CN115977525B - 一种正循环风动潜孔锤 - Google Patents
一种正循环风动潜孔锤 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115977525B CN115977525B CN202310051162.7A CN202310051162A CN115977525B CN 115977525 B CN115977525 B CN 115977525B CN 202310051162 A CN202310051162 A CN 202310051162A CN 115977525 B CN115977525 B CN 115977525B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- piston
- fluid channel
- central
- drill bit
- 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
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 46
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 56
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims 1
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 241001391944 Commicarpus scandens Species 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
本发明公开了一种正循环风动潜孔锤，它包括逆止阀、中心配气管、活塞和尾管，在上接头下部扩孔内装有逆止阀，中心配气管顶部帽沿与外缸形成过盈配合，活塞滑动间隙配合装于外缸内，中心配气管管柱滑动密封插入在活塞中心孔内，中心配气管底部封口、底面上方侧壁开有通气口；活塞底部中心孔密封嵌入尾管，尾管延伸段插入钻头中心孔内，活塞下部中心孔经尾管通孔与钻头中心孔连通，活塞上腔由外缸内壁、中心配气管外壁及中心配气管顶部盖沿构成；活塞下腔由外缸内壁、衬套顶面、钻头顶面和与尾管外壁构成；活塞下底面冲击接触钻头顶面。本发明的技术效果是：结构简单，提高了冲击器寿命，增大了冲击频率和冲击能量。
Description
技术领域
本发明涉及一种钻探用气动冲击器，适用于针对硬岩快速钻进的各类钻孔。
背景技术
正循环风动潜孔锤是最为高效的硬岩钻进机具之一，其以压缩空气为动力介质，具有结构简单，制造成本低，钻进效率高等显著优点，正循环风动潜孔锤被广泛应用于露天矿山爆破孔、油气井、地热井等钻井领域。但现有的正循环风动潜孔锤具有内缸，导致径向尺寸被占用，潜孔锤外管厚度薄、活塞直径及端面有效受力面积减小，存在外管磨损失效、容易发生活塞断裂、冲击功率和频率偏小等问题，且其组成部件较多，加工复杂，导致风动潜孔锤性能和寿命较低、加工成本偏高。
中国专利文献CN 216240401 U公开了一种潜孔冲击器，如图1所示，冲击器主要包括有外缸200和活塞100，外缸200与活塞100之间夹装有缸套300，活塞上腔500中心部设置有泄压管筒400（用于活塞100下移到泄压管筒400下方时，活塞上腔500排气），活塞100为一尖嘴型，活塞下部由缩颈段形成了活塞下腔600。该专利记载的潜孔冲击器取消了内缸，结构简单，避免了带内缸的潜孔锤的问题，但是由于活塞下腔600是由活塞下部削去部分留下的空间，活塞受力面积仅为活塞下部缩颈截面，活塞举升较慢，活塞运动频率较低，冲击效率低，另外，由于其设置了缸套300用于与外缸200之间形成引入高压气体的进气通道，导致在潜孔锤一定外径限制下外缸200壁厚较薄，在使用过程中外缸200因在钻屑冲蚀及与地层摩擦过程快速磨蚀失效，导致冲击器使用寿命较短。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明所要解决的技术问题就是提供一种正循环风动潜孔锤，它能提高冲击频率和冲击能量，且能显著增加外缸厚度，使用寿命长。
本发明所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括上接头、外缸、衬套、半圆卡、花键套和钻头；所述上接头与外缸螺纹连接，外缸下端通过螺纹与花键套连接，钻头的钻头体花键与花键套上的花键槽配合，半圆卡卡在钻头体花键上部的环形槽内，并挡在花键套的顶面，对钻头轴向限位，衬套放置在半圆卡顶面；
还包括逆止阀、中心配气管、活塞和尾管，上接头下部扩孔后形成扩孔锥面，在上接头下部扩孔内装有逆止阀，中心配气管顶部帽沿与外缸形成过盈配合，活塞滑动间隙配合装于外缸内，中心配气管管柱滑动密封插入在活塞中心孔内，中心配气管底部封口、底面上方侧壁开有通气口；活塞底部中心孔密封嵌入尾管，尾管延伸段插入钻头中心孔内，活塞下部中心孔经尾管通孔与钻头中心孔连通，活塞上腔由外缸内壁、中心配气管外壁及中心配气管顶部盖沿构成；活塞下腔由外缸内壁、衬套顶面、钻头顶面和与尾管外壁构成；活塞下底面冲击接触钻头顶面。
