[发明专利]一种闭式正反循环冲击器

说明书

一种闭式正反循环冲击器是一种快速钻凿岩石的钻井、钻孔机具，应用于各种岩土工程施工中，其包括同心三通道短接、上接头、上外管、变径通风套、隔套、中心配气座、缸套、下外管、芯管、活塞、卡簧、保持套、半圆卡、花键套及钻头，该冲击器采用连接三通道同心钻具，中心配气的结构方案，实现了冲击器工作活塞的最大的有效工作面积，这将显著提高闭式正反循环冲击器的单次冲击功，进而提高冲击器的钻凿效率，本发明还针对接触密封的冲洗液的渗入问题，通过在上述结构的基础上设计一种双向协同逆止阀，进气逆止阀与返气逆止阀协同工作，同时完成开通与关闭操作，提高了冲击器的工作可靠性和工作寿命，有益于冲击器长期、稳定及高效的工作。

技术领域

本发明是一种钻凿岩石的钻井、钻孔机具，应用于各种岩土工程施工中，包括基础工程，矿山开采，水文水井钻凿，地质勘探，石油钻井及地热井等岩土钻凿领域。

背景技术

气动冲击器是快速钻凿硬岩的一种有效的钻凿工具，在各种岩土工程中得到了非常广泛的应用。但在工程的实际使用中，在地质条件复杂的地层、地下水丰富的地层及深孔钻进时存在很多技术问题和不足，特别是随着钻孔孔径的加大，其排屑问题凸显，在一定程度上限制了这项技术的应用与发展。

闭式正反循环气动冲击器使用两种工作介质，使用压缩空气驱动冲击器工作，并通过一专有封闭通道从钻孔中返回至地面，不参与携带破碎的岩屑，另一循环工作介质为泥浆冲洗液，用于携带岩屑、保护孔壁。这种气动冲击器将有效解决常规气动冲击器存在的上述技术问题，详见申请号CN90208731.2的专利文献公开了湿式闭型反循环气动贯通潜孔锤及申请号CN201210496011.4的专利文献公开了泥浆护壁空气潜孔锤钻具及钻井工艺，是在常规低压气动冲击器结构的基础上增加了一层外管和一个芯管，外管用于构成空气返回通道，芯管用做泥浆冲洗液的循环中心通道，由于增加了这些结构，从冲击器的横截面来看，两个通道的空间占用，导致了闭式反循环冲击器的工作活塞有效作用面积的大幅减少，这使得冲击器的单次冲击功小，冲击能力不足，这不仅影响了钻凿的效率，也严重的加剧了钻头的磨损，降低了钻头的使用寿命，增加了施工成本，影响了其实用性。这种基于传统气动冲击器基础上的一种改造，其空气返回的通道的局部还存在着不通畅，沿程压力损失大等问题。这种闭式反循环冲击器，省略了气动冲击器的配置的逆止阀，简化了结构，但是由于其施工是在水下作业的，而冲击器的结构上存在气体介质和泥浆冲洗液介质的接触密封，当冲击器停止工作时，必然会使有一定水柱压力的泥浆冲洗液介质沿接触密封的间隙向冲击器内部低压区域渗入，这样会将泥浆冲洗液的颗粒性岩粉带入接触密封的间隙处，造成接触密封的密封性能下降，严重的情况下，甚至影响冲击器的正常工作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有的闭式反循环冲击器单次冲击功不足及其空气返回通道的局部还存在着不通畅，沿程压力损失大等问题，提供一种闭式正反循环冲击器。

为了解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：