一种空气潜孔锤的制作方法

本技术涉及地质钻探施工，具体涉及一种空气潜孔锤。

背景技术：

1、空气潜孔锤钻进工艺以冲击回转方式碎岩，有利于岩石产生体积破碎，提高机械钻速，尤其适用于硬岩、卵砾石层、破碎地层等，此外还具有适合缺水地区施工、绿色环保、可保护有益储层等优点，是提高钻探施工效率、降低施工成本的最佳方法之一。

2、然而，常规空气潜孔锤钻进时需要由钻杆驱动其旋转，这在应用过程中存在一定的限制，具体表现在：(1)钻杆柱受力情况恶劣。气体钻进条件下，由于缺少泥浆的润滑与粘滞阻尼，钻杆旋转过程中与井壁的偏磨更加剧烈，会大幅降低钻杆的疲劳寿命；(2)不适用于定向钻进。常规空气潜孔锤钻进若想实现井眼轨迹调整，只能通过调整钻具组合中扶正器或稳定器的位置或者采用带斜面的钻头来进行造斜，这对钻机回转能力提出更高要求，且进一步加剧钻杆柱偏磨，同时也无法实现钻孔轨迹的精确控制。

3、为改善钻杆柱受力情况，更为重要的是拓展空气潜孔锤钻探工艺在定向钻进中的应用，需要设计一种钻头可自回转的空气潜孔锤。国内外研究人员对此进行了一些探索，其普遍原理是通过在潜孔锤锤体内部增加回转装置，利用活塞的线性往复运动驱动钻头旋转，避免钻头重复冲击同一位置形成凹槽从而导致钻头齿损坏，破岩仍以冲击为主，钻头回转为间歇运动，但目前总体仍处于方案研究阶段，尚无实际应用，存在输出扭矩小、回转装置阻力大、结构复杂、加工难度大、可靠性差等问题。

技术实现思路

1、(一)本实用新型所要解决的技术问题之一是：现有的方案存在输出扭矩小、回转装置阻力大、结构复杂、加工难度大、可靠性差等至少一个问题。

2、(二)技术方案

3、为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种空气潜孔锤，包括：所述空气潜孔锤包括：上接头，外壳，设于外壳内的配气阀座、内缸、活塞、螺旋套及传动套，与所述外壳连接的下接头，与所述下接头连接的钻头；其中，

4、所述上接头固定连接在所述外壳的上端；

5、所述配气阀座的上端用于与逆止阀弹性连接，所述逆止阀与所述上接头的下端连接，所述配气阀座开设有若干个通气孔；

6、所述内缸固定套设于所述配气阀座的上端，所述内缸与所述外壳之间形成有通道，所述内缸上开设有与所述通气孔和所述通道连通的后气孔；

7、所述活塞外壁上还设有活塞表面气道，所述内缸上还设有与所述活塞表面气道连通的前气孔，所述配气阀座的下端穿设于所述内缸和所述活塞中；

8、所述螺旋套套设于所述活塞的下端外；

9、所述传动套套设于所述螺旋套外，且与所述钻头连接，所述传动套与所述螺旋套可结合或分离；

10、其中，所述活塞沿所述外壳的轴向上下往复运动带动所述螺旋套转动从而带动所述钻头单向转动。

11、根据本实用新型的一个实施例，所述空气潜孔锤还包括：卡块和卡块弹簧，所述传动套上设有豁口，所述卡块转动设于所述豁口处，所述螺旋套的外侧设有外侧齿，所述卡块在所述卡块弹簧的作用下伸出所述豁口与所述外侧齿接触或分离，使所述传动套与所述螺旋套结合或分离。

12、根据本实用新型的一个实施例，所述内缸上还设有强吹孔，所述强吹孔位于所述后气孔与所述前气孔之间，所述活塞上下移动能够使所述强吹孔与所述活塞的中心孔连通。

13、根据本实用新型的一个实施例，所述活塞由上之下依次包括大端、中段和小端，所述大端处的中心孔与所述配气阀座的配气杆配合，所述活塞外表面气道沿轴向设置，且能够连通所述大端与所述中段；

14、所述活塞的外表面还有沿轴向对称的至少两道活塞限位凹槽，所述活塞限位凹槽用于与穿过所述外壳的定位销配合。

15、根据本实用新型的一个实施例，所述螺旋套内部设置有螺旋键槽，所述小端的下端上对称的设置有与所述螺旋键槽匹配的活塞螺旋键，所述活塞轴向移动时，所述螺旋键始终保持在螺旋键槽中。

16、根据本实用新型的一个实施例，所述配气阀座与内缸过渡配合，所述配气阀座的两端通过所述上接头的下端和所述内缸内部的凸台定位，所述配气阀座中心沿轴向设置有阶梯状的通孔，所述通孔的大直径处用于安装逆止阀及与所述逆止阀连接的弹簧，所述通孔的小直径处为配气杆的气道。

