專利名稱：具有可替換式底座件的氣動(dòng)架式鉆機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及鉆掘方法和用于鉆掘的裝置。特別地，本發(fā)明涉及包括帶有可替 換式底座件的鉆機(jī)筒柱的氣動(dòng)架式鉆機(jī)以及使用氣動(dòng)架式鉆機(jī)的相關(guān)方法。
背景技術(shù)：
目前有很多鉆掘操作方法為人們所知曉和使用。其中一種鉆掘方法，巖石鉆掘，通 常包括在巖石或其他堅(jiān)硬物體上鉆孔而使巖石發(fā)生開裂而能被移動(dòng)。必要時(shí)，也可將炸藥 置于孔內(nèi)，使巖石進(jìn)一步開裂和破碎。一種用于巖石鉆掘的鉆機(jī)通常稱為架式鉆機(jī)。架式鉆機(jī)一般是通過氣壓或液壓驅(qū)動(dòng)的。由于維修方面的因素，氣動(dòng)架式鉆機(jī) (pneumatic drifters)比液壓架式鉆機(jī)(hydraulic drifters)更為常用。氣動(dòng)架式鉆機(jī) 包括圓筒形鉆掘機(jī)構(gòu)(也稱為架式鉆機(jī)筒柱)，該機(jī)構(gòu)被安裝在滑架上并且朝著由空氣驅(qū) 動(dòng)的驅(qū)送機(jī)構(gòu)，例如螺桿或鏈條，的鉆進(jìn)方向驅(qū)動(dòng)。架式鉆機(jī)通過撞擊、旋轉(zhuǎn)和擠壓在堅(jiān)硬 的物體上鉆出所需的孔洞。架式鉆機(jī)的滑架，也稱進(jìn)給滑板，可以用鋁來制造以節(jié)省重量和便于攜帶。筒柱體 是通過使用兩個(gè)整體的底座部件連接在進(jìn)給滑板上。架式鉆機(jī)筒柱，包括整體的底座部件， 是經(jīng)過精密制作的組件因而不僅體積大而且成本高。在操作過程中，筒柱的底座部件會(huì)因 為鉆掘作業(yè)中所產(chǎn)生的砂礫而被迅速磨損。雖然滑架通常由比鉆機(jī)筒柱較軟的材料制成， 但鉆機(jī)筒柱的底座部件比滑架磨損得更快，因?yàn)楫?dāng)鉆機(jī)筒柱在滑架上滑動(dòng)時(shí)嵌進(jìn)滑架軟質(zhì) 材料的砂礫會(huì)對(duì)鉆機(jī)筒柱造成磨損。這樣的磨損導(dǎo)致架式鉆機(jī)底座的損壞，從而要求對(duì)整 個(gè)鉆機(jī)筒柱進(jìn)行更換或昂貴的維修。

發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)描述氣動(dòng)架式鉆機(jī)，其包括架式鉆機(jī)筒柱和可替換式底座，以及使用氣動(dòng) 架式鉆機(jī)的相關(guān)方法?？商鎿Q式底座通過多個(gè)緊固件連接于架式鉆機(jī)筒柱的底座墊。底座 的配合面和底座墊設(shè)有互補(bǔ)特征構(gòu)形用以減少架式巖石鉆機(jī)操作時(shí)緊固件上的剪切力?？?替換式底座可以被快速而方便地更換而無需更換整個(gè)鉆機(jī)筒柱，從而節(jié)省了時(shí)間并降低了 成本。本發(fā)明的上述和其他的目的和特征由以下的描述和所附的權(quán)利要求會(huì)變得更為 明了，或者能夠通過后面所陳述發(fā)明的實(shí)施而得到理解。


為了進(jìn)一步闡明本發(fā)明的上述或其他方面的內(nèi)容，有關(guān)本發(fā)明更為詳細(xì)的描述將 通過參照附圖所顯示的有關(guān)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
來呈現(xiàn)。應(yīng)該理解，這些附圖僅僅是披 露本發(fā)明的一些具體實(shí)施方式
而不是用來限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的具體實(shí)施方式
將利 用下列附圖進(jìn)行進(jìn)一步的具體而詳細(xì)的描述和解釋，其中圖1是顯示架式巖石鉆機(jī)的一個(gè)示例的具體實(shí)施方式
的透視圖2是顯示架式巖石鉆機(jī)之一部分的剖面圖；圖3是顯示架式鉆機(jī)筒柱的一個(gè)示例的具體實(shí)施方式
的透視圖；圖4是顯示架式鉆機(jī)筒柱的一個(gè)示例的具體實(shí)施方式
的透視圖；圖5是顯示架式鉆機(jī)筒柱的一個(gè)示例的具體實(shí)施方式
的分解圖；以及圖6是顯示架式鉆機(jī)筒柱的一個(gè)示例的具體實(shí)施方式
的組合圖。
