一种潜孔冲击器的制造方法
【专利摘要】一种潜孔冲击器，包括冲击器主体，在冲击器主体后部设有后接头，前部设有前接头，后接头内开设有中空孔道，钻头与前接头连接，钻头内开设有钻头中心孔，钻头中心孔与钻头的端面斜孔连通，在冲击器主体内的中空孔道出口处设有逆止阀，冲击器主体内的配气杆和逆止阀阀座为一体式结构，除了将压缩空气引入缸体外，还同缸体、活塞一起实现活塞运动的配气动作；活塞安装在内缸内，在内缸和外套管内运动；活塞前部通过导向套导向，活塞前端与钻头相配合，活塞内的中心气孔与钻头中心孔相通。本发明采用了创新的活塞结构，配气杆、内缸、后接头装配设计合，创新的卡环与前接头装配结构，使整个冲击器结构合理，工作效率高，同时也降低了生产成本。
【专利说明】一种潜孔冲击器
【技术领域】
[0001]本发明属于冲击器制造【技术领域】，具体涉及一种新型结构的潜孔冲击器。
【背景技术】
[0002]无阀潜孔冲击器是一种典型的气动冲击设备，它是潜孔钻机的钻具，是钻机实施钻
孔的工作机构。这种设备主要用于钻凿直径65— 305mm，孔深60m凿岩爆破孔。潜孔钻机的钻孔效率在很大程度上取决于冲击器的性能。目前，市场上使用的潜孔冲击器是一种以国英格索兰公司为代表的DHD系列无阀双缸结构潜孔冲击器。其特点为活塞运动时大端冲击钻头，活塞小端和内缸相互作用进行配气和导向。这种无阀潜孔冲击器有以下一些弊端:
1、病阀座与后接头之间装有橡胶圈，在冲击器工作时自身就能吸收一定的能量，更突出的是在冲击器工作一段时间后橡胶的老化变形，将会产生蹿动而严重的影响各部件之间的配合精度，从而降低了工作效率，并缩短了冲击器的工作寿命。
[0003]2、内缸为薄壁结构的零件加工复杂，制作成本高；因其为易损件所以是影响冲击器使用寿命和稳定性的关键点之一。
[0004]3、外套管内壁挖有多个环形槽，减少了外套管的耐磨性。
[0005]4、有较多的进排气路，因而造成较大的气压损失。
[0006]5、活塞上开有较多配气孔道，气道转折且路程长，气体压力损失大，使其对热处理反应敏感，应力集中，工作时常因工艺和结构上的原因早期破坏。
【发明内容】
[0007]为了克服现有冲击器存在的缺点，本发明提供一种故障率低，在气压5 — 30公斤/厘米2的范围内高效、稳定、低能耗、可靠的运行的潜孔冲击器。
[0008]本发明的目的是这样实现的:一种潜孔冲击器，包括冲击器主体，在冲击器主体后部设有后接头，前部设有前接头，后接头内开设有中空孔道，钻头与前接头连接，钻头内开设有钻头中心孔，钻头中心孔与钻头的端面斜孔连通，在冲击器主体内的中空孔道出口处设有逆止阀，冲击器主体内的配气杆和逆止阀阀座为一体式结构的，除了将压缩空气引入缸体外，还同缸体、活塞一起实现活塞运动的配气动作；活塞安装在内缸内，在内缸和外套管内运动，内缸内设有内缸环形气腔；活塞前部通过导向套导向，活塞前端与钻头相配合，活塞内的中心气孔与钻头中心孔相通；活塞中部设有多个过气槽，在相对的两过气槽之间设有一环形气腔。
[0009]所述的活塞上设有的多个过气槽为长形贯通式过气槽。
[0010]后接头大头端与逆止阀之间设有孔端隙缝，孔端隙缝、配气杆侧通道、内缸外壁与外套管内壁形成的环形通道、两活塞过气槽以及汽缸前气室和后气室构成冲击器的气流通道。
[0011]导向套导通过安装在外套管内壁上的挡圈定位。
[0012]活塞的最大外径与总长之比值小于3.5。
[0013]卡环为阶梯式卡环,其内部设有内台阶，外部设有外台阶，卡环的小端外圆与前接头内环形腔相配合定位，大头端面与导向套端面贴合。
[0014]配气杆与活塞孔相配合部位设有多个阻尼槽。
[0015]本发明提供的潜孔冲击器，具有以下有益效果:
1、创新的活塞结构；
活塞最大外径与总长之比值小于3.5的设计，经实践验证此种设计活塞更有利于交变应力波的快速传递，使得冲击器有着更高的输出功率。
[0016]2、配气杆、内缸、后接头装配设计合理:
一方面，内缸外圆设有定位锥面与外套管相配合，配气杆中部设有支撑台阶装在内缸一端的台阶孔里的，另一面，后接头大端面随着螺纹的旋进直接压配气杆的大端面上促使三部件构成刚性连接，从而避免了配气杆工作时的蹿动，然而能长久的保持高精度的配合，保证了工作效率。
