CN110578471B - 一种非开挖扩孔冲击器 - Google Patents
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Abstract
一种非开挖扩孔冲击器，包括接头、逆止阀、弹簧、逆止阀座、端盖接头、外缸、活塞、芯轴接头、钻头、挡圈。所述接头另一端与所述的芯轴接头连接，所述的逆止阀和所述的弹簧套在所述的逆止阀座内，所述逆止阀座固定在所述的芯轴接头内，所述端盖接头外圆螺纹与所述的外缸连接，所述端盖接头内孔花键与所述芯轴接头连接，所述的活塞定位在所述的芯轴接头上，所述的钻头内孔花键与所述的芯轴接头连接，所述的挡圈固定在所述的芯轴接头上。本发明型具有结构简单，使用寿命长，工作平稳，破岩速度快等优点，可适用于非泥层岩层非开挖扩孔作业。
Description
技术领域
本发明涉及一种非开挖扩孔冲击器。
背景技术
传统的非开挖钻具在粘土层钻进非常快，在遇到硬岩地层时依靠钻头对岩石挤压、磨削钻进，钻进速度慢效率低，成本高，特别是大孔径更加困难。而常规潜孔冲击器有快速的凿岩效率，但在曲线施工中，由于常规潜孔冲击器只提供轴向推力，使其很难掌握方向，根本达不到施工要求，同时在曲线中，常规冲击器受力不均，轴压得不到保证，使得钻头与冲击器脱离而不能正常工作，所以无法运用施工，只有在特定的条件下使用，从而使用率极低。
发明内容
针对现有技术的不足本发明提出一种击频率快，冲击功大，能耗低，钻进速度块的非开挖扩孔冲击器。
本发明的目的通过采用下述技术方案予以实现：
一种非开挖扩孔冲击器，包括接头1、逆止阀2、端盖接头5、外缸6、活塞7、芯轴接头8和钻头9，所述芯轴接头8从进气端到出气端依次同轴连接有接头1、端盖接头5、活塞7和钻头9，并且接头1、端盖接头5、活塞7和钻头9联动，所述端盖接头5和钻头9之间外侧安装有外缸6，
所述接头1的气孔出口与芯轴接头8的气孔进口通过逆止阀2连接形成单向过气通道，
所述芯轴接头8在端盖接头5和钻头9之间的外壁上沿周向设有第一气槽81和第二气槽82，所述第一气槽81靠近钻头9，所述第二气槽82靠近端盖接头5，
所述活塞7的上下两端的外侧分别延伸形成上凸圈73和下凸圈74，所述上凸圈73和下凸圈74分别在活塞7的顶端和底端形成凹槽，在活塞7沿芯轴接头8移动到两端时分别通过上凸圈73和下凸圈74与端盖接头5和芯轴接头8密封连接，活塞7的中部沿周向设有第三气槽71，所述第三气槽71设置在第一气槽81和第二气槽82之间，活塞7运动时，使得第三气槽71与第一气槽81或第二气槽82连通，所述第三气槽71与芯轴接头8上第三气孔84始终连通，
所述活塞7与外缸6之间设有间隙形成过气通道72，所述钻头9内设有气槽，所述气槽与过气通道72连通，所述端盖接头5与活塞7相对一侧设有与上凸圈73相匹配的凸缘51，所述凸缘51顶部、芯轴接头8外壁与上凸圈73在活塞7顶部形成的凹槽合围形成的空间构成后气室12，所述第二气槽82与后气室12连通，所述芯轴接头8靠近钻头9一端外侧设有与下凸圈74相匹配的凸台85，所述活塞7的下凸圈74的内壁与凸台85密封连接，所述下凸圈74在活塞7底部形成的凹槽底部、芯轴接头8外壁与凸台85合围形成的空间构成前气室11，所述第一气槽81与前气室11连通。
进一步的，所述端盖接头5通过内孔的花键密封安装在所述芯轴接头8的进气端。
进一步的，所述活塞7套装在芯轴接头8外侧，并且与芯轴接头8滑动连接。
