CN201502318U

CN201502318U - 高风压潜孔冲击器

Info

Publication number: CN201502318U
Application number: CN2009202260084U
Authority: CN
Inventors: 李保顺
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-09-03
Filing date: 2009-09-03
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2019-09-03

Abstract

本实用新型公开了一种高风压潜孔冲击器，用于矿山工程钻探中，主要包括外套管；后接头；前接头；钎头；内缸，所述内缸嵌装于所述外套管中，所述内缸的外壁与所述外套管的内壁之间设有气流通道，所述内缸的内壁设有环形通气槽，所述内缸两端分别设有进气孔和吹渣孔；阀座；逆止阀；活塞，所述活塞大端的表面设有轴向延伸的凹槽；导向套；用于夹持所述钎头尾端的半环。解决了冲击器在凿岩过程中气压损耗大，冲击应力波峰值不高，凿岩速度相对慢，效率低的技术问题。本实用新型结构设计合理，广泛应用于矿山工程钻探中。

Description

高风压潜孔冲击器

技术领域

本实用新型涉及一种矿山工程用潜孔钻具，尤其是涉及一种高风压使用的潜孔冲击器。

背景技术

目前，公知的潜孔冲击器大都有这样的特点：使用风压在1-2MPa，活塞自配气完成往复冲击；阀座通往气室的孔道均为圆周分布的多个小孔；活塞采用前端粗后端细的结构；前气室由尾管与活塞内孔配合形成。

中国专利申请公开说明书CN 201087695Y公开了一种高风压潜孔冲击器，包括缸体、接头、逆止阀、配气座、活塞和钻头，在所述的缸体内设有与所述活塞对应的定位挡圈，所述的逆止阀为锥形逆止阀，在所述的接头上设有抗磨合金，所述的钻头通过卡环安装在所述的缸体上，所述的钻头与所述的缸体采用花键连接。该冲击器结构虽然做了一些改进，但是这样的结构气压能在沿路及气室有所损耗，损失了作功的原动力；活塞前端作为打击端与钎头直径不匹配，应力波传递效率低，活塞冲击末速度快，凿岩应力波峰值大，持续时间短，凿岩速度相对较慢，已不能满足当前矿山快速凿岩的要求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种高风压潜孔冲击器，以解决冲击器在凿岩过程中气压损耗大，冲击应力波峰值不高，凿岩速度相对慢，效率低的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：高风压潜孔冲击器，包括外套管，所述外套管的内壁设有环形槽；后接头，所述后接头固定安装于所述外套管一端，所述后接头设有用于高压空气通道的中心孔；前接头，所述前接头固定安装于所述外套管的另一端；钎头，所述钎头与所述前接头滑键连接，所述钎头设有内部孔道通至所述钎头的端面；内缸，所述内缸嵌装于所述外套管中，所述内缸的外壁与所述外套管的内壁之间设有气流通道，所述内缸的内壁设有环形通气槽；所述内缸两端分别设有进气孔和吹渣孔；阀座，所述阀座密封安装于所述内缸的内腔并设有伸入所述内缸内腔的柱状阀座小端，所述阀座设有轴向的通气孔道；用于单向密封所述后接头中心孔的逆止阀，所述逆止阀弹性安装于所述阀座上；活塞，所述活塞滑动安装于所述外套管的内腔且中间部位设有滑动部，所述滑动部与所述外套管的内壁相互配合，所述活塞设有活塞大端和活塞小端，所述活塞大端与所述内缸的内壁相互配合，并且所述活塞大端的外表面设有轴向延伸的凹槽；所述活塞轴向设有活塞孔，所述活塞孔与所述阀座小端配合；导向套，所述导向套嵌装于所述外套管的内腔，所述导向套设有与所述活塞小端配合的内孔；用于夹持所述钎头尾端的半环，所述半环嵌套于所述导向套与所述前接头之间的外套管中；所述半环的外表面与所述外套管的内壁之间设有密封件。

