本發(fā)明涉及一種氣動沖擊鉆孔設備，尤其是一種沖擊頻率可調(diào)節(jié)的高風壓深孔沖擊器，用于打深孔水井、深孔基礎樁及各種土木工程和地下開采所需的打深孔場合。

背景技術(shù)：

當前，市場上的深孔沖擊器主要為宜昌市五環(huán)鉆機具有限責任公司于2010年申請獲得的專利《無閥單缸型高效潛孔沖擊器》，其專利號為：ZL 201020124375.6。近幾年，這種沖擊器通過不同生產(chǎn)廠家的不斷改進，目前也只能打孔深為200m以內(nèi)的深孔，難以打深度超過200m的深孔，主要原因在于沖擊器自身的結(jié)構(gòu)決定其在打深孔時，由于沖擊頻率過高，并且沖擊頻率無法調(diào)節(jié)，導致進入沖擊器中的高壓風量大部分維持消耗在沖擊器的活塞做無用功上，而沒有足夠的風量保持進入鉆頭中的通氣孔道進行孔底排渣，一旦鉆頭底部的巖渣不能及時排出就會出現(xiàn)埋鉆和卡鉆，雖然沖擊器的活塞不停地在做功，但整個沖擊是難以進尺的，鉆頭只能重復地擊打在不能排出的巖渣上，這不僅消耗大量的能量，而且嚴重限制了沖擊器打孔的深度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是要解決當前沖擊器的沖擊頻率過高且沖擊頻率無法調(diào)節(jié)，導致打深孔時沖擊力不足，并且不能確保始終有足夠的風壓和風量進入鉆頭孔底排渣，進而影響沖擊器打孔深度的問題，為此提供一種沖擊頻率可調(diào)節(jié)的高風壓深孔沖擊器。

本發(fā)明的具體方案是：一種沖擊頻率可調(diào)節(jié)的高風壓深孔沖擊器，包括依次組裝在一起的后接頭、炮管和前接頭以及鉆頭，后接頭中套裝有控制管，炮管中套裝有活塞，在后接頭、活塞和鉆頭中均設有通氣孔道；控制管具有前側(cè)配氣桿和后側(cè)逆止閥以及配氣孔A，配氣孔A用于連通后接頭中的通氣孔道和配氣桿中的供氣腔，配氣桿的前端與活塞中的通氣孔道相配合；其特征是：所述炮管、活塞的后端和控制管以及后接頭圍成后氣室，在鉆頭的尾端裝有與活塞前端的通氣孔道相配合的尾管，炮管、活塞的前端、尾管和鉆頭以及前接頭圍成前氣室；所述配氣桿前端的側(cè)壁上開設有配氣孔B，并在其前端裝有用于調(diào)節(jié)氣壓和通氣量的膠塞頭；在活塞的后端開設有與其通氣孔道相連通的第一通氣孔和第二通氣孔，在活塞進行返程或沖程運動時，配氣孔B分別與第一通氣孔和第二通氣孔實現(xiàn)交替連通；在活塞的外側(cè)壁上開設有氣槽A、B，氣槽A連通第一通氣孔和前氣室，氣槽B連通第二通氣孔與后氣室；在炮管的內(nèi)壁上開設有環(huán)形凹槽A，用于控制氣槽A與前氣室之間的開啟或關(guān)閉。

本發(fā)明中所述配氣桿前端的管口處設有朝管口內(nèi)側(cè)布置且用于安裝膠塞頭的環(huán)形沿邊；所述膠塞頭具有“T”形的截面結(jié)構(gòu)，并在膠塞頭上開設有通氣孔，其中膠塞頭的大頭端位于供氣腔內(nèi)，并緊貼在環(huán)形沿邊上，膠塞頭的小頭端安裝在環(huán)形沿邊所圍成的安裝孔中。

