[发明专利]一种压燃式正作用动力锤钻具及岩石破碎方法

说明书

一种压燃式正作用动力锤钻具及岩石破碎方法，该钻具包括壳体、混合室、燃烧室、上、下活塞、上、下排气口、冲锤、铁砧、钻头、进气管、喷油管。岩石破碎方法是：混合室内混合均匀的空气和燃料通过上排气口进入燃烧室，下活塞上行压缩燃烧室内的混合气体，混合气体被压燃产生高压，推动下活塞和冲锤急速下行，压缩锤簧，并在下死点冲击铁砧和钻头，破碎孔底岩石。压燃产生的尾气通过下排气口吹扫孔底并携带岩屑上返至地表。冲击结束之后，锤簧推动下活塞上行，再次压缩燃烧室内的混合气体。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。

技术领域

本发明涉及一种压燃式正作用动力锤钻具及岩石破碎方法。

背景技术

冲击钻进是一种比较重要的钻进方法，这种方法钻进效率高，钻孔质量好，因此在基础工程施工和地质勘探领域得到广泛的应用。冲击钻具的中心部件冲击器的动力来源往往决定了这种冲击器的优缺点。目前已有的冲击器，如专利“深井钻孔液动射流式冲击器”(CN 2385068 Y)和“一种贯通式反循环冲击器”(CN 203499555 U)提出的冲击器均是依靠高压液体或气体作为动力。这类冲击器以高压液流作为动力来源，因此对泵压的要求很高，能量利用率不高且对钻柱有较大的损伤。

发明内容

本发明提供一种压燃式正作用动力锤钻具及岩石破碎方法，该钻具以空气和燃料的混合气体压燃产生的超高压力为冲击动力，避免了常规动力锤钻具使用高泵压产生高压流体作为动力而产生的负面效果。并利用排放的尾气携带岩屑上返至地表。提高了钻进效率，减少了能源的投入。

一种压燃式正作用动力锤钻具，包括壳体、混合室、燃烧室、上活塞、下活塞、上排气口、下排气口、冲锤、铁砧、钻头、进气管、喷油管和锤簧；

所述壳体中心开有圆柱形腔体，圆柱形腔体外侧开有四个上排气口和四个下排气口，四个上排气口用于将混合气体导入燃烧室，四个下排气口用于将燃烧尾气排至孔底，并携带岩屑上返。

所述混合室位于壳体顶端，混合室顶部接入进气管和喷油管，混合室能将注入的空气和燃料以预定比例均匀混合。

所述燃烧室上方连接上排气口以吸入混合室内混合均匀的气体，燃烧室下方为下活塞，并与下排气口相通；燃烧室为混合气体压燃的场所。

所述上活塞和下活塞能在圆柱形腔体内上下滑动，上活塞位于混合室，下活塞位于燃烧室，下活塞连接冲锤；铁砧位于冲锤下方，铁砧的下部为钻头，锤簧位于下活塞下方的空间内；

所述上排气口上连混合室，下接燃烧室，并装有单向阀，防止燃烧室内混合气和燃烧尾气回流到混合室；所述下排气口上端与燃烧室联通，下端为自由出口。

一种压燃式正作用动力锤钻具的岩石破碎方法：