CN212105723U - 一种带有导向结构的反循环冲击装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及到一种带有导向结构的反循环冲击装置,其特征在于，包括基体，用于捆绑至少两个冲击器组件，所述导向结构包括设于基体中间位置的导向杆，所述导向杆一端设有上接头，上接头用于连接钻机，所述冲击器组件包括设于所述基体内部的冲击器单体，与所述冲击器单体一端可拆卸连接的钻头，所述导向杆下端位于所述钻头端部下方，用于预钻底孔。本申请提供的带有导向结构的反循环冲击装置，使得所钻的孔中心不会发生偏移，垂直度好，不仅达到钻孔施工标准，还能避免钻孔施工能耗增大。

Description

一种带有导向结构的反循环冲击装置

技术领域

本实用新型涉及岩芯钻取技术领域，尤其是一种带有导向结构的反循环冲击装置。

背景技术

潜孔钻机为一种打桩孔的建筑工程设备，适用于冶金、煤炭、建材、铁路、水电建设、国防施工及土石方等工程***孔钻凿作业中，与常见的凿岩机相比，具有钻孔深、钻孔直径大、钻孔效率高、适应范围广等特点，是当前通用的大型凿岩钻孔设备。

在一些基岩环境中钻孔施工时，由于施工钻孔直径大，施工环境地层复杂，单一的钻头碎岩方式对地层的适应性差，因此，这种施工往往钻进速度慢，不能满足工程整体施工效率的需要，为了应对这种大口径的施工环境的钻孔施工需求，市面上出现了将多个冲击器及钻头进行组合的钻具，这种钻具充分利用了冲击动载破碎硬岩效率高的特点，极大提高了钻进效率。

但是这种钻具在需钻进的孔较深时，尤其是孔的深度与直径比较大的情况下，孔的中心会发生一定程度上的偏移，进而造成所钻的孔垂直度较差，随着垂直度偏差越来越大，不仅使得所钻的孔达不到施工标准，且钻孔施工的能耗增大。

实用新型内容

解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种带有导向结构的反循环冲击装置，使得所钻的孔中心不会发生偏移，垂直度好，不仅达到钻孔施工标准，还能避免钻孔施工能耗增大。

