專利名稱：鉆機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求I的前序部分所述的鉆機(jī)。
背景技術(shù)：
沖擊式巖石鉆機(jī)包括殼體，在該殼體中，沖擊活塞前后移動(dòng)并且撞擊在釬柄適配器。另外，進(jìn)給力從進(jìn)給部還按照來自旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的的旋轉(zhuǎn)通過驅(qū)動(dòng)件傳遞至該釬柄適配器。沖擊能、進(jìn)給力和旋轉(zhuǎn)隨后從釬柄適配器通過一個(gè)或若干個(gè)鉆桿或鉆頭傳遞至巖石，從而形成鉆孔。一個(gè)或若干個(gè)減震活塞被放置成與旋轉(zhuǎn)夾盤襯套接觸，該旋轉(zhuǎn)夾盤襯套進(jìn)而在某些時(shí)段與釬柄適配器接觸。減震活塞的主要功能是吸收反射的沖擊波并將其轉(zhuǎn)換為熱量。另外，減震活塞幫助將釬柄適配器放置在適當(dāng)?shù)奈恢弥?，以為下次沖擊做好準(zhǔn)備。在借助于鉆機(jī)的進(jìn)給部進(jìn)行的鉆探期間，釬柄適配器被壓到鉆機(jī)中。在鉆機(jī)內(nèi)，釬柄適配器通過旋轉(zhuǎn)夾盤襯套接觸該減震活塞，由此減震活塞平衡來自進(jìn)給部的力。止擋環(huán)用作用于釬柄適配器的向前軸向運(yùn)動(dòng)的端部止擋件。在沒有將釬柄適配器壓入到鉆機(jī)中的進(jìn)給力的情況下，釬柄適配器可向前行進(jìn)，直到它接觸止擋環(huán)。這可發(fā)生例如在鉆頭遇到巖石中的空穴的情況中、或需要使鉆桿之間的螺紋免受錘擊的情況中。在鉆頭不再與巖石接觸的情況下，釬柄適配器可在止擋環(huán)與旋轉(zhuǎn)夾盤襯套之間隨意地移動(dòng)。如果沖擊活塞在該位置中進(jìn)行沖擊，則釬柄適配器將以不可控的方式在止擋環(huán)與旋轉(zhuǎn)夾盤襯套之間反跳。這會(huì)導(dǎo)致鉆機(jī)前部的元件受損。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過一種鉆機(jī)來解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，該鉆機(jī)具有正常沖擊位置和空載沖擊位置，在該正常沖擊位置中，該鉆機(jī)的部件位于用于沖擊巖石的位置中，在該空載沖擊位置中，空載沖擊是對(duì)空氣進(jìn)行的沖擊。該鉆機(jī)包括下列部件釬柄適配器；具有前端面的減震活塞；用于減震活塞的止擋端面；具有前端面的旋轉(zhuǎn)夾盤襯套；用于旋轉(zhuǎn)夾盤襯套的止擋端面；具有帶有前端面的制動(dòng)擋圈的沖擊活塞；和用于在空載沖擊的情況下制動(dòng)沖擊活塞的沖擊速度的制動(dòng)腔，該制動(dòng)腔具有后邊緣。根據(jù)本發(fā)明，該減震活塞具有空載沖擊行程長(zhǎng)度，該空載沖擊行程長(zhǎng)度被定義為減震活塞的止擋端面與減震活塞的前端面在鉆機(jī)處于正常沖擊位置時(shí)所處的位置之間的距離。該旋轉(zhuǎn)夾盤襯套具有空載沖擊行程長(zhǎng)度，該空載沖擊行程長(zhǎng)度被定義為旋轉(zhuǎn)夾盤襯套的止擋端面與旋轉(zhuǎn)夾盤襯套的前端面在鉆機(jī)處于該正常沖擊位置時(shí)所處的位置之間的距離。