[发明专利]一种智能气动往复冲击装置及其使用方法

说明书

本发明提供了一种智能气动往复冲击装置及其使用方法，包括：阀体，内设有换向活塞腔以及冲击活塞腔，所述换向活塞腔以及所述冲击活塞腔通过连接流道连通；换向机构，包括换向阀芯、步进电机以及PLC计数器；冲击机构，包括冲击主轴、钻杆以及钻头，所述冲击主轴设置在冲击活塞腔内。本发明的一种智能气动往复冲击装置及其使用方法，利用阀体内的换向阀芯、冲击主轴以及连接流道，不断改变输入高压气体的流向实现冲击主轴的周期性往复冲击，且冲击频率可通过控制步进电机的转速实现，可实现智能调控冲击装置的工作状态，匹配工程钻杆的复杂工况，提高钻进工作效率，同时可以有效降低钻具的磨损程度，延长钻头寿命。

技术领域

本发明涉及凿岩装置技术领域，具体涉及一种智能气动往复冲击装置及其使用方法。

背景技术

冲击式凿岩是凿岩法的一种，主要是用凿岩钻具在矿岩中钻凿炮眼或炮孔(见爆破)的工序。这是是一种机械凿岩法，特点是钻具以冲凿方式破岩，包括冲凿、回转和清渣三个主要过程。

冲击式凿岩机械，按安设与推进方式可分为：手持式、气腿式、导轨式和整机式四种。其中导轨式与整机式的凿岩机自动化程度高，多采用拖动力强的液压控制方法进行冲击钻进，但是成本高且体型较大，在一些需要小型施工现场运用大型机械设备效率低且搬运困难成本高。而手持式与气腿式大多采用气动控制的方法，整机体型小，重量轻，可以灵活匹配施工现场需求。

但是大多数气动式冲击装置是一种低频大冲程的结构，并且冲击频率不可调，所以在混凝土地面进行钻孔作业与在矿岩区域进行钻孔作业时候的冲击频率相同，导致破岩效率降低并且钻具磨损严重。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种智能气动往复冲击装置及其使用方法，利用阀体内的换向阀芯、冲击主轴以及连接流道，不断改变输入的高压气体的流向实现冲击主轴的周期性往复冲击，且冲击频率可通过控制步进电机的转速实现，可实现智能调控冲击装置的工作状态，匹配工程钻杆的复杂工况，提高钻进工作效率，同时可以有效降低钻具的磨损程度，延长钻头寿命。

为了实现以上目的，本发明采取的一种技术方案是：

一种智能气动往复冲击装置，包括：阀体，内设有换向活塞腔以及冲击活塞腔，所述换向活塞腔与所述冲击活塞腔通过连接流道相互连通，所述阀体的侧壁上设有与所述换向活塞腔连通的一个进气口以及两个出气口，所述进气口位于两个所述出气口之间，外接气源通过所述进气口向所述换向活塞腔内输入气体；换向机构，包括换向阀芯、步进电机以及PLC计数器，所述换向阀芯设置在所述换向活塞腔内，所述步进电机用于控制外接气源的通断，所述PLC计数器设置在所述阀体外，所述PLC计数器与所述步进电机与控制系统电连接；冲击机构，包括冲击主轴、钻杆以及钻头，所述冲击主轴设置在所述冲击活塞腔内，所述冲击主轴的轴线与所述换向阀芯的轴向相互平行，所述冲击主轴的一端穿过所述冲击活塞腔的侧壁，所述冲击主轴的另一端穿过所述冲击活塞腔的相对侧的侧壁与所述钻杆连接，所述钻杆一端与所述冲击主轴连接，所述钻杆的另一端与所述钻头连接，所述冲击主轴与所述冲击活塞腔的侧壁连接处设置防尘毡圈以及孔用斯特封，所述PLC计数器位于所述冲击主轴远离所述钻头的一端。

进一步地，所述换向阀芯上设置五段活塞，其中位于中间位置的中间活塞的宽度与所述进气口流道孔径相同，所述换向活塞腔被所述五段活塞分成了六个气腔，从所述钻头到所述阀体的方向依次为左换向腔、左排气腔、左进气腔、右进气腔、右排气腔以及右换向腔；所述冲击主轴上设置两段活塞，每个所述冲击主轴上的活塞的宽度大于左换向孔流道的孔径，所述冲击活塞腔被所述两段活塞分成了三个气腔，从所述钻头到所述阀体的方向依次为左腔、中间腔以及右腔。