具體實(shí)施例方式下文的描述中所體現(xiàn)的具體細(xì)節(jié)是為了提供整體的理解。然而，本技術(shù)領(lǐng)域人員 將會(huì)理解所述裝置以及使用這些裝置的相關(guān)方法能夠被制備和使用而無需運(yùn)用這般具體 細(xì)節(jié)。當(dāng)然，這些裝置及相關(guān)方法能夠通過對(duì)所列舉的裝置和相關(guān)方法做些變動(dòng)或調(diào)整的 方式來實(shí)施，也能夠與其他目前工業(yè)上通常使用的裝置和技術(shù)結(jié)合使用。例如，盡管下面描 述的重點(diǎn)放在用于氣動(dòng)架式巖石鉆機(jī)作業(yè)中的架式鉆機(jī)筒柱，所提供的裝置和相關(guān)方法同 樣也適用于其他的，比如液壓架式巖石鉆機(jī)、各種沖擊鉆機(jī)以及其它類似的裝置和方法。附圖描述了架式巖石鉆機(jī)的一個(gè)示例的具體實(shí)施方式
，該架式巖石鉆機(jī)包括帶有 可替換式底座的架式鉆機(jī)筒柱。圖1顯示架式巖石鉆機(jī)100，其包括架式鉆機(jī)筒柱110，鉆 頭150，滑架160和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)180。架式巖石鉆機(jī)100可以用于在地層中的巖石或其他堅(jiān)硬 物體中鉆出孔洞200?？锥?00則可以用來通過炸藥或其他手段在巖體產(chǎn)生開裂以移動(dòng)開 裂的巖石。架式鉆機(jī)筒柱110可以由鋼或任何其他適合于巖石鉆機(jī)100的架式鉆機(jī)筒柱的 材料來制造?；?60可以由鋁、鋁合金或任何其他適合用于滑架的材料來制造。如圖1-2所示，架式鉆機(jī)筒柱110置于滑架160上。架式巖石鉆機(jī)100能夠轉(zhuǎn)動(dòng) 與架式鉆機(jī)筒柱110相連接的鉆頭150并將一種沖擊運(yùn)動(dòng)傳遞給架式鉆機(jī)筒柱110和鉆頭 150。當(dāng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)180產(chǎn)生沖擊運(yùn)動(dòng)時(shí)，架式鉆機(jī)筒柱110在可替換式底座，比如右底座120 和左底座(130，見圖3)之上的滑架160上滑動(dòng)。隨著孔洞200在堅(jiān)硬物體中加深，架式鉆 機(jī)筒柱110沿著滑架160的長(zhǎng)度方向進(jìn)一步移進(jìn)。當(dāng)孔洞200鉆成后，鉆掘作業(yè)所產(chǎn)生的 碎片和砂礫連同鉆掘過程中產(chǎn)生的鉆掘液，會(huì)落到巖石鉆機(jī)100上面。在某些情況下，碎片 和砂礫會(huì)進(jìn)到底座120、130和滑架160之間的位置，造成底座120、130因相對(duì)滑架160移 動(dòng)的磨損。在如圖3-6所示的實(shí)施例中，架式鉆機(jī)筒柱110包含中心通道140。需要的話，中 心通道140可以具有與巖石鉆機(jī)100的其他部件相適應(yīng)的任何結(jié)構(gòu)。例如，中心通道可以 構(gòu)造成包含能夠?qū)@頭150向堅(jiān)硬物體驅(qū)動(dòng)的部件。架式鉆機(jī)筒柱110包括可替換式底座120、130。可替換式底座120、130被設(shè)置與 滑架160接觸并沿其滑動(dòng)。底座120和130在此顯示為一個(gè)連續(xù)的部件，然而其中之一或 兩者都可以是由沿著架式鉆機(jī)筒柱的長(zhǎng)度方向間隔配置的較小部件組成。同樣的，盡管圖 中顯示的是兩個(gè)底座，架式鉆機(jī)筒可以包含任何數(shù)量的可替換式底座。右底座120的底部可以構(gòu)造為與滑架160的相應(yīng)部分連接或相配。例如，如圖5 所示，右底座120底部的構(gòu)造可以包括棱脊。特別地，右底座120可以具有一個(gè)(或一系列 的)棱脊122，設(shè)置為與滑架160上的相應(yīng)構(gòu)形相配合而使得右底座120處在架式巖石鉆 機(jī)100中的恰當(dāng)位置。同樣地，左底座130也可以帶有功能類似的一個(gè)(或一系列的)棱 脊 132。
右底座120和左底座130可以利用本領(lǐng)域已知的任何機(jī)構(gòu)而可拆卸地與架式鉆機(jī) 筒柱110相連接。在一些具體實(shí)施方式