本发明的技术效果是：
本发明采用中心配气管引入高压气体并在活塞上布置流道，取消了缸套及其外围的配气结构，简化了潜孔锤结构，外缸壁厚显著增加，其抗磨蚀能力增强，使用寿命增加；由于本发明的活塞为圆柱体，抗冲击能力增大，且活塞上腔和活塞下腔受力面积相等，与现有的潜孔锤相比，在相同外径情况下活塞受力面积显著增大，活塞运动加速度和速度显著增大，使得活塞冲击频率和冲击末速度增大，冲击能大幅提高。且取消了缸套，避免了缸套自身的故障。
附图说明
本发明的附图说明如下：
图1为背景技术的潜孔冲击器结构图；
图2为发明一个实施例的结构示意图。
图2中，1、上接头；2、逆止阀；3、阀弹簧；4、中心配气管；5、外缸；6、活塞；7、尾管；8、衬套；9、半圆卡；10、花键套；11钻头；
c、活塞上腔；h、活塞下腔。
实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
为了清楚描述发明内容，本专利申请使用方位词“上”、“下”进行区别，所述“上”、“下”是依据以上附图的布设方位来确定的，在本发明的实际使用方向发生改变，其方位的称谓随之改变，不能视为对专利保护范围的限制。
如图2所示，本实施例包括上接头1、逆止阀2、阀弹簧3、中心配气管4、外缸5、活塞6、尾管7、衬套8、半圆卡9、花键套10和钻头11；所述上接头1与外缸5螺纹连接，外缸5下端通过螺纹与花键套10连接，钻头11的钻头体花键与花键套10上的花键槽配合，半圆卡9卡在钻头体花键上部的环形槽内，并挡在花键套10的顶面，对钻头11轴向限位；衬套8放置在半圆卡9顶面，由外缸5内台阶以及花键套10固定轴向位置。
上接头1下部扩孔后形成扩孔锥面，在上接头1下部扩孔内装有逆止阀2，所述逆止阀2用于突然停钻时因钻具内压力突然降低，阻止钻孔内流体携带杂质反向进入潜孔锤内部。所述逆止阀2包括阀盖和阀弹簧3，阀盖的底圆筒过盈配合嵌入阀弹簧3中，阀盖顶面具有与上接头1扩孔锥面紧密接合的关闭状态，以及与上接头1扩孔锥面脱离的打开状态；阀弹簧3夹在阀盖与中心配气管4顶部盖沿之间；中心配气管4顶部帽沿与外缸5形成过盈配合，并由外缸5上台阶对中心配气管4轴向限位；
活塞6滑动间隙配合装于外缸5内，中心配气管4管柱滑动密封插入在活塞6中心孔内，中心配气管4底部封口、底面上方侧壁开有通气口；活塞6底部中心孔密封嵌入尾管7，尾管7延伸段插入钻头11中心孔内，活塞6下部中心孔经尾管7通孔与钻头11中心孔连通，活塞上腔c由外缸5内壁、中心配气管4外壁及中心配气管顶部盖沿构成；活塞下腔h由外缸5内壁、衬套8顶面、钻头9顶面和与尾管7外壁构成；活塞6下底面冲击接触钻头11顶面。
上接头1中心孔构成a流体通道，逆止阀2内部的阀弹簧3安装空间和中心配气管4的沉孔构成b流体通道，插入活塞6中心孔内的中心配气管4一段侧壁通气口构成e流体通道, 中心配气管4与活塞6中心孔壁之间的缝隙形成f流体通道，活塞6上部水平孔构成d流体通道，外缸5内壁与活塞6外壁之间的缝隙形成，与d流体通道错开的活塞6顶面竖直向下开孔，至中心配气管4底部之下向活塞6中心孔壁开口的孔道构成g流体通道，活塞6下部中心孔、尾管7通孔和钻头11中心孔构成i流体通道。
本发明实施例的工作原理：
初始状态下压缩空气通过a流体通道推开逆止阀2，进入到b流体通道，并通过中心配气管4上的e流体通道、中心配气管4与活塞6形成的f流体通道、活塞6上的d流体通道，外缸5内壁与活塞6外壁之间的o流体通道进入到活塞下腔h，推动活塞6向上运动，活塞上腔c内的流体通过活塞6上的g流体通道和活塞、尾管、钻头中心孔构成的i流体通道进入到钻头11，压缩空气通过钻头11底部的排气孔进入到钻孔底对钻屑进行吹扫，实现孔底排渣。
当活塞向上运动一定行程后，d流体通道与活塞下腔h连通的o流体通道切断；f流体通道、d流体通道与活塞上腔c连通，此时g流体通道的出口被中心配气管4外壁封堵，压缩空气从b流体通道、中心配气管4上的e流体通道进入活塞上腔c，活塞上腔c获得高压流体，使活塞6往上减速并向下加速运动冲向钻头11顶部，同时围成活塞下腔h的尾管7也脱离钻头11中心孔，活塞下腔h与中心部的流体通道i连通，活塞下腔h内的压缩空气通过流体通道i排至钻头11，重复上述过程，实现冲击钻进。
Claims (2)
1.一种正循环风动潜孔锤，包括上接头(1)、外缸(5)、衬套(8)、半圆卡(9)、花键套(10)和钻头(11)；所述上接头(1)与外缸(5)螺纹连接，外缸(5)下端通过螺纹与花键套(10)连接，钻头(11)的钻头体花键与花键套(10)上的花键槽配合，半圆卡(9)卡在钻头体花键上部的环形槽内，并挡在花键套(10)的顶面，对钻头(11)轴向限位，衬套(8)放置在半圆卡(9)顶面；其特征是：