进一步的，所述钻头9通过内孔的花键安装在所述芯轴接头8的排气端，钻头9的下侧通过固定在所述芯轴接头8排气端上所述挡圈10轴向限位。
进一步的，所述端盖接头5的外侧通过螺纹与外缸6的一端连接，所述外缸的另一端与钻头9连接。
进一步的，所述钻头9内设有气槽，所述气槽与过气通道72连通。
进一步的，所述接头1在中心轴的位置设置有贯通接头的第一气孔，所述芯轴接头8在中心轴的位置设有第二气孔，所述第二气孔为盲孔，所述芯轴接头8的中部设有与第二气孔连通的第三气孔，所述第三气孔的出口设置在芯轴接头8的侧壁上，所述第二气孔的进口设置在芯轴接头8的进气端、出口与第三气孔连接，所述芯轴接头8在第二气孔的进口内固定有逆止阀座4，所述逆止阀座4内安装有逆止阀2，所述第一气孔和第二气孔通过逆止阀2和逆止阀座4连接，初始状态下，所述逆止阀2的密封端在弹簧3的作用下顶压在第一气孔的出口，将第一气孔出口密封。
由于采用上述结构，本发明在地层钻进时依靠高压气体推动活塞冲击钻头进行凿岩，并参与排渣，通过活塞运动改变进气通道，使活塞能够往复运动，这种结构活塞冲击频率快，冲击功大，能耗低，有着非常快的钻进速度，解决了非开挖钻具效率慢，成本高的问题。同时该结构可以提供牵引力和轴压力，有效保证了冲击器轴线受力，让冲击器受力均匀，使钻头和冲击器始终保持工作状态，保证了在曲线施工时能正常工作。在卡钻时或钻头与冲击器脱离时，本装置活塞仍能正常工作，为冲击器提供震动力和冲击力，震松卡钻岩，使钻头和冲击器能正常配合，沿着牵引力的方向正常凿岩工作，解决了常规冲击器在曲线施工中不工作、不能控制方向和效率慢的难题。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中：1-接头、2-逆止阀、3-弹簧、4-逆止阀座、5-端盖接头、51-凸缘、6-外缸、7-活塞、71-第三气槽、72-过气通道、73-上凸圈、74-下凸圈、8-芯轴接头、81-第一气槽、82-第二气槽、83-第二气孔、84-第三气孔、85-凸台、9-钻头、10-挡圈、11-前气室、12-后气室。
具体实施方式
下面结合附图和具体实例，来详细说明一种非开挖扩孔冲击器的具体实施方式。
如图1所示，一种非开挖扩孔冲击器，包括接头1、逆止阀2、端盖接头5、外缸6、活塞7、芯轴接头8和钻头9，所述芯轴接头8从进气端到出气端依次同轴连接有接头1、端盖接头5、活塞7和钻头9，并且接头1、端盖接头5、活塞7和钻头9通过芯轴接头8联动，芯轴接头8的两端设有花键，一端与外接钻杆连接，另一端与接头1连接，所述端盖接头5通过内孔的花键密封安装在所述芯轴接头8的进气端，所述活塞7套装在芯轴接头8外侧，并且与芯轴接头8滑动连接，所述钻头9通过内孔的花键安装在所述芯轴接头8的排气端，钻头9下侧通过固定在所述芯轴接头8排气端上所述挡圈10轴向限位，初始状态时，钻头9的被冲击端与芯轴接头8外壁上的凸台连接，所述钻头9内设有气槽，所述气槽与过气通道72连通，所述端盖接头5的外侧通过螺纹与外缸6的一端连接，所述外缸的另一端与钻头9连接。
所述接头1在中心轴的位置设置有贯通接头的第一气孔，所述芯轴接头8在中心轴的位置设有第二气孔83，所述第二气孔83为盲孔，所述芯轴接头8的中部设有与第二气孔83连通的第三气孔84，所述第三气孔84的出口设置在芯轴接头8的侧壁上，所述第二气孔83的进口设置在芯轴接头8的进气端、出口与第三气孔84连接，所述芯轴接头8在第二气孔83的进口内固定有逆止阀座4，所述逆止阀座4内安装有逆止阀2，所述第一气孔和第二气孔83通过逆止阀2和逆止阀座4连接，初始状态下，所述逆止阀2的密封端在弹簧3的作用下顶压在第一气孔的出口，将第一气孔出口密封，