本实用新型的技术方案如下：

一种带有导向结构的反循环冲击装置,包括基体，用于捆绑至少两个冲击器组件，

所述导向结构包括设于基体中间位置的导向杆；

所述导向杆一端设有上接头，上接头用于连接钻机，

所述冲击器组件包括设于所述基体内部的冲击器单体，

与所述冲击器单体一端可拆卸连接的钻头，

所述导向杆下端位于所述钻头端部下方，用于预钻底孔。

优选地，所述导向杆包括导向面，所述导向面与水平面夹角小于90°

优选地，所述导向杆的端面与所述导向面上设有耐磨层。

优选地，所述导向杆的端部上设有钻齿。

优选地，所述冲击器单体通过第一接头固定在所述基体上，

所述基体包括上接盘，

垂直于所述第一接头轴向上设有第一通气孔，所述第一通气孔的一端与所述第一接头上的第一中心孔连通，所述第一通气孔的另一端与所述上接盘内部的第二通气孔连通；

所述第一中心孔与设于所述冲击器单体内部的第二中心孔连通。

优选地，所述基体下方端部上设有气流槽，所述气流槽与所述第二中心孔连通，

且所述气流槽与设于所述基体内部排渣槽连通，以实现岩渣从所述排渣槽排出。

优选地，所述第一接头周向上设有弧形环槽，所述弧形环槽与所述第一通气孔连通。

优选地，所述冲击器单体包括，一端与所述第一中心孔配合的逆止阀，

与所述逆止阀另一端抵靠的配气座，

与所述配气座相配合的活塞，

设于所述活塞与所述配气座之间的第一气室，

设于所述活塞与所述钻头端部的第二气室，

通过所述第一气室和所述第二气室内的气压改变，以实现所述活塞上下往复运动，进而冲击所述钻头，使得所述钻头冲击岩层。

本实用新型提供一种带有导向结构的反循环冲击装置，包括基体，在基体内部捆绑有至少两个冲击器组件，冲击器冲击器组件包括设置在基体内部的冲击器单体，冲击器单体一端连接钻头，在基体中间位置设有导向杆，由于导向杆下端位于钻头端部下方，在钻孔施工时，导向杆先与岩层接触，这样在钻孔时，形成底孔，进而钻机上的高压气体通过上接头传递至冲击器单体，冲击器单体内的高压气体，使得钻头冲击岩层，钻机使得冲击装置旋转，进而带动基体以及基体内部的冲击器单体和钻头同时旋转，使得岩石受到冲击力以及旋转切割力，达到岩石破碎的目的，完成大口径钻孔施工工作。导向杆预先在岩层中钻出底孔，使得整个冲击装置不会因为瞬间载荷过大，或者局部受力过大而导致所钻的孔中心发生偏移，在施工时，整个冲击装置始终以导向杆所钻的底孔为中心来不断钻进，使得所钻的孔中心不会发生偏移，垂直度好，达到钻孔施工标准。一旦钻孔发生偏移，冲击装置与孔侧壁发生摩擦，再继续钻进，钻机就需要输出更大动能，钻孔施工的能耗增大，因此，本申请提供的带有导向结构的反循环冲击装置，还能避免钻孔施工能耗大的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实施例中带有导向结构的反循环冲击装置结构示意图；

图2为本实施例中带有导向结构的反循环冲击装置结构示意图；

图3为本实施例中冲击器单体的结构示意图；

图4为本实施例中第一接头结构示意图；

图5为本实施例中上接盘结构示意图；

图6为本实施例中冲击器单体的内部结构示意图。

附图中的标号说明：1、基体；2、冲击器组件；3、冲击器单体；4、钻头；5、第一接头；8、第一通气孔；9、第二通气孔；10、弧形环槽；11、上接盘；14、气流槽；15、排渣槽；17、导向杆；18、上接头；19、导向面；20、第一中心孔；21、第二中心孔；31、逆止阀；32、配气座；33、活塞；34、第一气室；35、第二气室。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示方位或者位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

请如图1至图6所示，本实用新型提供一种带有导向结构的反循环冲击装置，包括基体1，在基体1内部捆绑有至少两个冲击器组件2，冲击器冲击器组件2包括设置在基体1内部的冲击器单体3，冲击器单体3一端连接钻头4，导向结构包括设于基体1中间位置的导向杆17，由于导向杆17下端位于钻头4端部下方，在钻孔施工时，导向杆17先与岩层接触，这样在钻孔时，形成底孔，进而钻机上的高压气体通过上接头18传递至冲击器单体3，冲击器单体3内的高压气体，使得钻头4冲击岩层，钻机使得冲击装置旋转，进而带动基体1以及基体1内部的冲击器单体3和钻头4同时旋转，使得岩石受到冲击力以及旋转切割力，达到岩石破碎的目的，完成大口径钻孔施工工作。导向杆17预先在岩层中钻出底孔，使得整个冲击装置不会因为瞬间载荷过大，或者局部受力过大而导致所钻的孔中心发生偏移，在施工时，整个冲击装置始终以导向杆17所钻的底孔为中心来不断钻进，使得所钻的孔中心不会发生偏移，垂直度好，达到钻孔施工标准。一旦钻孔发生偏移，冲击装置与孔侧壁发生摩擦，再继续钻进，钻机就需要输出更大动能，钻孔施工的能耗增大，因此，本申请提供的带有导向结构的反循环冲击装置，还能避免钻孔施工能耗大的问题。

进一步地，导向杆17包括导向面19，导向面19与水平面夹角小于90°。当钻进过程中遇到较硬时，导向杆17受到瞬时冲击载荷，导向杆17受到冲击力，在小范围内发生偏移，为了减小导向杆17钻进岩层的阻力，将导向面19设计成与水平面夹角小于90°，较佳地，夹角为大于20°小于75°。在同样的钻进力下，导向杆17与岩层的接触面减小，则岩层所受压强增大，使得导向杆17钻底孔更容易，另一方面，导向面19起引导作用，加快钻底孔的岩渣排出速度，使得岩渣不容易在导向杆17底部聚集。

