一种脉冲压力驱动液动冲击器制造技术

本发明专利技术提供了一种脉冲压力驱动液动冲击器，在主缸体内设置活塞杆等结构，活塞杆与冲击组件连接，活塞杆与活塞缸弹性活动连接，活塞杆与液体压力工作腔连通，液体压力工作腔与上接头的液体入口连通，以通过液体入口输入的压力变化驱动活塞杆移动，还设置有与液体压力工作腔连通的泄压腔，泄压腔与下接头的液体出口连通，泄压腔设置有阀门，阀门用于自动控制泄压腔开闭。本发明专利技术适用于入口压力流量波动条件下使用，且输出流体的压力和流量按一定规律不断变化，使得孔底流场条件得到改善，漫流的作用得以充分发挥，从而克服岩屑的压持效应，提高碎岩效率和机械钻速，另外可用于钻进脉动注浆一体化。注浆一体化。注浆一体化。

【技术实现步骤摘要】
一种脉冲压力驱动液动冲击器


[0001]本专利技术涉及钻探装备
，特别涉及一种脉冲压力驱动液动冲击器。

技术介绍

[0002]液动冲击回转钻进技术被广泛应用于钻探工程施工。可有效提高机械钻速、减小孔斜、延长钻头寿命。目前，液动冲击回转钻进采用的液动冲击器多为恒压力、恒流量条件，而研究表明孔底压力流量波动有利于减小岩屑压持效应，提高井眼净化效率，增强钻效。与此同时，广泛应用于水利、水电、市政等工程的“脉冲灌浆”技术，其压力流量波动显著，常规液动冲击器难以应用。因此，需要一种适用于入口压力流量波动条件下使用的液动冲击回转钻进机具，这对提高特殊工况下的钻进成孔效率，实现优快钻进具有重要工程意义。
[0003]公开号为CN115075727A的中国专利申请公开了一种孔底压力脉冲式液动冲击器，其工作原理为：流体通过上接头中心通道进入后，同时形成两条流动路径，第一条流动路径为：流体沿着上接头径向通道、冲锤径向槽孔进入外管第一轴向通道内，液体向冲锤受力台阶面施力，冲锤在液体的作用下向上运动，此时液体的作用力与冲锤与上接头之间的弹力相平衡；第二条流动路径为：流体从上接头中心通道沿脉冲入口进入脉冲单元的腔体内，通过腔体的自激荡形成振荡流体，振荡流体从脉冲出口沿脉冲通道进入冲锤中心通道以及钻头中心通道循环到排水孔。由于振荡流体经过脉冲单元的激荡，使得振荡流体呈现出周期性脉冲压力，当脉冲压力升高处于波峰时，液体压力沿着第一条流动路径作用于冲锤受力台阶面，脉冲压力大于弹力，由于在弹力产生处与外管第二轴向通道连通，液体通过冲锤径向圆孔进入冲锤中心通道，进而通过钻头中心通道循环至排水孔；当脉冲压力降低处于波谷时，冲锤所受的弹力大于脉冲压力，在弹力的作用下，冲锤快速向下运动，实现冲击碎岩。因此，该方案依靠脉冲单元形成周期性脉冲压力，其入口压力流量等是恒定的，不适用于入口压力流量波动条件下使用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是：针对上述
技术介绍
中存在的不足，提供一种适用于入口压力流量波动条件下使用的液动冲击器。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种脉冲压力驱动液动冲击器，包括一种脉冲压力驱动液动冲击器，包括活塞缸以及活塞杆，所述活塞杆与所述冲击组件连接，所述活塞杆与所述活塞缸弹性活动连接，所述活塞杆与液体压力工作腔连通，所述液体压力工作腔与所述上接头的液体入口连通，以通过所述液体入口输入的压力变化驱动所述活塞杆移动，还包括与所述液体压力工作腔连通的泄压腔，所述泄压腔与所述下接头的液体出口连通，所述泄压腔设置有阀门，所述阀门用于自动控制所述泄压腔开闭。
[0006]进一步地，所述阀门为球阀，在所述活塞杆下行的过程中，所述球阀在惯性作用下行程落后于所述活塞杆，使所述泄压腔的出口开启。
[0007]进一步地，所述主缸体的上部与所述上接头螺纹连接，所述主缸体的下部与连接
套螺纹连接，所述冲击组件包括冲锤和砧子，所述砧子的底部与所述下接头螺纹连接，同时所述砧子的底部与所述连接套间隙配合。
[0008]进一步地，所述冲锤的顶端与所述活塞杆的底端固定连接。
[0009]进一步地，所述活塞杆为变径设置，形成有第一台阶面，所述第一台阶面与所述液体压力工作腔连通，所述第一台阶面用于承载所述液体压力工作腔的压力并驱动所述活塞杆移动。
[0010]进一步地，所述活塞杆的顶部外壁与所述活塞缸密封配合，将所述活塞缸分隔为第一活塞腔与第二活塞腔，所述液体压力工作腔与所述第一活塞腔接通，所述活塞缸还开设有活塞缸输出通道，所述活塞缸输出通道与所述第二活塞腔连通，同时所述活塞缸输出通道与所述主缸体开设的通孔接通，而使所述第二活塞腔保持恒压。
[0011]进一步地，所述砧子为变径设置，形成有第二台阶面和第三台阶面，所述主缸体内固定设置有卡接限位件，所述卡接限位件位于所述第二台阶面与所述第三台阶面之间，用于限制所述砧子的位移范围。
[0012]进一步地，所述上接头设置有第一流体通道，所述第一流体通道的顶端为所述液体入口，所述活塞缸的外壁与所述主缸体之间形成第二流体通道，所述第二流体通道的顶端与所述第一流体通道连通，所述活塞杆的顶部设置有第三流体通道，所述第三流体通道与所述第二流体通道的底端连通，所述冲锤的外壁与所述主缸体之间形成有第四流体通道，所述第三流体通道的底端与所述第四流体通道的顶端连通，且所述第三流体通道的底端设置所述阀门，所述冲锤的底部设置有第五流体通道，所述砧子设置有第六流体通道，所述下接头设置有第七流体通道，所述第五流体通道连通所述第四流体通道的底端与所述第六流体通道的顶端，所述第六流体通道的底端连通所述第七流体通道的顶端，所述第七流体通道的底端为所述液体出口。
[0013]进一步地，所述主缸体内设置有第一弹簧座以及第二弹簧座，所述第一弹簧座固定在所述活塞缸的顶部，所述第一弹簧座连接有第一弹簧，所述第一弹簧同时与所述活塞杆的顶部连接，所述第二弹簧座固定在所述主缸体内，且位于所述活塞缸与所述冲锤之间，所述第二弹簧座连接有第二弹簧，所述第二弹簧同时与所述冲锤连接。
[0014]进一步地，所述第一弹簧的两端分别与所述第一弹簧座以及所述活塞杆的顶部套接，所述第二弹簧套设于所述活塞杆底部。
