[发明专利]一种反向冲击的气动冲击器

说明书

技术领域

本发明涉及水平定向钻机所使用的一种扩孔钻具，特别涉及到水平定向钻机所使用的一种气动反向冲击扩孔钻具。

技术背景

目前，非开挖水平定向钻进铺设管线的方法得到了广泛应用，其铺管施工方法为：利用专门的水平定向钻机，以可控钻孔轨迹的方法在不同深度的地层钻出小口径导向孔，然后用扩孔钻头换下导向钻头，根据铺设管径的要求，逐级扩孔以达到需要的孔径尺寸要求并铺设管线。

采用水平定向钻机在地质条件较好的地层中铺设管线施工方法为：首先采用一种非平衡结构设计的切削钻具在地层中完成导向孔钻进，然后采用扩孔切削钻头对导向孔进行扩孔并铺设管道，而对于在岩石、卵砾石等复杂地层中铺设管线时，上述施工方法效率低，钻具磨损严重。中国专利200420069184.9公开的水平定向钻机用气动冲击锤，在岩石、卵砾石等复杂地层中进行导向孔钻进时，钻进速度快，效率高，但目前还没用一种十分有效的工具，对岩石、卵砾石等复杂地层中的导向孔进行扩孔。

发明内容

本发明的目的在于提供水平定向钻机一种能对岩石、卵砾石等复杂地层中的导向孔进行高效扩孔，且能对地下老旧管道进行破碎并扩孔一种反向冲击的气动冲击器。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：其包括活塞缸、活塞、控制阀、钻头和后封头，所述活塞缸为薄壁圆筒结构，通过螺纹及销与钻头和后封头相连接，后封头上设有耳状结构用于回拖需要铺设的管线。

所述活塞为圆柱结构，置于活塞缸内，在活塞的一端的轴向设有圆柱孔与控制阀相配合，并在圆柱孔合适位置的径向设有通气小圆孔，活塞外径与活塞缸采用动配合，同样控制阀与活塞轴向圆柱孔也采用动配合。

所述控制阀为阶梯圆筒结构，大圆筒端与活塞圆孔相配合，小圆筒端与钻头上的进气孔螺纹相连接。

所述钻头有两种结构，一种为在钻头切削面上安装有钻齿，另一种为在钻头切削面上安装有破碎刀，在钻头轴向中心设有一个进气孔，在进气孔周围设有3-5个出气孔，钻头进气孔内的螺纹与水平定向钻机的钻杆相连接。

反向气动冲击器属于低频、高冲击能量型气动冲击设备，其工作原理为：反向气动冲击器的钻头与水平定向钻机的钻杆相连，空压机通过钻杆向反向气动冲击器提供高压气体，并通过钻杆向其提供回转运动，反向气动冲击器的活塞在高压气体的作用下，做往复运动，并撞击钻头，提供冲击能，钻头冲击切削工作地层进行扩孔。

附图说明

图1为本发明一实施例的整体结构示意图；

图2为本发明另一实施例的整体结构示意图；

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

图1是一种用于对岩石、卵砾石等复杂地层中的导向孔进行扩孔的反向气动冲击器，而图2是一种用于老旧管线破碎并扩孔的反向气动冲击器，两者的钻头结构不同，一种为在钻头切削面上安装有钻齿，另一种为在钻头切削面上安装有破碎刀。

参照图1、图2，本实施例包括活塞缸2、活塞3、控制阀4、钻头5和后封头1，所述活塞缸2通过螺纹及销与钻头5和后封头1相连接，所述活塞3置于活塞缸4内，所述控制阀4采用螺纹和销与钻头5上的进气孔螺纹相连接，另一端与活塞圆孔相配合，所述钻头5有两种结构，分别用于导向孔扩孔和老旧管线破碎并扩孔。

气动冲击器在工作过程中，气室V2始终与高压气相通，而气室V3通过钻头5上的出气孔始终与外界相通。工作开始时，活塞3与钻头5相接触，气动冲击器的气室V1、V3与外界相通，活塞3在压缩气体的作用下运动。当活塞3运动一定位置时，气室V1、V2、V3之间的气体通道被控制阀4切断，活塞3在气室V2内的高压气作用下加速运动，而气室V1内的压力逐渐升高。当活塞3运动一定位置时，气室V1与V2将相通而与气室V3切断，由于气室V1内气体对活塞3的作用力大于气室V2，因此，活塞3的运动速度逐渐降低至零后向反向加速运动。当活塞3反向运动至一定位置时，气室V1、V2、V3之间的气体通道被控制阀4切断，活塞3在气室V1和V2压力差的作用下向反向继续加速运动。当活塞3运动至一定位置时，气室V1、V3与外界相通而与气室V2切断，气室V1和V3的压力将逐渐降低，但活塞3在惯性力的作用继续运动并与钻头5碰撞，气动冲击器完成一个工作行程并继续下一个工作行程。