其中，所述阀座轴向的通气孔道为圆周对称分布的四条宽槽。

其中，所述密封件为O型圈。

采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：由于活塞采用前端细后端粗的类双圆柱棒槌形结构，而大端可起到加大后气室的作用，有利于增大冲程时的起始容积，强化了冲程膨胀做功；小端作为打击端，尺寸更接近于钎头尾部尺寸，应力波传递效率高；活塞的这种结构，据多种资料研究活塞冲击末速度低，应力波峰值小，持续时间长，而冲击波理论及破岩效果表明应力波持续时间长要好一些，凿岩效率高，速度快。由于阀座的通气孔道采用圆周对称分布的四条宽槽，与现有技术中圆孔形通气孔道相比，高压气体进入气室更加流畅，系统能量损耗少。另外，经过矿山试验，本实用新型的高风压潜孔冲击器与普通冲击器相比凿岩速度可提高15％左右，单位功率耗气量相对可节省10～15％。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的吹渣状态示意图；

图3是本实用新型的活塞结构示意图；

图4是本实用新型的阀座结构示意图；

图5是图4的左视图；

图中：1、后接头，2、逆止阀，3、阀座，4、内缸，5、阀座小端，6、外套管，7、活塞，8、导向套，9、半环，10、前接头，11、钎头，12、内部孔道，13、活塞孔，14、吹渣孔，15、气流通道，16、进气孔，17、中心孔，18、活塞大端，19、活塞滑动部，20、活塞小端，21、O型圈。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4和图5所示，一种高风压潜孔冲击器，包括外套管6，所述外套管6的内壁设有环形槽；后接头1，所述后接头1固定安装于所述外套管6一端，所述后接头1设有用于高压空气通道的中心孔17；前接头10，所述前接头10固定安装于所述外套管6的另一端；钎头11，所述钎头11与所述前接头10滑键连接，所述钎头11设有内部孔道12通至所述钎头11的端面；内缸4，所述内缸4嵌装于所述外套管6中，所述内缸4的外壁与所述外套管6的内壁之间设有气流通道15，所述内缸4的内壁设有环形通气槽；所述内缸4两端分别设有进气孔16和吹渣孔14；阀座3，所述阀座3密封安装于所述内缸4的内腔并设有伸入所述内缸4内腔的柱状阀座小端5，所述阀座3设有轴向的通气孔道；用于单向密封所述后接头1中心孔17的逆止阀2，所述逆止阀2弹性安装于所述阀座3上；活塞7，所述活塞7滑动安装于所述外套管6的内腔且中间部位设有活塞滑动部19，所述活塞滑动部19与所述外套管6的内壁相互配合，所述活塞7设有活塞大端18和活塞小端20，所述活塞大端18与所述内缸4的内壁相互配合，并且所述活塞大端18的外表面设有轴向延伸的凹槽；所述活塞轴向设有活塞孔13，所述活塞孔13与所述阀座小端5配合；导向套8，所述导向套8嵌装于所述外套管6的内腔，所述导向套8设有与所述活塞小端20配合的内孔；用于夹持所述钎头11尾端的半环9，所述半环9嵌套于所述导向套8与所述前接头10之间的外套管6中；所述半环9的外表面与所述外套管6的内壁之间设有密封件。

所述阀座3轴向的通气孔道为圆周对称分布的四条宽槽。

所述密封件为O型圈21。

其工作过程如下：

高压气体通过后接头1的中心孔17推开逆止阀2，高压气体的主要部分通过阀座3的通气孔道、内缸4的进气孔16进入外套管6与内缸4之间的气流通道15，活塞7外表面铣有通气用轴向延伸的凹槽，高压气体通过吹渣孔14进入凹槽。高压气体通过这些通气道进入由活塞7、导向套8、钎头11、外套管6共同形成的回程气室。回程气室内高压气体推动活塞7向阀座3方向运动。当活塞7运动到活塞小端20与导向套8脱离时，高压气体通过钎头11的内部孔道12到达孔底，完成吹渣的作用。同时气体压力迅速下降，活塞7靠惯性力继续回程运动，活塞7回程运动关闭了回程进气通道，直到活塞7的惯性力与活塞7由进气压力形成的冲程力平衡时，活塞7才停止回程运动，完成回程运动。