[0017]配气杆和逆止阀座合为一体，结构简单、可实现定位、减振、进气的功能。工作时稳定可靠。配气杆与活塞孔配合部位设有多个阻尼槽(见A部)，能有效的减少高压气体的泄露。
[0018]3、创新卡环与前接头装配结构，卡环采用阶梯式设计(见图2)，小端外圆与前接头内环形腔相配合定位(见C部)，大头端面与导向套端面贴合，使得冲击器装卸更为方便，此种将卡环部分沉入前接头式设计相对传统设计结构更为紧凑合理，卡环沉入前接头式设计使得潜孔钻头总长和质量有了最大程度的缩小，导致了与之匹配的冲击活塞结构产生重大创新即:从“细长”型活塞向“短粗”型活塞的转变，使得成套设备有着高输出功率，同时也降低了产品成本。
[0019]4、无尾管参与配气动作故障率低:本冲击器配用无尾管钻头，冲击器采用导向套配合活塞完成配气，工作过程中无钻头尾管参与，故障率低。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0021]图1是本发明的结构示意图。
[0022]图2是本发明的卡环结构示意图。
[0023]图3是图1中A处的放大图。
[0024]图4是图1中B处的放大图。
[0025]图5是图1中C处的放大图。
[0026]图6是本发明活塞的一种结构示意图。
[0027]图7是本发明活塞的另一种结构示意图。
[0028]图8是本发明内缸的结构示意图。
【具体实施方式】
[0029]本发明的结构如图所示:一种潜孔冲击器，包括冲击器主体，在冲击器主体后部设有后接头1，前部设有前接头12，后接头1内开设有中空孔道14，钻头13与前接头12连接，钻头13内开设有钻头中心孔22，钻头中心孔22与钻头的端面斜孔23连通，在冲击器主体内的中空孔道14出口处设有逆止阀2，冲击器主体内的配气杆5和逆止阀阀座为一体式结构的，除了将压缩空气引入缸体外，还同缸体、活塞一起实现活塞运动的配气动作；活塞7安装在内缸6内，在内缸6和外套管8内运动，内缸6内设有内缸环形气腔i，内缸6上开设有供气孔32和倾斜气孔33，；活塞7前部通过导向套10导向，活塞7前端与钻头13相配合，活塞7内的中心气孔24与钻头中心孔22相通。
[0030]本发明的活塞7中部设有多个过气槽，在相对的两过气槽18，19之间设有一环形气腔27，如图6所示。
[0031]本发明的活塞7中部设有多个过气槽也可采用长形贯通式过气槽30，如图7所示。
[0032]本发明中，逆止阀2是防止岩浆水流入冲击器及钻杆的单向阀。
[0033]本发明中，活塞7为开有孔道的圆柱结构活塞，其外表面设有过气槽；后接头1大头端与逆止阀2之间设有孔端隙缝15，孔端隙缝15、配气杆侧通道16、内缸6外壁与外套管8内壁形成的环形通道17、两活塞过气槽18，19以及汽缸前气室20和后气室21构成冲击器的气流通道。活塞7的最大外径与总长之比值小于3.5 ;活塞7是直接将压缩气体的能量转换为机械运动动能的一个零件，并由它把这种动能通过碰撞的方式传递给钻头13，活塞7始终是在内缸6与外套管8中运动。
[0034]本发明中，导向套10导通过安装在外套管8内壁上的挡圈9定位。
[0035]本发明的卡环11为对开阶梯式卡环，其作用是防止钻头13脱落，卡环11结构如图2所示，其内部设有内台阶3，外部设有外台阶29，卡环的小端外圆与前接头内环形腔相配合定位，大头端面与导向套10端面贴合。卡环11装配时，钻头13由小端穿过前接头使得钻头花键与前接头花键配合。卡环11为分体式结构，由两相沿垂直中心轴面对称半卡环拼合而成，装置时，将两个半卡环(整个卡环一次是放不进去的)逐个置入前接头端面台阶孔中，使之小端外圆与前接头台阶孔相配合定位(见C部)，卡环大头端面随着螺纹的旋进与导向套端面贴合压紧。当冲击器为提杆吹渣状态时，钻头下移其小端台阶与卡环内台阶相配合。
[0036]本发明的配气杆5与活塞孔相配合部位设有多个阻尼槽26，阻尼槽为配气杆小端设有的两个或多个环形圆弧槽，高压气流经过此处时能形成局部环流，从而能阻碍高压气体从配合间隙通过。
