CN107701099B - 一种高风压潜孔锤及钻头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型高风压潜孔锤与钻头，主要包括包括后接头、调整垫、减振垫、单向阀、弹簧、配气座、配气杆、活塞、外缸、导向套、保持环、前接头、钻头。本发明结构设计合理，与普通冲击器相比长度缩短了6%，重量减轻了14%左右，单位功率耗气量相对可节省20%，可广泛应用于潜孔凿岩施工中。

Description

一种高风压潜孔锤及钻头

技术领域

本发明涉及潜孔施工用钻具，尤其是涉及一种矿山爆破用新型高风压潜孔锤及钻头。

背景技术

潜孔钻具产品应用领域涉及地矿勘探、露天矿业开采、建筑工程开挖、水利水电工程、水泥建材矿山采石、岩石锚固工程、地下金属矿业开采等工程施工中，与常见的顶锤是凿岩钻具相比，潜孔钻具具有钻孔深度长，孔径大，工作效率高，适用用范围广等特点，在钻爆法凿岩中扮演着很重要的角色。

近十年来，我国中高风压潜孔钻具的研发与生产都取得的长足的发展，产品市场也遍及国内外，成为继顶锤式钎具后发展最快的钎具产品之一。

但随着空压机的向高压发展，对潜孔钻具的使用寿命提出了更高的要求，同时，随着采矿业的低迷，用户为降低施工成本，对潜孔凿岩效率提出了更高的要求，因此，设计开发符合市场需求，轻便、高效、节能和耐用的潜孔钻具成为主流。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是:改进和优化产品结构，设计开发一种轻便、高效、节能和耐用的新型潜孔钻具。

为解决上述技术问题本发明的技术方案为：

一种新型高风压潜孔锤，包括后接头，后接头螺纹连接外缸，其特征在于：所述外缸内套接有配气杆，所述配气杆外套接活塞，所述活塞设置在外缸的内壁与配气杆之间。

活塞与外缸、配气杆配合形成后气室，为活塞冲程储备能量。

所述活塞远离配气杆的一端连接导向套，所述导向套设置在外缸内，所述导向套连接钻头。

所述后接头内设置有配气座，配气座内设置有单向阀和弹簧。

减振垫安装在配气座上，减振垫通过后接头和调整垫压紧。

钻头外套接有前接头，前接头与钻头通过花键套接，前接头与钻头之间设置有保持环，前接头与钻头通过保持环固定，防止钻头掉落。

所述活塞具有活塞第一外配合面和活塞第二外配合面，活塞第一外配合面和活塞第二外配合面分别与外缸和导向套的配合，活塞第一外配合面的前后端分别设有个圆弧型通气槽。

内孔设有个活塞第一内配合面和活塞第二内配合面，分别与配气杆的和配气杆外配合面配合；活塞上设计有进气槽，作为高压气体同向前后气室的气道。

配气杆上设置有个配气杆外配合面和配气杆外配合面，分别与活塞内活塞第一内配合面和活塞第二内配合面配合。

配气杆设置有个主进气槽和进气槽，进气槽为主进气通道，进气槽为通向前气室进气道；导向套的两端具有轴肩，导向套的轴肩处分别设有个排气孔和排气孔，分别于活塞外圆和钻头外圆配合，连同气槽和钻头上气槽形成了活塞回程的前气室；潜孔锤配套的潜孔钻头为实心体钻头，吹渣高压气体不沿中心走气，而是沿花键槽和排气孔到达孔底吹渣，这种结构易于提高钻头寿命和钻进效率；潜孔钻头上设有气槽，作为活塞回程的初始前气室；排气孔与轴线夹角a=度，按圆周等份布置，并与花键槽接通。

采用上述技术方案，本发明的优点是，我们对公知潜孔潜孔锤相关结构进行了分析研究，打破了原有的配气模式，设计开发的关键点如下：缩短冲击器长度，取消内缸，减轻冲击器整体重量；

取消内缸后，活塞与配气杆和外缸直接配气；

简化活塞结构，缩短活塞结构形成，降低耗气量，提高活塞使用寿命；

取消钻头中心孔排气，采用旁侧花键槽+端面斜孔排气，

钻头为实心体，更加结实耐用；

缩短钻头体，重量相对减轻；

配气杆上设置有2个配合，分别与活塞孔配合，活塞与外缸配合，3者配合形成后气室；导向套两端轴肩处分别设有8个排气孔，内孔分别与活塞打击端和钻头打击端配合，形成了活塞回程的前气室。

