[发明专利]一种活阀式无气垫高性能气动冲击器

说明书

本发明公开了一种活阀式无气垫高性能气动冲击器，该气动冲击器采用中心配气的结构形式，在中心配气的位置上设置有活动配气阀，所述活动配气阀有中心进气通道和周向均布的进气长圆孔，其后端装配在上保持套中，前端与活塞后侧的内孔滑动配合，所述活塞的内孔上有配流槽，通过活动配气阀的往复移动，能大幅度的减少活塞冲程阶段前腔的进气行程，使得活塞的冲程阶段的加速运动时间占比大幅增加，有利于活塞在达到相同单次冲击功的前提下，减少活塞的工作行程，提高冲击器的冲击频率，提高冲击器的能量转换率，进而提高钻凿的效率。

技术领域

本发明涉及冲击器技术领域，特别涉及一种活阀式无气垫高性能气动冲击器。

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，在岩土工程中得到了非常广泛的应用。但在工程使用中，使用气动冲击器钻凿硬岩时，燃料消耗大，施工成本高。其原因之一在于气动冲击器的能量转换率一直徘徊在20％-30％左右，处于较低水平，最近市场上推出一种快速的气动冲击器，简称“快冲”较其他气动冲击器相比，由于其冲击频率的提高，表现出较高的钻进效率，这种“快冲”是组合优化了冲击器活塞质量，工作行程、上下作用面积等设计的参数，以提高冲击频率为目标，拟定一种更适合提高钻进速度的工况点而设计的一种气动冲击器。但这种“快冲”是基于高压气动冲击器基础上，通过适当降低冲击器的单次冲击功，实现提高冲击频率的，虽然其钻凿效率有一定的提高，但气动冲击器的能量转换率没有明显的提高，气动冲击器的钻凿效率将有待于进一步的提高。

发明者通过对气动冲击器工作机理的深入研究，认为气动冲击器的前腔(冲击器活塞靠近钻头端)的进气行程对气动冲击器的性能有着很大的影响，直接关系着气动冲击器的能量转换率。特别是活塞冲程阶段，当活塞由后止点开始向前做加速运动，经历过后腔(冲击器活塞远离钻头端)进气做功和膨胀做功过程的加速阶段后，冲击器前腔进气，活塞开始做减速运动，活塞运动速度在前腔压力作用下速度不断降低，直至活塞作用在钻头上，完成一次冲击过程。活塞在冲程阶段的运动是先加速后减速，前腔的进气行程越大，对活塞运动的减速影响越大。也就是说冲击器活塞在冲程阶段加速运动后，在活塞还没有撞击钻头上时，由于换向配气的需要，压缩空气已经进入冲击器前腔，形成了一种所谓的“气垫”，为了抵消前腔进气对活塞的减速影响，确保足够大的的单次冲击功，无阀气动冲击器活塞的运动行程设计较长，这样必然导致气动冲击频率相对较低。目前在现有的气动冲击器的结构上，尚缺少技术手段，大幅度减少前腔的进气行程，消除“气垫”对冲击器的性能影响，以提高冲击器的能量转换率，进而提高钻凿的效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种活阀式无气垫高性能气动冲击器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种活阀式无气垫高性能气动冲击器，依次是由上接头，逆止阀密封盖，逆止阀，第一密封圈，弹簧，逆止阀座，外管，第二密封圈，第三密封圈，挡圈，漏斗套，上保持套，活动配气阀，活塞，尾管，挡簧，保持套，半圆卡，密封圈，花键套和冲击钻头组成，所述外管前端螺文连接有上接头，所述外管的内腔固定连接有逆止阀座，所述逆止阀座的中部套接有逆止阀，弹簧，所述逆止阀座的前端设有上保持套，所述上保持套的外侧壁的前端套接有挡圈，所述挡圈与外管相互卡接，所述上保持套的后端固定连接有漏斗套，所述上保持套的中部套接有活动配气阀，所述活动配气阀其后端装配在上保持套中，前端与活塞后侧的内孔滑动配合，所述冲击钻头的外侧壁套接有花键套，所述花键套的外侧壁与外管的前端螺纹固定连接，所述活塞与冲击钻头接触处设有尾管，所述冲击钻头的外侧壁的后端套接有保持套，所述保持套的外侧壁的后端套接有挡簧，所述保持套的前端和花键套后端间设有半圆卡，所述半圆卡上套有密封圈；

所述活动配气阀为一细长圆套型结构，开有中心进气通道和周向均布的进气长圆孔，外圆周后端一体成型有后端面、后台面，所述活动配气阀的外圆周的中部一体成型有台阶控制面，所述活动配气阀的前端一体成型有中心控制端面，所述活动配气阀的外圆周的前端一体成型有前端控制面；