[发明专利]可输出高冲击功的液动潜孔锤

说明书

本发明涉及一种用于地下坚硬地层中钻孔钻进及冲击夯管施工的液动潜孔锤，属于钻进机械技术领域。

目前现有可用于全面钻进施工且效率较高的风动潜孔锤，受自身限制很难用于深孔和富含水地层施工，而且能耗高、噪音大、设备配套昂贵，其冲击功虽然很高但其能量利用率也只有10％以下。

而普通液动潜孔锤，即冲击回转钻具仅利用液体水击作用，能量利用率低，因而不能够输出大冲击功，难以在全面钻进中产生体积碎岩。

本发明的目的在于提供一种能量利用率高、冲击功大、设备配套简单且可用于深孔钻进施工的可输出高冲击功的液动潜孔锤。

本发明的技术解决方案是：包括外壳1、上阀2、冲锤3、心阀4及下接头5，其特征在于，上阀2与冲锤3采用相互插入配合，可在回程阶段产生储能行程，心阀4与冲锤3及上阀2相互匹配，控制泄流通道11产生全开全闭状态，冲锤3内孔与心阀4配合面的下部设有径向排水孔13。使冲锤回程有效利用液能，冲程时使下腔处于低背压状态，提高了能量利用率。

上阀2上部圆柱面与外壳1形成滑动密封配合。

心阀4外圆柱面具有纵向平衡槽与冲锤3内孔形成滑动密封。

心阀4轴向运动行程受冲锤内孔上变径台阶15限制。

心阀4下端锥面与冲锤内孔下变径台阶16形成线密封。

心阀内孔14直径为5-500毫米。

冲锤3与外壳1及下接头5的内孔为滑动密封配合。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图

图中1、外壳2、上阀3、冲锤4、心阀5、下接头6、上阀腔  7、上阀与冲锤间的轴向间隙8、冲锤通孔9、下腔10、冲锤的上台阶  11、泄流通道  12、上阀下死点  13、径向排水孔  14、心阀内孔  15、冲锤内孔上变径台阶  16、冲锤内孔下变径台阶。

以下结合附图详细说明本发明；

图中上阀2上部圆柱面与外壳1为滑动密封配合，上阀2与冲锤3采用相互插入配合，心阀4与冲锤3及上阀2相互匹配，心阀4外圆柱面具有纵向平衡槽与冲锤3内孔形成滑动密封。心阀4轴向运动行程受冲锤3内孔上变径台阶15限制。心阀4下端锥面与冲锤内孔下变径台阶16形成线密封，心阀内孔14直径为5-500毫米。冲锤3内孔与心阀4配合面的下部设有径向排水孔13。冲锤3与外壳1及下接头5的内孔为滑动密封配合，下接头5与外壳1之间为花键或多边形的内外孔轴向滑动配合。其工作原理如下：通常上阀2和冲锤3处于下死点(图1所示)。当冲洗液通过钻具送入液动潜孔锤时到达上阀腔6，再经上阀与冲锤间的轴向间隙7进入冲锤通孔8；经过心阀内孔14时，由于过流面积减小产生压力差将心阀推到下死点(如图所示)，使下腔9封闭建立起压力，将上阀推到上死点，同时冲锤3也开始向上作加速运动；当冲锤上端面接触到上阀下端面并开始进入时使下腔9与上阀腔6断开，下腔9压力很快减小，上阀2在压力差的作用下向下运动直至其下端面与冲锤上的台阶10接触，此时冲锤3在上下活塞压力差的作用下进入减速阶段，二者共同减速上行至速度为零；与此同时心阀4由于无液流通过，由压力差产生的闭合力消失，其在自身惯性作用下与冲锤作相对运动，打开了下腔泄流通道11。冲锤3与上阀2开始向下作加速运动，下腔9的液体通过心阀打开的泄流通道11向外排出，此时冲锤的回程结束冲程开始；当上阀2到下死点12时停止运动，冲锤3仍继续向下作加速运动，此时上腔压力对冲锤向下的作用面积减小，冲锤加速度降低；当冲锤3继续运动开始与上阀2脱开时，冲锤与上阀间的轴向间隙7逐步打开，上阀腔6与下腔9连通，高压水通过冲锤通孔8时再次将心阀2推至下死点封闭下腔9，冲锤3开始进入减速冲程直至冲击下接头5后在面积差的作用下作向上加速运动，而此时上阀在压力差的作用下向上运动恢复到上死点等待冲锤的再次上行......冲锤的第二次冲击周期开始。如此往复进行。

本发明的优点是：

由于上阀2与冲锤3间采用相互插入式配合结构，有效地将回程能量转化为冲程能量。避免冲锤回程对液动潜孔锤的有害冲击；心阀4与冲锤3及上阀2相互匹配，控制泄流通道11产生全开全闭状态，使冲锤回程能有效利用液能，冲程时使下腔处于低背压状态，提高了能量利用率。故本发明具有结构简单、实用、冲击功大，钻进效率高，费用低。设备配套简单等特点。