CN108086899B - 一种气动扭摆冲击破岩钻孔工具 - Google Patents
一种气动扭摆冲击破岩钻孔工具 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108086899B CN108086899B CN201810066360.XA CN201810066360A CN108086899B CN 108086899 B CN108086899 B CN 108086899B CN 201810066360 A CN201810066360 A CN 201810066360A CN 108086899 B CN108086899 B CN 108086899B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hammer
- drill bit
- shell
- impact
- hole
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 31
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 abstract description 6
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B4/00—Drives for drilling, used in the borehole
- E21B4/06—Down-hole impacting means, e.g. hammers
- E21B4/14—Fluid operated hammers
Abstract
本发明涉及气动扭摆冲击破岩钻孔工具，属气动破岩钻井机械设备技术领域。该气动扭摆冲击破岩钻孔工具由壳体、上接头、下接头、钻头和冲锤构成，壳体的一端螺纹安装有上接头，壳体的另一端通过螺纹安装的下接头装有钻头，钻头一端的壳体内通过传动套活动安装有冲锤，传动套一侧的壳体内通过节流套安装有气缸，冲锤的端头固定安装有分气头，分气头一侧的壳体内装有导流环。该钻孔工具结构简单、操作方便，通过冲锤对钻头周期性的轴向冲击和周向扭摆作用使得钻头进行周期性的扭摆连续旋转，实现高效破岩的目的，解决了现有气动潜孔锤的钻头机械钻速低、钻进工作效率低下和钻进成本高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种气动扭摆冲击破岩钻孔工具，属气动破岩钻井机械设备技术领域。
背景技术
气动潜孔锤是一种利用空压机提供的高压压缩空气作为钻孔洗井的动力介质的工具，通过冲锤将高压空气的动能转化为周期性轴向冲击能量，并将该能量传递到钻头用以破碎岩石，同时利用排出的压缩空气，对钻头进行冷却并将破碎后的岩石颗粒排出，从而实现孔底冲击破碎高效入岩的目的。气动潜孔锤是一类尤其适用于坚硬岩层、大块石、卵砾石层和破碎岩层等硬质岩层的钻进工具。
现有的气动潜孔锤具有机械钻速低、钻头寿命短，成孔质量差、井斜突出等缺点，因而严重影响了钻进作业的工作效率，增加了设备检修及配置成本，进一步造成钻进成本的增加。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种结构简单、操作方便，通过冲锤对钻头周期性的轴向冲击和周向扭摆作用使得钻头进行周期性的扭摆连续旋转，实现高效破岩的目的，进而提高了钻进作业的工作效率，降低了钻进成本，以解决现有气动潜孔锤的钻头机械钻速低、钻进工作效率低下和钻进成本高问题的气动扭摆冲击破岩钻孔工具。
本发明的技术方案是：
一种气动扭摆冲击破岩钻孔工具，它由壳体、上接头、下接头、钻头和冲锤构成，其特征在于：壳体的一端螺纹安装有上接头，壳体的另一端通过螺纹安装的下接头装有钻头，钻头一端的壳体内通过传动套活动安装有冲锤，传动套一侧的壳体内通过节流套安装有气缸，冲锤的端头固定安装有分气头，分气头一侧的壳体内装有导流环。
所述的钻头和传动套的对应的端面上分别设置有卡齿，钻头和传动套之间通过卡齿的配合相互咬合连接。
所述的传动套上通过传动套端帽和止动套安装有扶正轴承。
所述的壳体内的钻头端头固装有防掉环。
所述的冲锤为变径圆筒状，冲锤的中心设置有贯穿的中心孔，冲锤的圆周上设置有冲锤凹槽，冲锤凹槽一侧的冲锤上设置有冲锤通流孔，冲锤凹槽另一侧的冲锤上设置有冲锤通气孔，冲锤通流孔和冲锤通气孔分别与中心孔连通。
所述的传动套的内表面和冲锤的冲锤通流孔一侧圆周上对应状设置有正弦滚道槽，正弦滚道槽内设置有多个滚珠，传动套与冲锤之间分别通过正弦滚道槽与滚珠的配合活动连接。
所述的正弦滚道槽呈波浪状。
所述的分气头由气头本体和配气杆构成，气头本体呈锥形体，气头本体的一端固装有配气杆，分气头通过配气杆与冲锤活动插入连接。
所述的气缸呈圆筒状，气缸内壁上设置有与冲锤凹槽对应的凸起，凸起上设置有气缸通气孔。
