[发明专利]一种集束式分动潜孔钻具

说明书

本发明公开了一种集束式分动潜孔钻具，包括动力转换装置、减速装置、扶正器和分动配气装置；所述分动配气装置的一端与扶正器连接，所述扶正器的小径套设在减速装置上，所述动力转换装置与减速装置连接并用于带动减速装置转动；所述分动配气装置用于带动单体气动潜孔锤分动。采用旋转配气的方法，按顺序依次将等量等压的高压气体分配给单体气动潜孔锤，保证气动潜孔锤以最大效率工作。多个单体气动潜孔锤分动，能有效避免多个单体气动潜孔锤同时工作引起的共振问题，提高集束式潜孔锤使用寿命和扩孔钻进定向精度。

技术领域

本发明涉及潜孔钻具技术领域，尤其涉及一种集束式分动潜孔钻具。

背景技术

气动潜孔锤利用钎头高频冲击岩石，具有较大的冲击功，岩石成体积破坏，是在硬质岩层中钻进最有效的技术之一。随着非开挖管道铺设直径与长度的增加，所钻地层向着硬岩层方向发展，由于缺乏先进的关键钻进技术及设备，传统工艺施工难度和风险逐步加大。

单体气动潜孔锤已无法满足大孔径水平定向钻扩孔施工的要求，大孔径扩孔施工常采用集束式潜孔锤，常规集束式潜孔锤多采用整体分流[1,2]的方法驱动单个潜孔锤共同工作(常规集束式潜孔锤多采用整体分流[1,2]的方法中：[1]刘振东.大孔径集束式潜孔锤结构与动力特性的研究[D].东北石油大学,2013；[2]佘翀.组合变径喷射泵吸反循环集束潜孔锤.CN108104713A)，这种方法会出现单体气动潜孔锤因高压气体分配不均，出现工作效率低，进尺慢等问题；同时多个单体气动潜孔锤同时冲击钻进，容易引起共振，导致钻具振动大、寿命短和扩孔定向精度差。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本专利申请所要解决的技术问题是：如何提供一种集束式分动潜孔钻具，解决集束式气动潜孔锤气体分配不均，单体气动潜孔锤工作效率低、进尺慢的问题以及解决多个单体气动潜孔锤同时工作引起钻具共振，钻具振动大、使用使用寿命短和扩孔定向精度差的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种集束式分动潜孔钻具，包括动力转换装置、减速装置、扶正器和分动配气装置；所述分动配气装置包括连接套、支撑盘、斜盘、阀体、芯轴和若干单体气动潜孔锤；所述连接套的一端与扶正器连接，所述扶正器的小径套设在减速装置上，所述动力转换装置与减速装置连接并用于带动减速装置转动；所述斜盘转动安装在连接套内，所述斜盘设有花键与减速装置的输出轴连接并传递扭矩和转速；所述斜盘具有斜面，所述斜面与铰接座接触，所述铰接座套设在支撑盘上，阀体与连接套固定连接，所述斜盘与支撑盘之间转动连接，所述铰接座与支撑盘之间设置有复位弹簧；所述铰接座内安装有铰接杆，所述铰接座具有与铰接杆的球面配合的圆弧凹槽，所述铰接杆内设置有第一球阀，所述铰接杆内固定安装有第一阀座，所述第一阀座与第一球阀之间设置有第一弹簧，所述铰接座、铰接杆、第一阀座、第一球阀和第一弹簧滑动配合在阀体内的配气缸体中；所述阀体内设置有第二球阀和第二弹簧，所述阀体内固定安装有第二阀座，所述第二弹簧设置在第二球阀与第二阀座之间；所述阀体套设在芯轴上，所述芯轴上设置有若干允许高压气体通过的通孔，所述芯轴与支撑盘固定连接，所述芯轴上设置有芯轴单向阀；所述芯轴的后端固定有后封板，所述后封板通过隔气块与前封板连接，所述隔气块将后封板与前封板之间的腔体分隔为单体腔体，所述单体腔体分别有上密封块和下密封块密封；所述前封板通过固定筒与前支撑板固定连接，所述固定筒套设在前支撑板和前封板的凸台上，所述前支撑板与连接套固定连接，所述前封板、固定筒和前支撑板均设有若干穿孔，所述单体气动潜孔锤安装在所述穿孔内，所述单体气动潜孔锤的上接头与放掉筒固定连接，所述放掉筒与后封板内的圆心槽接触。

其中，所述动力转换装置包括缸体、螺旋叶片和上接头；所述螺旋叶片与减速装置的输入轴通过花键连接，所述减速装置的输入轴上设置有单向阀，所述螺旋叶片转动安装在缸体内；所述缸体与上接头固定连接，所述缸体内安装有调压阀，所述上接头与减速装置固定连接，所述螺旋叶片和减速装置的输入轴内分别设置有允许高压气体通过的通道。