CN110748292A - 一种风压电磁联合冲击器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风压电磁联合冲击器，外缸内部安装有配气座、内缸、导向套、驱动线圈和活塞，内缸安装有缓冲反击线圈；活塞上安装有动子磁极、动子磁轭、被驱动线圈、活塞连接套、可换活塞头，后接头上套有后防尘帽，后接头连接逆止阀，逆止阀通过弹簧连接配气座，内缸的内壁安装有缓冲反击线圈，活塞后部安装有动子磁极，动子磁极上设有动子磁轭，被驱动线圈安装在活塞中部，其外侧的外缸内壁处安装有驱动线圈，活塞通过活塞连接套连接可换活塞头，可换活塞头通过导向套的导向作用冲击钻头。本发明的有益效果是提高了钻孔效率并且节约能源，当可换活塞头损坏后可方便地更换。

Description

一种风压电磁联合冲击器
技术领域
本发明属于矿山开采设备技术领域，涉及一种风压电磁联合冲击器。
背景技术
潜孔钻机主要用于基建地锚、矿山开采和其它需要凿岩钻孔的作业。相较于普通的凿岩机，潜孔钻机具有可靠性高、钻孔效率高、钻孔直径大、钻孔深度大的优点。潜孔冲击器是潜孔钻机的执行机构，负责钻凿岩孔、吹排岩粉，是潜孔钻机的关键部件，决定潜孔钻机的工作性能。常见的潜孔冲击器由空气压缩机产生的高压气体驱动，利用高压气体的能量推动活塞撞击钻头传递冲击能来破碎岩石，并有部分气体进入孔底吹排岩粉。为了提高潜孔冲击器的钻孔效率，人们往往会选择提高冲击频率和冲击能。潜孔冲击器的冲击频率和冲击能与提供的高压气体的压力有关，气压越高，冲击频率越高，冲击能越大。随着冲击频率提高，单位时间内活塞的往返次数越多，这使得活塞的磨损加剧，从而降低了潜孔冲击器的寿命。因此传统的潜孔冲击器为了提高钻孔效率便不得不牺牲寿命，或者是为了保证寿命而降低钻孔效率。活塞头部断裂是活塞的常见故障，一旦发生头部断裂或磨损则整个活塞都将报废。这一问题使潜孔冲击器的使用寿命和故障率受到活塞的制约，提高了潜孔冲击器的使用成本和维护难度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种风压电磁联合冲击器，本发明的有益效果是在传统的风动潜孔冲击器的基础上增加了电磁推进装置，使活塞受到比气压推动力大得多的电磁推动力，传递更大的冲击能。驱动线圈每隔一定冲击次数放电，提高了钻孔效率并且节约能源。新型活塞通过活塞连接套来连接活塞和可换活塞头，当可换活塞头损坏后可方便地更换。
本发明所采用的技术方案是外缸内部安装有配气座、内缸、导向套、驱动线圈和活塞，活塞可在外缸内部滑动；外缸两端分别使用螺纹与前接头和后接头连接；内缸安装有缓冲反击线圈；活塞上安装有动子磁极、动子磁轭、被驱动线圈、活塞连接套、可换活塞头，后接头上套有后防尘帽，后接头连接处套有第一O型密封圈进行密封，后接头连接逆止阀，逆止阀通过弹簧连接配气座，内缸的内壁安装有缓冲反击线圈，活塞后部安装有动子磁极，动子磁极上设有动子磁轭，被驱动线圈安装在活塞中部，其外侧的外缸内壁处安装有驱动线圈，活塞通过活塞连接套连接可换活塞头，可换活塞头通过导向套的导向作用冲击钻头，钻头套有卡环和第二O型密封圈。
进一步，冲击方式采用风-电联合冲击与风动冲击间隔冲击的方式，即风-电联合冲击1次后风动冲击N次，在冲程阶段动子磁极、动子磁轭即将离开缓冲反击线圈时缓冲反击线圈通电，给予活塞电磁推力；被驱动线圈即将离开驱动线圈时驱动线圈通电给予活塞电磁推力，回程阶段动子磁极、动子磁轭即将靠近缓冲反击线圈时缓冲反击线圈产生感应电流给连接驱动线圈的大电容充电，同时活塞减速；以活塞撞击钻头瞬间为起始位置，以右侧为前进方向，活塞受到高压气体推动向后运动进入回程阶段，此阶段驱动线圈和被驱动线圈不起作用；当活塞尾部永磁体经过缓冲反击线圈时，缓冲反击线圈内产生感应电流，为驱动线圈的电容充电，同时动子磁极受到缓冲反击线圈产生的感应磁场的反作用力而减速静止；控制系统接收到感应电流后记录活塞往返次数，当往返次数达到N次时控制驱动线圈的电容准备放电；若不到N次则驱动线圈依然不起作用；若活塞往返已有N次，控制系统计时；活塞受高压气体推动向前运动，控制系统控制缓冲反击线圈通电，动子磁极受到推力加速运动；当活塞运动到设定位置时控制系统计时结束，与驱动线圈连接的大电容放电，产生脉冲电流，此电流峰值高、持续时间短，产生的感应磁场强度大，活塞受到较大的推力，获得较大的动能；可换活塞撞击钻头，释放冲击能，钻头冲击岩石使其产生大量微裂纹，后续能量较小的冲击使裂纹扩展、岩石破碎，钻头排气孔吹出的高速气体不断吹走岩粉，一个工作循环完成。