所述的节流套和导流环上分别设置有过流孔。
本发明的有益效果在于：
该气动扭摆冲击破岩钻孔工具工作时，在压力的作用下，冲锤作上下往复运动，由于传动套与冲锤之间分别通过正弦滚道槽与滚珠的配合活动连接，冲锤作上下往复运动过程中，通过滚珠带动传动套作周向往复扭摆运动，进而带动钻头往复扭摆运动，由此提高钻头的破岩效率，并且冲锤作上下往复运动过程中，冲锤对钻头不断进行轴向撞击，由此在周向扭摆运动和轴向撞击的共同作用下，可有效提高钻头冲击扭转破岩效果和钻进速度，进而提高了工作效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的工作示意图；
图3为本发明的冲锤的结构示意图；
图4为本发明的气缸的结构示意图。
图中：1、壳体，2、上接头，3、下接头，4、钻头，5、冲锤，6、传动套，7、气缸，8、导流环，9、气头本体，10、配气杆，11、扶正轴承，12、冲锤通流孔，13、冲锤通气孔，14、冲锤凹槽，15、防掉环，16、传动套端帽，17、节流套，18、气缸通气孔，19、止动套，20、中心孔，21、喷嘴流道，22、过流孔，23、滚珠。
具体实施方式
该气动扭摆冲击破岩钻孔工具由壳体1、上接头2、下接头3、钻头4和冲锤5构成，壳体1的一端螺纹安装有上接头2，壳体1的另一端通过螺纹安装的下接头3装有钻头4，钻头4上设置有喷嘴流道21，喷嘴流道21的一端与钻头4的中心孔连通，喷嘴流道21的另一端设置有喷嘴（图中未示）。壳体1内的钻头4端头固装有防掉环15。钻头4一端的壳体1内通过传动套6活动安装有冲锤5，冲锤5为变径圆筒状，冲锤5的中心设置有贯穿的中心孔20，冲锤5的圆周上设置有冲锤凹槽14，以调节压缩空气的进入通道，实现冲锤5进行上行程和下行程的往复运动。冲锤凹槽14一侧的冲锤5上设置有冲锤通流孔12，以在冲锤5下行程时，为高压气体提供泄压通道。冲锤凹槽14另一侧的冲锤5上设置有冲锤通气孔13，以在冲锤5上行程时，为高压气体提供泄压通道。冲锤通流孔12和冲锤通气孔13分别与中心孔20连通。
传动套6的内表面和冲锤5的冲锤通流孔12一侧圆周上对应状设置有呈波浪状的正弦滚道槽，正弦滚道槽内设置有多个滚珠23，传动套6与冲锤5之间分别通过正弦滚道槽与滚珠23的配合活动连接。工作过程中，滚珠23沿着传动套6内的正弦滚道运动，从而使得传动套6进行周向往复扭摆旋动，进而带动钻头4进行周向往复扭摆旋动旋，实现钻头4的扭转破岩。
钻头4和传动套6的对应的端面上分别设置有卡齿，钻头4和传动套6之间通过卡齿的配合相互咬合连接。传动套6上通过传动套端帽16和止动套19安装有扶正轴承11。传动套6一侧的壳体1内通过节流套17安装有气缸7，气缸7呈圆筒状，气缸7内壁上设置有与冲锤凹槽14对应的凸起，凸起上设置有气缸通气孔18。以为压缩气体进入冲锤凹槽14提供进入通道。冲锤5的端头固定安装有分气头，分气头由气头本体9和配气杆10构成，气头本体9呈锥形体，气头本体9的一端固装有配气杆10，分气头通过配气杆10与冲锤5活动插入连接。分气头9一侧的壳体1内装有导流环8。节流套17和导流环8上分别设置有过流孔22。
该气动扭摆冲击破岩钻孔工具工作时，首先将钻杆旋接在上接头2上，使该钻杆的输气管与气缸7连通，然后该钻孔工具在驱动电机以及空气压缩机的作用下向地下钻进，钻进工作进行时，压缩空气由上接头2进入，经分气头分流后由导流环8上的过流孔22进入至气缸7与壳体1之间的环空内，再经气缸7上的气缸通气孔18进入至冲锤凹槽14并进入至节流套17和冲锤5与气缸7之间的环空内，其中，一部分进入至节流套17和冲锤5与气缸7之间环空的高压气体作用至冲锤凹槽14一侧的端面上，另一部分则经过节流套17上的过流孔22进入至冲锤5的中心孔20内。
进入至冲锤5的中心孔20内的高压气体通过钻头4的中心孔和与钻头4的中心孔连通的喷嘴流道21作用至喷嘴上，以在工作时将钻头4工作产生的岩屑吹散以加快钻头4的钻进速度（参见附图1）。这一过程中，作用至冲锤凹槽14一侧端面上的高压气体推动冲锤5向上（上接头2方向）运动，这一过程中，冲锤5与钻头4逐步脱离接触，由于传动套6的内表面和冲锤5的冲锤通流孔12一侧圆周上对应状设置有呈波浪状的正弦滚道槽，正弦滚道槽内设置有多个滚珠23，使得冲锤5向上运动中带动传动套6进行周向往复旋动，进而带动钻头4进行周向旋动，以实现钻头4的扭转破岩。
当冲锤5的冲锤凹槽14左侧的槽沿运行至气缸通气孔18左侧的凸起上时，由节流套17上的过流孔22进入至冲锤5中心孔的高压气体流道被关闭，由气缸通气孔18进入的高压气体经冲锤凹槽14作用至冲锤5与分气头之间的腔体内，这一过程中，一部分高压气体作用至冲锤5的端面上，并随着高压气体的不断进入，当压力达到一定值后推动冲锤5下行，另一部分高压气体经冲锤通气孔13进入至冲锤5的中心孔20内。进入至冲锤5的中心孔20内的高压气体通过钻头4的中心孔和与中心孔连通的喷嘴流道21作用至喷嘴上。