減震活塞的實(shí)際空載沖擊行程長(zhǎng)度是減震活塞的空載沖擊行程長(zhǎng)度和旋轉(zhuǎn)夾盤襯套的空載沖擊行程長(zhǎng)度中較短的一個(gè)。該沖擊活塞具有空載沖擊行程長(zhǎng)度，該空載沖擊行程長(zhǎng)度被定義為制動(dòng)腔的后邊緣與制動(dòng)擋圈的前端面在鉆機(jī)處于正常沖擊位置時(shí)所處的位置之間的距離。減震活塞的實(shí)際空載沖擊行程長(zhǎng)度比沖擊活塞的空載沖擊制動(dòng)距離長(zhǎng)。其優(yōu)點(diǎn)是在空載沖擊的情況下釬柄適配器不能向后彈回通過任何相當(dāng)長(zhǎng)的距離。在空載沖擊發(fā)生之前，沖擊活塞具有足夠的時(shí)間進(jìn)行制動(dòng)，并且這以簡(jiǎn)單且有效的方式降低了對(duì)鉆機(jī)造成損壞的風(fēng)險(xiǎn)，并延長(zhǎng)了鉆機(jī)的壽命。沖擊活塞的沖擊速度在空載沖擊發(fā)生之前被制動(dòng)至沖擊速度的40%-60%、優(yōu)選地50%是適當(dāng)?shù)?。減震活塞的空載沖擊行程長(zhǎng)度比旋轉(zhuǎn)夾盤襯套的空載沖擊行程長(zhǎng)度短是優(yōu)選的。


現(xiàn)將借助于優(yōu)選實(shí)施方式并參考附圖更為詳細(xì)地描述本發(fā)明，附圖為圖I在橫截面中不出了第一實(shí)施方式；圖2在橫截面中示出了第二實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式圖I和圖2示出了用于在巖石中鉆探的鉆機(jī)的不同實(shí)施方式，該鉆機(jī)包括多個(gè)部件。附圖已被略微地縮短，使得細(xì)節(jié)不會(huì)變得過小。鉆機(jī)的前端被定義為緊靠在巖石上使用的端部，而鉆機(jī)的后端被定義為背離該巖石使用的端部。鉆機(jī)包括殼體1，沖擊活塞2是可在該殼體I中以往復(fù)運(yùn)動(dòng)移位的。沖擊活塞2通過沖擊作用在釬柄適配器3的后端面11上，其中，釬柄適配器3連接至未在圖中示出的鉆桿和同樣未在圖中示出的鉆頭。通過旋轉(zhuǎn)夾盤20和驅(qū)動(dòng)件15而將旋轉(zhuǎn)傳遞至釬柄適配器3。鉆機(jī)還受到前向進(jìn)給力的影響。釬柄適配器3通過鉆桿和鉆頭將沖擊能、進(jìn)給力和旋轉(zhuǎn)傳遞至巖石。在徑向方向上位于適配器的沖擊接收后端面11的外側(cè)的表面處，釬柄適配器3具有用于旋轉(zhuǎn)夾盤襯套4的前端面16的接觸區(qū)域12。旋轉(zhuǎn)夾盤襯套4還具有后端面13，該后斷面13進(jìn)而受到減震活塞5的影響。在圖I的示例中，減震活塞5環(huán)繞旋轉(zhuǎn)夾盤襯套4，但減震活塞5還可單獨(dú)地影響旋轉(zhuǎn)夾盤襯套4的后端面13，如圖2中所示。還存在可使用的雙減震活塞的其它變型。減震活塞5和旋轉(zhuǎn)夾盤襯套4主要作為單個(gè)單元移動(dòng)并且可由此被單個(gè)單元所替換。然而，使其作為分離的單元具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)和耐用性的優(yōu)勢(shì)。減震活塞5進(jìn)而受到一個(gè)或若干個(gè)減震腔6中的一個(gè)或若干個(gè)驅(qū)動(dòng)區(qū)域上的液壓流體的影響。