潛孔鑽機衝擊器的結構與工作原理

衝擊器是潛孔鑽機鑽進中的關鍵組成部分，用於給鑽頭提供軸向往複碎岩衝擊力，以便冷卻鑽頭和挾帶岩屑等，同時也是井底動力鑽具的動力液，結構如下圖所示，主要由後接頭、外套管、逆止閥、調氣塞、汽缸、配氣座、活塞、導向套、碟形彈簧、卡環、彈簧、保持環、膠圈、前接頭等組成。

潛孔鑽機衝擊器的工作原理是:依靠高壓氣體往複推動活塞高速向下運動衝擊鑽頭破碎岩石。首先，高壓氣體通過後接頭的中心孔推開逆止閥以後分為兩路，一路通過調氣塞進入配氣座中心孔。再沿汽缸內孔、活塞內孔、鑽頭內孔到達鑽孔孔底，實現吹渣，使岩渣排出孔外；另一路即高壓氣體的主要部分通過配氣座的軸向孔、汽缸的進氣孔進入外套管與汽缸之間的間隙。為了通氣，外套管內側設計有通氣用的環形槽，汽缸外圓銑有通氣用槽，內孔銑有偏心槽，活塞外圓銑有通氣用U形槽。高壓氣體通過這些通氣道進入前部由活塞、導向套、鑽頭、外套管等共同形成的回程氣室，再由回程氣室內的高壓氣體推動活塞向後運動(後接頭一端為後，前接頭一端為前)。當活塞運動到大端內孔與鑽頭上的釺尾管脫離時，高壓氣體通過釺尾管、鑽頭中心孔到達孔底，與從調氣塞過來的高壓氣體匯合，共同完成吹渣作用。此時、氣體壓力迅速下降，而與此同時，由於活塞回程運動關閉了回程進氣通道，活塞靠慣性力繼續回程運動，直到活塞的慣性力與活塞進氣壓力形成的衝程力平衡時，活塞才停止返程運動，在衝程壓力作用下進行衝程運動打擊鑽頭而做功，完成破岩工作。當衝程運動快要接近鑽頭時，則回程進氣通道打開、又開始活塞的回程準備工作，如此住複，完成潛孔鑽機的鑽進工作。

當活塞回程進氣通道被活塞的返程運動關閉時，高壓氣流通過後接頭的中心心孔推開逆止閥，再經過配氣座軸向孔、汽缸徑向孔進入由外套管、活塞、汽缸共同形成的衝程氣室。由於高壓氣流的作用，在活塞大端直徑與小端直徑形成的環形麵積差上產生一個力，是衝程力的一部分，但這個力不大，所以造成活塞返程時能夠靠慣性力來克服這一衝程力而運動一段距離。在活塞運動到活塞小端中心孔與配氣座右端端麵封住時，這時活塞小端麵、配氣座與汽缸內孔共同形成了第二個衝程氣室。由於活塞的慣性使衝程氣室內氣體受到壓縮、則室內壓力上升；活塞繼續回程運動，當活塞小頭右端麵超過汽缸內孔偏心槽時，高壓氣體通過活塞小頭細徑與汽缸內徑，以及汽缸偏心槽的間隙進入第二個衝程氣室，這時衝程壓力才達到最大。它由三部分組成:一是活塞大徑小徑差形成的環形麵積；二是活塞小端而積減去活塞內孔麵積得到的差；三是壓縮氣體膨脹做功。當潛孔鑽機停止鑽進時，井底往往存有岩渣、泥水混合物等，為使孔底清潔，則需要強吹風以便排渣，即衝擊器停止工作，全部氣體用來吹渣、排渣。高風壓潛孔鑽機的衝擊器一般設計有強吹風係統，此時應提起衝擊器，隨著鑽頭向前運動，活塞跟著鑽頭向前運動，直到活塞小端移動到使氣缸最上端的孔(吹渣孔)露出。這時進氣氣壓通過吹渣孔進入孔底。同時，衝擊器循環係統運動通道被封閉，所有高壓氣體都用於排渣，達到使孔底清潔的目的。若繼續鑽進隻需操縱潛孔鑽機的進給係統，使鑽頭衝擊破岩工作。