[其他]射吸式冲击器

说明书

本发明属于钻探工程技术中加速钻进的工具。

在已有技术中，液动冲击回转钻进是一种利用冲击功的高效率钻进方法;冲击器一般是以阀式正作用、阀式反作用、阀式双作用原理或射流式原理制造的。它是靠液流压力及弹簧的作用完成冲击运动或靠液流在冲击器内反复变换流动方向，推动活塞往复运动而形成冲击作用。由于弹簧的反作用力及液流方向的不断改变，对冲击能量及频率受到影响。SU-866-092文件中介绍的冲击器。它由旁路渠道、锤砧、冲击头以及顶部底部环形沟道组成的一种阀式正作用液动冲击器。其结构复杂，冲击能量消耗大，有效作用系数低，且部件易磨损，使用寿命短。

本发明的目的是为了使冲击器提高有效作用系数，简化零部件结构，使之工作性能稳定，並适合于高频冲击，耐背压性好，提高工作的可靠性。为此，本冲击器是利用压力液流喷射时的卷吸作用和阀控液压随动系统压力与位移的综合反馈关系，使阀与活塞的上下腔产生交变压力差推动活塞往复运动，从而完成举锤与冲击，以冲击和振动两种方式输出能量（图1）。它无液流旁路渠道，液流始终沿冲击方向运动，加之结构件少，适于高频冲击，提高了有效作用系数。

冲击器活塞（7）的冲程与回程相等，工作过程从回程开始，启动前，阀（4）与活塞均处于工作行程下限，液流通道敞开（图1.a），当喷嘴（22）喷射高速射流时，上腔（23）迅速降压，阀下腔（27）则相应增压，阀与活塞同时受到向上举力，由于阀较活塞轻很多，必然先快速抵达工作行程上限（图1、b）;接着活塞与连接其下端的冲锤（8）高速上升，因冲锤顶部的锥面与阀下端斜面组成刚性阀座，上升至锥面与斜面（19）闭合为止（图1、c）。此时，高速液流被切断而产生水击（25），原处于低压状态的上腔立即形成高压，其峰值达100-200公斤/Cm²，下腔则由于高速液流之惯性，在上腔发生水击的同时，产生一次负水击，其压力急剧下降，此时，上下腔形成很大压力差（26、30），推动阀与活塞迅速向下冲击（图1、d）。当阀抵达工作行程下限后，阀门逐步打开，活塞与冲锤受惯性和水击作用继续向下，使活塞下部的冲锤冲击砧子（13），这时液流畅通，阀与活塞进入下一循环的回程。以上过程表明，阀控制着活塞的运动，而阀的运动又受到活塞位移的控制，阀与活塞的协调动作又同时控制着上下腔压力大小的交替变换，从而实现活塞的连续冲击运动。

工作流量快速送入冲击器，是正常工作条件下的唯一启动条件，满足启动的工作流量快速射入，可使冲击器在孔中任何孔段工作。阀控液压随动系统，在结构参数合理匹配的情况下，对结构阀程、工作流量和背压三个因素的变化敏感;背压是冲击器在钻孔里工作时必然产生的，其大小随粗径钻具和孔内情况的不同而异，是不定因素;本冲击器有较好的适应背压变化的特性，调节阀程或工作流量两个中的一个或两个都能使冲击器的输出获得相应的改变。

冲击器的阀与活塞由于是同时受同一液力作用而往复运动，即使在工作流量和背压大幅度迅速改变的情况下，也能及时准确地响应，维持相应的输出。又由于阀控系统中除密封圈（5、6）外，均由刚性原件组成，匹配关系稳定，且对各元件几何参数的少量改变不敏感，因此在较长时间的使用过程中，虽有正常磨损等，仍能维持稳定的冲击运动。

承受背压高低和适应背压变化的范围，是液动冲击器的一项重要性能指标，由于冲击器具有良好的耐背压特性，在泵输出功率许可范围内，冲击频率和冲击功会随背压的升高而相应增大，背压的升高值可达50公斤/Cm²。

冲击器是靠水击脉冲压力推动活塞向下冲击作功，阀与活塞组成的组合活塞面积较大，闭阀瞬间在上腔压力峰值达到100-200公斤/Cm²，而下腔压力很小的压力差作用下，使冲锤具有较大加速度和冲击功，只需8-10毫米加速行程，就可达到额定末速度。又由于活塞与阀的往复运动是在冲击器内工作流向沿同一通道方向不改变地流动过程中进行的，工作流量不变时，不会因频率升高而增大液流内阻，同时射吸阀具有快速准确响应之特点，因此适合高频运转。

良好的耐背压特性，使冲击器在满足自身所需液能后，允许较大液能流经冲击器进入它下部的钻具继续作功。例如冲击回转加喷反钻进或冲击回转加其它需要消耗较多液能的钻具钻进。

射吸式冲击器适合于直径59-76毫米口径硬质合金和金刚石钻头回转冲击钻进。

主要技术参数：

冲锤重量    6公斤    10公斤

钻孔直径（毫米）    59-76    59-76

冲击器外径（毫米）    53或55