本發(fā)明中在炮管內(nèi)壁上且緊靠前接頭的后端面依次卡裝有鉆頭保持環(huán)和活塞卡簧。

本發(fā)明中所述配氣孔B由4-6個沿著配氣桿前端的側(cè)壁呈圓周排布的通孔組成；第一通氣孔和第二通氣孔開設有與所述通孔相同的數(shù)量，并均沿著活塞呈圓周布置，第一通氣孔和第二通氣孔對應配備相同數(shù)量的氣槽A和氣槽B；在活塞的外側(cè)壁上開設有環(huán)形凹槽B，用以連通各個氣槽A。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、設計巧妙、故障率低、便于維護，通過對沖擊器的氣路進行優(yōu)化設計，并在配氣桿的前端安裝用于調(diào)節(jié)風壓和通氣量的膠塞頭，在保持沖擊器功率不變的情況下，通過減小活塞的沖擊頻率，增大了沖擊器的沖擊力，并在沖擊器進行沖孔的同時始終確保一定的風壓和通風量對鉆頭的孔底進行排渣，克服了現(xiàn)有的沖擊器在打孔時因不能及時清渣而出現(xiàn)埋鉆和卡鉆的問題，打孔深度達到200～1000m，適用于打深孔水井、深孔基礎樁及各種土木工程和地下開采所需的打深孔場合。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中控制管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1—后接頭，2—炮管，3—前接頭，4—鉆頭，5—控制管，6—活塞，7—通氣孔道，8—配氣桿，9—逆止閥，10—配氣孔A，11—供氣腔，12—后氣室，13—尾管，14—前氣室，15—配氣孔B，16—膠塞頭，17—第一通氣孔，18—第二通氣孔，19—氣槽A，20—通氣孔，21—環(huán)形沿邊，22—安裝孔，23—鉆頭保持環(huán),24—活塞卡簧，25—鎖銷，26—氣槽B，27—環(huán)形凹槽A，28—環(huán)形凹槽B。

具體實施方式

參見圖1-2，一種沖擊頻率可調(diào)節(jié)的高風壓深孔沖擊器，包括依次組裝在一起的后接頭1、炮管2和前接頭3以及鉆頭4，后接頭1中套裝有控制管5并通過鎖銷25固定，炮管2中套裝有活塞6，在后接頭1、活塞6和鉆頭4中均設有通氣孔道7；控制管5具有前側(cè)配氣桿8和后側(cè)逆止閥9以及配氣孔A10，配氣孔A10用于連通后接頭1中的通氣孔道7和配氣桿8中的供氣腔11，配氣桿8的前端與活塞6中的通氣孔道7相配合；所述炮管2、活塞6的后端和控制管5以及后接頭1圍成后氣室12，在鉆頭4的尾端裝有與活塞6前端的通氣孔道7相配合的尾管13，炮管2、活塞6的前端、尾管13和鉆頭4以及前接頭3圍成前氣室14；所述配氣桿8前端的側(cè)壁上開設有配氣孔B15，并在其前端裝有用于調(diào)節(jié)氣壓和通氣量的膠塞頭16；在活塞6的后端開設有與其通氣孔道7相連通的第一通氣孔17和第二通氣孔18，在活塞6進行返程或沖程運動時，配氣孔B15分別與第一通氣孔17和第二通氣孔18實現(xiàn)交替連通；在活塞6的外側(cè)壁上沿軸向開設有氣槽A19，氣槽A19連通第一通氣孔17和前氣室14，氣槽B26連通第二通氣孔18與后氣室12；在炮管2的內(nèi)壁上開設有環(huán)形凹槽A27，用于控制氣槽A19與前氣室14之間的開啟或關(guān)閉。

參見圖2，本實施例中所述配氣桿8前端的管口處設有朝管口內(nèi)側(cè)布置且用于安裝膠塞頭16的環(huán)形沿邊21；所述膠塞頭16具有“T”形的截面結(jié)構(gòu)，并在膠塞頭16上開設有通氣孔20，其中膠塞頭16的大頭端位于供氣腔11內(nèi)，并緊貼在環(huán)形沿邊21上，膠塞頭16的小頭端安裝在環(huán)形沿邊21所圍成的安裝孔22中。在實際使用時，根據(jù)空壓機提供的風壓和風量，合理地選擇具有不同通氣孔20孔徑的膠塞頭16，根據(jù)通氣孔20孔徑的不同可調(diào)節(jié)風壓和風量，從而改變活塞6做功的頻率（功率不變，減小做功頻率可增大沖擊力），并保持高壓風始終沿著通氣孔道7對鉆頭4的孔底進行清渣。

