CN103277043A

CN103277043A - 一种高效中低压潜孔冲击器

Info

Publication number: CN103277043A
Application number: CN2013101833910A
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: 2013-05-17
Filing date: 2013-05-17
Publication date: 2013-09-04

Abstract

一种高效中低压潜孔冲击器，它包括后接头、逆止阀、逆止阀盖、配气杆、活塞、内缸、外套管、前接头、导向套、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，所述的配气杆和进气座是合为一体的，除了为逆止阀装配提供导向支撑外，还同缸体、活塞一起实现活塞运动的配气动作，后接头、配气杆和内缸通过横销连接在一起的。本发明配气杆和逆止阀座合为一体，采用无阀配气式结构，活塞采用较大直径差创新式的设计，活塞大端设大的导流口，能使高压气体迅速通过，确保后气室高压侧与低压侧迅速转变。

Description

一种高效中低压潜孔冲击器

技术领域

本发明涉及一种气动冲击设备，尤其涉及一种挂销式中低风压潜孔冲击器。

背景技术

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。其中孔径为65-105mm左右钻孔作业一般都由中低压潜孔钻具完成的。

目前，市场上使用的低风压潜孔冲击器特点为内设有阀片，通过阀片的换向来实现压缩空气交替的进入冲击器的前、后气室完成配气动作，最终使活塞行成往复的运动。见图1所示，其由18个零件组成，1-后接头、2-逆止阀、弹簧、4-橡胶圈、5-阀盖、6-阀片、7-导向管、8-配气杆、9-内缸、10-活塞、11-外套管、12-导向套、3-堵塞、14-弹簧、15-橡胶棒、16-横销、17-前接头、18-钻头，带有矩形螺纹的后接头1是冲击器与钻杆连接的机件。逆止阀2是防止岩浆水流入冲击器及钻杆的单向阀，弹簧3是装在逆止阀盖5中的。阀盖与后接头1间设有减振橡胶圈，外套管11连同内缸9、配气杆8、导向套17、活塞10一起实现活塞运动的配气动作。设有中心孔道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18，所以活塞是一个很关键的零件。横销16则为防止钻头18脱落。堵塞13、弹簧14、橡胶棒15、横销16一起构成横销止动装置，前接头17是带动钻头转动及在上滑动的前接头，导向套12用于配合活塞进行配气。

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、内缸薄而长的结构使其加工比较复杂，制作成本高；且内缸两端始终处于受力状态。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、活塞始终在内缸里往复运动，加巨了内缸的磨损。4、有较多的进排气路，因而造成较大的气压损失。5、内设有阀片故障率高。6、受内缸为薄壁长件且受力影响，其适用风压范围较小（0.5-1.2MPa）。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高效中低压潜孔冲击器，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—14公斤/厘米²范围内工作。

本发明的目的是这样实现的：

一种高效中低压潜孔冲击器，它包括后接头、逆止阀、逆止阀盖、配气杆、活塞、内缸、外套管、前接头、导向套、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，所述的配气杆和进气座是合为一体的，除了为逆止阀装配提供导向支撑外，还同缸体、活塞一起实现活塞运动的配气动作，后接头、配气杆和内缸通过横销连接在一起的，活塞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，活塞始终在内缸与外套管里运动。

上述的前接头为卡环式前接头，相对应钻头为卡环式钻头，前接头和钻头之间设有对开形卡环，其作用是为防止钻头的脱落。

上述的前接头为滚珠式前接头，相对应钻头为滚珠式钻头，前接头和钻头之间设有滚珠、柱销和卡圈。

在上述的后接头和外套管之间设有螺纹圈。

在上述的逆止阀盖和后接头之间设有第一密封圈；在导向套和外套管之间设有第二密封圈；在卡环和前接头之间设有第三密封圈。

在上述的逆止阀盖和后接头之间设有第一密封圈；在导向套和外套管之间设有第二密封圈。

在上述的导向套和外套管轴向接触面上设有挡圈。

本发明取得了以下的技术效果：

1、配气系统设计合理

采用活塞以及内、外缸配合配气原理，通过活塞的相对运动致使内、外缸上设有的配气槽构成开或合的动作，从而使高压气体交替的进入前后气室，因此，省去了阀片，增强了冲击器作的稳定性，避免了配气的误动作。

2、应用性更强

a、活塞采用大直径差创新式的设计，大大增加了系统气室容积，使其更适宜在中低风压工况下工作，针对性更强（可在5—14公斤/厘米²范围内工作）。

b、冲击器的设计严格的控制了成套总成长度，相对于传统产品长度缩短了三分之一，特别适用于不便于大型设备工作的地下工况。

3、零件结构设计更合理

a、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。配气杆、内缸以及后接头是通过横销连接为一体的。b、后接头大端外圆与外套管内孔采取小的间隙配合，再通过螺纹圈连接，保证了高配合精度。c、活塞大端设有大的圆角，以便高压气体迅速的通过。

