贯通式风动绳索取芯潜孔锤.pdf

用于地下勘探的贯通式取芯钻进或全面钻进的潜孔冲击设备。
    现有的贯通式气动潜孔锤，如1982年英国2117428A号专利公布的“贯通式气动潜孔冲击器”，只能实现普通的提钻取芯或反循环连续取芯钻进，冲击器性能参数不能调整，难以依岩性不同而选择最佳参数进行钻进，如能实现绳索取芯就能克服反循环连续取芯钻进易堵塞或整块岩芯及岩屑颗粒卡压在内管中发生堵塞的困难。但现有的液动绳索取芯冲击器，由于冲击器设置在内管上，冲击能量传递机构接触台阶小，不仅冲击能量受限，而且接触台阶寿命很短，不同程度地影响了钻孔质量、进尺速度和钻探效率。

    本实用新型的目的和任务就是要解决在潜孔锤上实现绳索取芯和液动绳索取芯钻具冲击能量传递机构接触台阶小，冲击能量受限，寿命短和优选钻进参数，内管堵塞的问题，同时解决了在复杂的砂砾岩地层或坚硬的破碎地质体钻进速度低，采芯率低，以及普通气动潜孔锤岩样颗粒小和岩样污染等问题。

    贯通式风动绳索取芯潜孔锤由接头总成22通过螺纹与无伐潜孔冲击器20联接构成内管7和外管17，在接头总成22的内管中设有弹卡室3和座环4，接头总成22本身是一个双壁钻杆，可以灵活组配，即可接绳索取芯钻具，亦可接普通钻具。无伐潜孔冲击器20的上部通过螺纹与接头5联接，使接头总成22与无伐潜孔冲击器20成为一体；绳索取芯内管总成6置于接头总成22和无伐潜孔冲击器20内，绳索取芯内管总成6的内管进入无伐潜孔冲击器20的贯通孔18中，弹卡钳19进入弹卡室3内时自动涨开，使绳索取芯内管总成6悬挂在无伐潜孔冲击器20中，通过扶正环13径向定位，内管7与钻头内孔15为配合直经，内管7下端与钻头内孔15密切配合，使岩芯顺利进入内管7中。在绳索取芯内管总成6的上部设有捞矛头1，当需要提取岩芯时投入打捞器，带动捞矛头1，弹卡钳19同时收回，与弹卡室3脱开，将绳索取芯内管总成6提升到地表，即可实现绳索取芯；当需要反循环连续取芯钻进时，将双壁钻杆2直接与无伐潜孔冲击器20联接，堵塞钻头上的排气孔21，换用带喷射孔的砧子12，即可实现反循环连续取芯钻进；若需用普通提钻取芯钻进，用普通钻杆与接头总成22直接联接，放入绳索取芯内管总成6做为普通岩芯管使用，即为双动双管钻具；当不需要岩芯时，只需换上全面钻进钻头，用普通钻杆联接无伐潜孔冲击器20即可实现全面钻进。遇地质条件复杂时通过改变内缸8，隔套10，衬套11的几何尺寸，实现配气参数的改变，使冲击器性能参数调节到27种，改变了冲击器的配气行程，较大的提高了冲击器的单次冲击功，实现依地质条件选择最佳钻进参数。

    经现场钻探试验，使用贯通式风动绳索取芯潜孔锤，可根据用途、岩层特点随时可以改变钻探工艺，既能反循环连续取芯钻进，也能实现绳索取芯钻进、普通提钻取芯钻进、连续取样钻进，还可以全面钻进，从而实现了多工艺钻探。同时还可以根据岩层性质将钻进性能参数调节到最佳状态，工作稳定可靠。该钻具冲击功为403.84J－83.19J，冲击频率为14.54HZ－15.79HZ。应用该钻具不仅效率高、岩芯纯度高，而且能起到护壁作用，提高了钻探工作效率，节省了钻探工作时间和原材料。

    附图说明：

    附图为贯通式风动绳索取芯潜孔锤结构图：1捞矛头，2双壁钻杆，3弹卡室，4座环，5接头，6绳索取芯内管总成，7内管，8内缸，9活塞冲锤，10隔套，11衬套，12砧子，13扶正环，14喷射孔，15钻头内孔，16球齿取芯钻头，17外管，18贯通孔，19弹卡钳，20无伐潜孔冲击器，21钻头排气孔，22接头总成。

    本实用新型的进一步构成是潜孔锤的活塞冲锤9是通过双壁钻杆2进入高压空气，通过内缸8气道到达活塞下缸，使活塞冲锤9产生回程，当到达内缸8上腔时，高压空气进入活塞冲锤9上部，促使活塞冲锤9高速下行撞击砧子12，上、下缸排气分别通过内管外侧和衬套内孔排气。冲击器性能参数调整视不同地层岩性调节内缸8、隔套10、衬套11三个零件的几何尺寸，就可使冲击器性能参数调节到27种。在通常情况下，内缸8、隔套10、衬套11三个零件组装时选择中间参数，其冲击功、冲击频率为中等，当钻进遇到坚硬岩石时，因冲击功不足而使钻进效率下降，此时便可更换内缸8的轴向长度，由原来的331mm改为318mm，隔套10的轴向长度由原来的110mm改为123mm，衬套11排气孔轴向尺寸由原来的57mm改为43mm，这样既增大了上、下气缸地进气长度，又增大了上、下气室排气长度，进而改变了冲击器的配气行程，较大幅度的提高了冲击器的单次冲击功，使钻头上的硬质合金最有效地体积破碎岩石，保正较高的钻进效率。