所述接头1的气孔出口与芯轴接头8的气孔进口通过逆止阀2连接形成单向过气通道，所述芯轴接头8在端盖接头5和钻头9之间的外壁上沿周向设有第一气槽81和第二气槽82，所述第一气槽81靠近钻头9，所述第二气槽82靠近端盖接头5，所述活塞7的上下两端的外侧分别延伸形成上凸圈73和下凸圈74，所述上凸圈73和下凸圈74分别在活塞7的顶端和底端形成凹槽，在活塞7沿芯轴接头8移动到两端时分别通过上凸圈73和下凸圈74与端盖接头5和芯轴接头8密封连接，活塞7中部沿周向设有第三气槽71，所述第三气槽71与芯轴接头8气孔的出口连通，所述活塞7与外缸6之间设有间隙形成过气通道72，所述钻头9内设有气槽，所述气槽与过气通道72连通，所述端盖接头5与活塞7相对一侧设有与上凸圈73相匹配的凸缘51，所述凸缘51顶部、芯轴接头8外壁与上凸圈73在活塞7顶部形成的凹槽合围形成的空间构成后气室12，所述第二气槽82与后气室12连通，所述芯轴接头8靠近钻头9一端外侧设有与下凸圈74相匹配的凸台85，所述活塞7的下凸圈74的内壁与凸台85密封连接，所述下凸圈74在活塞7底部形成的凹槽底部、芯轴接头8外壁与凸台85合围形成的空间构成前气室11，初始状态时，第三气槽71通过第一气槽81与前气室11连通。
工作时，在非开挖正常方法施工完成引孔后，外接钻杆通过引孔连接在芯轴接头8上，同时接头1接进气钻杆，牵引和推动冲击器沿着引孔移动并提供旋转。高压气体沿接头1的第一气道进入，推开逆止阀2，高压气依次通过逆止阀座4气孔、第二气道83、第三气道84通过活塞7上的第三气槽71进入前气室11，高压气推动活塞7向上运动，随着活塞7不断向上运动，第三气槽71也向上移动，活塞7的冲击端与芯轴接头8分离，前气室11的气体直接通过钻头9上的气槽排出，参与排渣。
活塞7由于惯性继续向上运动，使得活塞7上的上凸圈73与端盖接头5上的凸缘51连接，将第二气室12与过气通道72封闭，后气室12气体被压缩，同时，第三气槽71与第一气槽81分离，第三气槽71与第二气槽82连通，高压气体通过第三气槽71、第二气槽82进入后气室12，推动活塞7向下运动，当活塞7上的上凸圈73与端盖接头5上的凸缘51脱离时，后气室12内的压缩气体通过过气通道72与钻头9上的气槽连通，排出冲击器，参与排渣，同时活塞7继续下行捶打钻头9，进行凿岩破碎，从而活塞7如上所述反复运动，同时钻机通过钻杆传递扭矩和轴压，使冲击器正常工作。
当钻头9与外缸6端面脱离时，活塞7冲击端面冲击不到钻头9，活塞7继续向前运动，当活塞7内孔冲击端面与冲击芯轴接头8接触时，提了震动力和冲击力，同上原理，活塞7往复冲击，震松卡住的岩石，在轴压或牵引作用下，使钻头9与外缸6正常配合，使冲击器正常工作。
上述为本发明的优选实施方式，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式和细节上对本发明所作出的各种变化，都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种非开挖扩孔冲击器，其特征在于：包括接头(1)、逆止阀(2)、端盖接头(5)、外缸(6)、活塞(7)、芯轴接头(8)和钻头(9)，所述芯轴接头(8)从进气端到出气端依次同轴连接有接头(1)、端盖接头(5)、活塞(7)和钻头(9)，并且接头(1)、端盖接头(5)、活塞(7)和钻头(9)联动，所述端盖接头(5)和钻头(9)之间外侧安装有外缸(6)，