17、根据本实用新型的一个实施例，所述传动套外表面设有两道凹槽，用于放置滚珠；所述滚珠用于减小所述传动套旋转过程中与所述外壳之间的摩擦阻力。

18、根据本实用新型的一个实施例，所述空气潜孔锤还包括保持环，所述保持环分别通过外壳内设置的台阶及所述下接头上端端面限位，所述保持环卡住所述钻头。

19、根据本实用新型的一个实施例，所述空气潜孔锤还包括轴承套和轴承，所述轴承上端外径与所述下接头过盈配合，所述轴承下端外径与所述下接头间隙配合，所述轴承下端内径与所述轴承套过盈配合，所述轴承上端外径与所述轴承套间隙配合。

20、根据本实用新型的一个实施例，所述螺旋套与所述传动套的端面设有垫片。

21、本实用新型的有益效果：可实现利用潜孔锤活塞的轴向往复运动驱动钻头单向旋转。钻进过程中，保持空气潜孔锤高效冲击碎岩优点的同时，钻杆及钻具无需旋转，从而可改善气体钻进工况下钻杆柱的受力情况，延长钻杆使用寿命，并可进一步拓展空气潜孔锤钻进工艺在定向钻进中的应用，提高定向钻进特别是硬岩及强研磨性地层钻进效率。与现有方案相比，本实用新型结构可靠，旋转阻力小，输出扭矩大，实用性好。

技术特征：

1.一种空气潜孔锤，其特征在于，所述空气潜孔锤包括：上接头，外壳，设于外壳内的配气阀座、内缸、活塞、螺旋套及传动套，与所述外壳连接的下接头，与所述下接头连接的钻头；其中，

2.根据权利要求1所述的空气潜孔锤，其特征在于：所述空气潜孔锤还包括：卡块和卡块弹簧，所述传动套上设有豁口，所述卡块转动设于所述豁口处，所述螺旋套的外侧设有外侧齿，所述卡块在所述卡块弹簧的作用下伸出所述豁口与所述外侧齿接触或分离，使所述传动套与所述螺旋套结合或分离。

3.根据权利要求1所述的空气潜孔锤，其特征在于：所述内缸上还设有强吹孔，所述强吹孔位于所述后气孔与所述前气孔之间，所述活塞上下移动能够使所述强吹孔与所述活塞的中心孔连通。

4.根据权利要求1所述的空气潜孔锤，其特征在于：所述活塞由上之下依次包括大端、中段和小端，所述大端处的中心孔与所述配气阀座的配气杆配合，所述活塞外表面气道沿轴向设置，且能够连通所述大端与所述中段；

5.根据权利要求4所述的空气潜孔锤，其特征在于：所述螺旋套内部设置有螺旋键槽，所述小端的下端上对称的设置有与所述螺旋键槽匹配的活塞螺旋键，所述活塞轴向移动时，所述螺旋键始终保持在螺旋键槽中。

6.根据权利要求1所述的空气潜孔锤，其特征在于：所述配气阀座与内缸过渡配合，所述配气阀座的两端通过所述上接头的下端和所述内缸内部的凸台定位，所述配气阀座中心沿轴向设置有阶梯状的通孔，所述通孔的大直径处用于安装逆止阀及与所述逆止阀连接的弹簧，所述通孔的小直径处为配气杆的气道。

7.根据权利要求1所述的空气潜孔锤，其特征在于：所述传动套外表面设有两道凹槽，用于放置滚珠；所述滚珠用于减小所述传动套旋转过程中与所述外壳之间的摩擦阻力。

8.根据权利要求1所述的空气潜孔锤，其特征在于：所述空气潜孔锤还包括保持环，所述保持环分别通过外壳内设置的台阶及所述下接头上端端面限位，所述保持环卡住所述钻头。

9.根据权利要求1所述的空气潜孔锤，其特征在于：所述空气潜孔锤还包括轴承套和轴承，所述轴承上端外径与所述下接头过盈配合，所述轴承下端外径与所述下接头间隙配合，所述轴承下端内径与所述轴承套过盈配合，所述轴承上端外径与所述轴承套间隙配合。

10.根据权利要求1所述的空气潜孔锤，其特征在于：所述螺旋套与所述传动套的端面设有垫片。

技术总结本技术涉及地质钻探施工技术领域，具体涉及一种空气潜孔锤，可实现利用潜孔锤活塞的轴向往复运动驱动钻头单向旋转。钻进过程中，保持空气潜孔锤高效冲击碎岩优点的同时，钻杆及钻具无需旋转，从而可改善气体钻进工况下钻杆柱的受力情况，延长钻杆使用寿命，并可进一步拓展空气潜孔锤钻进工艺在定向钻进中的应用，提高定向钻进特别是硬岩及强研磨性地层钻进效率。与现有方案相比，本技术结构可靠，旋转阻力小，输出扭矩大，实用性好。技术研发人员：岳永东,谭春亮,朱文鉴,冉灵杰,渠洪杰,卢倩,祝强,苏兴涛,冯跃文,林广利,卢猛,宋殿兰受保护的技术使用者：北京探矿工程研究所技术研发日：20231206技术公布日：2024/6/20