中，底座120和130可以通過緊固件118連接到架式 鉆機(jī)筒柱110的筒柱體112上。所述緊固件118可以是螺栓、螺釘、栓子或任何其他可以使 底座120和130能夠可選擇地從筒柱體112上卸除的元件。緊固件118可沿底座120、130 的長(zhǎng)度以任意所需的間距分布。緊固件的類型可以因其用于的底座不同而不同，甚至也可 以在沿著底座的長(zhǎng)度方向上而變化。緊固件118使用的數(shù)目可取決于各種因素，例如間距、所需的連接強(qiáng)度、鉆機(jī)筒柱 110的大小以及架式巖石鉆機(jī)100的設(shè)計(jì)。在一些實(shí)施例中，底座120、130各自可以具有任 意數(shù)目的緊固件。在另一些實(shí)施例中，各個(gè)底座120和130上緊固件的數(shù)目可為6到8。如圖4所示，右底座120包括配合面124以與筒柱體112下方部位的底座墊114 接觸。同樣的，左底座130可具有配合面134以與筒柱體112上的底座墊116接觸。底座 墊114和116可以被設(shè)置為具有與各自相連的底座120、130相配合的任何構(gòu)形。例如，當(dāng) 底座120、130具有基本平坦的構(gòu)形時(shí)，底座墊也可以具有大致平坦的構(gòu)形。配合面124和底座墊114可以具有互補(bǔ)特征構(gòu)形使得右底座120和筒柱體112具 有緊密的配合，從而限制右底座120和筒柱體112之間的滑動(dòng)。同樣的，左底座130的配合 面134也可以與底座墊116具有互補(bǔ)特征構(gòu)形。配合面124、134和底座墊114、116可以通過緊固件118固定在一起。例如，緊固 件118可以嚙合于底座墊114、116中的凹穴126、136。特別地，緊固件118可以穿過底座 120、130中各自形成的通孔128、138，再與凹穴126、136嚙合。在所列舉的實(shí)施例中，底座 墊114、116中的凹穴126、136可以帶有內(nèi)螺紋而使得有螺紋的緊固件118能夠擰進(jìn)底座墊 114、116。這樣，底座120、130便能夠通過緊固件118可拆卸地固定于筒柱體112。將底座 120、130固定于筒柱體112能夠確保配合面124、134和底座墊114、116上對(duì)應(yīng)表面之間的 接觸，進(jìn)而可以限制底座120、130與筒柱體112之間的運(yùn)動(dòng)。通過限制底座120、130與筒柱體112之間的滑動(dòng)，架式鉆機(jī)筒柱110相對(duì)于滑架 160移動(dòng)時(shí)緊固件118上的剪切應(yīng)力可以被減少或者消除，因?yàn)檫@些互補(bǔ)特征構(gòu)形，而不是 緊固件118，吸收了剪切力。配合面124與底座墊114(和/或配合面134與底座墊116)可以具有任何互補(bǔ)特 征構(gòu)形以減少在架式巖石鉆機(jī)100操作過程中緊固件118所受的剪切力。在一些具體實(shí)施 方式中，互補(bǔ)特征構(gòu)形可以是棱脊、齒形、凹陷或者如圖5和6所示的鋸齒狀。同樣的，在榫 眼和榫頭結(jié)構(gòu)中，配合面124(以及配合面134)可以帶有隆起或凹下的部位以配合于底座 墊114 (以及底座墊116)的隆起或凹下的部位。用于一個(gè)底座/底座墊組合的互補(bǔ)特征構(gòu) 形可以與用于另一個(gè)底座/底座墊組合的互補(bǔ)特征構(gòu)形相同或不同。此外，所采用的互補(bǔ) 特征構(gòu)形可以在某一底座/底座組合的長(zhǎng)度方向上發(fā)生變化。緊固件118以足夠的力度與筒柱體112形成所需要的連接。在某些實(shí)施例中，各 個(gè)緊固件118能夠通過適當(dāng)?shù)牧Χ?，例如大約50至90Nm的扭矩，連接于筒柱體112。在一 些實(shí)施例中，緊固件118可以各自地沿著底座120、130的配合面124、134以及筒柱體112 的底座墊114、116的長(zhǎng)度方向，以提供相近和均勻接觸壓力的順序進(jìn)行緊固。例如，緊固件 118可以按照任何順序進(jìn)行緊固以至該順序可以保證沒有相鄰緊固件118是連續(xù)緊固的。 一種這樣的順序可以包括將一個(gè)緊固件放置在底座120的中心位置，然后擰緊與第一個(gè)緊固件外向相鄰的第二個(gè)緊固件。接著，便可擰緊與第一個(gè)緊固件外向相鄰的第三個(gè)緊固件。 其余的緊固件可以通過移到底座的對(duì)側(cè)并由內(nèi)向外操作的方式來被擰緊，直到所有的緊固 件118被擰緊。同樣，緊固件118可以按照一定的順序先用低扭矩?cái)Q緊，例如50Nm，接著按 照同樣的順序根據(jù)要求以最終的扭矩來擰緊。在至少一個(gè)實(shí)施例中，緊固件118可以首先 擰緊到大約50Nm，然后大約70Nm，最后大約80Nm。通過使用緊固件118，底座120和/或底座130在需要的時(shí)候可被卸除。提供可替 換式底座可以使得底座120、130能夠被替換而無需對(duì)整個(gè)架式鉆機(jī)筒柱110進(jìn)行替換或者 維修。例如，在整個(gè)架式鉆機(jī)筒柱110或其任何部件需要更換或維修之前，底座120和130 可以被更換十次(或更多次)。