附图说明
图1为风压电磁联合冲击器结构示意图。
图中：1-后防尘帽、2-后接头、3-第一O型密封圈、4-逆止阀、5-弹簧、6-配气座、7-缓冲反击线圈、8-动子磁极、9-动子磁轭、10-内缸、11-活塞、12-外缸、13-驱动线圈、14-被驱动线圈、15-活塞连接套、16-可换活塞头、17-导向套、18-卡环、19-第二O型密封圈、20-前接头、21-钻头。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明的风压电磁联合冲击器如图1所示，外缸12内部安装有配气座6、内缸10、导向套17、驱动线圈13和活塞11，活塞11可在外缸12内部滑动；外缸12两端分别使用螺纹与前接头20和后接头2连接；内缸10安装有缓冲反击线圈7；活塞11上安装有动子磁极8、动子磁轭9、被驱动线圈14、活塞连接套15、可换活塞头16。后接头2上套有后防尘帽1，后接头2连接处套有第一O型密封圈3进行密封，后接头2连接逆止阀4，逆止阀4通过弹簧5连接配气座6，内缸10的内壁安装有缓冲反击线圈7，活塞11后部安装有动子磁极8，动子磁极8上设有动子磁轭9，被驱动线圈14安装在活塞11中部，其外侧的外缸12内壁处安装有驱动线圈，活塞11通过活塞连接套15连接可换活塞头16，可换活塞头16通过导向套17的导向作用冲击钻头21，钻头21套有卡环18和第二O型密封圈19。
冲击方式采用风-电联合冲击与风动冲击间隔冲击的方式，即风-电联合冲击1次后风动冲击N次(N可根据实际工况进行调整)，在冲程阶段动子磁极8、动子磁轭9即将离开缓冲反击线圈7时缓冲反击线圈通电，给予活塞电磁推力；被驱动线圈14即将离开驱动线圈13时驱动线圈通电给予活塞电磁推力。回程阶段动子磁极8、动子磁轭9即将靠近缓冲反击线圈7时缓冲反击线圈产生感应电流给连接驱动线圈13的大电容充电，同时活塞减速。
以活塞撞击钻头瞬间为起始位置，以右侧为前进方向。活塞11受到高压气体推动向后运动进入回程阶段，此阶段驱动线圈13和被驱动线圈14不起作用；当活塞尾部永磁体经过缓冲反击线圈时，缓冲反击线圈内产生感应电流，为驱动线圈13的电容充电，同时动子磁极8受到缓冲反击线圈7产生的感应磁场的反作用力而使活塞减速静止；控制系统接收到感应电流后记录活塞往返次数，当往返次数达到N次(N可根据实际工况进行调整)时控制驱动线圈13的电容准备放电；若不到N次(N可根据实际工况进行调整)则驱动线圈13依然不起作用。
若活塞往返已有N次(N可根据实际工况进行调整)，控制系统计时；活塞受高压气体推动向前运动，控制系统控制缓冲反击线圈7通电，动子磁极8受到推力使活塞加速运动；当活塞运动到设定位置时控制系统计时结束，与驱动线圈13连接的大电容放电，产生脉冲电流，此电流峰值高、持续时间短，产生的感应磁场强度大，活塞受到较大的推力，获得较大的动能；可换活塞16撞击钻头21，释放冲击能，钻头21冲击岩石使其产生大量微裂纹，后续能量较小的冲击使裂纹扩展、岩石破碎，钻头21排气孔吹出的高速气体不断吹走岩粉，一个工作循环完成。
以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种风压电磁联合冲击器，其特征在于：外缸内部安装有配气座、内缸、导向套、驱动线圈和活塞，活塞可在外缸内部滑动；外缸两端分别使用螺纹与前接头和后接头连接；内缸安装有缓冲反击线圈；活塞上安装有动子磁极、动子磁轭、被驱动线圈、活塞连接套、可换活塞头，后接头上套有后防尘帽，后接头连接处套有第一O型密封圈进行密封，后接头连接逆止阀，逆止阀通过弹簧连接配气座，内缸的内壁安装有缓冲反击线圈，活塞后部安装有动子磁极，动子磁极上设有动子磁轭，被驱动线圈安装在活塞中部，其外侧的外缸内壁处安装有驱动线圈，活塞通过活塞连接套连接可换活塞头，可换活塞头通过导向套的导向作用冲击钻头，钻头套有卡环和第二O型密封圈。
