CN111075348A - 一种组合式旋转冲击器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合式旋转冲击器，包括支架和设置在支架两侧的单体冲击器，所述支架包括导向杆和与导向杆相连接的连接部，所述单体冲击器与导向杆相连接，安装在导向杆的两侧，所述单体冲击器的一端与连接部相连接，另一端圆柱间隙连接钻头。本发明采用双单体冲击器组合形成组合式旋转冲击器，依靠组合式旋转冲击器旋转钻孔，对比现有的单体冲击器，本发明的组合式旋转冲击器大面积的钻孔的效率大幅度提高；冲击器圆柱间隙连接钻头，使得钻头在地面或岩壁的摩擦力作用下实现自传，以保证钻头的均匀磨损，提高钻头使用寿命。

Description

一种组合式旋转冲击器

技术领域

本发明涉及冲击器技术领域，尤其是涉及一种组合式旋转冲击器。

背景技术

冲击器是一种钻探工程需要使用的基础设备，在许多开采的场所都有用到。现有的冲击器，如CN207420445U中所介绍的一种潜孔冲击器，只能够单体作业，无法将两个冲击器组合起来同时对某一待开采处进行钻孔，来扩大钻孔范围，想要再某一待开采处进行大范围的钻孔只能分阶段钻孔，效率低。

申请人通过设计安装座能够让两台冲击器连接在一起形成组合式旋转冲击器，组合式旋转冲击器中的两个冲击器是绕一个轴线进行公转，能够共同向地面或矿岩上钻孔，大幅度提高了钻孔效率。但是在这种情况下，冲击器自身不会进行自转，而现有的冲击器是通过花键连接的钻头，所以钻头也不会自转，从而导致在组合式旋转冲击器上，钻头始终是朝外的一面与矿岩接触，降低了钻头的使用寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种组合式旋转冲击器，该组合式旋转冲击器采用两个单体冲击器公转向下钻孔，提高了钻孔效率，单体冲击器圆柱连接钻头，使得钻头在地面或岩壁的摩擦力作用下实现自传，以保证钻头的均匀磨损，提高钻头使用寿命。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种组合式旋转冲击器，包括支架和设置在支架两侧的单体冲击器，所述支架包括导向杆和与导向杆相连接的连接部，所述单体冲击器与导向杆相连接，安装在导向杆的两侧，所述单体冲击器的一端与连接部相连接，另一端圆柱间隙连接钻头。

进一步，所述单体冲击器包括外缸、配气杆、活塞和尼龙套，所述外缸的一端向外延伸形成圆台，所述活塞活动安装在外缸内部，所述活塞靠近圆台的一端连接配气杆，另一端通过尼龙管与钻头相连接，所述钻头与外缸圆柱间隙连接。

进一步，所述单体冲击器包括活塞、外缸、逆止阀和钻头，所述活塞活动安装在外缸内部，所述活塞的一端连接逆止阀，另一端与钻头分离或接触，所述钻头与外缸圆柱间隙连接。

进一步，所述钻头包括钻头头部和与钻头头部相连接的钻头尾部，所述钻头头部远离钻头尾部的一端设有钻齿，所述钻头尾部与外缸圆柱间隙连接。

进一步，所述钻头头部远离钻头尾部的一端设有排粉孔，所述钻头内部设有排粉通道，所述排粉通道一端与排粉孔相通，另一端与外缸内部相通。

进一步，所述钻头尾部为阶梯轴，靠近钻头头部的一端的直径大于远离钻头头部的一端的直径，其两者之间的中部圆柱直径最小。

进一步，所述连接部与导向杆连接的连接处向单体冲击器设置方向延伸出连接板，所述连接板与单体冲击器螺栓连接。

进一步，所述连接部内设有内腔，所述内腔通过连接板与单体冲击器相通。

进一步，所述连接部远离单体冲击器的一端在对应两侧单体冲击器处设有滑轮，两个所述滑轮相距的最远距离等于两个单体冲击器相距的最远距离。

进一步，所述导向杆的长度比单体冲击器长。

本发明的有益效果：

本发明采用双单体冲击器组合形成组合式旋转冲击器，依靠组合式旋转冲击器旋转钻孔，对比现有的单体冲击器，本发明的组合式旋转冲击器大面积的钻孔的效率大幅度提高；冲击器圆柱间隙连接钻头，使得钻头在地面或岩壁的摩擦力作用下实现自传，以保证钻头的均匀磨损，提高钻头使用寿命。