还包括逆止阀(2)、中心配气管(4)、活塞(6)和尾管(7)，上接头(1)下部扩孔后形成扩孔锥面，在上接头(1)下部扩孔内装有逆止阀(2)，中心配气管(4)顶部帽沿与外缸(5)形成过盈配合，活塞(6)滑动间隙配合装于外缸(5)内，中心配气管(4)管柱滑动密封插入在活塞(6)中心孔内，中心配气管(4)底部封口、底面上方侧壁开有通气口；活塞(6)底部中心孔密封嵌入尾管(7)，尾管(7)延伸段插入钻头(11)中心孔内，活塞(6)下部中心孔经尾管(7)通孔与钻头(11)中心孔连通，活塞上腔由外缸(5)内壁、中心配气管(4)外壁及中心配气管顶部盖沿构成；活塞下腔由外缸(5)内壁、衬套(8)顶面、钻头(11)顶面和与尾管(7)外壁构成；活塞(6)下底面冲击接触钻头(11)顶面；
上接头(1)中心孔构成a流体通道，逆止阀(2)内部的阀弹簧安装空间和中心配气管(4)的沉孔构成b流体通道，插入活塞(6)中心孔内的中心配气管(4)一段侧壁通气口构成e流体通道,中心配气管(4)与活塞(6)中心孔壁之间的缝隙形成f流体通道，活塞(6)上部水平孔构成d流体通道，外缸(5)内壁与活塞(6)外壁之间的缝隙形成o流体通道，与d流体通道错开的活塞(6)顶面竖直向下开孔，至中心配气管(4)底部之下向活塞中心孔壁开口的孔道构成g流体通道，活塞(6)下部中心孔、尾管(7)通孔和钻头(11)中心孔构成i流体通道；
初始状态下压缩空气通过a流体通道推开逆止阀(2)，进入到b流体通道，并通过中心配气管(4)上的e流体通道、中心配气管(4)与活塞(6)形成的f流体通道、活塞(6)上的d流体通道，外缸(5)内壁与活塞(6)外壁之间的o流体通道进入到活塞下腔(h)，推动活塞(6)向上运动，活塞上腔(c)内的流体通过活塞(6)上的g流体通道和活塞、尾管、钻头中心孔构成的i流体通道进入到钻头(11)，压缩空气通过钻头(11)底部的排气孔进入到钻孔底对钻屑进行吹扫，实现孔底排渣；
当活塞向上运动一定行程后，d流体通道与活塞下腔(h)连通的o流体通道切断；f流体通道、d流体通道与活塞上腔(c)连通，此时g流体通道的出口被中心配气管(4)外壁封堵，压缩空气从b流体通道、中心配气管(4)上的e流体通道进入活塞上腔(c)，活塞上腔(c)获得高压流体，使活塞(6)往上减速并向下加速运动冲向钻头(11)顶部，同时围成活塞下腔(h)的尾管(7)也脱离钻头(11)中心孔，活塞下腔(h)与中心部的流体通道i连通，活塞下腔(h)内的压缩空气通过i流体通道排至钻头(11)，重复上述过程，实现冲击钻进。
2.根据权利要求1所述的正循环风动潜孔锤，其特征是：所述逆止阀(2)包括阀盖和阀弹簧(3)，阀盖的底圆筒过盈配合嵌入阀弹簧(3)中，阀盖顶面具有与上接头(1)扩孔锥面紧密接合的关闭状态，以及与上接头(1)扩孔锥面脱离的打开状态；阀弹簧(3)夹在阀盖与中心配气管(4)顶部盖沿之间。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310051162.7A CN115977525B (zh) | 2023-02-02 | 2023-02-02 | 一种正循环风动潜孔锤 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310051162.7A CN115977525B (zh) | 2023-02-02 | 2023-02-02 | 一种正循环风动潜孔锤 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410472587.XA Division CN118273648A (zh) | 2023-02-02 | 带有中心配气管的正循环风动潜孔锤 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115977525A CN115977525A (zh) | 2023-04-18 |
| CN115977525B true CN115977525B (zh) | 2024-04-05 |
Family
ID=85974105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310051162.7A Active CN115977525B (zh) | 2023-02-02 | 2023-02-02 | 一种正循环风动潜孔锤 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115977525B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0673971A (ja) * | 1992-08-25 | 1994-03-15 | Furukawa Co Ltd | ダウンザホールドリル |
| EP0978625A2 (de) * | 1998-08-03 | 2000-02-09 | Hans-Philipp Walter | Bohrhammer |