2.按照权利要求1所述一种风压电磁联合冲击器，其特征在于：冲击方式采用风-电联合冲击与风动冲击间隔冲击的方式，即风-电联合冲击1次后风动冲击N次，在冲程阶段动子磁极、动子磁轭即将离开缓冲反击线圈时缓冲反击线圈通电，给予活塞电磁推力；被驱动线圈即将离开驱动线圈时驱动线圈通电给予活塞电磁推力，回程阶段动子磁极、动子磁轭即将靠近缓冲反击线圈时缓冲反击线圈产生感应电流给连接驱动线圈的大电容充电，同时活塞减速；以活塞撞击钻头瞬间为起始位置，以右侧为前进方向，活塞受到高压气体推动向后运动进入回程阶段，此阶段驱动线圈和被驱动线圈不起作用；当活塞尾部永磁体经过缓冲反击线圈时，缓冲反击线圈内产生感应电流，为驱动线圈的电容充电，同时动子磁极受到缓冲反击线圈产生的感应磁场的反作用力而减速静止；控制系统接收到感应电流后记录活塞往返次数，当往返次数达到N次时控制驱动线圈的电容准备放电；若不到N次则驱动线圈依然不起作用；若活塞往返已有N次，控制系统计时；活塞受高压气体推动向前运动，控制系统控制缓冲反击线圈通电，动子磁极受到推力加速运动；当活塞运动到设定位置时控制系统计时结束，与驱动线圈连接的大电容放电，产生脉冲电流，此电流峰值高、持续时间短，产生的感应磁场强度大，活塞受到较大的推力，获得较大的动能；可换活塞头冲击钻头，释放冲击能，钻头冲击岩石使其产生大量微裂纹，后续能量较小的冲击使裂纹扩展、岩石破碎，钻头排气孔吹出的高速气体不断吹走岩粉，一个工作循环完成。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114080087A (zh) * 2020-08-19 2022-02-22 新奥科技发展有限公司 等离子体发生系统及钻井方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4709768A (en) * 1986-09-02 1987-12-01 Institut Gornogo Dela So An Ussr Annular air hammer apparatus for drilling wells
CN101676514A (zh) * 2008-07-10 2010-03-24 伯纳德·莱昂内尔·吉安 气钻
CN103527097A (zh) * 2013-10-12 2014-01-22 中国石油大学(北京) 主动调节型复合钻头
GB2558436A (en) * 2015-12-04 2018-07-11 Halliburton Energy Services Inc Magnetic coupling for downhole applications
CN108825122A (zh) * 2018-06-20 2018-11-16 郑州大学 一种高频冲击直线永磁电机系统
US10280721B1 (en) * 2018-07-27 2019-05-07 Upwing Energy, LLC Artificial lift

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4709768A (en) * 1986-09-02 1987-12-01 Institut Gornogo Dela So An Ussr Annular air hammer apparatus for drilling wells
CN101676514A (zh) * 2008-07-10 2010-03-24 伯纳德·莱昂内尔·吉安 气钻
CN103527097A (zh) * 2013-10-12 2014-01-22 中国石油大学(北京) 主动调节型复合钻头
GB2558436A (en) * 2015-12-04 2018-07-11 Halliburton Energy Services Inc Magnetic coupling for downhole applications
CN108825122A (zh) * 2018-06-20 2018-11-16 郑州大学 一种高频冲击直线永磁电机系统
US10280721B1 (en) * 2018-07-27 2019-05-07 Upwing Energy, LLC Artificial lift

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王伟章等: "基于有限元法的高压挤压井套管强度分析", 《潍坊学院学报》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114080087A (zh) * 2020-08-19 2022-02-22 新奥科技发展有限公司 等离子体发生系统及钻井方法
CN114080087B (zh) * 2020-08-19 2024-04-30 新奥科技发展有限公司 等离子体发生系统及钻井方法

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