附图说明

图1是本发明的主体装配结构示意图；

图2是本发明活塞的结构示意图；

图3是本发明配气杆的结构示意图；

图4是本发明导向套的结构示意图；

图5是本发明钻头的结构示意图;

图6是本发明状态I的结构示意图；

图7是本发明状态II的结构示意图；

图8是本发明状态III的结构示意图；

图9是被发明状态IIII的结构示意图。

图中：

1、后接头，2、调整垫，3、减振垫，4、单向阀，5、配气座，6、弹簧，7、配气杆，8、活塞，9、外缸，10、导向套，11、保持环，12、前接头，13钻头；14、活塞第一内配合面，15、进气槽，16、活塞第二内配合面，17、外圆进气槽，18、配气杆外配合面，19、主进气槽，20、配气杆外配合面，21、进气槽，22、导向套内配合面，23、导向套第一排气孔，24、导向套气槽，25、导向套第二排气孔，26、钻头排气孔，27、花键槽，28、排气孔夹角，29、气槽，30、活塞第一外配合面，31、钻头外配合面，32、活塞第二外配合面，33、导向套内配合面。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

具体实施方式

实施例，一种新型高风压潜孔锤，包括后接头1、调整垫2、减振垫3、单向阀4、弹簧6、配气座5、配气杆7、活塞8、外缸9、导向套10、保持环11、前接头12、钻头13。

后接头1螺纹连接外缸9，然后转接其他配件；所述后接头1内设置有配气座5，减振垫3安装在配气座5上，减振垫3通过后接头1和调整垫2压紧，防止因活塞冲击产生的振动对系统零件微动磨损，造成失效零件失效。

所述外缸9内套接有配气杆7，所述配气杆7外套接活塞8，所述活塞8设置在外缸9的内壁与配气杆7之间；活塞8与外缸9、配气杆7配合形成后气室，为活塞冲程储备能量。

所述活塞8远离配气杆7的一端连接导向套10，所述导向套10设置在外缸9内，所述导向套10连接钻头13，活塞8与导向套10、钻头13相互配合，形成前气室，为活塞回程储备能量。

配气座5内设置有单向阀4和弹簧6，用于开关冲击器气路。

钻头13外套接有前接头12，前接头12与钻头13通过花键套接，前接头12与钻头13之间设置有保持环11，前接头12与钻头13通过保持环固定，防止钻头13掉落。

所述活塞8具有活塞第一外配合面30和活塞第二外配合面32，活塞第一外配合面30和活塞第二外配合面32分别与外缸9的和导向套10的配合，活塞第一外配合面30的前后端分别设有5个圆弧型通气槽17；内孔设有2个活塞第一内配合面14和活塞第二内配合面16，分别与配气杆7的和配气杆外配合面20配合；活塞8上设计有进气槽15，作为高压气体同向前后气室的气道。

配气杆7上设置有2个配气杆外配合面18和配气杆外配合面20，分别与活塞8内活塞第一内配合面14和活塞第二内配合面16配合。

配气杆7设置有4个主进气槽19和进气槽21，进气槽19为主进气通道，进气槽21为通向前气室进气道；

导向套10的两端具有轴肩，导向套10的轴肩处分别设有8个排气孔23和25，分别于活塞外圆32和钻头外圆31配合，连同气槽24和钻头上气槽29形成了活塞回程的前气室；潜孔锤配套的潜孔钻头13为实心体钻头，吹渣高压气体不沿中心走气，而是沿花键槽27和排气孔26到达孔底吹渣，这种结构易于提高钻头寿命和钻进效率；

潜孔钻头13上设有气槽29，作为活塞8回程的初始前气室；排气孔26与轴线夹角28a=6度，按圆周4等份布置，并与花键槽27接通。

如附图6所示，第I阶段为冲击器启动的初始状态，高压气体从后接头1的孔2中进入，推开逆止阀3，并沿4单向阀、5配气座、10导向套、11保持环、12前接头、13钻头、17外圆进气槽气道进入到前气室16，这样前气室为高压区，后气室通过孔导向套第一排气孔23、导向套气槽24、导向套第二排气孔25与外界相通，为低压区，这样活塞获得的向左的最大加速度a，活塞开始以一定的速度v向左运动。