這樣的替換方式無論是在時(shí)間還是金錢上都是相當(dāng)劃算的。在配合面124和134采用互補(bǔ)特征構(gòu)形可以使緊固件118具有更長(zhǎng)的使用時(shí)限。 當(dāng)配合面124和134帶有互補(bǔ)特征構(gòu)形時(shí)，因帶振動(dòng)的鉆掘運(yùn)動(dòng)而施加于緊固件118上的 應(yīng)力就會(huì)減少。這里，應(yīng)力主要是被所述互補(bǔ)特征構(gòu)形所吸收了。因此，緊固件118不會(huì)在 操作過程中松弛或破損，而這種松弛和破損可能會(huì)損壞架式巖石鉆機(jī)100的不同部件，包 括滑架160。底座120和130可以采用下列方式進(jìn)行拆卸和更換。底座的狀況由人工或者通過 現(xiàn)有儀器進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)任何單個(gè)(或多個(gè))的底座需要拆卸時(shí)(比如被損壞或磨損且需要 更換時(shí))，架式鉆機(jī)筒柱110就從滑架160卸除。相應(yīng)底座的緊固件118便可以按任何合適 的順序拆卸。新的帶有與底座墊相配的配合面的單個(gè)(或多個(gè))底座便被選出并用緊固件 按任何合適的順序進(jìn)行固定。選擇性地，架式鉆機(jī)筒柱110的其它部件也可以被更換。然 后，架式鉆機(jī)筒柱110能夠被重新連接到滑架160和巖石鉆機(jī)100的其他部件上。除了任何前面提到的改動(dòng)外，其他許多的變化和替代方案也能夠由本技術(shù)領(lǐng)域人 員所想到而不會(huì)脫離本發(fā)明的精神和范圍，而所附的權(quán)利要求則用來包涵此類修改和方 案。因此，雖然在上文中對(duì)有關(guān)目前被視作最為實(shí)用和優(yōu)選的內(nèi)容做了特別和詳細(xì)的描述， 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該能夠理解許多針對(duì)所述內(nèi)容的包括但不限于形式、功能、操作方式和 用途等方面的各種修改或變動(dòng)并不脫離本文所體現(xiàn)的原則和概念。同樣，此處所舉出的實(shí) 施例也只是為了說明而不應(yīng)當(dāng)被解釋為具有任何限制作用。本發(fā)明可以被體現(xiàn)為其他的特定形式而不脫離本發(fā)明的主旨精神或本質(zhì)特征。所 描述的具體實(shí)施方式
從各方面來說都只是用來說明而不具有限制作用。因此，本發(fā)明的范 圍是由所附的權(quán)利要求而不是由前面的描述來定義的。在權(quán)利要求的等同內(nèi)容所包含的意 思和范圍內(nèi)所做的任何變化都應(yīng)被包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種巖石鉆機(jī)，包括筒柱，其與鉆頭連接；滑架；以及支持構(gòu)件，可拆卸地連接于所述筒柱，其中所述支持構(gòu)件被設(shè)置為通過接觸所述滑架來引導(dǎo)所述筒柱相對(duì)于所述滑架的運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的鉆機(jī)，其中所述支持構(gòu)件用多個(gè)緊固件連接到所述筒柱。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的鉆機(jī)，其中所述多個(gè)緊固件是螺栓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的鉆機(jī)，其中所述筒柱具有設(shè)置為與所述支持構(gòu)件的配合面相銜接 的表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的鉆機(jī)，其中所述筒柱的所述配合面與所述支持構(gòu)件的所述配合面 包括有互補(bǔ)特征構(gòu)形以限制所述筒柱和所述支持構(gòu)件之間的剪切運(yùn)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的鉆機(jī)，其中所述互補(bǔ)特征構(gòu)形包括棱脊，鋸齒狀，凹陷，齒形或者 它們的任何組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的鉆機(jī)，其中所述支持構(gòu)件被設(shè)置為至少部分地安裝在所述滑架內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的鉆機(jī)，其中所述巖石鉆機(jī)包括氣動(dòng)或液動(dòng)沖擊鉆機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的鉆機(jī)，進(jìn)一步包括多個(gè)支持構(gòu)件。
