高风压潜孔冲击器结构原理与设计

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1、高风压潜孔冲击器结构原理与设计张维民摘要：随着科学技术的进步，矿山工程建设的需要，高风压潜孔冲击器以它的大冲击功、高冲击功率、快钻孔钻进效率、低故障率而得到越来越广泛的应用。高风压潜孔冲击器的制造成本一般在3000元左右。而售价却在7000元以上，巨大的利润空间使更多的制造厂商纷纷加入到它的制造行列。随着工作的深入，高风压潜孔冲击器结构复杂、精度要求高、静l造难度大的矛盾突显出来，使部分厂商陷入进退维谷的境地。本文以6时高风压潜孔冲击器为代表叙述了高风压潜孔冲击嚣的动作原理。前后分别叙说了十四种高风压潜孔冲击器的结

2、构特点。性能异同对比．并分别附以各自的结构图．希望对有心研究高风压潜孔冲击器设计制造的人们有所帮助。6时高风压潜孔冲击器由后接头、外套管、逆止伐、节流阀、气缸、配气座、活塞、导向套、蝶簧、卡簧、弹簧、保持环、胶圈、前接头、调整垫圈等组成(见结构图1)。它的外套管外径为136毫米，活塞直径为108毫米，总长度1385毫米，最佳钻孔直径为155毫米——165毫米之间范围。6时高风压潜孔冲击器是1987年最早引进我国的高风压潜孔冲击器之一。在我国已经得到推广。它的后端用APl31／2”REG锥形螺纹与钻杆连接。前端通过前

3、接头和保持环与钻头连接。它的外套管左右对称设计，方向可以互换。在一端磨损较重，在一端磨损较轻时，可以拆开冲击器，掉头重新装配，以达到延长冲击器使用寿命的目的。6时高风压潜孔冲击器的动作原理是：开始工作前如图所示位置。高压气体通过后接头的中心孔推开逆止伐以后分为两路：一路通过调气塞进入配气座中心孔，再沿气缸内孔、活塞荔戮黝戮缀l溯92图16时潜孔冲击器结构图内孔、钻头内孔到达钻孔孔底。实现吹渣，使岩渣排出孔外的目的。这只是高压气体中的一小部分；另一路，即高压气体的主要部分通过配气座的轴向孔、气缸的进气孔进入外套管与气

4、缸之间的间隙。为了通气，外套管内侧设计有通气用的环形槽；气缸外园铣有通气用扁，内孔铣有偏心槽，活塞外园铣有通气用“U”型槽。高压气体通过这些通气道进入前部由活塞、导向套、钻头、外套管共同形成的回程气室。回程气室内高压气体推动活塞向后运动。(我们把后接头方向定为后，前接头方向定位前)。当活塞运动到大端内孔与钻头上的钎尾管脱离时，高压气体通过钎尾管、钻头中心孔到达孔底。与从调气塞过来的高压气体汇合，共同完成吹渣，排渣目的。同时气体压力迅速下降。而与此同时，由于活塞回程运动关闭了回程进气通道，活塞靠惯性力继续回程运动。直

5、到活塞的惯性力与活塞由进气压力形成的冲程力平衡时，活塞才停止返程运动．在冲程压力作用下进行冲程运动打击钻头而做功，完成破岩工作。当冲程运动到快要接近钻头时，回程进气通道打开，开始了活塞的回程准备工作。如此往复，完成冲击器的钻进工作。冲击器的整体进给保证钻头始终与岩石孔底接触的力是由钻机的推进装置提供的。这里不再细说。如图所示，当活塞回程进气通道被活塞的返程运动关闭时，当高压气流通过后接头的中心孔，推开逆止伐，再经过配气座的轴向孔、气缸的径向孔而进入有外套管、活塞、气缸共同封闭形成的冲程气室。由于高压气流的作用．在活

6、塞大端直径与小端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。在活塞运动到活塞小端中心孔与配气座右端端面封住时。这时活塞小端面、配气座与气缸内孔共同形成了第二个冲程气室。由于活塞的惯性使冲程气室内气体受到压缩，室内压力上升。活塞继续回程运动，当活塞小头右端面超过气缸内孔偏心槽时，高压气体通过活塞小头细径与气缸内径，气缸偏心槽的间隙进入第二个冲程气室，这是冲程压力才达到最大。它是有三部分组成的：一是活塞大径小径差形成的环形面积

7、；二是活塞小端面积减去活塞内孔面积得到的差；三是压缩气体的膨胀做功。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．全部压气都用来吹渣、排渣。该型高风压潜孔冲击器设计有强吹风系统。它的原理是提起冲击器。这时钻头如图示方向向右运动。活塞跟着钻头向右运动，直到活塞小端移动到使气缸最右端的孔(即吹渣孔)露出。这时进气气压通过吹渣孔进入活塞中心孔。再沿着中心孔进入钻头中心孔的孔底。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

8、用于吹渣、排渣，做到使孔底清洁的目的。若要恢复冲击工作，只能操纵钻机进给系统，使钻头向左运动，顶住岩石。达到图示位置，就能继续冲击破岩工作了。6时改进型高风压潜孔冲击器有前接头、后接头、外套管、卡环、气缸、配气座、活塞、导向套、蝶簧、卡簧、弹簧、逆止伐、保持环、胶圈、调气塞、调整垫等组成。它的后端用APl31，2”REG锥形螺纹与钻杆连接。前端通93∥穰嬲翰