当回程进气通道被活塞7的回程运动关闭时，高压气流通过后接头1的中心孔17，推开逆止阀2。再经过阀座3轴向的气流孔道、内缸4的进气孔16进入由外套管6、活塞7、内缸4共同封闭形成的第一冲程气室。由于高压气流的作用，在活塞大端18直径与活塞小端20直径的差而形成的环形面积上产生一个力，这个力就是冲程力的一部分，这个力不大，所以造成活塞7回程时能够靠惯性力来克服这一冲程力而运动一段距离。在活塞7运动到活塞孔13被阀座小端5封住时，这时活塞大端18、阀座3与内缸4共同形成了第二冲程气室。由于活塞7的惯性使第二冲程气室内气体受到压缩，第二冲程室内压力上升。活塞7继续回程运动，当活塞大端18端面超过内缸4内壁的环形通气槽边缘但未到达活塞7凹槽的临界态时，第二个冲程气室压力才达到最大，活塞7开始冲程，冲程做功由三部分组成：一是活塞大端18与活塞小端20直径差形成的环形面积的压差：二是活塞大端18面积减去活塞孔13面积得到的压差；三是第二冲程气室内压缩气体膨胀做功。在冲程压力作用下活塞7进行冲程运动，活塞小端20打击钎头11而做功，完成破岩工作。当冲程运动到活塞小端20快要接近钎头11时，完成冲程运动，回程进气通道打开，开始了活塞7的回程准备工作。如此往复，完成冲击器的钻进工作。

该高气压潜孔冲击器设计有强吹风系统。当钻机工作结束时，孔底往往存有岩渣、泥水混合物等。为使孔底清洁，或遇到岩石中有大的裂缝时，需要强吹风以便排渣。即冲击器停止工作，全部高压气体都用来吹渣、排渣。它的原理是提起冲击器，由于前接头10与钎头11之间设计有花键，这时钎头11会在导向套8内向下滑动，活塞7跟着钎头11一起向下运动，直到钎头11的尾端被半环9限位，此时活塞大端18移动到使内缸4吹渣孔14露出位置。这时高压气体通过吹渣孔14进入活塞孔13，再沿着钎头11的内部孔道12进入孔底。同时冲击器的循环系统运动通道被封闭，停止冲击工作。所有高压气体都用于排渣，做到使孔底清洁的目的。若要恢复冲击工作，操纵钻机进给系统，使冲击器向下运动，顶住岩石，钎头11相对向上运动，推动活塞7到达回程气室位置，这样就能继续冲击破岩了。

本实用新型不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.高风压潜孔冲击器，包括

外套管，所述外套管的内壁设有环形槽；

后接头，所述后接头固定安装于所述外套管一端，所述后接头设有用于高压空气通道的中心孔；

前接头，所述前接头固定安装于所述外套管的另一端；

钎头，所述钎头与所述前接头滑键连接，所述钎头设有内部孔道通至所述钎头的端面；其特征在于：所述高风压潜孔冲击器还包括

内缸，所述内缸嵌装于所述外套管中，所述内缸的外壁与所述外套管的内壁之间设有气流通道，所述内缸的内壁设有环形通气槽；所述内缸两端分别设有进气孔和吹渣孔；

阀座，所述阀座密封安装于所述内缸的内腔并设有伸入所述内缸内腔的柱状阀座小端，所述阀座设有轴向的通气孔道；

用于单向密封所述后接头中心孔的逆止阀，所述逆止阀弹性安装于所述阀座上；

活塞，所述活塞滑动安装于所述外套管的内腔且中间部位设有滑动部，所述滑动部与所述外套管的内壁相互配合，所述活塞设有活塞大端和活塞小端，所述活塞大端与所述内缸的内壁相互配合，并且所述活塞大端的外表面设有轴向延伸的凹槽；所述活塞轴向设有活塞孔，所述活塞孔与所述阀座小端配合；

导向套，所述导向套嵌装于所述外套管的内腔，所述导向套设有与所述活塞小端配合的内孔；

用于夹持所述钎头尾端的半环，所述半环嵌套于所述导向套与所述前接头之间的外套管中；所述半环的外表面与所述外套管的内壁之间设有密封件。

2.如权利要求1所述的高风压潜孔冲击器，其特征在于：所述阀座轴向的通气孔道为圆周对称分布的四条宽槽。

3.如权利要求1所述的高风压潜孔冲击器，其特征在于：所述密封件为O型圈。