在正常的鉆探期間，減震活塞5具有下列功能(其若干個(gè)變型是可能的):該鉆機(jī)受到朝向巖石的前向進(jìn)給力的影響。在第一階段中，在鉆頭和巖石之間有接觸，同時(shí)沖擊活塞2向前移動(dòng)。減震活塞5與旋轉(zhuǎn)夾盤襯套4相結(jié)合幫助平衡該進(jìn)給力，從而將釬柄適配器3保持在適當(dāng)?shù)奈恢弥?，以為沖擊做好準(zhǔn)備。在第二階段中，沖擊活塞2繼續(xù)向前并沖擊在釬柄適配器3上。這是圖I和圖2中所示的階段。鉆機(jī)的部件隨后處于其正常的沖擊位置中。沖擊導(dǎo)致鉆柱和鉆頭向前移動(dòng)到巖石中。同時(shí)，釬柄適配器3與旋轉(zhuǎn)夾盤襯套4之間的接觸消失。在第三階段中，沖擊活塞2反轉(zhuǎn)其方向并向后移動(dòng)。到減震腔6中的減震活塞5的驅(qū)動(dòng)區(qū)域的持續(xù)油流迫使減震活塞5向前壓靠在旋轉(zhuǎn)夾盤襯套4上，這恢復(fù)了旋轉(zhuǎn)夾盤襯套4與釬柄適配器3的接觸。在第四階段中，進(jìn)給力迫使鉆機(jī)不斷向前，但是來自巖石的反作用力導(dǎo)致釬柄適配器3、旋轉(zhuǎn)夾盤襯套4和減震活塞5向后移動(dòng)。當(dāng)減震活塞5在減震腔6中向后移動(dòng)時(shí)，減震腔6中的油被壓縮，從而制動(dòng)該運(yùn)動(dòng)并將該運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成熱量。只要該鉆頭與巖石接觸，該減震作用就順利執(zhí)行。
止擋環(huán)7設(shè)置成保護(hù)釬柄適配器3。如果鉆頭沖擊空氣而非巖石一稱之為空載
沖擊或后錘擊(back hammering)-由于例如鉆頭遇到巖石中的空穴，或者由于有必要使
鉆桿之間的螺紋免受錘擊，止擋環(huán)7部分地防止釬柄適配器3沿軸向方向向前移動(dòng)得過多，并且這降低了損壞的危險(xiǎn)。在空載沖擊期間發(fā)生的是沖擊活塞2沖擊在釬柄適配器3上，使得釬柄適配器3向前移動(dòng)而不被巖石止擋，并且釬柄適配器3改為被止擋環(huán)7所阻止。繼發(fā)的情況隨后被隨機(jī)地確定。由此不存在被定義好的正常的空載沖擊位置?；蛘哜F柄適配器3向前保持處于止擋環(huán)7、或者釬柄適配器3向后彈回或長(zhǎng)或短的一定距離。如果沖擊活塞2以未減小的力再次沖擊在釬柄適配器3上，則鉆機(jī)的前部中產(chǎn)生損壞是可能的。在釬柄適配器3保持處于止擋環(huán)7處的前向位置處的情況下，可在沖擊之前制動(dòng)該沖擊活塞2。這在帶有后部邊緣21的制動(dòng)腔8的幫助下發(fā)生。圖2中的制動(dòng)腔8是非常窄的。沖擊活塞2具有帶有前端面19的制動(dòng)擋圈10。在對(duì)巖石進(jìn)行正常沖擊的情況下，適當(dāng)?shù)氖窃撜Ｎ恢檬沟脹_擊活塞2對(duì)于致動(dòng)擋圈的前端面19而言并未向前移動(dòng)足夠遠(yuǎn)以經(jīng)過制動(dòng)腔的后邊緣21，并且由此未發(fā)生制動(dòng)。在對(duì)巖石進(jìn)行正常沖擊期間發(fā)生制動(dòng)并不是合乎需要的。然而，在發(fā)生空載沖擊的情況下，如果釬柄適配器3繼續(xù)向前設(shè)置于止擋環(huán)7處，則沖擊活塞2在沖擊發(fā)生之前就必須移動(dòng)較長(zhǎng)的距離。