| CN104265159A (zh) * | 2014-09-19 | 2015-01-07 | 宜昌市五环钻机具有限责任公司 | 一种潜孔冲击器 |
| CN204827221U (zh) * | 2015-07-25 | 2015-12-02 | 湖南新金刚工程机械有限公司 | 一种新型无阀无尼龙尾管气动潜孔冲击器 |
| CN110159187A (zh) * | 2019-07-10 | 2019-08-23 | 长江大学 | 一种高风压潜孔冲击器 |
| CN111877978A (zh) * | 2020-07-23 | 2020-11-03 | 重庆大学 | 一种液动冲击器 |
-
2023
- 2023-02-02 CN CN202310051162.7A patent/CN115977525B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0673971A (ja) * | 1992-08-25 | 1994-03-15 | Furukawa Co Ltd | ダウンザホールドリル |
| EP0978625A2 (de) * | 1998-08-03 | 2000-02-09 | Hans-Philipp Walter | Bohrhammer |
| CN104265159A (zh) * | 2014-09-19 | 2015-01-07 | 宜昌市五环钻机具有限责任公司 | 一种潜孔冲击器 |
| CN204827221U (zh) * | 2015-07-25 | 2015-12-02 | 湖南新金刚工程机械有限公司 | 一种新型无阀无尼龙尾管气动潜孔冲击器 |
| CN110159187A (zh) * | 2019-07-10 | 2019-08-23 | 长江大学 | 一种高风压潜孔冲击器 |
| CN111877978A (zh) * | 2020-07-23 | 2020-11-03 | 重庆大学 | 一种液动冲击器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115977525A (zh) | 2023-04-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9115541B2 (en) | Impulse-type underground supercharged jet drilling method and device | |
| CN103244052B (zh) | 一种液动锤杆式冲击钻井工具 | |
| CN111877978B (zh) | 一种液动冲击器 | |
| CN109555492B (zh) | 基于钻柱振动的井底环空钻井液降压装置及方法 | |
| CN104329019B (zh) | 一种高频钻井冲击器 | |
| CN104405280A (zh) | 冲程差动式高能液动潜孔冲击器 | |
| KR20130001262U (ko) | 피스톤 가이드 슬리브식 무밸브 트윈 실린더형 다운-홀 해머 | |
| CN206681670U (zh) | 一种空气锤 | |
| CN113389485B (zh) | 一种无内缸反循环冲击器 | |
| CN115977525B (zh) | 一种正循环风动潜孔锤 | |
| CN111877979B (zh) | 一种棘轮式液动冲击器 | |
| CN206129142U (zh) | 一种高效节能紧凑型潜孔冲击器 | |
| CN118273648A (zh) | 带有中心配气管的正循环风动潜孔锤 | |
| CN108643824B (zh) | 一种液压式减振冲击钻井工具 | |
| CN201016271Y (zh) | 一种钻井用空气锤 | |
| CN201016269Y (zh) | 一种油气钻井用空气冲击锤 | |
| AU2020104043A4 (en) | Turbine-type axial impactor 2 | |
| EA004284B1 (ru) | Гидравлический аккумулятор колонны бурильных труб | |
| CN109025804B (zh) | 涡轮式轴向冲击器 | |
| CN210152546U (zh) | 一种高风压潜孔冲击器 | |
| CN115949336B (zh) | 一种气动冲击器 | |
| CN201016270Y (zh) | 外呼吸孔式钻井用空气锤 | |
| CN208106312U (zh) | 一种复合冲击钻井工具 | |
| CN109424314B (zh) | 一种水平井用液动冲击器 | |
| CN204326957U (zh) | 冲程差动式高能液动潜孔冲击器 |
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 |