CN103174379A

CN103174379A - 一种旋风带尾管高风压潜孔冲击器

Info

Publication number: CN103174379A
Application number: CN2013100774718A
Authority: CN
Inventors: 龚康强; 孙超
Original assignee: YICHANG WOOKE SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: YICHANG WOOKE SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-03-12
Filing date: 2013-03-12
Publication date: 2013-06-26

Abstract

一种旋风带尾管高风压潜孔冲击器，它包括后接头、逆止阀、配气杆、活塞、内缸、外套管、卡环、前接头和钻头，所述逆止阀为单向阀，其具有阀座和弹簧，所述的活塞为开有孔道的细长形活塞，活塞的末端位于活塞中心气孔内设有钻头尾管，所述的配气杆和逆止阀后端的进气座为一体结构，内缸位于配气杆、活塞的外部，在活塞运动过程中，活塞与配气杆配合端始终处于内缸内部，活塞的部分和外套管之间形成空腔，活塞其余部分与内缸配合。本发明配气杆和逆止阀座合为一体，结构简单、可实现定位、减振、进气的功能，工作时稳定可靠；活塞与内缸接触部位减少，内缸更耐磨，冲击器工作压力范围广。

Description

一种旋风带尾管高风压潜孔冲击器

技术领域

本发明涉及一种气动冲击设备，尤其涉及一种旋风带尾管高风压潜孔冲击器。

背景技术

无阀潜孔冲击器是一种典型的气动冲击设备，它是潜孔钻机的钻具，是钻机实施钻孔的工作机构。这种设备主要用于钻凿直径65—305mm，孔深60m凿岩爆破孔。

一般来说，一部潜孔钻机的钻孔效率在很大程度上取决于冲击器的性能。目前，市场上使用的无阀潜孔冲击器是一种以美国英格索兰公司为代表的DHD系列活塞尾管式无阀双缸结构潜孔冲击器。其特点为活塞运动时大端冲击钻头，活塞小端和内缸相互作用进行配气和导向，见图1所示，DHD系列无阀冲击器由17个零件组成，具体包括：后接头1、橡胶圈2、逆止阀3、弹簧4、阀座5、钢垫圈6、橡胶圈7、O型圈8、配气杆9、内缸10、活塞11、外套管12、O型圈13、卡环14、钻头15、前接头16、尾管17、O型圈18。带有API螺纹的后接头1是冲击器与钻杆连接的机件。逆止阀3是防止岩浆水流入冲击器及钻杆的单向阀。逆止阀3是装在逆止阀座5中的。逆止阀座还能将压缩空气引入配气杆9内，逆止阀座与后接头1间设有减振橡胶圈，外套管12连同缸体10、配气杆9、尾管17、活塞11一起实现活塞运动的配气动作。设有中心孔道及体表凹槽的细长形活塞是直接将压缩空气的能量转换为机械运动动能的一个零件，并由它把这种动能通过碰撞的方式传递给钻头15，所以活塞是一个很关键的零件。卡环14则为防止钻头16脱落的对开形卡环。前接头16是带动钻头转动及在上滑动的前接头。活塞11是配合活塞进行配气的尼龙尾管。

上述无阀双缸型潜孔冲击器有以下一些弊病：1、阀座与后接头之间装有橡胶圈，在冲击器工作时自身就能吸收一定的能量，更突出的是在冲击器工作一段时间后橡胶的老化变形，将会产生蹿动而严重的影响各部件之间的配合精度，从而降低了工作效率，并缩短了冲击器的工作寿命。2、内缸为薄壁结构的零件加工复杂，制作成本高；因其为易损件所以是影响冲击器使用寿命和稳定性的关键点之一。3、外套管内壁挖有多个环形槽，减少了外套管的耐磨性。4、有较多的进排气路，因而造成较大的气压损失。5、活塞上开有较多配气孔道，气道转折且路程长，气体压力损失大，使其对热处理反应敏感，应力集中，工作时常因工艺和结构上的原因早期破坏。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种旋风带尾管高风压潜孔冲击器，配气杆和逆止阀座合为一体，结构简单、可实现定位、减振、进气的功能，工作时稳定可靠；活塞与内缸接触部位减少，内缸更耐磨，冲击器工作压力范围广，可在5—30公斤/厘米²范围内工作。