进一步地，导向杆17的端面与导向面19上设有耐磨层，在钻进较硬岩层时，碎岩渣会磨损导向杆17的端面以及导向面19，严重地，岩渣与导向杆17发生挤压，使得导向杆17上产生凹槽以及凸起部，该凸起部会造成底孔孔径偏大，或者不合要求，因此，在导向杆17的端面与导向面19上设有耐磨层，能使得所钻的底孔孔径一致，且提高了导向杆17的使用寿命，降低冲击装置的维护成本。

其中，导向杆17的端部上设有钻齿，在导向杆17的端部上设置钻齿，能提高冲击装置进入岩层时的瞬时旋切力，使得导向杆17受力减小。

进一步地，冲击其单体通过第一接头5固定在基体1上，基体1包括上接盘11，垂直于第一接头5轴向上，设有第一通气孔8，第一通气孔8的一端与第一接头5上的第一中心孔20连通，第一通气孔8的另一端与上接盘11内部的第二通气孔9连通，第一中心孔20与设于冲击器单体3内部的第二中心孔21连通。当高压气体输入至上接盘11的中心孔，第二通气孔9与上接盘11的中心孔垂直，高压气体从上接盘11的中心孔流至第二通气孔9，接着进入第一通气孔8，再进入第一接头5上的第一中心孔20，最后高压气体由第一中心孔20进入冲击器单体3内部的第二中心孔21，因此，通过上述的气流分配结构，高压气体通过第二通气孔9进行分流，分至每个冲击器单体3，进入冲击器单体3的高压气体转化为动能，冲击钻头4，达到击碎岩石的目的。

其中，基体1下方端部上设有气流槽14，气流槽14与第二中心孔21连通，且气流槽14与设于基体1内部排渣槽15连通，以实现岩渣从排渣槽15排出。

本申请提供的冲击装置与传统的捆绑式冲击器有工作本质上的区别，传统的捆绑式冲击器是是将高压气体转化为动能，冲击钻头4击碎岩石后，再从冲击器内排出，将击碎的岩石向冲击器四周吹，再由捕尘装置将碎岩石进行收集。而本申请提供的冲击装置，在基体1下方端部上设有气流槽14，气流槽14与第二中心孔21连通，进而高压气体通过第二中心孔21流至气流槽14，高压气体再由气流槽14流至基体1内部排渣槽15，高压气体从冲击器单体3吹出后，在气流槽14内积攒，气流槽14侧壁弧形光滑连接，排出的高压气体在气流槽14内形成气旋，气旋带动击碎的岩石向排渣槽15内移动，排渣槽15设于基体1内部，因此，整个排渣均从大口径捆绑式反循环冲击装置内部排出，这种排渣方式称之为反循环，与传统冲击器的正循环排渣工作机理不同，传统冲击器正循环工作方式，岩渣是从冲击器外部排出。

其中，第一接头5周向上设有弧形环槽10，弧形环槽10与第一通气孔8连通。当高压气体经过各个第一通气孔8到达冲击器单体3时，气流在弧形环槽10内流通，较佳地，第一通气孔8设有多个，这样气流在弧形环槽10流动后，再进入各个第一通气孔8中，这种设计与只有一个第一通气孔8而言，提高了高压气体到冲击器单体3中心孔的流通速度，同时，由于高压气体具有一定的压力，流动速度较快，当只有一个第一通气孔8时，高压气体不能快速进入冲击器单体3内转化为动能，就在第一接头5附近积攒，导致第一接头5所承受的压力载荷增加，使得第一接头5容易变形，因此，将第一通气孔8设置为多个，能加快高压气体到达冲击器单体3的速度，还能避免第一接头5受力形变，提高了第一接头5的使用寿命。

冲击器单体3包括，一端与第一中心孔20配合的逆止阀31，与逆止阀31另一端抵靠的配气座32，与配气座32相配合的活塞33，设于活塞33与配气座32之间的第一气室34，设于活塞33与钻头4端部的第二气室35，通过第一气室34和第二气室35内的气压改变，以实现活塞33上下往复运动，进而冲击钻头4，使得钻头4冲击岩层。高压气体进入冲击器单体3内如何冲击岩层，具体为，开始时，逆止阀31与第一接头5的第一中心孔20相配合，钻机高压气体，通过上接头18、上接盘11，分配流至各个第一接头5，再流至第一中心孔20，高压气体作用与逆止阀31，给逆止阀31施加压力，逆止阀31向下移动，使得逆止阀31与第一中心孔20不再配合，由于逆止阀31一端与配气座32抵靠，当高压气体到达第二气室35，第二气室35内的气压大于第一气室34内的气压，则推动活塞33向上移动，当活塞33移动至配气座32相配合时，第一气室34内的气压升高，此时第一气室34内的气压大于第二气室35内的气压，则第一气室34内的气压推动活塞33向下冲击，活塞33端部向钻头4端部施加冲击力，钻头4向下做冲击运动。

