[发明专利]一种冲击器及工作方法

说明书

本发明提供了一种冲击器及工作方法，冲击器本体的外套管内部安装有活塞、导向套和卡环，前接头套装在钻头尾柄上并构成花键轴套配合，且前接头通过螺纹与外套管端头连接；对开式卡环安装在导向套与前接头之间，活塞设在外套管的内部，与外套管构成滑动配合，活塞冲击端圆周与导向套内孔参与配气动作；所述导向套内设有多个第一过气通道，以确保冲击器在提杆状态时前气室内气体经钻头冲击端花键槽、卡环上过气通道、钻头与前接头花键的配合间隙快速地排至冲击器外部。最大程度的保证了钻头与活塞冲击作业过程中，使得钻头冲击端面与活塞轴线趋于垂直，保证钻头与活塞机械能传递更为充分、受力都更合理，能有效的减少钻头及活塞的断裂。

技术领域

本发明涉及冲击器领域，具体涉及一种冲击器及工作方法。

背景技术

冲击器是凿岩施工中应用较为常见的凿岩工具。其利用高压压缩空气作动力源，驱动冲击活塞往复运动将压缩空气的内能转化为机械能，实现活塞对钻头高频冲击，转而达到钻头对岩层做功完成破岩动作的。工作过程中，冲击器一方面受钻机动力头驱使带动与前接头花键配合的钻头作回转运动，同时还承受钻机动力头提供的向下轴压力，以保证冲击器能持续掘进。

钻头与冲击器的可靠连接及有效定位直接影响冲击器能否高效稳定的运行和服役寿命长短。

参见图1和2，传统设计的冲击器起始状态时，只有钻头中部端面与前接头端面配合构成轴向定位，使得钻头冲击端面与活塞轴线趋于垂直，由于其轴向定位端面设置在冲击器底部，工作过程中，岩粉容易进入到轴向定位端面，进而造成轴向定位端面的磨蚀，进一步导致轴线定位失效，导致钻头冲击端面与活塞轴线产生一定偏移夹角，使得冲击过程中活塞与钻头的冲击力传递产生偏移，受力不合理，造成钻头和活塞的断裂，严重影响冲击器的使用寿命。

发明内容

本发明目的是提供一种冲击器，此冲击器通过对钻头设置双重端面定位，最大程度的保证了钻头与活塞冲击作业过程中，使得钻头冲击端面与活塞轴线趋于垂直，保证钻头与活塞机械能传递更为充分、受力都更合理，能有效的减少钻头及活塞的断裂。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种冲击器，它包括冲击器本体，所述冲击器本体的外套管内部安装有活塞、导向套和卡环，前接头套装在钻头尾柄上并构成花键轴套配合，且前接头通过螺纹与外套管端头连接；对开式卡环安装在导向套与前接头之间，活塞设在外套管的内部，与外套管构成滑动配合，活塞冲击端圆周与导向套内孔参与配气动作；所述导向套内设有多个第一过气通道，以确保冲击器在提杆状态时前气室内气体经钻头冲击端花键槽、卡环上过气通道、钻头与前接头花键的配合间隙快速地排至冲击器外部；

所述导向套的内部设置有导向套内定位台阶，开始工作时，冲击器受向下轴压力，保证钻头的冲击端配合面与导向套内定位台阶所形成的导向套内阶梯配合面相接触配合，并构成钻头的轴向定位，且钻头颈部圆周与前接头内腔配合形成径向定位；同时，活塞冲击端面与钻头端面接触，达到冲击器起始工作状态。

冲击器起始工作状态时，前接头的花键起点至钻头的冲击端面的距离H1大于等于钻头的花键起点至钻头的冲击端面的距离H2。

冲击器起始工作状态时，所述钻头的中部端面与前接头的配合端面构成钻头的轴向定位，同时钻头的冲击端配合面与导向套内定位台阶所形成的导向套内阶梯配合面相接触配合，并构成钻头的轴向定位，且钻头颈部圆周与前接头内腔配合形成径向定位。

一种冲击器的工作方法，包括以下步骤：

在提杆状态下，钻头吊挂在对开式卡环上，使得钻头的冲击端配合面与导向套内阶梯配合面脱离配合，此时前气室内的气体经第一过气通道、钻头冲击端花键槽、卡环上过气通道和配合间隙快速地排至冲击器外部；

在冲击器起始工作状态时，钻头的冲击端配合面与导向套内定位台阶所形成的导向套内阶梯配合面相接触配合构成钻头的第一轴向定位，钻头的中部端面与前接头的配合端面构成钻头的第二轴向定位，钻头颈部圆周与前接头内腔配合形成径向定位，使得钻头的冲击端配合面与活塞轴线更趋近于垂直。