічного зв'язку у верхньому положенні плунжера, яке відповідає розвантаженому стану пружини 10, зв'язаної з виступом на нижній частині корпусу клапана 1. На вході радіальних отворів 7 корпусу клапана встановлені фільтри 11. Верхні радіальні отвори 9 зв'язані між собою круговою проточкою 12. Число верхніх радіальних отворів 9 плунжера може бути збільшено порівняно з числом інших зв'язаних з ними отворів. Періодично розташовані прямокутні зубці 13 торця частини 5 плунжера зв'язані шпильками 14 з осьовим стержневим виступом 15 частини 6 плунжера, виконаної з конусним торцем, який є елементом заглушки плунжера. При цьому між зубцями 13 утворені другі радіальні отвори 16 плунжера з можливістю їх гідравлічного зв'язку з порожниною корпусу клапана 1 біля нижнього переводника в нижньому положенні плунжера, яке відповідає навантаженому стану пружини 10, яка зв'язана з опорною втулкою 17. Втулка 18 виконана з круговою виточкою з плавним збільшенням діаметру з верху до низу і розташована на рівні нижніх радіальних отворів 16 плунжера у нижньому його положенні. Втулка 18 виконана з вольфрамокобальтового сплаву ВК-8. Ущільнюючі кільця позначені позиціями 19, 20 і 21. Пружина 10 і плунжер розташовані рознесеними вздовж спільної осі, при цьому пружину 10, як варіант, розташовують над зв'язаним з нею плунжером. Переливний-зворотний клапан працює таким чином. Верхнім перевідником 2 і нижнім перевідником 3 переливний-зворотний клапан з'єднують з компоновкою бурильного інструменту між гвинтовим вибійним двигуном і бурильними трубами, які на рисунку не показані. При спусканні переливногозворотного клапана в свердловину пружина 10 знаходиться в розвантаженому стані, плунжер - у верхньому своєму положенні. Через радіальні отвори 7 корпусу клапана, радіальні отвори 8 корпусу плунжера і перші радіальні отвори 9 плунжера промивальна рідина перетікає із затрубного простору в порожнину корпусу клапана 1 біля верхнього переводника 2 і бурильні труби. Потік промивальної рідини через кругову проточку 12 компенсує неспівпадання осей перших радіальних отворів 9 з осями радіальних отворів 7 і радіальних отворів 8. Фільтри 11 і корпус плунжера 4, який перекриває 87484 6 другі радіальні отвори 16 плунжера, запобігають попаданню часток шлама до гвинтового вибійного двигуна. З метою промивання свердловини або здійснення буріння промивальну рідину подають в бурильні труби і під її напором переміщують плунжер з верхнього положення в нижнє. Верхня частини 5 плунжера і нижня частина 6 плунжера завдяки з'єднанню прямокутних зубців 13, шпильок 14 з виступом 15 рухаються як одне ціле. Навантажують пружину 10 до моменту приведення в контакт опорної втулки 17 з виступом на нижній частині корпусу клапана 1. При цьому промивальну рідину спрямовують конусним торцем стержневого виступу 15 в нижні радіальні отвори 16 плунжера, яка по мірі збільшення гідравлічного контакту з порожниною, сформованою за допомогою втулки 18 поступово вводить гвинтовий вибійним двигун в робочий режим, не спричиняючи гідравлічного удару. У варіанті встановлення втулки 18 з круговою виточкою з багатосхідчастим збільшенням діаметру з верху до низу вказаний гідравлічний контакт змінюється в часі, що спричиняє коливання, які сприяють кращому очищенню робочих елементів гвинтового вибійного двигуна від мілких часток шламу, якщо таке забруднення частково відбувається. Ущільнююче кільце 19 запобігає перетіканню промивальної рідини в місці розташування пружини 10. Перед проведенням підйомної операції подачу промивальної рідини зупиняють і пружиною 10 переміщують плунжер з нижнього положення у верхнє. Ущільнюючі кільця 20 і 21 ущільнюють зазори в суміжних елементах конструкції і виконують певну амортизуючу функцію. В залежності від властивостей гірських порід, із набору втулок 18 встановлюють найбільш ефективну за формою або матеріалом втулки. Запропонований переливний-зворотний клапан має підвищену пропускну здатність для проходження промивальної рідини, порівняно з найближчим аналогом - в 1,1-1,4 рази для різних діаметрів компоновки бурильного інструменту, що сприяє покращенню його експлуатаційних характеристик, збільшенню ресурсу. Використання такого клапана технологічно більш зручне, порівняно з використанням окремих переливного і зворотного клапана, які з'єднані у компоновці. Переливнийзворотний клапан запобігає ускладненням та виникненню аварійних ситуацій як при здійсненні спуско-підйомних операцій, так і при експлуатації гвинтового вибійного двигуна. 7 87484 8 9 Комп’ютерна верстка А. Рябко 87484 Підписне 10 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601