在钻深孔时，现有技术中的冲击装置受到的瞬间载荷过大，导致其中心偏移，即冲击装置的中心与垂线方向之间产生夹角，随着所钻孔深度越深，反循环冲击装置的外侧与岩层侧壁产生摩擦，造成所钻孔垂直度较差的问题。孔的垂直度差，不仅使得所钻的孔达不到施工标准，还能需要克服冲击装置外壁与岩层侧壁之间所产生的摩擦力，使得钻孔施工能耗增大，同时还会影响反循环冲击装置的使用寿命。

在钻头4向岩层施加冲击力之前，基体1端部上的导向杆17与岩层接触，钻机向带有导向结构的反循环冲击装置施加旋转动力，导向杆17做旋转切削运动，进而在岩层钻出底孔。同时，钻头4向岩层冲击时，还做旋转运动，以导向杆17字预钻底孔为中心，钻头4上的钻齿切割岩层进行钻孔，使得孔的直径不断扩大。为了使得钻底孔省力，可在导向杆17的端部上设置钻齿；为了减小导向杆17与岩层接触的瞬间压强，可在导向杆17上设置导向面19，使得导向杆17的底部呈尖角，减小导向杆17承受的反向冲击，同时，导向面19的设置还可作为岩渣的导向，加速岩渣的排出，避免碎岩渣积攒在底孔底部；为了提高导向杆17的耐磨性，可在导向杆17的端面和导向面19上设置耐磨层。

本说明书中各实施例采用递进方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种带有导向结构的反循环冲击装置,其特征在于，包括基体，用于捆绑至少两个冲击器组件，

所述导向结构包括设于基体中间位置的导向杆；

所述导向杆一端设有上接头，上接头用于连接钻机，

所述冲击器组件包括设于所述基体内部的冲击器单体，

与所述冲击器单体一端可拆卸连接的钻头，

所述导向杆下端位于所述钻头端部下方，用于预钻底孔。

2.根据权利要求1所述的带有导向结构的反循环冲击装置，其特征在于，所述导向杆包括导向面，所述导向面与水平面夹角小于90°。

3.根据权利要求2所述的带有导向结构的反循环冲击装置，其特征在于，所述导向杆的端面与所述导向面上设有耐磨层。

4.根据权利要求3所述的带有导向结构的反循环冲击装置，其特征在于，所述导向杆的端部上设有钻齿。

5.根据权利要求1所述的带有导向结构的反循环冲击装置，其特征在于，

所述冲击器单体通过第一接头固定在所述基体上，

所述基体包括上接盘，

垂直于所述第一接头轴向上设有第一通气孔，所述第一通气孔的一端与所述第一接头上的第一中心孔连通，所述第一通气孔的另一端与所述上接盘内部的第二通气孔连通；

所述第一中心孔与设于所述冲击器单体内部的第二中心孔连通。

6.根据权利要求5所述的带有导向结构的反循环冲击装置，其特征在于，

所述基体下方端部上设有气流槽，所述气流槽与所述第二中心孔连通，

且所述气流槽与设于所述基体内部排渣槽连通，以实现岩渣从所述排渣槽排出。

7.根据权利要求6所述的带有导向结构的反循环冲击装置，其特征在于，

所述第一接头周向上设有弧形环槽，所述弧形环槽与所述第一通气孔连通。

8.根据权利要求5所述的带有导向结构的反循环冲击装置，其特征在于，

所述冲击器单体包括，一端与所述第一中心孔配合的逆止阀，

与所述逆止阀另一端抵靠的配气座，

与所述配气座相配合的活塞，

设于所述活塞与所述配气座之间的第一气室，

设于所述活塞与所述钻头端部的第二气室，

通过所述第一气室和所述第二气室内的气压改变，以实现所述活塞上下往复运动，进而冲击所述钻头，使得所述钻头冲击岩层。

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