本實施例中在炮管2內(nèi)壁上且緊靠前接頭3的后端面依次卡裝有鉆頭保持環(huán)23和活塞卡簧24。

本實施例中所述配氣孔B15由4-6個沿著配氣桿8前端的側(cè)壁呈圓周排布的通孔組成；第一通氣孔17和第二通氣孔18開設有與所述通孔相同的數(shù)量，并均沿著活塞6呈圓周布置，第一通氣孔17和第二通氣孔18對應配備相同數(shù)量的氣槽A19和氣槽B26；在活塞6的外側(cè)壁上開設有環(huán)形凹槽B28，用以連通各個氣槽A19。

本發(fā)明的工作過程如下：

(1)準備開始：先放下沖擊器，將沖擊器的后接頭1與鉆桿的機件對接，當鉆頭4與巖層接觸并頂起活塞6使其處于圖示位置時，準備工作已經(jīng)做好；

來自空壓機的高壓氣體P經(jīng)過后接頭1中的通氣孔道7，頂開逆止閥9，氣體經(jīng)過控制管5上的配氣孔A10進入供氣腔11，由供氣腔11進行配氣；

(2)返程運行（活塞6向上運動）：進入控制管5中供氣腔11的高壓氣體P，在活塞6處于圖示位置時，配氣桿8前端的配氣孔B15與第一通氣孔17相連通，分配的高壓氣體P1沿著氣槽19進入前氣室14，前氣室14中的高壓氣體因氣壓增大而膨脹，推動活塞6向上運動。當活塞6向上運動到配氣桿8前端的配氣孔B15與活塞6上的第二通氣孔18相連通時，從配氣孔B15分配的高壓氣體P2通過第二通氣孔18進入后氣室12，后氣室12中的高壓氣體因氣壓增大而開始膨脹，此時第一通氣孔17被封閉，活塞6前端的沖擊面與尾管13脫離，儲存在前氣室14中的高壓氣體通過尾管13和鉆頭4中的通氣孔道7對鉆頭4的孔底進行清渣，從而前氣室14內(nèi)的氣壓逐漸減小，當前氣室14內(nèi)的氣壓和后氣室12內(nèi)的氣壓相等時，活塞6停止向上運動，返程結(jié)束；

(3)沖程運動（活塞6向下運動）：當后氣室12內(nèi)的氣壓大于前氣室14內(nèi)的氣壓時，活塞6在氣壓差和自重慣性下向下運動，并沖擊鉆頭4進行破巖；再此過程中，雖然活塞6下降到第一通氣孔17與配氣桿8前端的配氣孔B15相通，但是由于鉆頭4受到?jīng)_擊已破巖，也會隨之下降，由此尾管13與活塞6還是處于脫開狀態(tài)，從而使得前氣室14不能形成封閉的空間，故活塞6在氣壓作用下一直向下運動，直至活塞6與控制管5上的配氣桿8脫離，此時后氣室12內(nèi)的高壓氣體經(jīng)過活塞6的通氣孔道7、尾管13和鉆頭4中的通氣孔道7對鉆頭4的孔底進行清渣，后氣室12內(nèi)的氣壓逐漸減??；

(4)返程與沖程運動交替進行：當后氣室12內(nèi)的氣壓逐漸減小到一定程度后，活塞6不再沖擊，沖擊器會在鉆機的給進力的作用下，使得沖擊器處于圖示狀態(tài)，沖擊器一旦處于圖示狀態(tài)，活塞6就要開始進行返程運動；

(5)孔底清渣：對鉆頭4孔底的清渣過程分別在兩個氣路進行，其中一路是活塞6在進行沖程和返程的過程中，利用前氣室14和后氣室12泄壓排氣至鉆頭12的孔底進行清渣；另外一路是從配氣桿8分配的高壓氣體P0經(jīng)過膠塞頭16、活塞6的通氣孔道7、尾管13和鉆頭4中的通氣孔道7始終對鉆頭4的孔底進行清渣。