附图说明

图1—为实施例1组合式旋转冲击器的结构示意图；

图2—为实施例1中单体冲击器的内部结构示意图；

图3—为实施例1中单体冲击器活塞上行的内部结构示意图；

图4—为实施例1中钻头的立体示意图；

图5—为实施例1中钻头的内部结构示意图；

图6—为实施例1中外缸的立体示意图；

图7—为实施例2中单体冲击器的内部结构示意图；

图8—为实施例2中单体冲击器活塞上行的内部结构示意图。

图中：1-滑轮，2-连接部，3-连接板，4-单体冲击器，5-导向杆，401-法兰盘，402-O型圈，403-承压垫，404-配气杆，405-活塞，406-外缸，407-弹性挡圈，408-卡环，409-卡钎套，410-尼龙管，411-冲击器前腔，412-钻头，413-逆止阀，414-弹簧，415-配气座，416-内缸，417-衬套，418-进气孔，4041-进气通道，4042-出气孔，4043-封闭端，4051-出气通道，4052-内部通道，4061-圆台，4062-通孔，4121-排粉通道，4122-钻头头部，4123-钻头尾部，4124-边齿，4125-中齿，4126-排粉孔，4127-合金齿安装孔，41231-第一阶梯轴，41232-第二阶梯轴，41233-第三阶梯轴，100-组合式旋转冲击器，200-支架。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

圆柱间隙连接：区别于现有的花键连接方式，是一种无花键的连接方式，是相当于轴与孔间隙配合方式。

实施例1

参照图1~图6：一种组合式旋转冲击器，包括支架200和设置在支架200两侧的单体冲击器4，所述支架200包括导向杆5和与导向杆5相连接的连接部2，所述单体冲击器4与导向杆5相连接，安装在导向杆5的两侧，所述单体冲击器4的一端与连接部2相连接，另一端圆柱间隙连接钻头412。

在本实施例中，单体冲击器4采用不带尼龙管的冲击器，该冲击器包括包括外缸406、配气杆404、活塞405、尼龙管410和钻头412，所述外缸406的一端向外延伸形成圆台4061，所述活塞405活动安装在外缸406内部，所述活塞405靠近圆台4061的一端连接配气杆404，另一端通过尼龙管410与钻头412相连接，所述钻头412包括钻头头部4122和与钻头头部4122相连接的钻头尾部4123，所述钻头尾部4123与尼龙管410相连接，钻头尾部4123与外缸406圆柱间隙连接。

在本实施例中，将配气杆404安装的一端定义为上端。活塞405安装在外缸406内部，活塞405能够在外缸406中移动，在活塞405内部设有一个内部通道4052，在内部通道4052内设有配气杆404，配气杆404的一端伸入到内部通道4052内，另一端与外缸406固定连接，当活塞405向上移动时，配气杆404伸入到活塞405的内部通道4052的长度会增加。

配气杆404的内部设有进气通道4041，配气杆404伸入到活塞405的内部通道4052的端部为封闭端4043，另一端为开口端；在封闭端4043的上方设有出气孔4042，出气孔4042的位置位于活塞405的内部通道4052内；活塞405的内部通道4052的侧方设有出气通道4051，当活塞405未向上移动时，出气通道4051的进口与出气孔4042相通，出气通道4051的出口与冲击器前腔411连通；冲击器前腔411为活塞405与尼龙管410接触处与外缸406之间的间隙区域。

尼龙管410的一端可以伸进活塞405的内部通道4052内，尼龙管410的另一端与钻头412固定连接；尼龙管410伸入到活塞的内部通道4052中，活塞与钻头412相接触，且接触处设有弹性挡圈407，弹性挡圈一方面是进行密封，防止漏气，另一方面是阻挡活塞，使得在取下钻头的情况下活塞不会掉落出来，砸伤工作人员，提高了安全性。

钻头412包括钻头头部4122和与钻头头部4122相连接的钻头尾部4123，所述钻头头部4122远离钻头尾部4123的一端设有钻齿，所述钻头尾部4123为圆柱形，钻头尾部4123伸入冲击器与尼龙管410固定连接。

