專(zhuān)利名稱(chēng)：鋼球沖擊器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于鉆探領(lǐng)域，具體涉及一種沖擊器。
背景技術(shù)：
眾所周知，硬巖和堅(jiān)硬巖石普遍表現(xiàn)出硬脆性，必須采用液動(dòng)或風(fēng)動(dòng)沖擊器進(jìn)行沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)才能取得好的鉆進(jìn)效果。這類(lèi)沖擊器的沖擊能量大，所以必須匹配專(zhuān)用的沖擊鉆頭。而在地質(zhì)大調(diào)查和工程勘察中，大量遇到的是軟-中硬的巖層。在這類(lèi)巖石中，目前普遍采用的還是硬質(zhì)合金回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工藝。經(jīng)過(guò)近半個(gè)世紀(jì)的研究，進(jìn)一步提高傳統(tǒng)硬質(zhì)合金鉆進(jìn)效率的空間已越來(lái)越小。因此，很有必要提出針對(duì)軟-中硬巖石的“回轉(zhuǎn)沖擊鉆進(jìn)”概念，研究并開(kāi)發(fā)配套的高頻、低沖擊功新型沖擊器，以便大幅度提高機(jī)械鉆速。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于軟-中硬巖石回轉(zhuǎn)沖擊鉆進(jìn)的鋼球沖擊器，它可在普通硬質(zhì)合金或金剛石鉆頭上疊加一個(gè)高頻、低能量的沖擊功。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是鋼球沖擊器，其特征是它包括上接頭1、外管2、下降導(dǎo)管3、上升導(dǎo)管4、上帽5、鐵砧6、鋼球7、下接頭8、傳遞扭矩的專(zhuān)用接頭9，上接頭1、外管2內(nèi)為空腔，外管2的上端與上接頭1的下端相連，上接頭1的上端與上部鉆桿相連，上接頭1的空腔與上部鉆桿腔連通；下降導(dǎo)管3、上升導(dǎo)管4、上帽5、鐵砧6位于上接頭1和外管2的空腔內(nèi)，下降導(dǎo)管3、上升導(dǎo)管4內(nèi)為空腔通道，其空腔通道徑與鋼球7直徑相對(duì)應(yīng)，上帽5的下端部、鐵砧6的上端部上分別開(kāi)有U型通道，U型通道內(nèi)徑與鋼球7直徑相對(duì)應(yīng)，上接頭1的下端部空腔內(nèi)徑與上帽5的外徑相對(duì)應(yīng)，上帽5的上端部位于上接頭1的下端部空腔內(nèi)，上帽5的下端部位于外管2空腔內(nèi)的上部，鐵砧6位于外管2空腔內(nèi)的下部，下降導(dǎo)管3、上升導(dǎo)管4分別位于上帽5的下端部與鐵砧6的上端部之間，下降導(dǎo)管3、上升導(dǎo)管4的空腔通道與上帽5、鐵砧6上的U型通道組成一個(gè)循環(huán)回路，鋼球7位于循環(huán)回路中；上帽5的側(cè)面、下降導(dǎo)管3上開(kāi)有進(jìn)氣通道11，進(jìn)氣通道11一端與上接頭1的空腔連通，進(jìn)氣通道11另一端與下降導(dǎo)管3的空腔通道連通，進(jìn)氣通道11與下降導(dǎo)管3的垂直方向成5-20度夾角；上帽5的下端部、下降導(dǎo)管3、上升導(dǎo)管4、鐵砧6的外壁與外管2的空腔內(nèi)壁形成環(huán)形空腔，上升導(dǎo)管4上開(kāi)有排氣孔12，排氣孔12的一端與上升導(dǎo)管4空腔通道連通，排氣孔12的另一端與環(huán)形空腔連通，鐵砧6上開(kāi)有出氣通道13，出氣通道13的一端與環(huán)形空腔連通，出氣通道13的另一端與下部鉆桿腔連通；鐵砧6的下端與下接頭8的上端通過(guò)絲扣連接，在下接頭8和外管2之間裝有傳遞扭矩的專(zhuān)用接頭9。
上帽5的上端部與上接頭1的下端部空腔內(nèi)壁之間設(shè)有密封件10，下接頭8的上部與外管2的空腔內(nèi)壁之間設(shè)有密封件10。
本實(shí)用新型可在普通硬質(zhì)合金或金剛石鉆頭上疊加一個(gè)高頻、低能量的沖擊功。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)能用于軟巖及中硬巖層的回轉(zhuǎn)沖擊鉆進(jìn)，明顯提高在這類(lèi)巖石中的機(jī)械鉆速，同時(shí)由于減少了巖芯自卡的概率，提高了巖芯采取率；不要求采用專(zhuān)用的沖擊鉆頭，可以采用批量生產(chǎn)的普通回轉(zhuǎn)鉆頭鉆進(jìn)，降低成本；比傳統(tǒng)風(fēng)動(dòng)沖擊器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性好，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)高。


圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖圖2是圖1的A-A線(xiàn)剖視圖圖中1-上接頭，2-外管，3-下降導(dǎo)管，4-上升導(dǎo)管，5-上帽，6-鐵砧，7-鋼球，8-下接頭，9-專(zhuān)用接頭，10-密封件，11-進(jìn)氣通道，12-排氣孔，13-出氣通道。
具體實(shí)施方式
如圖1、圖2所示，鋼球沖擊器，它包括上接頭1、外管2、下降導(dǎo)管3、上升導(dǎo)管4、上帽5、鐵砧6、鋼球7、下接頭8、傳遞扭矩的專(zhuān)用接頭9、密封件10，上接頭1和外管2組成外殼，上接頭1、外管2內(nèi)為空腔，外管2的上端與上接頭1的下端相連，上接頭1的上端與上部鉆桿相連，上接頭1的空腔與上部鉆桿腔連通；下降導(dǎo)管3、上升導(dǎo)管4、上帽5、鐵砧6位于上接頭1和外管2的空腔內(nèi)，下降導(dǎo)管3、上升導(dǎo)管4內(nèi)為空腔通道，其空腔通道徑與鋼球7直徑相對(duì)應(yīng)，上帽5的下端部、鐵砧6的上端部上分別開(kāi)有U型通道，U型通道內(nèi)徑與鋼球7直徑相對(duì)應(yīng)，上接頭1的下端部空腔內(nèi)徑與上帽5的外徑相對(duì)應(yīng)，上帽5的上端部位于上接頭1的下端部空腔內(nèi)，上帽5的下端部位于外管2空腔內(nèi)的上部，鐵砧6位于外管2空腔內(nèi)的下部，下降導(dǎo)管3、上升導(dǎo)管4分別位于上帽5的下端部與鐵砧6的上端部之間，下降導(dǎo)管3、上升導(dǎo)管4的空腔通道與上帽5、鐵砧6上的U型通道組成一個(gè)循環(huán)回路，鋼球7位于循環(huán)回路中；上帽5的側(cè)面、下降導(dǎo)管3上開(kāi)有進(jìn)氣通道11，進(jìn)氣通道11一端與上接頭1的空腔連通，進(jìn)氣通道11另一端與下降導(dǎo)管3的空腔通道連通，進(jìn)氣通道11與下降導(dǎo)管3的垂直方向成5-20度夾角；上帽5的下端部、下降導(dǎo)管3、上升導(dǎo)管4、鐵砧6的外壁與外管2的空腔內(nèi)壁形成環(huán)形空腔，上升導(dǎo)管4上開(kāi)有排氣孔12，排氣孔12的一端與上升導(dǎo)管4空腔通道連通，排氣孔12的另一端與環(huán)形空腔連通，鐵砧6上開(kāi)有出氣通道13，出氣通道13的一端與環(huán)形空腔連通，出氣通道13的另一端與下接頭8的空腔相通，下接頭8的空腔與下部鉆桿腔連通；鐵砧6的下端與下接頭8的上端通過(guò)絲扣連接，在下接頭8和外管2之間裝有傳遞扭矩的專(zhuān)用接頭9，它可在向鉆具傳遞扭矩的同時(shí)，保證沖擊機(jī)構(gòu)(下降導(dǎo)管3、上升導(dǎo)管4、上帽5、鐵砧6、鋼球7、下接頭8、傳遞扭矩的專(zhuān)用接頭9、密封件10)可相對(duì)于外殼(上接頭1和外管2)有一定的軸向位移。
上帽5的上端部與上接頭1的下端部空腔內(nèi)壁之間設(shè)有密封件10，下接頭8的上部與外管2的空腔內(nèi)壁之間設(shè)有密封件10。
本實(shí)用新型按以下方式工作來(lái)自地表的壓縮空氣沿鉆桿(圖中未畫(huà)出)腔經(jīng)上接頭1(的空腔)通過(guò)進(jìn)氣通道11進(jìn)入下降導(dǎo)管3，在具有動(dòng)壓頭的氣流作用下，使得在鐵砧6通道中的鋼球7沿著上升導(dǎo)管4向上位移，被氣流驅(qū)使沿著循環(huán)回路一直上升，當(dāng)鋼球7上升到高于排氣孔12的位置時(shí)，大部分壓縮空氣經(jīng)排氣孔12排入到外管2與下降導(dǎo)管3、上升導(dǎo)管4之間的環(huán)形空腔中，由于壓縮空氣排出鋼球7將失去部分動(dòng)能，使得鋼球在上帽5附近的能量減小，在剩余能量作用下鋼球通過(guò)上帽5弧面后，開(kāi)始進(jìn)入下降導(dǎo)管3，當(dāng)鋼球沿著下降導(dǎo)管3向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，它在經(jīng)進(jìn)氣通道11進(jìn)入的壓縮空氣流作用下被加速到最大速度向下撞擊鐵砧6，并被氣流驅(qū)使沿著循環(huán)回路上升，開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)。通過(guò)排氣孔12進(jìn)入外管2與下降導(dǎo)管3、上升導(dǎo)管4之間環(huán)形空腔中的壓縮空氣經(jīng)出氣通道13、下接頭8內(nèi)腔進(jìn)入下部鉆桿腔一直到達(dá)孔底鉆頭處，冷卻鉆頭、排除巖粉，實(shí)現(xiàn)正常鉆進(jìn)。