冲锤5下行过程中再次带动传动套6进行周向往复旋动，进而带动钻头4进行周向旋动。当冲锤凹槽14右侧的槽沿运行至气缸通气孔18右侧的凸起上时，由气缸通气孔18进入至冲锤5与分气头之间的腔体内的高压气体流道被关闭，由节流套17上的过流孔22进入至冲锤5的中心孔20的高压气体流道被再次开启，如此反复，实现传动套6向往复旋动，进而带动钻头4进行周向旋动；实现扭转破岩的目的。
该气动扭摆冲击破岩钻孔工具通过冲锤5的上、下行运动将高压空气的动能转化成钻头4的周期性的扭摆运动，进而实现扭转破岩的目的，提高了该减震式气动潜孔锤的钻进作业的工作效率，降低了钻进成本。
Claims (2)
1.一种气动扭摆冲击破岩钻孔工具，它由壳体（1）、上接头（2）、下接头（3）、钻头（4）和冲锤（5）构成，壳体（1）的一端螺纹安装有上接头（2），壳体（1）的另一端通过螺纹安装的下接头（3）装有钻头（4），其特征在于：壳体（1）内的钻头（4）端头固装有防掉环（15），钻头（4）一端的壳体（1）内通过传动套（6）活动安装有冲锤（5），传动套（6）一侧的壳体（1）内通过节流套（17）安装有气缸（7），冲锤（5）的端头固定安装有分气头，分气头一侧的壳体（1）内装有导流环（8）；
所述的冲锤（5）为变径圆筒状，冲锤（5）的中心设置有贯穿的中心孔（20），冲锤（5）的圆周上设置有冲锤凹槽（14），冲锤凹槽（14）一侧的冲锤（5）上设置有冲锤通流孔（12），冲锤凹槽（14）另一侧的冲锤（5）上设置有冲锤通气孔（13），冲锤通流孔（12）和冲锤通气孔（13）分别与中心孔（20）连通；
所述的传动套（6）的内表面和冲锤（5）的冲锤通流孔（12）一侧圆周上对应状设置有正弦滚道槽，正弦滚道槽内设置有多个滚珠（23），传动套（6）与冲锤（5）之间分别通过正弦滚道槽与滚珠（23）的配合活动连接；正弦滚道槽呈波浪状；
所述的分气头由气头本体（9）和配气杆（10）构成，气头本体（9）呈锥形体，气头本体（9）的一端固装有配气杆（10），分气头通过配气杆（10）与冲锤（5）活动插入连接；
所述的钻头（4）和传动套（6）的对应的端面上分别设置有卡齿，钻头（4）和传动套（6）之间通过卡齿的配合相互咬合连接；
所述的气缸（7）呈圆筒状，气缸（7）内壁上设置有与冲锤凹槽（14）对应的凸起，凸起上设置有气缸通气孔（18）；
所述的节流套（17）和导流环（8）上分别设置有过流孔（22）。
2.根据权利要求1所述的一种气动扭摆冲击破岩钻孔工具，其特征在于：所述的传动套（6）上通过传动套端帽（16）和止动套（19）安装有扶正轴承（11）。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810066360.XA CN108086899B (zh) | 2018-01-24 | 2018-01-24 | 一种气动扭摆冲击破岩钻孔工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810066360.XA CN108086899B (zh) | 2018-01-24 | 2018-01-24 | 一种气动扭摆冲击破岩钻孔工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108086899A CN108086899A (zh) | 2018-05-29 |
| CN108086899B true CN108086899B (zh) | 2023-11-10 |
Family
ID=62182786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810066360.XA Active CN108086899B (zh) | 2018-01-24 | 2018-01-24 | 一种气动扭摆冲击破岩钻孔工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108086899B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108505933A (zh) * | 2018-06-01 | 2018-09-07 | 长江大学 | 一种反循环气动冲击潜孔锤 |
| CN110410010B (zh) * | 2019-07-05 | 2024-03-22 | 九江廊威工程机械有限公司 | 一种气动冲击扩孔器及扩孔施工工艺 |
| CN111098264A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-05-05 | 廊坊百威钻具制造有限公司 | 一种手持式气动冲击器 |