如附图7所示，第II阶段为冲击器回程的第一阶段，当活塞7的18处运动到导向套14的19处时，后期室9已封气，压缩常压气体，前气室16准备放气，活塞继续向左运动。

如附图8所示，第III阶段冲击器回程的第二阶段，当活塞7的20点处运动到配气杆6的21处时，高压气体准备沿2调整垫、4单向阀、5配气座、导向套10、保持环11、前接头12气道进入到后气室9，前期室开始放气，活塞开始做减速运动。

如附图9所示，第IIII阶段为活塞的回程末端冲程起始端。后气室封闭高压气体，并开始压缩，前期室高压气体全部释放完毕，成为常压区。这样，对活塞受力分析，其将获得了向右的最大加速度a，并向右冲过去，打击钻头，完成活塞的一次冲程。

经过试验，本发明的高风压潜孔冲击器与普通冲击器相比长度缩短了6%，重量减轻了14%左右，单位功率耗气量相对可节省20%。

Claims (4)

1.一种高风压潜孔锤，其特征在于：包括外缸（9）, 外缸（9）内套接有配气杆（7），所述配气杆（7）外套接活塞（8），所述活塞（8）设置在外缸（9）的内壁与配气杆（7）之间；

活塞（8）与外缸（9）、配气杆（7）配合形成后气室，为活塞冲程储备能量；

所述活塞（8）远离配气杆（7）的一端连接导向套（10），所述导向套（10）设置在外缸（9）内，所述导向套（10）连接钻头（13），活塞（8）与钻头（13）相连接端的端部均位于导向套（10）内；

所述活塞（8）具有活塞第一外配合面（30）和活塞第二外配合面（32），活塞第一外配合面（30）和活塞第二外配合面（32）分别与外缸（9）和导向套（10）配合，活塞第一外配合面（30）的前后端分别设有五个圆弧型通气槽（17）；

配气杆（7）上设置有配气杆第一外配合面（18）和配气杆第二外配合面（20），活塞（8）内孔设有活塞第一内配合面（14）和活塞第二内配合面（16），分别与配气杆（7）的配气杆第一外配合面（18）和配气杆第二外配合面（20）配合；活塞（8）上设计有进气槽（15），作为高压气体同向前后气室的气道；

配气杆(7)设置有主进气槽(19)和进气槽(21)，主进气槽(19)为主进气通道，配气杆的进气槽(21)为通向前气室进气道；导向套(10)的两端具有轴肩，导向套(10)的轴肩处分别设有导向套第一排气孔（23）和导向套第二排气孔（25），分别与活塞外圆(32)和钻头外圆(31)配合，连同导向套气槽(24)和钻头上的气槽（29）形成了活塞回程的前气室；潜孔锤配套的钻头(13)为实心体钻头，吹渣高压气体不沿中心走气，而是沿花键槽(27)和钻头排气孔（26）到达孔底吹渣，这种结构易于提高钻头寿命和钻进效率；钻头上的气槽（29）设置在钻头(13)的端面对应活塞内孔的位置处，作为活塞(8)回程的初始前气室；钻头排气孔（26）为向轴心方向倾斜的排气孔，钻头排气孔（26）与轴线夹角（28）为6度，按圆周四等份布置，并与花键槽(27)接通。

2.如权利要求1所述的一种高风压潜孔锤，其特征在于：后接头（1）内设置有配气座（5），配气座（5）内设置有单向阀（4）和弹簧（6）。

3.如权利要求2所述的一种高风压潜孔锤，其特征在于：减振垫（3）安装在配气座（5）上，减振垫（3）通过后接头（1）和调整垫（2）压紧。

4.如权利要求1所述的一种高风压潜孔锤，其特征在于：钻头（13）外套接有前接头（12），前接头（12）与钻头（13）通过花键套接，前接头（12）与钻头（13）之间设置有保持环（11），前接头（12）与钻头（13）通过保持环固定，防止钻头（13）掉落。