高压气体未进入冲击器内部时，尼龙管伸入到活塞的内部通道中，活塞与钻头相接触，配气杆的封闭段伸入活塞的内部通道中，配气杆的出气孔与活塞内部的出气通道的进口相通；高压气体从配气杆的开口端进入到配气杆的进气通道内，因为配气杆的一端为封闭端，则高压气体会从配气杆的出气孔出去进入到活塞的出气通道内，然后高压气体从出气通道的出口出去进入到冲击器前腔，因为尼龙管此时在活塞的内部通道内，高压气体没有地方流动，会将活塞向上顶，这时活塞的出气通道与配气杆的出气孔错开，高压气体进入到冲击器前腔411；然后冲击器前腔411的高压气体从尼龙管的进口进入到钻头内部的排粉通道内，从钻头头部的排粉孔排出；因为冲击器前腔411处的高压气体排出，活塞上部的高压气体做功，将活塞推下，撞击钻头，使得钻头破碎岩石，再高压气体进入冲击器前腔，重复。

在本实施例中，所述钻齿为球形齿，球形齿包括边齿4124和中齿4125，所述边齿4124沿钻头头部4122边缘分布，所述中齿4125分布在边齿4124围成区域的内部。在相邻中齿4125之间还设有三个排粉孔4126，三个排粉孔4126相互呈夹角120°，所述钻头412内部设有排粉通道4121，所述排粉通道4121的一端排粉孔4126相通，另一端通过与尼龙管410相通。

在本实施例中，排粉孔的数量设置根据钻头的大小可以进行变化，钻头直径小则少设置。另外，球形齿采用合金制作，使得球形齿硬度大，耐磨性好。在钻头头部设置球形齿的一端设置合金齿安装孔4127，在合金齿安装孔4127内过盈连接球形齿，使其球形齿固定安装在钻头上。

钻头头部4122的设计与常规钻头头部4122的设计不同，没有设计排粉槽和横槽，这种的设计方式可以增加钻头头部4122所设置的球形齿的数量，使得钻头412更耐磨，使用寿命更长；另外本实施例中排粉方式是通过排粉孔4126和排粉通道4121来将冲击器使用时钻头头部4122所附着的粉尘吹掉，冲击器中的高压气体从排粉通道4121进入钻头412，通过排粉通道4121，然后从钻头头部4122的排粉孔4126中吹出，吹净钻头头部4122附着的粉尘。

在本实施例中，所述钻头尾部4123呈阶梯轴，靠近钻头头部4122的一端的直径大于远离钻头头部4122的一端的直径，将直径大的一端定义为第一阶梯轴41231。且在直径小的一端又分为两部分，其中远离钻头头部4122一端的直径大于靠近钻头头部4122一端的直径，将直径小的一端定义为第二阶梯轴41232，另一端则定义为第三阶梯轴41233；这样在将钻头412安装在冲击器内时，可以使在冲击器接触第二阶梯轴41232的部位设置卡环408，使得钻头412不会从冲击器上掉落。

所述钻头尾部4123与外缸406连接处设有卡钎套409，外缸406通过卡钎套409与钻头尾部4123圆柱间隙连接。本实施例中的钻头尾部4123相比于现有钻头412，未设置花键，也未通过花键与冲击器相连接。现有钻头412采用花键连接的方式，是因为冲击器可以带动现有钻头412旋转，现有钻头412自身是不能进行旋转的；而在申请人设计的组合式旋转冲击器100中，因为两个冲击器是绕一个轴线进行公转，自身不会进行自转，如果钻头412还采用花键连接，则钻头412也不会进行自转，从而导致钻头412始终是朝外的一面与矿岩接触，降低了钻头412的使用寿命。而本实施例中，钻头412放弃了花键连接，而采用圆柱间隙连接单体冲击器，在组合式旋转冲击器100旋转时，圆柱间隙连接的钻头412在孔洞岩壁摩擦力作用下还能实现自转，以保证钻头412在作业时均匀磨损，提高钻头412使用寿命。

在本实施例中，在外缸406远离钻头412的一端向外延伸出圆台4061，圆台4061的边缘设有通孔4062，该通孔4062是为了螺栓连接法兰盘401，并穿过法兰盘401将冲击器固定在连接部2上。

