具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种岩屑冲击压缩工具，岩屑冲击压缩工具用于将岩屑压实。岩屑冲击压缩工具包括第一驱动部10(第一驱动部10又可以称为压头缸)和第二驱动部20(第二驱动部20又可以称为挤压缸)，第一驱动部10用于提供压缩岩屑的静压力。第二驱动部20与第一驱动部10的驱动端驱动连接，以使第一驱动部10的静压力作用于第二驱动部20上。其中，第二驱动部20包括压紧部21和冲击部22，压紧部21的压紧端用于与岩屑进行抵接，具体的，压紧部21的压紧端用于挤压或挤推岩屑。冲击部22与压紧部21驱动连接，以通过冲击部22向压紧部21提供冲击力，这样，在第一驱动部10的静压和第二驱动部20的冲击联合作用下将岩屑压实。

采用本实施例提供的岩屑冲击压缩工具，第一驱动部10向第二驱动部20提供的静压力将作用于岩屑，第二驱动部20的冲击部22冲击压紧部21以向压紧部21提供冲击力，通过静压和冲击结合的方式，可以在较低静压载荷下和较短时间内将岩屑压实，显著提高了岩屑的压缩效率。因此，通过本实施例提供的岩屑冲击压缩工具，能够解决现有技术中的井下岩屑压缩效率较低的技术问题。

具体的，本实施例中的第一驱动部10为第一液压驱动结构，第二驱动部20为第二液压驱动结构，第一液压驱动结构的油路与第二液压驱动结构的油路连通，以通过第一液压驱动结构向第二液压驱动结构提供驱动力。第一液压驱动结构具有第一岩屑通道11，第二液压驱动结构具有第二岩屑通道23，第一岩屑通道11与第二岩屑通道23连通。采用液压驱动结构，能够提供稳定地驱动力，以保证压缩的可靠性和稳定性。第一岩屑通道11和第二岩屑通道23均用于输送岩屑。

在本实施例中，第二液压驱动结构包括芯轴24，芯轴24与第一液压驱动结构的驱动端驱动连接，以使第一液压驱动结构的静压力作用于芯轴24上。第二液压驱动结构的油路设置在芯轴24上，第二液压驱动结构的油路与第二岩屑通道23间隔设置，以使第二液压驱动结构的油路和第二岩屑通道23互不影响。

具体的，本实施例中的压紧部21包括前缸筒211、环形活塞212，前缸筒211套设在芯轴24上，芯轴24具有第一台肩241，前缸筒211的内壁具有第二台肩2111，第一台肩241抵接在第二台肩2111上。具体的，第一台肩241被前缸筒211后端的中间接头25压靠在前缸筒211内壁的第二台肩2111上。环形活塞212可活动地套设在芯轴24上，环形活塞212位于前缸筒211和芯轴24之间，环形活塞212靠近第一台肩241的端面与芯轴24和前缸筒211围成第一环形密封腔31，芯轴24上设置有第一油路通道41，第一油路通道41与第一环形密封腔31连通，以在第一油路通道41内的油压作用下推动环形活塞212向靠近压紧端的方向运动。采用这样的结构设置，能够便于稳定地驱动环形活塞212压紧岩屑运动，以使环形活塞212稳定地向岩屑提供压紧力。

在本实施例中，压紧部21还包括前端盖213，前端盖213设置在前缸筒211的端部，环形活塞212靠近前端盖213的端面与前端盖213和前缸筒211围成第二环形密封腔32，芯轴24上设置有第二油路通道42，第二油路通道42与第二环形密封腔32连通，以在第二油路通道42的油压作用下推动环形活塞212向远离压紧端的方向运动。采用这样的结构设置，能够便于在完成压紧工作后稳定地驱动环形活塞212远离岩屑运动。具体的，芯轴24的前轴体244穿过环形活塞212的中心孔后插入前端盖213的内腔内，第一岩屑通道11与前端盖213连通。

具体的，本实施例中的压紧部21还包括塞杆214，前端盖213上设置有连通孔2131，连通孔2131与第二岩屑通道23连通设置，以使第二岩屑通道23内的岩屑进入连通孔2131内。塞杆214插设在连通孔2131内，塞杆214的一端与环形活塞212连接，塞杆214的另一端形成压紧部21的压紧端。在工作时，环形活塞212将带动塞杆214运动，并通过塞杆214将连通孔2131内的岩屑推出并压实。具体的，本实施例中的连通孔2131为多个，多个连通孔2131环形间隔设置在前端盖213上，塞杆214也为多个，多个塞杆214与多个连通孔2131一一对应地设置，各个塞杆214插设在相应的连通孔2131内，以便于通过多个塞杆214更好地对岩屑进行压实，以提高压紧效果。