4、系统气路设计合理

系统配气为无阀式结构，气路通畅、无折返式气路，大大提高气动效率，减小气压损失。无阀式结构配气动作更为稳定可靠，无误动作。

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％）。

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是本发明的实施例1的结构示意图；

图3是本发明的实施例2的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图2所示，一种高效中低压潜孔冲击器，它包括后接头1、逆止阀6、逆止阀盖2、配气杆7、活塞10、内缸9、外套管11、前接头17、导向套16、钻头18，所述逆止阀为单向阀，其具有阀座和弹簧5，所述的活塞为开有孔道的细长形活塞，其特征在于：所述的配气杆和进气座是合为一体的，除了为逆止阀装配提供导向支撑外，还同缸体、活塞一起实现活塞运动的配气动作，后接头、配气杆和内缸通过横销8连接在一起的，活塞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，活塞始终在内缸与外套管里运动。所述的前接头为卡环式前接头，相对应钻头为卡环式钻头，前接头和钻头之间设有对开形卡环14，其作用是为防止钻头的脱落。

在所述的逆止阀盖和后接头之间设有第一密封圈3；在导向套和外套管之间设有第二密封圈13；在卡环和前接头之间设有第三密封圈15。在所述的逆止阀盖和后接头之间设有第一密封圈3；在导向套和外套管之间设有第二密封圈13。上述密封圈优选O型密封圈。在所述的导向套和外套管轴向接触面上设有挡圈12。在所述的后接头和外套管之间设有螺纹圈4。

带有矩形螺纹的后接头1是连接冲击器与钻杆的机件。逆止阀6是防止岩浆水流入冲击器及钻杆的单向阀，配气杆7和进气座是合为一体的（即制成一整体形状），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10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18，活塞10始终是在内缸9内缸与外套管11外套管里运动的。导向套16是与活塞起配气作用的导向套。中低风压在本新型中一般指5—14公斤/厘米²。

实施例2

如图3，其与实施例1区别在于，所述的前接头为滚珠式前接头，相对应钻头为滚珠式钻头，前接头和钻头之间设有滚珠20、柱销21和卡圈19。前接头19两端分别设有四个滚珠20和四个柱销21，滚珠20是防止钻头的脱落，柱销21带动钻头随冲击器一起旋转传递扭矩。

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22引入的高压气体Po，顶开逆止阀6，经后接头周身孔道30、外套管11内壁与内缸9外壁构成的环形腔23、内缸壁上孔道31，到前气室24。高压气体由这里交替的进入前气室24、26和后气室27。

返程开始时，活塞处于图2所示位置，环形腔22中的高压气体经前气室24、经过活塞体表进入前气室25推动活塞运动。在活塞返程运动中，当环形通道32关闭时，前气室25进气停止，活塞靠前气室中的高压气体膨胀继续向上运动，当活塞冲击端与导向套脱开后，前气室25气体经钻头中心孔31排至孔底。在活塞开始反程运动时，后气室27的气体P，经活塞中心气孔30、钻头中心气孔29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27的气体受到压缩；当活塞大端运动至与内缸内壁形成开口，高压气体经环形腔23、前气室24进入后气室27。由于活塞运动惯性作用，活塞将滑行一段距离，直到进入后气室27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，后气室气体经28、29排至孔底。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25的气体继续经钻头中心孔31排到孔底；当活塞与导向套形成配合时，前气室的气体开始压缩，活塞一直运动到接通圆弧槽32，高压气体进入到前气室25，完成了配气过程。

Claims

1.一种高效中低压潜孔冲击器，它包括后接头（1）、逆止阀（6）、逆止阀盖（2）、配气杆（7）、活塞（10）、内缸（9）、外套管（11）、前接头（17）、导向套（16）、钻头（18），所述逆止阀为单向阀，其具有阀座和弹簧（5），所述的活塞为开有孔道的细长形活塞，其特征在于：所述的配气杆和进气座是合为一体的，除了为逆止阀装配提供导向支撑外，还同缸体、活塞一起实现活塞运动的配气动作，后接头、配气杆和内缸通过横销（8）连接在一起的，活塞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，活塞始终在内缸与外套管里运动。

2.根据权利要求1所述的高效中低压潜孔冲击器，其特征在于：所述的前接头为卡环式前接头，相对应钻头为卡环式钻头，前接头和钻头之间设有对开形卡环（14），其作用是为防止钻头的脱落。

3.根据权利要求1所述的高效中低压潜孔冲击器，其特征在于：所述的前接头为滚珠式前接头，相对应钻头为滚珠式钻头，前接头和钻头之间设有滚珠（20）、柱销（21）和卡圈（19）。

4.根据权利要求1或2或3所述的高效中低压潜孔冲击器，其特征在于：在所述的后接头和外套管之间设有螺纹圈（4）。

5.根据权利要求1或2所述的高效中低压潜孔冲击器，其特征在于：在所述的逆止阀盖和后接头之间设有第一密封圈（3）；在导向套和外套管之间设有第二密封圈（13）；在卡环和前接头之间设有第三密封圈（15）。

6.根据权利要求1或3所述的高效中低压潜孔冲击器，其特征在于：在所述的逆止阀盖和后接头之间设有第一密封圈（3）；在导向套和外套管之间设有第二密封圈（13）。

7.根据权利要求1或2或3所述的高效中低压潜孔冲击器，其特征在于：在所述的导向套和外套管轴向接触面上设有挡圈（12）。