本实用新型涉及一种压燃式正作用动力锤钻具。
背景技术：
冲击钻进是一种比较重要的钻进方法，这种方法钻进效率高，钻孔质量好，因此在基础工程施工和地质勘探领域得到广泛的应用。冲击钻具的中心部件冲击器的动力来源往往决定了这种冲击器的优缺点。目前已有的冲击器，如专利“深井钻孔液动射流式冲击器”(CN 2385068 Y)和“一种贯通式反循环冲击器”(CN 203499555 U)提出的冲击器均是依靠高压液体或气体作为动力。这类冲击器以高压液流作为动力来源，因此对泵压的要求很高，能量利用率不高且对钻柱有较大的损伤。
技术实现要素：
本实用新型提供一种压燃式正作用动力锤钻具，该钻具以空气和燃料的混合气体压燃产生的超高压力为冲击动力，避免了常规动力锤钻具使用高泵压产生高压流体作为动力而产生的负面效果。并利用排放的尾气携带岩屑上返至地表。提高了钻进效率，减少了能源的投入。
一种压燃式正作用动力锤钻具，包括壳体、混合室、燃烧室、上活塞、下活塞、上排气口、下排气口、冲锤、铁砧、钻头、进气管、喷油管和锤簧；
所述壳体中心开有圆柱形腔体，圆柱形腔体外侧开有四个上排气口和四个下排气口，四个上排气口用于将混合气体导入燃烧室，四个下排气口用于将燃烧尾气排至孔底，并携带岩屑上返。
所述混合室位于壳体顶端，混合室顶部接入进气管和喷油管，混合室能将注入的空气和燃料以预定比例均匀混合。
所述燃烧室上方连接上排气口以吸入混合室内混合均匀的气体，燃烧室下方为下活塞，并与下排气口相通；燃烧室为混合气体压燃的场所。
所述上活塞和下活塞能在圆柱形腔体内上下滑动，上活塞位于混合室，下活塞位于燃烧室，下活塞连接冲锤；铁砧位于冲锤下方，铁砧的下部为钻头，锤簧位于下活塞下方的空间内；
所述上排气口上连混合室，下接燃烧室，并装有单向阀，防止燃烧室内混合气和燃烧尾气回流到混合室；所述下排气口上端与燃烧室联通，下端为自由出口。
一种压燃式正作用动力锤钻具的岩石破碎方法：
将压燃式正作用动力锤钻具下放至孔底，而后通过进气管注入一定量的空气，通过喷油管喷入一定量的燃料，注入的适当比例的燃料与空气在混合室中均匀混合，形成可燃混合气。通过进气管缓慢持续注入高压空气，混合室压力增加，推动上活塞和下活塞同步缓慢下行，同时压缩锤簧，当上活塞下行位置低于上排气口时，混合气体通过上排气口进入燃烧室，同时由于下活塞的同步下行，下排气口缓慢打开，燃烧室内充满的混合气体经过下排气口进入孔底，吹扫孔底后通过环空上返至地表。此时，下活塞处于下限位置，燃烧室泄压，压缩的锤簧的弹力驱使上活塞和下活塞一起急速上行，上排气口和下排气口关闭，燃烧室内的混合气瞬间被压缩，压力和温度急速升高，达到燃料着火点，燃料急速剧烈燃烧，燃烧室内压力急速上升，推动下活塞下行，并压缩锤簧。当下活塞下行位置低于下排气口时，燃烧尾气通过下排气口进入孔底，并携带岩屑上返至地表收集处理设备，燃烧室泄压，冲锤和下活塞在惯性作用下继续下行，继续压缩锤簧。此时，上活塞位置低于上排气口，混合室内混合气体通过上排气口进入燃烧室。当下活塞和冲锤运行到下死点，冲击铁砧和钻头，破碎孔底岩石。冲锤撞击铁砧后，锤簧开始伸张，推动冲锤和下活塞上行并压缩燃烧室内混合气体。这样周而复始的动作，实现压燃式正作用动力锤钻具的持续工作，不断破碎孔底岩石。