具体的，通过油压推动环形活塞212和塞杆214伸出，以使塞杆214用于封堵连通孔2131，以使前端盖213的端面和塞杆214的压紧端形成压紧端面，通过该完整的压紧端面能够更好地对岩屑进行压实。通过油压还可以推动环形活塞212和塞杆214回缩，以使连通孔2131和第二岩屑通道23连通，以便于岩屑进入连通孔2131内。

在本实施例中，第二液压驱动结构还包括中间接头25，中间接头25套设在芯轴24上，前缸筒211与中间接头25的外侧壁连接。冲击部22包括冲击件和换向结构222，冲击件可活动地套设在芯轴24上，冲击件用于对中间接头25进行冲击，并通过中间接头25将冲击力传递至前缸筒211上。换向结构222的至少部分与冲击件连接，以通过在冲击件的运动下，通过冲击件带动换向结构222运动。换向结构222用于控制冲击件的运动方向，以使换向结构222控制冲击件向靠近中间接头25运动或向远离中间接头25运动。

具体的，本实施例中的冲击件为环形冲锤221，芯轴24上具有第三台肩242，环形冲锤221上具有第四台肩2211，具体的，环形冲锤221的前端套在芯轴24的第三台肩242上，且环形冲锤221的前端可以与中间接头25接触。环形冲锤221的第四台肩2211套在芯轴24的后轴体245上。第三台肩242和第四台肩2211用于围成第三环形密封腔33，芯轴24上设置有第三油路通道43，第三油路通道43与第三环形密封腔33连通。采用这样的结构设置，通过第三油路通道43向第三环形密封腔33内供油，在液压的推动作用下能够便于推动环形冲锤221向远离中间接头25的方向运动。

在本实施例中，在芯轴24上设置有泄油口243，泄油口243与第三油路通道43连通。具体的，本实施例中的芯轴24上还设置有泄油通道，泄油通道的一个端口与第三油路通道43连通，泄油通道的另一个端口形成泄油口243，泄油口243位于芯轴24的侧壁上。本实施例中的换向结构222包括滑套2221，滑套2221与环形冲锤221连接，滑套2221上设置有泄油槽22211，滑套2221可活动地套设在芯轴24上，滑套2221具有供油位置和泄油位置。当滑套2221处于供油位置时，泄油槽22211避让泄油口243，以避免第三油路通道43内的油液流入泄油口243处泄油。当滑套2221处于泄油位置时，泄油槽22211与泄油口243连通，以使第三油路通道43内的油液流入泄油口243以进行泄油。

具体的，本实施例中的换向结构222还包括换向块2222，换向块2222设置在环形冲锤221远离中间接头25的一端(即环形冲锤221后端的换向块2222插入滑套2221前端的换向槽22212内)，滑套2221上设置有与换向块2222相适配的换向槽22212，换向块2222可活动地设置在换向槽22212内，环形冲锤221通过换向块2222带动滑套2221运动至供油位置或泄油位置。采用这样的结构设置，环形冲锤221在运动时将带动换向块2222同步运动，换向块2222在换向槽22212内运动，当换向块2222运动至与换向槽22212的端部抵接的位置处时，环形冲锤221将通过换向块2222带动滑套2221运动。具体的，本实施例中的滑套2221通过换向块2222与环形冲锤221进行连接，本实施例中的滑套2221套在芯轴24的后轴体245上，换向槽22212位于滑套2221的前端。

在本实施例中，换向结构222还包括复位件2223，复位件2223套设在芯轴24上，复位件2223的复位端与环形冲锤221连接。采用这样的结构设置，当第三油路通道43供油时，第三油路通道43内的油液将推动环形冲锤221向远离中间接头25的方向运动并挤压复位件2223；随后，滑套2221运动至泄油位置，第三油路通道43内提供的油压不足以以推动环形冲锤221继续向远离中间接头25的方向运动，在复位件2223的作用力下将推动环形冲锤221向靠近中间接头25的方向运动，并使环形冲锤221运动至与中间接头25相抵接的位置处；随后，第三油路通道43又开始供油，并将重复上述工作过程，以完成对中间冲锤的来回冲击过程。

在本实施例中，滑套2221上还设置有限位槽22213，换向结构222还包括限位销2224，限位销2224设置在芯轴24上，限位销2224位于限位槽22213内，以通过限位销2224限制限位槽22213的位置。采用这样的结构设置，能够便于通过限位槽22213和限位销2224的配合限制滑套2221的运动，避免在滑套2221在惯性作用下运动范围过大的情况，以稳定的保证冲击过程的有序进行。具体的，限位槽22213和泄油槽22211均位于滑套2221的后端，芯轴24的后轴体245上的限位销2224插入滑套2221后端的限位槽22213内。