權(quán)利要求1.鋼球沖擊器，其特征是它包括上接頭(1)、外管(2)、下降導(dǎo)管(3)、上升導(dǎo)管(4)、上帽(5)、鐵砧(6)、鋼球(7)、下接頭(8)、傳遞扭矩的專(zhuān)用接頭(9)，上接頭(1)、外管(2)內(nèi)為空腔，外管(2)的上端與上接頭(1)的下端相連，上接頭(1)的上端與上部鉆桿相連，上接頭(1)的空腔與上部鉆桿腔連通；下降導(dǎo)管(3)、上升導(dǎo)管(4)、上帽(5)、鐵砧(6)位于上接頭(1)和外管(2)的空腔內(nèi)，下降導(dǎo)管(3)、上升導(dǎo)管(4)內(nèi)為空腔通道，其空腔通道徑與鋼球(7)直徑相對(duì)應(yīng)，上帽(5)的下端部、鐵砧(6)的上端部上分別開(kāi)有U型通道，U型通道內(nèi)徑與鋼球(7)直徑相對(duì)應(yīng)，上接頭(1)的下端部空腔內(nèi)徑與上帽(5)的外徑相對(duì)應(yīng)，上帽(5)的上端部位于上接頭(1)的下端部空腔內(nèi)，上帽(5)的下端部位于外管(2)空腔內(nèi)的上部，鐵砧(6)位于外管(2)空腔內(nèi)的下部，下降導(dǎo)管(3)、上升導(dǎo)管(4)分別位于上帽(5)的下端部與鐵砧(6)的上端部之間，下降導(dǎo)管(3)、上升導(dǎo)管(4)的空腔通道與上帽(5)、鐵砧(6)上的U型通道組成一個(gè)循環(huán)回路，鋼球(7)位于循環(huán)回路中；上帽(5)的側(cè)面、下降導(dǎo)管(3)上開(kāi)有進(jìn)氣通道(11)，進(jìn)氣通道(11)一端與上接頭(1)的空腔連通，進(jìn)氣通道(11)另一端與下降導(dǎo)管(3)的空腔通道連通，進(jìn)氣通道(11)與下降導(dǎo)管(3)的垂直方向成5-20度夾角；上帽(5)的下端部、下降導(dǎo)管(3)、上升導(dǎo)管(4)、鐵砧(6)的外壁與外管(2)的空腔內(nèi)壁形成環(huán)形空腔，上升導(dǎo)管(4)上開(kāi)有排氣孔(12)，排氣孔(12)的一端與上升導(dǎo)管(4)空腔通道連通，排氣孔(12)的另一端與環(huán)形空腔連通，鐵砧(6)上開(kāi)有出氣通道(13)，出氣通道(13)的一端與環(huán)形空腔連通，出氣通道(13)的另一端與下部鉆桿腔連通；鐵砧(6)的下端與下接頭(8)的上端通過(guò)絲扣連接，在下接頭(8)和外管(2)之間裝有傳遞扭矩的專(zhuān)用接頭(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼球沖擊器，其特征是上帽(5)的上端部與上接頭(1)的下端部空腔內(nèi)壁之間設(shè)有密封件(10)，下接頭(8)的上部與外管(2)的空腔內(nèi)壁之間設(shè)有密封件(10)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種沖擊器。鋼球沖擊器，其特征是它包括上接頭(1)、外管(2)、下降導(dǎo)管(3)、上升導(dǎo)管(4)、上帽(5)、鐵砧(6)、鋼球(7)、下接頭(8)、傳遞扭矩的專(zhuān)用接頭(9)；下降導(dǎo)管(3)、上升導(dǎo)管(4)的空腔通道與上帽(5)、鐵砧(6)上的U型通道組成一個(gè)循環(huán)回路，鋼球(7)位于循環(huán)回路中；進(jìn)氣通道(11)一端與上接頭(1)的空腔連通，進(jìn)氣通道(11)另一端與下降導(dǎo)管(3)的空腔通道連通；排氣孔(12)的一端與上升導(dǎo)管(4)空腔通道連通，排氣孔(12)的另一端與環(huán)形空腔連通，出氣通道(13)的一端與環(huán)形空腔連通，出氣通道(13)的另一端與下部鉆桿腔連通。它可在普通鉆頭上疊加一個(gè)高頻、低能量的沖擊功，實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)沖擊鉆進(jìn)，提高鉆速。
文檔編號(hào)G01N1/04GK2762098SQ20052009491
公開(kāi)日2006年3月1日 申請(qǐng)日期2005年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月14日
發(fā)明者鄢泰寧, Н.Г.葉戈羅夫, 蔣國(guó)盛, 吳翔, 盧春華, 王榮璟, 張濤 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)