[0015]本专利技术的上述方案有如下的有益效果：本专利技术提供的脉冲压力驱动液动冲击器，依靠活塞杆、液体压力工作腔、泄压腔等的设计与配合，能够适用于入口压力流量波动条件下使用，完成碎岩钻进作业等，且输出流体的压力和流量按一定规律不断变化，使得孔底流场条件得到改善，漫流的作用得以充分发挥，从而克服岩屑的压持效应，提高碎岩效率和机械钻速；另外，变压力流量流体的输出使得本专利技术具有除常规钻进之外的功能，如可用于钻进脉动注浆一体化。
[0016]本专利技术的其它有益效果将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的整体结构剖视图；图2为图1的A
‑
A剖视图；
图3为图1的B
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B剖视图；图4为图1的C
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C剖视图；图5为图1的D
‑
D剖视图。
[0018]【附图标记说明】1
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上接头；2
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主缸体；3
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下接头；4
‑
活塞缸；5
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活塞杆；6
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液体入口；7
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液体出口；8
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球阀；9
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连接套；10
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冲锤；11
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砧子；12
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第一台阶面；13
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活塞缸输出通道；14
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第二台阶面；15
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第三台阶面；16
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卡接限位件；17
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密封橡胶圈；18
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第一弹簧座；19
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第二弹簧座；20
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定位销；21
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脉冲压力驱动液动冲击器，包括上接头、主缸体、下接头组成的外缸结构，以及冲击组件，其特征在于，还包括活塞缸以及活塞杆，所述活塞杆与所述冲击组件连接，所述活塞杆与所述活塞缸弹性活动连接，所述活塞杆与液体压力工作腔连通，所述上接头的液体入口压力流量波动，所述液体压力工作腔与所述上接头的液体入口连通，以通过所述液体入口输入的压力变化驱动所述活塞杆移动，还包括与所述液体压力工作腔连通的泄压腔，所述泄压腔与所述下接头的液体出口连通，所述泄压腔设置有阀门，所述阀门用于自动控制所述泄压腔开闭；所述阀门为球阀，在所述活塞杆下行的过程中，所述球阀在惯性作用下行程落后于所述活塞杆，使所述泄压腔开启。2.根据权利要求1所述的一种脉冲压力驱动液动冲击器，其特征在于，所述主缸体的上部与所述上接头螺纹连接，所述主缸体的下部与连接套螺纹连接，所述冲击组件包括冲锤和砧子，所述砧子的底部与所述下接头螺纹连接，同时所述砧子的底部与所述连接套间隙配合。3.根据权利要求2所述的一种脉冲压力驱动液动冲击器，其特征在于，所述冲锤的顶端与所述活塞杆的底端固定连接。4.根据权利要求1所述的一种脉冲压力驱动液动冲击器，其特征在于，所述活塞杆为变径设置，形成有第一台阶面，所述第一台阶面与所述液体压力工作腔连通，所述第一台阶面用于承载所述液体压力工作腔的压力并驱动所述活塞杆移动。5.根据权利要求4所述的一种脉冲压力驱动液动冲击器，其特征在于，所述活塞杆的顶部外壁与所述活塞缸密封配合，将所述活塞缸分隔为第一活塞腔与第二活塞腔，所述液体压力工作腔与所述第一活塞腔接通，所述活塞缸还开设有活塞缸输出通道，所述活塞缸输出通道与所述第二活塞腔连通，同时所述活塞缸输出通道与所述主缸体开设的通孔接通，而使所述第二活...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鑫鑫，杨佳乐，吴冬宇，张绍和，孙平贺，梁博文，毛纯芝，吴章辉，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：