本发明的目的是这样实现的：

一种旋风带尾管高风压潜孔冲击器，它包括后接头、逆止阀、配气杆、活塞、内缸、外套管、卡环、前接头和钻头，所述逆止阀为单向阀，其具有阀座和弹簧，所述的活塞为开有孔道的细长形活塞，活塞的末端位于活塞中心气孔内设有钻头尾管，钻头尾管伸入钻头中心气孔中，所述的配气杆和逆止阀后端的进气座为一体结构，内缸位于配气杆、活塞的外部，在活塞运动过程中，活塞与配气杆配合端始终处于内缸内部，活塞的部分和外套管之间形成空腔，活塞其余部分与内缸配合，钻头中心气孔入口端设有锥形段用于限位钻头尾管。

上述的进气座外侧设有配合支撑盘，配合支撑盘与内缸相配合。

上述在后接头和外套管配合面上设有橡胶密封圈和第一O型密封圈；卡环与外套管之间设有第二O型密封圈。

本发明取得了以下的技术效果：1、配气杆、内缸装配设计合理，配气杆大端装在内缸一端的台阶孔里的，后接头直接压在内缸及配气杆的大端面上构成刚性连接。从而避免了配气杆工作时的蹿动，然而能长久的保持高精度的配合，保证了工作效率。2、配气杆结构合理，配气杆与阀座为一体式结构，且配气杆缩小了轴径比，易于加工，在工作时不易变形和断裂。配气通道简洁通畅，从而减少了能量的损失。3、活塞结构合理，首先，活塞各部无显著的直径差且设有唯一的中心气孔，有利于应力波的传递，使用寿命提高了；第二，活塞上孔道少、无折返孔道、无细长孔，加工方便，加工效率高，无需深孔磨削。4、系统气路设计合理系统气路通畅、无折返式气路，大大提高气动效率，减小气压损失。5、冲击器工作效率高，冲击器合理的调整了活塞的质量和工作行程，提高了冲击器的冲击频率与单次冲击能，从而能在各种岩层实现“高频、高能”的工作，提高了工作效率（相比之下效率提高了20％～30％）。6、零部件个数较少，方便拆卸。7、冲击器工作压力范围广可在5—25公斤/厘米²范围内工作。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是现有技术的结构示意图；

图2是本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图2所示，一种旋风带尾管高风压潜孔冲击器，它包括后接头1、逆止阀3、配气杆5、活塞8、内缸6、外套管7、卡环9、前接头11和钻头13，所述逆止阀为单向阀，其具有阀座和弹簧4，所述的活塞为开有孔道的细长形活塞，活塞的末端位于活塞中心气孔25内设有钻头尾管12，钻头尾管伸入钻头中心气孔27中，所述的配气杆和逆止阀后端的进气座14为一体结构，内缸位于配气杆、活塞的外部，在活塞运动过程中，活塞与配气杆配合端始终处于内缸内部，活塞的部分和外套管之间形成空腔，活塞其余部分与内缸配合，钻头中心气孔入口端设有锥形段28用于限位钻头尾管。所述的进气座外侧设有配合支撑盘15，配合支撑盘与内缸相配合。在后接头和外套管配合面上设有橡胶密封圈16和第一O型密封圈2；卡环与外套管之间设有第二O型密封圈10。