在本实施例中，支架200包括导向杆5和连接部2，将两个上述的单体冲击器4的法兰盘401所在的一端，通过螺栓固定连接在连接部2靠近导向杆5的一端左右两侧延伸出的连接板3上；两个单体冲击器4对称设置在导向杆5的两侧，单体冲击器4的外缸406中部区域与导向杆5通过螺栓固定连接或焊接。导向杆5的长度大于单体冲击器4的长度，导向杆5在组合式旋转冲击器100工作时起导向作用；在组合式旋转冲击器100使用前，在待钻孔区域先前打出一条直径略大于导向杆5直径的小孔，小孔的深度为需钻出大孔的深度，再将组合式旋转冲击器100的导向杆5伸入其中，组合式旋转冲击器100自身进行旋转向下钻孔，导向杆5就沿着小孔前进为组合式旋转冲击器100导向。

这种旋转方式进行钻孔，极大的提高了大范围钻孔的效率。例如，每个单体冲击器4的钻头412直径为1m，中部导向杆5的直径为1m，则可以看成组合式旋转冲击器100的直径为3m；可以先行在待钻孔区域打出直径为1m的孔径，深度为预先计划打孔的深度；再采用组合式旋转冲击器100进行打孔，因为组合式旋转冲击器100是通过整体向下钻孔，则单次钻孔面积应是2.25π，但是因为先前已钻孔了直径为1m的孔径，则2.25π减去先前为导向杆5导向而钻孔的面积0.25π，则组合式旋转冲击器100单次钻孔的面积实际为2π；而单体冲击器4的钻头412为1m的情况下，单独钻孔，每次钻孔面积为0.25π。因此，组合式旋转冲击器100在大范围钻孔的效率远远大于单体冲击器4单独钻孔。

在本实施例中，连接部2远离导向杆5的一端端部与钻机相连接，在连接部2内部设有空腔，连接板3的中部设有孔，连接部2内部的空腔通过连接板3与单体冲击器4相连接，高压气体从钻机内通过空腔进入到冲击器内部，然后使活塞405上行，高压气体通过尼龙管410进入钻头412中，然后从与排粉通道4121连通的排粉孔4126排出，吹净钻头412上附着的粉末。

在本实施例中，连接部2远离导向杆5的一端，连接部2的两侧设有滑轮1，两个滑轮1的最远距离等于两个单体冲击器4上的钻头412之间的最远距离；此处的最远距离的定义为：两个滑轮1相互远离一侧的距离，以及两个钻头412之间相互远离一侧的距离。滑轮1的设置是为了进一步的起到导向作用，两个滑轮1能够在钻出孔的孔壁上滑动，防止了单体冲击器4的偏移。

实施例2

参照图7和图8，本实施例中的一种组合式旋转冲击器与实施例1相比存在以下不同：

本实施例中，单体冲击器4采用不带尼龙管的冲击器，该冲击器包括活塞405、外缸406、逆止阀413和钻头412，所述活塞405活动安装在外缸406内部，所述活塞405的一端连接逆止阀413，另一端与钻头尾部4123分离或接触，所述钻头尾部4123与外缸406圆柱间隙连接。

在本实施例中，在外缸406内部设置活塞405，活塞405安装在外缸406内部的中部区域，在活塞405的一端设有配气座415；活塞405的内部设有一个通道，配气座415的一端能够伸入到活塞405通道内；在配气座415的另一端上设有逆止阀413，逆止阀413与配气座415弹簧414连接。

外缸406靠近逆止阀413的一端会向外延伸出一个圆台4061，将圆台4061所在的一端定义为上端，圆台4061上设有多个通孔4062，该通孔4062是为了螺栓连接法兰盘401，法兰盘401与外缸406连接在一起后，会把外缸406的这端封闭只预留出法兰孔，该法兰孔的直径小于逆止阀413靠近法兰盘401这端直径，使其逆止阀413能够堵住法兰孔。高压气体会从法兰孔进入到外缸406内，当高压气体给予逆止阀413的压力大于逆止阀413另一端的连接弹簧414的弹力时，高压气体会顶开逆止阀413进入外缸406内部；此处，因为一直有高压气体进入冲击器内部，则会一直顶开逆止阀，直至高压气体充气结束。