這意味著制動(dòng)擋圈10的前端面19經(jīng)過制動(dòng)腔的后邊緣21。當(dāng)制動(dòng)擋圈的前端面19已經(jīng)經(jīng)過了制動(dòng)腔的后邊緣21時(shí)，制動(dòng)腔8中的油被壓縮，并且這制動(dòng)該沖擊活塞2，使得在沖擊發(fā)生前降低沖擊速度。空載沖擊行程長(zhǎng)度L2被定義為制動(dòng)腔的后邊緣21與處于正常沖擊位置處的制動(dòng)擋圈的前端面19的位置之間的距離L2，即制動(dòng)擋圈的前端面19可從正常沖擊位置移動(dòng)至制動(dòng)腔的后邊緣21的距離L2。如果釬柄適配器3繼續(xù)向前設(shè)置于止擋環(huán)7處，則這本身最好地起作用，但是如果釬柄適配器3已經(jīng)彈回通過過長(zhǎng)的距離，則沖擊活塞2以全力沖擊該釬柄適配器3。然而，在發(fā)生空載沖擊的情況下，本發(fā)明通過防止釬柄適配器3能夠彈回通過過長(zhǎng)的距離來防止沖擊活塞2能夠以全力沖擊該釬柄適配器3。減震活塞的空載沖擊行程長(zhǎng)度LI被定義為用于減震活塞的止擋端面14與減震活塞的前端面16在鉆機(jī)處于正常沖擊位置時(shí)所處的位置之間的距離LI，即減震活塞5可從正常沖擊位置至減震活塞的止擋端面14向前移動(dòng)的最大距離LI。減震活塞的止擋端面14設(shè)置于旋轉(zhuǎn)夾盤20的后端面處，如圖I和圖2中所示，或設(shè)置于殼體I處是適當(dāng)?shù)?。通過旋轉(zhuǎn)夾盤襯套4來阻擋減震活塞5的運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)夾盤襯套的前端面16抵靠在驅(qū)動(dòng)件的后端面17上，或者通過用于旋轉(zhuǎn)夾盤襯套4的另一止擋端面17來阻擋減震活塞5的運(yùn)動(dòng)也是可能的。然而，由于驅(qū)動(dòng)件15通常不如旋轉(zhuǎn)夾盤20或殼體I抵抗磨損的效果好，因此這是較差的解決方案。旋轉(zhuǎn)夾盤襯套的空載沖擊行程長(zhǎng)度L2被定義為旋轉(zhuǎn)夾盤襯套的止擋端面17與旋轉(zhuǎn)夾盤襯套的前端面16在鉆機(jī)處于正常沖擊位置時(shí)所處的位置之間的距離L2，即旋轉(zhuǎn)夾盤襯套4 (以及由此減震活塞5)可從正常沖擊位置至旋轉(zhuǎn)夾盤襯套的止擋端面17向前移動(dòng)的最大距離L2。也可以設(shè)想到帶有類似功能的其它設(shè)計(jì)。注意，表述“端面”并不以如此受限的方式解釋成它僅限定具有垂直于鉆機(jī)的軸線的平面的端面。這些端面可在不同的部件上具有不同的外觀，如可在圖I和圖2中所看到的那樣。所指示的距離是最短距離，即部件4、5在其受迫停止之前將會(huì)能夠移動(dòng)的距離。減震件的實(shí)際空載沖擊行程長(zhǎng)度LI、L2被定義為減震活塞的空載沖擊行程長(zhǎng)度LI和旋轉(zhuǎn)夾盤襯套的空載沖擊行程長(zhǎng)度L2中的較短的一個(gè)。由此在實(shí)際操作中，正是減震件的實(shí)際空載沖擊行程長(zhǎng)度L1、L2限制了減震活塞5可在空載沖擊發(fā)生時(shí)移動(dòng)的距離。如上文中已經(jīng)解釋清楚的那樣，在沖擊之前和沖擊期間，減震活塞5和旋轉(zhuǎn)夾盤襯套4將釬柄適配器3保持在正確的位置中。