[0037]本发明的工作原理如下:由后接头中空孔道14引入的高压气体P，顶开逆止阀2，经后接头大孔端隙缝15、配气杆侧通道16、内缸6外壁与外套管8内壁形成的环形腔17到活塞过气槽18、19(或经过直通式过气槽30)，高压气体由这里交替的进入汽缸前气室20和后气室21。
[0038]返程开始时，活塞处于图2所示位置，环形腔17中的高压气体经活塞过气槽18、19、经过活塞体表进入前气室20推动活塞7运动。在活塞7返程运动中，当活塞过气槽19关闭时，前气室20进气停止，活塞7靠前气室中的高压气体膨胀继续向上运动，当活塞冲击端与导向套脱开后，前气室20气体经钻头中心孔22、端面斜孔23排至孔底。在活塞开始反程运动时，后气室21的气体P，经活塞中心气孔24、钻头中心孔22、钻头斜孔23逸至孔底，使活塞运动时所受到的背压阻力很小；当配气杆5小头开始进入活塞构成配合时，活塞7的返程运动使后气室21的气体受到压缩；当活塞7大端运动至与内缸内壁形成开口，高压气体经环形腔17、活塞过气槽19进入后气室21。由于活塞运动惯性，活塞滑行一段距离，直到进入后气室21的高压气体产生压力使活塞终止返程运动。
[0039]活塞冲程运动时，活塞在高压气体的推动下运动到活塞大端与内缸内环形腔25形成的开口关闭瞬间，高压气体进入后气室21的通道被堵死，活塞靠气体膨胀向前运动，当活塞中心孔与配气杆下端脱离后，后气室气体经塞中心气孔24、钻头中心孔22和钻头斜孔23排至孔底。此时活塞7撞击钻头尾部完成冲程运动。在活塞开始冲程运动时，前气室20的气体继续经导向套和钻头中心孔22、钻头斜孔23排到孔底；当活塞与导向套形成配合时，前气室的气体开始压缩，活塞一直运动到接通活塞过气槽19，高压气体进入到前气室20，完成了配气过程。
【权利要求】
1.一种潜孔冲击器，包括冲击器主体，在冲击器主体后部设有后接头(I)，前部设有前接头(12)，后接头(I)内开设有中空孔道(14)，钻头(13)与前接头(12)连接，其特征在于:钻头(13)内开设有钻头中心孔(22)，钻头中心孔(22)与钻头的端面斜孔(23)连通，在冲击器主体内的中空孔道(14)出口处设有逆止阀(2)，冲击器主体内的配气杆(5)和逆止阀阀座为一体式结构的，除了将压缩空气引入缸体外，还同缸体、活塞一起实现活塞运动的配气动作；活塞(7)安装在内缸(6)内，在内缸(6)和外套管(8)内运动，内缸(6)内设有内缸环形气腔(31);活塞(7)前部通过导向套(10)导向，活塞(7)前端与钻头(13)相配合，活塞(7)内的中心气孔(24)与钻头中心孔(22)相通，活塞(7)中部设有多个过气槽，在相对的两过气槽(18，19)之间设有一环形气腔(27)。
2.根据权利要求1所述的一种潜孔冲击器，其特征在于:活塞(7)上设有的多个过气槽为长形贯通式过气槽。
3.根据权利要求1所述的一种潜孔冲击器，其特征在于:后接头(I)大头端与逆止阀(2)之间设有孔端隙缝(15)，孔端隙缝(15)、配气杆侧通道(16)、内缸(6)外壁与外套管(8)内壁形成的环形通道(17)、两活塞过气槽(18，19)、环形气腔(27)以及汽缸前气室(20)和后气室(21)构成冲击器的气流通道。
4.根据权利要求1所述的一种潜孔冲击器，其特征在于:导向套(10)导通过安装在外套管(8)内壁上的挡圈(9)定位。
5.根据权利要求1所述的一种潜孔冲击器，其特征在于:活塞(7)的最大外径与总长之比值小于3.5。
6.根据权利要求1所述的一种潜孔冲击器，其特征在于:卡环(11)为阶梯式卡环，其内部设有内台阶(3),外部设有外台阶(29),卡环的小端外圆与前接头内环形腔相配合定位，大头端面与导向套(10)端面贴合。
7.根据权利要求1所述的一种潜孔冲击器，其特征在于:配气杆(5)与活塞孔相配合部位设有多个阻尼槽(26)。
【文档编号】E21B4/06GK104265159SQ201410480694
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】龚康强, 孙超 申请人:宜昌市五环钻机具有限责任公司