所述接头(1)的气孔出口与芯轴接头(8)的气孔进口通过逆止阀(2)连接形成单向过气通道，
所述芯轴接头(8)在端盖接头(5)和钻头(9)之间的外壁上沿周向设有第一气槽(81)和第二气槽(82)，所述第一气槽(81)靠近钻头(9)，所述第二气槽(82)靠近端盖接头(5)，
所述活塞(7)的上下两端的外侧分别延伸形成上凸圈(73)和下凸圈(74)，所述上凸圈(73)和下凸圈(74)分别在活塞(7)的顶端和底端形成凹槽，在活塞(7)沿芯轴接头(8)移动到两端时分别通过上凸圈(73)和下凸圈(74)与端盖接头(5)和芯轴接头(8)密封连接，活塞(7)的中部沿周向设有第三气槽(71)，所述第三气槽(71)设置在第一气槽(81)和第二气槽(82)之间，活塞(7)运动时，使得第三气槽(71)与第一气槽(81)或第二气槽(82)连通，所述第三气槽(71)与芯轴接头(8)上第三气孔(84)始终连通，
所述活塞(7)与外缸(6)之间设有间隙形成过气通道(72)，所述钻头(9)内设有气槽，所述气槽与过气通道(72)连通，所述端盖接头(5)与活塞(7)相对一侧设有与上凸圈(73)相匹配的凸缘(51)，所述凸缘(51)顶部、芯轴接头(8)外壁与上凸圈(73)在活塞(7)顶部形成的凹槽合围形成的空间构成后气室(12)，所述第二气槽(82)与后气室(12)连通，所述芯轴接头(8)靠近钻头(9)一端外侧设有与下凸圈(74)相匹配的凸台(85)，所述活塞(7)的下凸圈(74)的内壁与凸台(85)密封连接，所述下凸圈(74)在活塞(7)底部形成的凹槽底部、芯轴接头(8)外壁与凸台(85)合围形成的空间构成前气室(11)，所述第一气槽(81)与前气室(11)连通。
2.根据权利要求1所述的非开挖扩孔冲击器，其特征在于：所述端盖接头(5)通过内孔的花键密封安装在所述芯轴接头(8)的进气端。
3.根据权利要求1所述的非开挖扩孔冲击器，其特征在于：所述活塞(7)套装在芯轴接头(8)外侧，并且与芯轴接头(8)滑动连接。
4.根据权利要求1所述的非开挖扩孔冲击器，其特征在于：所述钻头(9)通过内孔的花键安装在所述芯轴接头(8)的排气端，钻头(9)的下侧通过固定在所述芯轴接头(8)排气端上的挡圈(10)轴向限位。
5.根据权利要求1所述的非开挖扩孔冲击器，其特征在于：所述端盖接头(5)的外侧通过螺纹与外缸(6)的一端连接，所述外缸的另一端与钻头(9)连接。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的非开挖扩孔冲击器，其特征在于：所述接头(1)在中心轴的位置设置有贯通接头的第一气孔，所述芯轴接头(8)在中心轴的位置设有第二气孔，所述第二气孔为盲孔，所述芯轴接头(8)的中部设有与第二气孔连通的第三气孔，所述第三气孔的出口设置在芯轴接头(8)的侧壁上，所述第二气孔的进口设置在芯轴接头(8)的进气端、出口与第三气孔连接，所述芯轴接头(8)在第二气孔的进口内固定有逆止阀座(4)，所述逆止阀座(4)内安装有逆止阀(2)，所述第一气孔和第二气孔通过逆止阀(2)和逆止阀座(4)连接，初始状态下，所述逆止阀(2)的密封端在弹簧(3)的作用下顶压在第一气孔的出口，将第一气孔出口密封。
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