CN102434095A - 高风压潜孔冲击器 - Google Patents

Abstract

本发明提供高风压潜孔冲击器，包括外套管、后接头、前接头、钎头和气缸，气缸嵌装于外套管中，气缸的外壁与外套管内壁之间设有气流通道，活塞的外壁设有通气扁方，活塞的通气扁方为圆周对称分布的四条扁方，活塞滑动安装于所述外套管的内腔，活塞设有活塞大端和活塞小端，活塞大端与气缸的内壁相互配合，活塞大端的外表面设有轴向延伸的凹槽；活塞轴向设有活塞孔，活塞孔与所述配气座小端配合。解决了活塞变截面（或截面过渡）处表面粗糙度低、应力集中而导致活塞早期脆断的问题，同时简化加工工艺，大大降低对刀具和设备的要求；加工方便，实现加工成本和使用成本的大幅度降低。

Description

高风压潜孔冲击器

技术领域

 本发明涉及一种高风压潜孔冲击器，尤其涉及一种优化活塞结构的高风压潜孔冲击器。

背景技术

活塞是潜孔冲击器的核心做功零件，其在接通高压压缩气体后做高频次、高冲击功的往复冲击运动，在恶劣的工作状态下，材料容易出现疲劳断裂和应力集中脆性断裂两种失效形式，因此对其材料处理及结构设计均有很高要求。

目前对于核心零件活塞的技术现状如下：

目前行业内，包括国外潜孔冲击器知名制造的活塞结构均采用在外圆配合面上铣槽铣扁，以达到通气配气的目的，但都不能避开因刀具或加工水平的因素导致工件表面粗糙度过低而早期失效的问题，同时在活塞外圆配合面上铣槽铣扁的结构，对成型刀具的精度和加工进刀的参数要求很高，容易出现工件表面粗糙度差，工作时就容易造成工作中的活塞在退刀处（过渡圆弧处）应力集中而断裂。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种优化活塞结构的高风压潜孔冲击器。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

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至所述钎头的端面； 

气缸，所述气缸嵌装于所述外套管中，所述气缸的外壁与所述外套管内壁之间设有气流通道，所述气缸的内壁设有环形通气槽；

配气座，所述配气座密封安装于所述气缸的内腔并设有伸入所述气缸内腔的柱状配气座小端，所述配气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配气座上；其特征在于：所述高风压潜孔冲击器还包括

活塞，所述活塞的外壁设有通气扁方，所述活塞的通气扁方为圆周对称分布的四条扁方，所述活塞滑动安装于所述外套管的内腔，所述活塞设有活塞大端和活塞小端，所述活塞大端与所述气缸的内壁相互配合，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，所述活塞孔与所述配气座小端配合；

导向套，所述导向套嵌装于所述外套管的内腔中，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保持环，所述保持环嵌套于所述导向套与所述前接头之间的外套管中；所述保持环的外表面与所述外套管的内壁之间设有密封件。

进一步地，上述的高风压潜孔冲击器，其中，密封件为密封圈。

本发明技术方案的实质性特点和进步主要体现在：

本发明通过对活塞的外壁进行铣圆周对称分布的四条扁方，可以避开因刀具和加工水平可能导致的活塞变截面（或截面过渡）处表面粗糙度低、应力集中而导致活塞早期脆断的问题；同时简化加工工艺，大大降低对刀具和设备的要求；加工方便，实现加工成本和使用成本的大幅度降低。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1：本发明的构造示意图；

图2：本发明的活塞构造示意图；

图3：图2的剖视图。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，一种优化活塞结构的高风压潜孔冲击器，包括外套管2，所述外套管2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2一端，所述后接头1设有用于高压空气通道的中心孔15；前接头10，所述前接头10固定安装于所述外套管2的另一端；钎头9，所述钎头9与所述前接头10滑键连接，所述钎头9设有内部孔道8至所述钎头9的端面； 气缸14，所述气缸14嵌装于所述外套管2中，所述气缸14的外壁与所述外套管2内壁之间设有气流通道，所述气缸14的内壁设有环形通气槽；配气座4，所述配气座4密封安装于所述气缸14的内腔并设有伸入所述气缸14内腔的柱状配气座小端5，所述配气座14设有轴向的通气孔道；用于单向密封所述后接头2中心孔15的逆止阀3，所述逆止阀3弹性安装于所述配气座14上；所述高风压潜孔冲击器还包括，活塞13，所述活塞13的外壁设有通气扁方，所述活塞13的通气扁方为圆周对称分布的四条扁方，所述活塞13滑动安装于所述外套管2的内腔，所述活塞13设有活塞大端16和活塞小端17，所述活塞大端16与所述气缸14的内壁相互配合，所述活塞大端16的外表面设有轴向延伸的凹槽；所述活塞13轴向设有活塞孔12，所述活塞孔12与所述配气座小端5配合；导向套6，所述导向6套嵌装于所述外套管3的内腔中，所述导向套3设有与所述活塞小端17配合的内孔；用于夹持所述钎头8尾端的保持环11，所述保持环11嵌套于所述导向套6与所述前接头9之间的外套管2中；所述保持环11的外表面与所述外套管2的内壁之间设有密封件，密封件为密封圈7。

