[发明专利]一种压燃式正作用动力锤钻具及岩石破碎方法

权利要求书

1.一种压燃式正作用动力锤钻具，其特征在于：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。

2.权利要求1所述一种压燃式正作用动力锤钻具的破碎方法，其特征在于：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。