具体的，本实施例中的冲击部22还包括后缸筒223和后端盖224，后缸筒223套设在芯轴24上，环形冲锤221位于后缸筒223和芯轴24之间，也即后缸筒223套在环形冲锤221上。后缸筒223的一端与中间接头25连接，后缸筒223的另一端与后端盖224连接。后端盖224设置在后缸筒223的端部，后端盖224的前端套在滑套2221的后端，后端盖224套在芯轴24的后轴体245上，后端盖224的中间位置设置环形槽，滑套2221后端的限位槽22213和泄油槽22211均位于环形槽内，后端盖224的环形槽与芯轴24之间形成第四环形密封腔34，泄油口243位于第四环形密封腔34内，芯轴24上还设置有第四油路通道44，第四油路通道44与第四环形密封腔34连通。采用这样的结构设置，当滑套2221运动至泄油位置时，第三油路通道43内的油液将经泄油通道由泄油口243流入至第四环形密封腔34内，并经第四油路通道44回流至油箱内，以完成泄油过程。具体的，本实施例中的复位件2223为弹簧，弹簧安装在后端盖224和环形冲锤221之间，弹簧将环形冲锤221前端压靠在中间接头25上。

在本实施例中，第一液压驱动结构(即为挤压缸)包括缸体总成12和活塞总成13，活塞总成13可活动地设置在缸体总成12内，活塞总成13的杆体131与芯轴24驱动连接。活塞总成13的杆体131从缸体总成12的前端伸出并与压头缸的芯轴24对接，并通过连接套50旋紧固定。活塞总成13内部设置有与芯轴24内部相同的通道，在杆体131与芯轴24对接处对应连通，从挤压缸的缸体总成12后端经过活塞总成13可向芯轴24内部对应通道输送岩屑和液压油。采用这样的结构设置，通过活塞总成13的杆体131能够稳定地驱动芯轴24运动，以向岩屑提供稳定的静压力。

具体的，当环形冲锤221压靠在中间接头25上时，滑套2221的换向槽22212前端与换向块2222接触，滑套2221的限位槽22213后端与限位销2224接触，第三油路通道43的泄油口243被滑套2221封闭。环形冲锤221压缩弹簧至最大位置时，滑套2221的换向槽22212后端与换向块2222接触，滑套2221的限位槽22213前端与限位销2224接触，第三油路通道43的泄油口243与滑套2221的泄油槽22211连通。

本实施例中的岩屑冲击压缩工具的工作原理是：

第一步从挤压缸的缸体总成12后端经过活塞总成13、第一岩屑通道11和第二岩屑通道23将岩屑输送至前端盖213的连通孔2131(连通孔2131即为塞杆孔)；

第二步从挤压缸的缸体总成12后端经过活塞总成13和第一油路通道41向第一环形密封腔31供油，使环形活塞212推动塞杆214前伸，将塞杆孔内的岩屑推挤至前端盖213的挤压面上，当塞杆214头部与挤压面平齐时停止；

第三步从挤压缸的缸体总成12后端向挤压缸的后腔供油，活塞总成13通过芯轴24推动整个压头缸前伸，将挤压面上的岩屑向上部封闭井眼推挤，以静压力压缩岩屑；

第四步从挤压缸的缸体总成12后端经过活塞总成13第三油路通道43向第三环形密封腔33供油，此时环形冲锤221压靠在中间接头25上，滑套2221封闭泄油口243，液压油推动环形冲锤221压缩弹簧向后运动，环形冲锤221的换向块2222向后运动一定距离后与换向槽22212后端接触，带动滑套2221向后运动，当滑套2221随环形冲锤221向后运动至限位槽22213前端与限位销2224接触位置时，滑套2221的泄油槽22211与第三油路通道43的泄油口243连通，第三油路通道43和第三环形密封腔33中的液压油从第四环形密封腔34和第四油路通道44泄流，致使弹簧推动环形冲锤221向前运动，换向块2222与换向槽22212后端脱离，在向前运动一定距离后与换向槽22212前端接触，带动滑套2221向前运动，当环形冲锤221撞击中间接头25时，滑套2221运动至限位槽22213后端与限位销2224接触位置，滑套2221再次封闭第三油路通道43的泄油口243，液压油再次推动环形冲锤221压缩弹簧向后运动，由此周而复始驱动环形冲锤221冲击中间接头25，并通过前缸筒211、前端盖213将冲击力传递给岩屑，当岩屑压实后，停止向第三环形密封腔33供油，环形冲锤221终止冲击；

第五步停止向挤压缸的后腔和第一环形密封腔31供油，从挤压缸的缸体总成12后端向挤压缸的前腔供油，活塞总成13通过芯轴24带动压头缸回缩，前端盖213与被压实岩屑脱离，同时经活塞总成13和第二油路通道42向第二环形密封腔32供油，使塞杆214回缩，当压头缸和塞杆214回缩至初始位置后停止；

第六步重复第一步至第五步压缩过程。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：通过静压和冲击联合作用的方式压缩岩屑，能够在较低静压载荷和较短时间内将岩屑压实，以显著提高井下岩屑压缩效率，同时因减小了静压载荷而改善了钻探器的受力状态，以提升作用的可靠性。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。