带有API螺纹的后接头1是连接冲击器与钻杆的机件。逆止阀3是防止岩浆水流入冲击器及钻杆的单向阀，配气杆5和进气座是合为一体的，除了将压缩空气引入缸体外，还同缸体、活塞一起实现活塞运动的配气动作。活塞8为开有孔道的细长形活塞，它是直接将压缩气体的能量转换为机械运动动能的一个零件，并由它把这种动能通过碰撞的方式传递给钻头13，活塞8始终是在内缸6与件外套管7里运动的。钻头尾管12与活塞起配气作用，卡环9为防止钻头13脱落的对开形卡环。前接头11带动钻头13转动和滑动。高风压在本发明中一般指5—14公斤/厘米²。

本发明的工作原理如下：

为开动冲击器，须先下放冲击器。当钻头与岩石接触并顶起活塞处于图2所示位置时，启动准备工作即告结束。

由后接头中空孔道17引入的高压气体P，顶开逆止阀3，经后接头大孔端隙缝18、配气杆外侧通道19、内缸6外壁与外套管7内壁形成的环形通道20到活塞供气室21、22。高压气体由这里交替的进入汽缸前气室23和后气室24。

返程开始时，活塞处于图2所示位置，环形腔20中的高压气体经活塞体表气槽21、22、经过活塞体表进入前气室23推动活塞运动。在活塞返程运动中，当环形通道22关闭时，前气室23进气停止，活塞靠前气室中的高压气体膨胀继续向上运动，当活塞冲击端与尾管脱开后，前气室23气体经尾管中心孔26、钻头中心孔27排至孔底。在活塞开始反程运动时，后室24的气体P，经活塞中心气孔25、尾管中心孔26、钻头中心气孔27逸至孔底，使活塞运动时所受到的背压阻力很小；当配气杆小头开始进入活塞构成配合时，活塞的返程运动使后气室24的气体受到压缩；当活塞大端运动至与内缸内壁形成开口，高压气体环形通道20、活塞供气室21进入后气室24。由于活塞运动惯性，活塞滑行一段距离，直到进入后期室24的高压气体产生压力使活塞终止返程运动。

活塞冲程运动时，活塞在高压气体的推动下运动到活塞大端与内缸内壁形成的开口关闭瞬间，高压气体进入后气室的通道被堵死，活塞靠气体膨胀向前运动，当活塞中心孔与配气杆下端脱离后，后气室经过气体活塞中心气孔25、尾管中心孔26、钻头中心气孔27。此时活塞撞击钻头尾部完成冲程运动。在活塞开始冲程运动时，前气室23的气体继续经尾管中心孔26和钻头中心孔7排到孔底；当活塞与尾管形成配合时，前气室的气体开始压缩，活塞一直运动到接通圆弧槽22，高压气体进入到前气室23，完成了配气过程。

Claims

1.一种旋风带尾管高风压潜孔冲击器，它包括后接头（1）、逆止阀（3）、配气杆（5）、活塞（8）、内缸（6）、外套管（7）、卡环（9）、前接头（11）和钻头（13），所述逆止阀为单向阀，其具有阀座和弹簧（4），所述的活塞为开有孔道的细长形活塞，活塞的末端位于活塞中心气孔（25）内设有钻头尾管（12），钻头尾管伸入钻头中心气孔（27）中，其特征在于：所述的配气杆和逆止阀后端的进气座（14）为一体结构，内缸位于配气杆、活塞的外部，在活塞运动过程中，活塞与配气杆配合端始终处于内缸内部，活塞的部分和外套管之间形成空腔，活塞其余部分与内缸配合，钻头中心气孔入口端设有锥形段（28）用于限位钻头尾管。

2.根据权利要求1所述的旋风带尾管高风压潜孔冲击器，其特征在于：所述的进气座外侧设有配合支撑盘（15），配合支撑盘与内缸相配合。

3.根据权利要求2所述的旋风带尾管高风压潜孔冲击器，其特征在于：在后接头和外套管配合面上设有橡胶密封圈（16）和第一O型密封圈（2）；卡环与外套管之间设有第二O型密封圈（10）。