本实用新型的有益效果：
本实用新型是将燃料与空气被压燃时产生的超高压力作为冲击动力，相对于气动和液动冲击器，压燃式冲击器不需要高泵压产生高压流体，能量损失较少，钻进效率较高。
附图说明
图1为压燃式正作用动力锤钻具活塞处于上限位置示意图。
图2为压燃式正作用动力锤钻具活塞处于下限位置示意图。
图中：1-孔壁、2-混合室、3-上活塞、4-上排气口、5-锤簧、6-下排气口、7-冲锤、8-铁砧、9-钻头、10-进气管、11-喷油管、12-壳体、13-燃烧室、14-下活塞。
具体实施方式
请参阅图1和图2所示，一种压燃式正作用动力锤钻具，包括壳体12、混合室2、燃烧室13、上活塞3、下活塞14、上排气口4、下排气口6、冲锤7、铁砧8、钻头9、进气管10、喷油管11和锤簧5；
所述壳体12中心开有圆柱形腔体，圆柱形腔体外侧开有四个上排气口4和四个下排气口6，四个上排气口4用于将混合气体导入燃烧室13，四个下排气口6用于将燃烧尾气排至孔底，并携带岩屑上返。
所述混合室2位于壳体12顶端，混合室2顶部接入进气管10和喷油管11，混合室2能将注入的空气和燃料以预定比例均匀混合。
所述燃烧室13上方连接上排气口4以吸入混合室2内混合均匀的气体，燃烧室13下方为下活塞14，并与下排气口6相通；燃烧室13为混合气体压燃的场所。
所述上活塞3和下活塞14能在圆柱形腔体内上下滑动，上活塞3位于混合室2，下活塞14位于燃烧室13，下活塞13连接冲锤7；铁砧8位于冲锤7下方，铁砧8的下部为钻头9，锤簧5位于下活塞14下方的空间内；
所述上排气口4上连混合室2，下接燃烧室13，并装有单向阀，防止燃烧室13内混合气和燃烧尾气回流到混合室2；所述下排气口6上端与燃烧室13联通，下端为自由出口。
一种压燃式正作用动力锤钻具的破碎方法：
将压燃式正作用动力锤钻具下放至孔底，而后通过进气管10注入一定量的空气，通过喷油管11喷入一定量的燃料，注入的适当比例的燃料与空气在混合室2中均匀混合，形成可燃混合气。通过进气管10缓慢持续注入高压空气，混合室2压力增加，推动上活塞3和下活塞14同步缓慢下行，同时压缩锤簧5，当上活塞3下行位置低于上排气口4时，混合气体通过上排气口4进入燃烧室13，同时由于下活塞14的同步下行，下排气口6缓慢打开，燃烧室13内充满的混合气体经过下排气口6进入孔底，吹扫孔底后通过环空上返至地表。此时，下活塞14处于下限位置，燃烧室13泄压，压缩的锤簧5的弹力驱使上活塞3和下活塞14一起急速上行，上排气口4和下排气口6关闭，燃烧室13内的混合气瞬间被压缩，压力和温度急速升高，达到燃料着火点，燃料急速剧烈燃烧，燃烧室13内压力急速上升，推动下活塞14下行，并压缩锤簧5。当下活塞14下行位置低于下排气口6时，燃烧尾气通过下排气口6进入孔底，并携带岩屑上返至地表收集处理设备，燃烧室13泄压，冲锤7和下活塞14在惯性作用下继续下行，继续压缩锤簧5。此时，上活塞3位置低于上排气口4，混合室2内混合气体通过上排气口4进入燃烧室13。当下活塞14和冲锤7运行到下死点，冲击铁砧8和钻头9，破碎孔底岩石。冲锤7撞击铁砧8后，锤簧5开始伸张，推动冲锤7和下活塞14上行并压缩燃烧室13内混合气体。这样周而复始的动作，实现压燃式正作用动力锤钻具的持续工作，不断破碎孔底岩石。