在發(fā)生空載沖擊的情況下，當(dāng)沒有巖石以防止它時(shí)，減震活塞5向前移動(dòng),直到減震活塞5被該減震活塞的止擋端面14阻止、或者直到減震活塞5被旋轉(zhuǎn)夾盤襯套4阻止，該旋轉(zhuǎn)夾盤襯套4進(jìn)而由旋轉(zhuǎn)夾盤襯套的止擋端面17阻止。根據(jù)發(fā)明，減震活塞的實(shí)際空載沖擊行程長(zhǎng)度L1、L2比空載沖擊制動(dòng)長(zhǎng)度L3長(zhǎng)。這確保了在發(fā)生空載沖擊時(shí)釬柄適配器3不能彈回通過不確定的距離。為了更加精確，確保在沖擊發(fā)生前制動(dòng)擋圈的前端面19具有足夠的時(shí)間經(jīng)過制動(dòng)腔的后邊緣21，即在沖擊發(fā)生前無論釬柄適配器3恰好位于何處，沖擊活塞2總是具有足夠的時(shí)間進(jìn)行制動(dòng)。具有較大制動(dòng)度的情形未必是一種優(yōu)勢(shì)。這會(huì)是根據(jù)環(huán)境進(jìn)行判斷的問題。偶爾會(huì)發(fā)生鉆機(jī)被卡住的情況，并且在這種情況下，所想要的是能夠在無需將鉆機(jī)向后拉的同時(shí)，沖擊釬柄適配器。因此，能夠制動(dòng)沖擊活塞使得該沖擊活塞的沖擊速度在空載沖擊發(fā)生前降低約40%-60%、優(yōu)選地50%，即從8m/s制動(dòng)到4m/s會(huì)是適當(dāng)?shù)?。然而，所有的制?dòng)顯然具有一定的保護(hù)效果。作為示例，空載沖擊制動(dòng)長(zhǎng)度L3可以是約10_，而減震活塞的實(shí)際空載沖擊行程長(zhǎng)度LI、L2是約15_。自然地，本發(fā)明并不限制于上述示例它可在所附專利權(quán)利要求的范圍內(nèi)進(jìn)行更改。
權(quán)利要求
1.一種鉆機(jī)，所述鉆機(jī)具有正常沖擊位置和空載沖擊位置，在所述正常沖擊位置中，所述鉆機(jī)的部件位于用于沖擊巖石的位置中，在所述空載沖擊位置中，空載沖擊是對(duì)空氣進(jìn)行的沖擊，所述鉆機(jī)包括下列部件 釬柄適配器(3)； 具有前端面(18)的減震活塞(5)； 用于所述減震活塞(5)的止擋端面(14)； 具有前端面(16)的旋轉(zhuǎn)夾盤襯套(4)； 用于所述旋轉(zhuǎn)夾盤襯套的止擋端面(17)； 具有制動(dòng)擋圈(10)的沖擊活塞(2)，所述制動(dòng)擋圈(10)具有前端面(19);和制動(dòng)腔(8)，所述制動(dòng)腔(8)用于在空載沖擊的情況下制動(dòng)所述沖擊活塞(2)的沖擊速度，所述制動(dòng)腔(8 )具有后邊緣(21); 其特征在于 所述減震活塞(5)具有空載沖擊行程長(zhǎng)度(LI )，所述空載沖擊行程長(zhǎng)度(LI)被定義為所述減震活塞的所述止擋端面(14)與所述減震活塞的所述前端面(18)在所述鉆機(jī)處于所述正常沖擊位置時(shí)所處的位置之間的距離(LI)； 所述旋轉(zhuǎn)夾盤襯套(4)具有空載沖擊行程長(zhǎng)度(L2)，所述空載沖擊行程長(zhǎng)度(L2)被定義為所述旋轉(zhuǎn)夾盤襯套的所述止擋端面(17)與所述旋轉(zhuǎn)夾盤襯套的所述前端面(16)在所述鉆機(jī)處于所述正常沖擊位置時(shí)的位置之間的距離(L2)； 