CN103375131A - 一种高效潜孔冲击器 - Google Patents

Abstract

一种高效潜孔冲击器，它包括后接头、逆止阀、配气杆、活塞、缸体、卡环、钻头、前接头，所述逆止阀为单向阀，其包括阀座、弹簧、钢垫圈，所述的活塞为开有孔道的细长形活塞，在阀端盖后端设有定位套，配气杆与一正一反抗振橡胶圈一起卡装在定位套内部。本发明冲击器无内缸结构和配气方式有重大创新，后接头与配气杆间设有抗振微调装置能有效的吸收活塞运动的反作用力，并且能自动微调配气杆保持其装配的垂直度，所配用的钻头为无尾管型，减少了高压气体的泄露，提高了工作效率，同时降低了生产成本。活塞有可靠的使用寿命。

Description

一种高效潜孔冲击器

技术领域

本发明涉及一种气动冲击设备，尤其涉及一种高效潜孔冲击器。 

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2所示DHD系列无阀冲击器，其由后接头1、逆止阀3、配气杆9、内缸10、活塞11、外套管12、卡环14、钻头15、前接头16和尾管17，所述逆止阀为单向阀，其包括阀座5、弹簧4、钢垫圈6和阀端盖等零件组成，所述的活塞为开有孔道的细长形活塞，外套管和后接头配合面上设有O型密封圈18，配气杆和内缸的配合面上设有O型密封圈8，卡环和外套管的配合面设有O型密封圈13，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2、7，外套管12连同内缸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。件14则为防止钻头15脱落的对开形卡环。件16是带动钻头转动及在上滑动的前接头。件17是配合活塞进行配气的尼龙尾管。

   上述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结构简单，配气稳定，效率高的潜孔冲击器。

本发明的目的是这样实现的：

一种高效潜孔冲击器，它包括后接头、逆止阀、配气杆、活塞、缸体、卡环、钻头、和前接头，所述逆止阀为单向阀，其包括阀座、弹簧、钢垫圈，所述的活塞为开有孔道的细长形活塞，在阀座后端设有定位套，配气杆与一正一反抗震橡胶圈一起卡装在定位套内部。钢垫圈固定在后接头和阀座之间。

上述的卡环后端位于活塞和缸体之间设有导向套。

上述在导向套和缸体配合面设有O型密封圈。

上述在卡环和缸体配合面设有O型密封圈；在缸体和后接头的配合面设有O型密封圈；在缸体和定位套配合面设有O型密封圈。

本发明取得了以下的技术效果：

1、配气机构连接可靠，首先，配气杆与橡胶圈交替的装在定位套中，一方面定位套能减小配气杆工作时径向跳动，来确保配气机构工作的高效性和稳定性；另一方面橡胶圈受反作用力形变能保证配气杆工作时能有一定轴向滑动，且形成浮动连接。从而能消除冲击器工作时的振动；其次，定位套是刚性压紧在外套管内的，其工作时的反作用力不完全作用在橡胶圈上，从而延长了橡胶圈的工作寿命，增强了配气机构的可靠性；

2、新增抗振微调装置，后接头与配气杆间设有抗振微调装置能有效的吸收活塞运动的反作用力，并且能自动微调配气杆保持其装配的垂直度；

3、省去内缸式配气结构更简单、更稳定，省去内缸降低冲击器的制作成本。冲击器工作时活塞的运动一直保持着由配气杆导向支撑的状态；

4、活塞结构合理，首先，活塞上钻孔个数少、轴径变化较小，能较平稳的传递冲击器工作时的应力，工作寿命提高了；第二，活塞上孔道少、无折返孔道，加工方便，加工效率高，无需深孔磨削；

5、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；

6、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％）；

7、冲击器工作压力范围广，可在5—30公斤/厘米²范围内工作。

8、钢垫圈固定在后接头和阀座之间，克服了以往冲击器采用钢圈吸振的弹性结构消耗能量的缺陷，采用则性连接可大幅减少能量的损耗。

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是本发明的示意图。

图2是现有技术的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种高效潜孔冲击器，它包括后接头1、逆止阀3、配气杆9、活塞１１、缸体12、卡环14、钻头15和前接头16，所述逆止阀为单向阀，其包括阀座5、弹簧４、钢垫圈6，所述的活塞为开有孔道的细长形活塞，在阀端盖后端设有定位套19，配气杆与一正一反抗振橡胶圈20一起卡装在定位套内部。钢垫圈6固定在后接头1和阀座5之间。

优选地，所述的卡环后端位于活塞和缸体之间设有导向套21。在导向套和缸体配合面设有O型密封圈23。在卡环和缸体配合面设有O型密封圈13；在缸体和后接头的配合面设有O型密封圈18；在缸体和定位套配合面设有O型密封圈22。

本发明包含四个O形圈以及两个抗振橡胶圈。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9与一正一反抗振橡胶圈10一起装在定位套里的，配气杆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。件11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15。件21为配合活塞配气的导向套，同时为活塞的运动启到支撑导向作用。件14为防止钻头15脱落的对开形卡环。件16是带动钻头15转动和滑动的前接头。

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1所示位置时，启动准备工作即告结束。

由后接头1中空孔道25引入的高压气体P，顶开逆止阀3的通道26，经配气座孔27、配气杆中心孔道28到活塞供气室30、31。高压气体由这里交替的进入汽缸前气室32和后气室29。

返程开始时，活塞处于图1所示位置，供气室29中的高压气体经活塞体表的环形腔30、活塞和缸体环形槽之间的通道31进入前气室32推动活塞运动。在活塞返程运动中，当环形通道31关闭时，前气室32进气停止，活塞靠前气室中的高压气体膨胀继续向上运动，当活塞的前端与导向套小端脱开后，前气室32气体经钻头中心孔24排至孔底。在活塞开始反程运动时，后室33的气体P，经活塞中心气孔24逸至孔底，使活塞运动时所受到的背压阻力很小；当活塞致使环形通道31关闭时，活塞的返程运动使后气室29、33的气体受到压缩；当活塞运动到一定位置时，高压气体经活塞供气室33进入后气室29。由于活塞运动惯性，活塞滑行一段距离，直到进入后室29、33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，活塞在高压气体与气体膨胀的作用下向前运动，当活塞后端面和配气杆大径部位脱开时，后气室气体经供气室29、33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32的气体继续经导向套和钻头中心孔24排到孔底；当活塞前端进入导向套时，前气室的气体开始压缩，活塞一直运动到接通圆弧槽31，高压气体进入到前气腔32，完成了配气过程。 

Claims (4)

1.一种高效潜孔冲击器，它包括后接头（1）、逆止阀（3）、配气杆（9）、活塞（11）、缸体（12）、卡环（14）、钻头（15）和前接头（16），所述逆止阀为单向阀，其包括阀座（5）、弹簧（4）、钢垫圈（6），所述的活塞为开有孔道的细长形活塞，其特征在于：在阀座后端设有定位套（19），配气杆与一正一反抗震橡胶圈（20）一起卡装在定位套内部，钢垫圈（6）固定在后接头（1）和阀座（5）之间。

2.根据权利要求1所述的高效潜孔冲击器，其特征在于：所述的卡环后端位于活塞和缸体之间设有导向套（21）。

3.根据权利要求2所述的高效潜孔冲击器，其特征在于：在导向套和缸体配合面设有O型密封圈（23）。

4.根据权利要求1或2所述的高效潜孔冲击器，其特征在于：在卡环和缸体配合面设有O型密封圈（13）；在缸体和后接头的配合面设有O型密封圈（18）；在缸体和定位套配合面设有O型密封圈（22）。

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