| CN112647840B (zh) * | 2021-01-19 | 2022-11-18 | 贵阳云海岩土工程有限公司 | 大深度潜孔锤旋转气动装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6209666B1 (en) * | 1998-02-02 | 2001-04-03 | Sandvik Ab | Percussive down-the-hole hammer and a piston and drill bit therefor |
| CN106050128A (zh) * | 2016-08-06 | 2016-10-26 | 吉林大学 | 一种钻头自回转型气动潜孔锤 |
| CN107542397A (zh) * | 2017-08-31 | 2018-01-05 | 长江大学 | 一种石油钻井用耦合冲击器 |
| CN207813491U (zh) * | 2018-01-24 | 2018-09-04 | 长江大学 | 一种气动扭摆冲击破岩钻孔工具 |
-
2018
- 2018-01-24 CN CN201810066360.XA patent/CN108086899B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6209666B1 (en) * | 1998-02-02 | 2001-04-03 | Sandvik Ab | Percussive down-the-hole hammer and a piston and drill bit therefor |
| CN106050128A (zh) * | 2016-08-06 | 2016-10-26 | 吉林大学 | 一种钻头自回转型气动潜孔锤 |
| CN107542397A (zh) * | 2017-08-31 | 2018-01-05 | 长江大学 | 一种石油钻井用耦合冲击器 |
| CN207813491U (zh) * | 2018-01-24 | 2018-09-04 | 长江大学 | 一种气动扭摆冲击破岩钻孔工具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108086899A (zh) | 2018-05-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108086899B (zh) | 一种气动扭摆冲击破岩钻孔工具 | |
| CN103244052B (zh) | 一种液动锤杆式冲击钻井工具 | |
| CN105239922A (zh) | 局部往复式液动冲击钻井提速工具 | |
| CN105909166A (zh) | 钻井提速增效用螺旋式双级复合冲击器 | |
| CN207813491U (zh) | 一种气动扭摆冲击破岩钻孔工具 | |
| CN211201821U (zh) | 冰下复杂基岩冲击回转钻进取心钻具 | |
| CN113006682B (zh) | 轴向冲击振荡螺杆钻具 | |
| CN201087695Y (zh) | 一种高风压潜孔冲击器 | |
| CN111877979B (zh) | 一种棘轮式液动冲击器 | |
| CN203961779U (zh) | 新型潜孔冲击钻机 | |
| CN111677438A (zh) | 一种用于地矿、石油、石化、煤层气钻井用的高压喷射动力工具 | |
| CN109209221B (zh) | 一种潜孔锤设备及其冲击导向系统 | |
| CN203685022U (zh) | 一种液动冲击器 | |
| CN114033310A (zh) | 一种用于水平井的钻井提速装置 | |
| CN108643824B (zh) | 一种液压式减振冲击钻井工具 | |
| CN114370233A (zh) | 一种具有信息存储和垂直钻井功能的冲击螺杆钻具组合 | |
| CN111691819A (zh) | 一种适用于回转钻机的冲击钻具 | |
| CN111502532A (zh) | 开采干热岩地热能的沉浸式气动潜孔锤钻进装置及方法 | |
| CN210152546U (zh) | 一种高风压潜孔冲击器 | |
| CN208252021U (zh) | 一种气动扭摆冲击潜孔锤 | |
| CN217841508U (zh) | 一种冲击回转钻具 | |
| CN220599733U (zh) | 一种嵌岩潜孔锤钻头 | |
| CN109695430B (zh) | 一种pdc钻头内部的液力双作用震击旋冲器 | |
| CN111852325B (zh) | 一种潜孔冲击器 | |
| CN213775230U (zh) | 低风压潜孔冲击器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |