CN116122730B - 一种脉冲空化射流辅助破岩机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脉冲空化射流辅助破岩机构，涉及射流破岩技术领域，包括设置于钻头上的复合脉冲组件，所述复合脉冲组件能够进行流体脉冲射流和机械脉冲冲击；所述钻头的一侧连接有钻杆，所述钻杆中设置有脉冲发生组件，所述脉冲发生组件能够主动控制脉冲发生与否以及控制脉冲发生的频率。

Description

一种脉冲空化射流辅助破岩机构

技术领域

本发明涉及射流破岩技术领域，具体是一种脉冲空化射流辅助破岩机构。

背景技术

脉冲空化射流技术能够有效的辅助钻头进行破岩，但是其往往是由液体直接驱动叶轮，从而通过叶轮的转动配合出液孔来实现出液的脉冲空化射流，其射流形式单一，并且这种驱动方式为被动式驱动，无法控制脉冲发生与否以及控制脉冲发生的频率，针对性较差。

因此，有必要提供一种脉冲空化射流辅助破岩机构，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种脉冲空化射流辅助破岩机构，包括设置于钻头上的复合脉冲组件，所述复合脉冲组件能够进行流体脉冲射流和机械脉冲冲击；

所述钻头的一侧连接有钻杆，所述钻杆中设置有脉冲发生组件，所述脉冲发生组件能够主动控制脉冲发生与否以及控制脉冲发生的频率。

进一步，作为优选，所述脉冲发生组件包括流道构建组件、定盘以及动盘，所述定盘固定于钻杆中，所述定盘靠近钻头的一侧可相对转动的设置有所述动盘；

所述流道构建组件能够构建一流道使得液体能够自动盘流过定盘，以及使得液体流出钻头；

所述动盘由电机所驱动。

进一步，作为优选，所述流道构建组件包括进水环和进水弧仓，其中，所述进水弧仓远离钻头的一侧具有开口，所述进水弧仓的缺口处固定有出水弧仓，所述进水弧仓与出水弧仓能够共同构成环形结构，环形结构远离钻头的一侧内壁上固定嵌入挡环，以便钻杆中的液体能够仅经开口进入至进水弧仓中；

所述环形结构中固定有所述定盘；

所述环形结构中转动连接有所述动盘；

所述进水环与环形结构固定相连，且使得所述进水弧仓与进水环相连通设置；

所述进水弧仓以及进水环的内侧均开设有出水口，所述出水口位于动盘靠近钻头的一侧；

所述出水弧仓的内侧开设有排水口，所述排水口位于定盘远离钻头的一侧，所述出水弧仓的外侧还设置有连通于排水口的射流仓。

进一步，作为优选，所述电机设置于所述动盘靠近钻头的一侧，以便直接驱动所述动盘。

进一步，作为优选，所述电机设置于所述定盘远离钻头的一侧，且所述电机的输出端穿过挡环、定盘从而与动盘相连。

进一步，作为优选，所述电机设置于所述挡环远离钻头的一侧，且所述电机的输出端采用弹性杆穿过定盘从而与动盘相连。

进一步，作为优选，所述复合脉冲组件包括脉冲头、内流道、封堵板以及滑道，其中，所述滑道开设于钻头中，所述滑道中滑动设置有脉冲头，所述脉冲头靠近脉冲发生组件的一侧具有环形的卡肩，所述滑道中还设置有套设于脉冲头外部的弹簧。

进一步，作为优选，所述脉冲头的中部贯通开设有内流道，所述钻头中还设置有用于封堵内流道的封堵板，所述封堵板上还开设有对应于卡肩的驱动流道。

进一步，作为优选，滑道的轴线与钻头的轴线直线的夹角为15°～35°。

进一步，作为优选，所述钻头上还设置有脉冲流道，所述脉冲流道能够进行流体脉冲。

与现有技术相比，本发明提供了一种脉冲空化射流辅助破岩机构，具备以下有益效果：

本发明实施例中，复合脉冲组件能够进行流体脉冲射流冲击和机械脉冲冲击，两种方式的冲击能够提高对于破岩的效果，并且，复合脉冲组件是设置于钻头上的，可随钻头的转动而转动，另外，脉冲发生组件能够主动控制脉冲发生与否以及控制脉冲发生的频率，从而使得脉冲是可控的，有利于提高脉冲的针对性，减少无效脉冲。

附图说明

图1为一种脉冲空化射流辅助破岩机构的实施示意图；

图2为一种脉冲空化射流辅助破岩机构的结构示意图一；

图3为一种脉冲空化射流辅助破岩机构的结构示意图二；

图4为一种脉冲空化射流辅助破岩机构的结构示意图三；

图5为一种脉冲空化射流辅助破岩机构中进水弧仓和进水环的结构示意图；

图6为一种脉冲空化射流辅助破岩机构中液体流向示意图；

图中：1、复合脉冲组件；2、脉冲流道；3、钻头；4、钻杆；5、脉冲发生组件；11、脉冲头；12、卡肩；13、内流道；14、弹簧；15、封堵板；16、滑道；51、进水弧仓；52、进水环；53、出水口；54、定盘；55、动盘；56、电机；57、出水弧仓；58、挡环；59、排水口；510、射流仓。

实施方式

实施例1：请参阅图1、图2、图5和图6，本发明实施例中，一种脉冲空化射流辅助破岩机构，包括设置于钻头3上的复合脉冲组件1，所述复合脉冲组件1能够进行流体脉冲射流和机械脉冲冲击；

所述钻头3的一侧连接有钻杆4，所述钻杆4中设置有脉冲发生组件5，所述脉冲发生组件5能够主动控制脉冲发生与否以及控制脉冲发生的频率。

需要解释的是，现有技术中，往往是由液体直接驱动叶轮，从而通过叶轮的转动配合出液孔来实现出液的脉冲空化射流，其射流形式单一，并且这种驱动方式为被动式驱动，无法控制脉冲发生与否以及控制脉冲发生的频率，针对性较差；

而本实施例中，复合脉冲组件1能够进行流体脉冲射流冲击和机械脉冲冲击，两种方式的冲击能够提高对于破岩的效果，并且，需要注意的是，复合脉冲组件1是设置于钻头3上的，可随钻头3的转动而转动，钻头3连接于钻杆4上，具体可以是转动连接于钻杆4上，也可以是固定连接于钻杆4上；

另外，脉冲发生组件5能够主动控制脉冲发生与否以及控制脉冲发生的频率，从而使得脉冲是可控的，有利于提高脉冲的针对性，减少无效脉冲。

具体而言，如图2，所述脉冲发生组件5包括流道构建组件、定盘54以及动盘55，所述定盘54固定于钻杆4中，所述定盘54靠近钻头3的一侧可相对转动的设置有所述动盘55；

所述流道构建组件能够构建一流道使得液体能够自动盘55流过定盘54，以及使得液体流出钻头3；

所述动盘55由电机56所驱动。

需要解释的是，定盘54和动盘55的结构相同，均为盘体结构，且盘体结构上设置有过流孔；

定盘54上的过流孔的位置与动盘55上的过流孔的位置相对应；

当定盘54上的过流孔与动盘55上的过流孔相对应时，流体则能够流经动盘55和定盘54，当定盘54上的过流孔与动盘55上的过流孔不相对应时，流体则不能流经动盘55和定盘54；

当流体持续流经动盘55和定盘54时，此时控制动盘55转动，从而使得定盘54上的过流孔与动盘55上的过流孔不相对应，此时流体的流动状态则被打断，而外部的流体还在持续向动盘55位置处补充，从而实现瞬间的增压，进而产生脉冲；

并且，这种脉冲是作用于钻头方向的；

并且，这种脉冲是由电机56所控制，因此这种脉冲是可控的；

另外，通过控制电机56驱动动盘55转动的转速，能够主动改变脉冲的频率，通过电机56控制动盘55的位置，能够主动控制脉冲发生与否。

进一步的，如图2和图5，所述流道构建组件包括进水环52和进水弧仓51，其中，所述进水弧仓51远离钻头3的一侧具有开口，所述进水弧仓51的缺口处固定有出水弧仓57，所述进水弧仓51与出水弧仓57能够共同构成环形结构，环形结构远离钻头3的一侧内壁上固定嵌入挡环58，以便钻杆4中的液体能够仅经开口进入至进水弧仓51中；

所述环形结构中固定有所述定盘54；

所述环形结构中转动连接有所述动盘55；

所述进水环52与环形结构固定相连，且使得所述进水弧仓51与进水环相连通设置；

所述进水弧仓51以及进水环52的内侧均开设有出水口53，所述出水口53位于动盘55靠近钻头3的一侧；

所述出水弧仓57的内侧开设有排水口59，所述排水口59位于定盘54远离钻头3的一侧，所述出水弧仓57的外侧还设置有连通于排水口59的射流仓510。

本实施例中，所述电机56设置于所述动盘55靠近钻头3的一侧，以便直接驱动所述动盘55。

本实施例中，所述复合脉冲组件1包括脉冲头11、内流道13、封堵板15以及滑道16，其中，所述滑道16开设于钻头3中，所述滑道16中滑动设置有脉冲头11，所述脉冲头11靠近脉冲发生组件5的一侧具有环形的卡肩12，所述滑道16中还设置有套设于脉冲头11外部的弹簧14。

另外，所述脉冲头11的中部贯通开设有内流道13，所述钻头3中还设置有用于封堵内流道13的封堵板15，所述封堵板15上还开设有对应于卡肩的驱动流道。

在实施时，动盘55靠近钻头3一侧产生的脉冲流体能够经过驱动流道冲击卡肩并推动脉冲头11进行移动，使得脉冲头11能够以机械脉冲的方式进行冲击，并且，脉冲流体推动脉冲头11移动使得脉冲头11远离封堵板15后，脉冲流体能够进入至内流道13中并排出，实现脉冲空化射流。

作为较佳的实施例，滑道16的轴线与钻头3的轴线直线的夹角为15°～35°。

作为较佳的实施例，所述钻头3上还设置有脉冲流道2，所述脉冲流道2能够进行流体脉冲。

实施例2：如图3，其与实施例1不同的地方在于：所述电机56设置于所述定盘54远离钻头3的一侧，且所述电机56的输出端穿过定盘54从而与动盘55相连。

需要解释的是，实际上，本实施例为更加优选的方案，本实施例中，将电机56设置于所述定盘54远离钻头3的一侧，如此则能够更好的保护电机，虽然定盘54远离钻头3的一侧依然具有脉冲，但是其脉冲强度较低，主要依靠液体供给的通断实现液体压力的小幅度变化。

实施例3：如图4，其与实施例1不同的地方在于：所述电机56设置于所述挡环58远离钻头3的一侧，且所述电机56的输出端采用弹性杆穿过挡环、定盘54从而与动盘55相连。

需要解释的是，实际上，本实施例为更加优选的方案，本实施例中，将电机56设置于所述定盘54远离钻头3的一侧，且所述电机56的输出端采用弹性杆穿过挡环、定盘54从而与动盘55相连，如此则能够使得电机直接避免接受脉冲冲击。

以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种脉冲空化射流辅助破岩机构，其特征在于：包括设置于钻头(3)上的复合脉冲组件(1)，所述复合脉冲组件(1)能够进行流体脉冲射流和机械脉冲冲击；

所述钻头(3)的一侧连接有钻杆(4)，所述钻杆(4)中设置有脉冲发生组件(5)，所述脉冲发生组件(5)能够主动控制脉冲发生与否以及控制脉冲发生的频率；

所述脉冲发生组件(5)包括流道构建组件、定盘(54)以及动盘(55)，所述定盘(54)固定于钻杆(4)中，所述定盘(54)靠近钻头(3)的一侧可相对转动的设置有所述动盘(55)；

所述流道构建组件能够构建一流道使得液体能够自动盘(55)流过定盘(54)，以及使得液体流出钻头(3)；

所述动盘(55)由电机(56)所驱动；

所述复合脉冲组件(1)包括脉冲头(11)、内流道(13)、封堵板(15)以及滑道(16)，其中，所述滑道(16)开设于钻头(3)中，所述滑道(16)中滑动设置有脉冲头(11)，所述脉冲头(11)靠近脉冲发生组件(5)的一侧具有环形的卡肩(12)，所述滑道(16)中还设置有套设于脉冲头(11)外部的弹簧(14)；

所述脉冲头(11)的中部贯通开设有内流道(13)，所述钻头(3)中还设置有用于封堵内流道(13)的封堵板(15)，所述封堵板(15)上还开设有对应于卡肩的驱动流道。

2.根据权利要求1所述的一种脉冲空化射流辅助破岩机构，其特征在于：所述流道构建组件包括进水环(52)和进水弧仓(51)，其中，所述进水弧仓(51)远离钻头(3)的一侧具有开口，所述进水弧仓(51)的缺口处固定有出水弧仓(57)，所述进水弧仓(51)与出水弧仓(57)能够共同构成环形结构，环形结构远离钻头(3)的一侧内壁上固定嵌入挡环(58)，以便钻杆(4)中的液体能够仅经开口进入至进水弧仓(51)中；

所述环形结构中固定有所述定盘(54)；

所述环形结构中转动连接有所述动盘(55)；

所述进水环(52)与环形结构固定相连，且使得所述进水弧仓(51)与进水环相连通设置；

所述进水弧仓(51)以及进水环(52)的内侧均开设有出水口(53)，所述出水口(53)位于动盘(55)靠近钻头(3)的一侧；

所述出水弧仓(57)的内侧开设有排水口(59)，所述排水口(59)位于定盘(54)远离钻头(3)的一侧，所述出水弧仓(57)的外侧还设置有连通于排水口(59)的射流仓(510)。

3.根据权利要求1所述的一种脉冲空化射流辅助破岩机构，其特征在于：所述电机(56)设置于所述动盘(55)靠近钻头(3)的一侧，以便直接驱动所述动盘(55)。

4.根据权利要求1所述的一种脉冲空化射流辅助破岩机构，其特征在于：所述电机(56)设置于所述挡环远离钻头(3)的一侧，且所述电机(56)的输出端穿过定盘(54)从而与动盘(55)相连。

5.根据权利要求1所述的一种脉冲空化射流辅助破岩机构，其特征在于：所述电机(56)设置于所述定盘(54)远离钻头(3)的一侧，且所述电机(56)的输出端采用弹性杆穿过挡环、定盘(54)从而与动盘(55)相连。

6.根据权利要求1所述的一种脉冲空化射流辅助破岩机构，其特征在于：滑道(16)的轴线与钻头(3)的轴线直线的夹角为15°～35°。

7.根据权利要求1所述的一种脉冲空化射流辅助破岩机构，其特征在于：所述钻头(3)上还设置有脉冲流道(2)，所述脉冲流道(2)能够进行流体脉冲。