所述減震活塞的實(shí)際空載沖擊行程長(zhǎng)度(L1、L2)是所述減震活塞的所述空載沖擊行程長(zhǎng)度(LI)和所述旋轉(zhuǎn)夾盤襯套的所述空載沖擊行程長(zhǎng)度(L2)中較短的一個(gè)； 所述沖擊活塞(2)具有空載沖擊制動(dòng)長(zhǎng)度(L3)，所述空載沖擊制動(dòng)長(zhǎng)度(L3)被定義為所述制動(dòng)腔的所述后邊緣(21)與所述制動(dòng)擋圈的所述前端面(19)在所述鉆機(jī)處于所述正常沖擊位置時(shí)的位置之間的距離(L3);以及 所述減震活塞的所述實(shí)際空載沖擊行程長(zhǎng)度(L1、L2)比所述沖擊活塞的所述空載沖擊制動(dòng)長(zhǎng)度(L3)長(zhǎng)。
2.如權(quán)利要求I所述的鉆機(jī)，其特征在于，所述鉆機(jī)包括旋轉(zhuǎn)夾盤(20)，所述旋轉(zhuǎn)夾盤(20)具有后端面(14)，所述后端面(14)被設(shè)置為所述減震活塞的所述止擋端面(14)。
3.如權(quán)利要求I所述的鉆機(jī)，其特征在于，所述鉆機(jī)包括殼體(1)，所述減震活塞的所述止擋端面(14)設(shè)置在所述殼體(I)中。
4.如權(quán)利要求1-3中的任一項(xiàng)所述的鉆機(jī)，其特征在于，所述鉆機(jī)包括驅(qū)動(dòng)件(15)，所述驅(qū)動(dòng)件(15)的所述后端面(17)被用作所述旋轉(zhuǎn)夾盤襯套的所述止擋端面(17)。
5.如權(quán)利要求1-4中的任一項(xiàng)所述的鉆機(jī)，其特征在于，所述減震活塞的所述空載沖擊行程長(zhǎng)度(LI)比所述旋轉(zhuǎn)夾盤襯套的所述空載沖擊行程長(zhǎng)度(L2)短。
6.一種鉆探設(shè)備，其特征在于，所述鉆探設(shè)備包括如權(quán)利要求1-5中的任一項(xiàng)所述的鉆機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鉆機(jī)，該鉆機(jī)包括釬柄適配器(3)；具有前端面(18)的減震活塞(5)；用于減震活塞(5)的止擋端面(14)；具有前端面(16)的旋轉(zhuǎn)夾盤襯套(4)；用于旋轉(zhuǎn)夾盤襯套的止擋端面(17)；具有帶有前端面(19)的制動(dòng)擋圈(10)的沖擊活塞(2)；和用于在空載沖擊期間制動(dòng)沖擊活塞(2)的沖擊速度的制動(dòng)腔(8)，該制動(dòng)腔(8)具有后邊緣(21)。根據(jù)本發(fā)明，減震活塞的實(shí)際空載沖擊行程長(zhǎng)度(L1、L2)比沖擊活塞的空載沖擊制動(dòng)距離(L3)長(zhǎng)，其中，減震活塞的實(shí)際空載沖擊行程長(zhǎng)度(L1、L2)是減震活塞的空載沖擊行程長(zhǎng)度(L1)和旋轉(zhuǎn)夾盤襯套的空載沖擊行程長(zhǎng)度(L2)中較短的一個(gè)。
文檔編號(hào)E21B6/00GK102985230SQ201180021880
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2011年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月3日
發(fā)明者安德斯·約翰遜 申請(qǐng)人:阿特拉斯·科普柯鑿巖設(shè)備有限公司