10.一種巖石鉆機(jī)，包括 筒柱，其與鉆頭連接； 滑架；以及支持構(gòu)件，其通過多個(gè)緊固件可拆卸地連接于所述筒柱，其中所述支持構(gòu)件具有表面 其被設(shè)置為與所述筒柱的配合面相銜接并且滑動(dòng)地與所述滑架相銜接。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的鉆機(jī)，其中所述多個(gè)緊固件包括螺栓。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的鉆機(jī)，其中所述筒柱的所述配合面和所述支持構(gòu)件的所述配合 面包括互補(bǔ)特征構(gòu)形以限制所述筒柱和所述支持構(gòu)件之間的剪切運(yùn)動(dòng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的鉆機(jī)，其中所述互補(bǔ)特征構(gòu)形包括棱脊，鋸齒狀，凹陷，齒形或 者它們的任何組合。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的鉆機(jī)，其中所述互補(bǔ)特征構(gòu)形包括鋸齒狀。
15.根據(jù)權(quán)利要求10的鉆機(jī)，其中所述巖石鉆機(jī)包括氣動(dòng)或液動(dòng)沖擊鉆機(jī)。
16.根據(jù)權(quán)利要求10的鉆機(jī)，進(jìn)一步包括多個(gè)支持構(gòu)件。
17.—種維護(hù)巖石鉆機(jī)的方法，包括提供巖石鉆機(jī)，其具有與鉆頭相連接的筒柱、框架以及通過多個(gè)緊固件可拆卸地連接 到所述筒柱的支持構(gòu)件，其中所述支持構(gòu)件具有設(shè)置為與所述筒柱的配合面相銜接的表面 并且被設(shè)置為靠著所述框架滑動(dòng)； 監(jiān)測(cè)所述支持構(gòu)件的磨損； 從所述巖石鉆機(jī)卸下所述筒柱； 從筒柱卸下所述支持構(gòu)件； 將支持構(gòu)件替換件裝配于所述筒柱；以及 將所述筒柱裝配于所述巖石鉆機(jī)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述多個(gè)緊固件包括螺栓。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述筒柱的所述配合面和所述支持構(gòu)件的所述配合 面包括互補(bǔ)特征構(gòu)形其設(shè)計(jì)為限制所述筒柱和所述支持構(gòu)件之間的剪切運(yùn)動(dòng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中所述互補(bǔ)特征構(gòu)形包括棱脊，鋸齒狀，凹陷，齒形或 者它們的任何組合。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中所述互補(bǔ)特征構(gòu)形包括鋸齒狀。
22.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述巖石鉆機(jī)包括氣動(dòng)或液動(dòng)沖擊鉆機(jī)。
23.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，進(jìn)一步包括多個(gè)支持構(gòu)件。
全文摘要
本文描述了包括帶有可替換式底座的架式鉆機(jī)筒柱的氣動(dòng)架式鉆機(jī)以及使用氣動(dòng)架式鉆機(jī)的相關(guān)方法。可替換式底座通過多個(gè)緊固件與鉆機(jī)筒柱的底座墊相連接。底座與底座墊的配合面與設(shè)置有互補(bǔ)特征構(gòu)形以限制當(dāng)巖石鉆機(jī)作業(yè)時(shí)在緊固件上的剪切力?？商鎿Q式底座能夠被快速且方便地更換而不需更換整個(gè)鉆機(jī)筒柱，從而節(jié)約了時(shí)間并降低了成本。對(duì)其他具體實(shí)施方式
也進(jìn)行了描述。
文檔編號(hào)E21B7/02GK101990592SQ200880128532
公開日2011年3月23日 申請(qǐng)日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月19日
發(fā)明者威廉·詹姆斯·默里 申請(qǐng)人:長(zhǎng)年Tm公司