气动冲击钻进技术在岩石钻凿工程中应用广泛,具有钻进效率高、对坚硬岩层适应性强的优点。在调研气动潜孔冲击器的国内外文献基础上,分析了传统冲击器在冲击效率、使用寿命等性能,指出了传统冲击器在能量利用率和活塞尾部断裂失效等方面存在的问题。同时,通过分析国内外市场上应用较多的气动冲击器种类和研究成果,提出了气动潜孔冲击器的主要研制方向,为气动潜孔冲击器的后续发展提供了一定指导。

近十年来,潜孔冲击器(又称:潜孔锤)在我国呈现出突飞猛进的发展势头,涌现出了许多实力雄厚的专业生产企业。其产品质量优异,在国内市场很受欢迎。文中对我国形成产业集群的宣化、长沙以及其他地区的典型企业所生产的潜孔冲击器产品的相关技术参数作了汇总整理,以期能为研发潜孔冲击器的生产企业或使用单位配用选型提供一些参考。

潜孔冲击器在工作过程中,气源压力进入工具中驱动活塞做高频高速的轴向往复运动,并冲击钎头使其进行破岩钻进。首先,以无缸潜孔冲击器为例,结合其结构特点分析工作原理;其次,基于计算流体力学、热力学和应力波传递相关理论,考虑气体的压力、温度和密度的变化,分别建立了气室气体的瞬变流模型、绝热模型以及活塞的冲击回弹模型;然后,基于活塞的运动状态和气室气体状态,将潜孔冲击器1个运动周期分为11个不同阶段,结合上述3个模型和活塞的运动