在本实施例中，在配气座415与活塞405接触处设有内缸416，内缸416设置在配气座415与外缸406之间，且配气座415的边缘设有进气孔418，当高压气体进入外缸406后会经过进气孔418向内部深入；高压气体然后经过内缸416与外缸406之间的间隙进入到冲击器前腔411，高压气体会将活塞405向上顶，使其配气座415与活塞405接触的一端深入到活塞405内部通道4052中，然后高压气体进入到钻头412的排粉通道4121，从钻头412的排粉孔4126排出，吹走钻头头部4122上的附着的粉尘。当活塞向上顶时，位于冲击器前腔处的活塞下端向上运行，会堵死外缸与内缸之间的间隙，使得高压气体不能持续进入冲击器前腔，而当冲击器前腔处的高压气体排出后，活塞在上方高压气体的作用下会下移，撞击钻头，使得钻头破碎岩石，再高压气体进入冲击器前腔411，重复。

在高压气体未进入冲击器时，活塞405与钻头412为抵接状态；当高压气体进入冲击器后，高压气体将活塞405向圆台4061方向推移，活塞405与钻头412为分离状态。

在法兰盘401与外缸406接触处设有O型圈402，在法兰盘401配气座415接触处设有承压垫403，O型圈402的设置目的是为了密封作用，防止高压气体从其他间隙跑出，承压垫403设置在两个部件之间具有承压的作用。

在钻头尾部4123与活塞接触处与外缸之间设有衬套417，在衬套417的下方设有弹性挡圈407，衬套与弹性挡圈的设置一方面起到密封作用，另一方面是在阻挡活塞，使得在取下钻头的情况下活塞不会掉落出来，砸伤工作人员，提高了安全性。

以上技术特征的改变，本领域的技术人员通过文字描述可以理解并实施，故不再另作附图加以说明。

Claims (10)

1.一种组合式旋转冲击器，其特征在于：包括支架和设置在支架两侧的单体冲击器，所述支架包括导向杆和与导向杆相连接的连接部，所述单体冲击器与导向杆相连接，安装在导向杆的两侧，所述单体冲击器的一端与连接部相连接，另一端圆柱间隙连接钻头。

2.根据权利要求1所述的组合式旋转冲击器，其特征在于：所述单体冲击器包括外缸、配气杆、活塞和尼龙套，所述外缸的一端向外延伸形成圆台，所述活塞活动安装在外缸内部，所述活塞靠近圆台的一端连接配气杆，另一端通过尼龙管与钻头相连接，所述钻头与外缸圆柱间隙连接。

3.根据权利要求1所述的组合式旋转冲击器，其特征在于：所述单体冲击器包括活塞、外缸、逆止阀和钻头，所述活塞活动安装在外缸内部，所述活塞的一端连接逆止阀，另一端与钻头分离或接触，所述钻头与外缸圆柱间隙连接。

4.根据权利要求2或3所述的组合式旋转冲击器，其特征在于：所述钻头包括钻头头部和与钻头头部相连接的钻头尾部，所述钻头头部远离钻头尾部的一端设有钻齿，所述钻头尾部与外缸圆柱间隙连接。

5.根据权利要求4所述的组合式旋转冲击器，其特征在于：所述钻头头部远离钻头尾部的一端设有排粉孔，所述钻头内部设有排粉通道，所述排粉通道一端与排粉孔相通，另一端与外缸内部相通。

6.根据权利要求4所述的组合式旋转冲击器，其特征在于：所述钻头尾部为阶梯轴，靠近钻头头部的一端的直径大于远离钻头头部的一端的直径，其两者之间的中部圆柱直径最小。

7.根据权利要求5所述的组合式旋转冲击器，其特征在于：所述连接部与导向杆连接的连接处向单体冲击器设置方向延伸出连接板，所述连接板与单体冲击器螺栓连接。

8.根据权利要求7所述的组合式旋转冲击器，其特征在于：所述连接部内设有内腔，所述内腔通过连接板与单体冲击器相通。

9.根据权利要求1或2或3所述的组合式旋转冲击器，其特征在于：所述连接部远离单体冲击器的一端在对应两侧单体冲击器处设有滑轮，两个所述滑轮相距的最远距离等于两个单体冲击器相距的最远距离。

10.根据权利要求1或2或3所述的组合式旋转冲击器，其特征在于：所述导向杆的长度比单体冲击器长。

Images