具体应用时，高压气体通过后接头1的中心孔15推开逆止阀3以后分为两路：一路通过逆止阀3进入配气座4的轴向孔，再沿气缸14、活塞孔12、钎头9的内部孔道8到达钻孔孔底，实现吹渣，使岩渣排出孔外，这只是高压气体中的一小部分气体；另一路，即高压气体的主要部分，通过配气座4的通气孔道、气缸14的进气孔进入外套管2与气缸14之间气流通道。高压气体通过这些通气道进入到由活塞13、导向套6、钎头9、外套管2共同形成的回程气室，回程气室内高压气体推动活塞13向配气座小端5运动。当活塞13运动到活塞小端17与钎头9的钎尾脱离时，高压气体通过钎头9的内部孔道8到达孔底，与从配气座4过来的一小部分高压气体会和，共同完成吹渣的作用。同时气体压力迅速下降，而与此同时，由于活塞13回程运动关闭了回程进气通道，活塞13靠惯性力继续回程运动，直到活塞13的惯性力与活塞13由进气压力形成的冲程力平衡时，活塞13才停止返程运动，在冲程压力作用下进行冲程运动中活塞小端17打击钎头9而做功，完成破岩工作。当活塞小端17快要接近钎头9时，回程进气通道打开，开始了活塞13的回程准备工作。如此往复，完成冲击器的钻进工作。

当活塞13回程进气通道被活塞13的返程运动关闭时，高压气流通过后接头1的中心孔15，推开逆止阀3，再经过配气座4的通气孔道、气缸14的径向孔而进入由外套管2、活塞13、气缸14共同封闭形成的冲程气室。由于高压气流的作用，在活塞小端17直径与活塞大端16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，这个冲程力不大，所以造成活塞13返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13运动到活塞大端16的中活塞孔12与配气座小端5封闭时，活塞大端16、配气座4与气缸14共同形成了第二个冲程气室。由于活塞13的惯性使冲程气室内气体受到压缩，室内压力上升。活塞13继续回程运动，当活塞大端16端面超过气缸14内壁的环形通气槽边缘但未到达活塞14凹槽的临界状态时，第二个冲程气室压力才达到最大，活塞14开始冲程，冲程做功由三部分组成：一是活塞大端16直径与活塞小端17直径差形成的环形面积的压差；二是活塞大端16面积减去活塞孔12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13进行冲程运动，活塞小端17打击钎头9而做功，完成破岩工作。当冲程运动到活塞小端17快要接近钎头9时，完成冲程运动，回程进气通道打开，开始了活塞13的回程准备工作。如此往复，完成冲击器的钻进工作。

需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

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至所述钎头的端面； 

气缸，所述气缸嵌装于所述外套管中，所述气缸的外壁与所述外套管内壁之间设有气流通道，所述气缸的内壁设有环形通气槽；

配气座，所述配气座密封安装于所述气缸的内腔并设有伸入所述气缸内腔的柱状配气座小端，所述配气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配气座上；其特征在于：所述高风压潜孔冲击器还包括

活塞，所述活塞的外壁设有通气扁方，所述活塞的通气扁方为圆周对称分布的四条扁方，所述活塞滑动安装于所述外套管的内腔，所述活塞设有活塞大端和活塞小端，所述活塞大端与所述气缸的内壁相互配合，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，所述活塞孔与所述配气座小端配合；

导向套，所述导向套嵌装于所述外套管的内腔中，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保持环，所述保持环嵌套于所述导向套与所述前接头之间的外套管中；所述保持环的外表面与所述外套管的内壁之间设有密封件。

2.根据权利要求1所述的高风压潜孔冲击器，其特征在于：所述密封件为密封圈。

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