專利名稱：混合氣動沖擊鑿巖機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明廣義上與鑿巖機有關，具體地說與鉆入孔中或從孔中鉆出的鑿巖機有關，在這類鑿巖機中高壓可以同時加到驅(qū)動室和回復室。還有，在活塞的回復沖程中將高壓送入驅(qū)動室，在活塞的驅(qū)動沖程中將高壓切斷，都可以調(diào)節(jié)，使之在活塞的不同位置送入或切斷。
過去所設計的鑿巖機沒有閥，鑿巖機中驅(qū)動室和回復室內(nèi)的壓力控制活塞的運動。由活塞的位置控制兩個室內(nèi)的壓力，以便交替地供給或釋放高壓流體。機中沒有機械機構將活塞的位置，與各室同供給壓力和釋放壓力的通道之間的連通和斷開聯(lián)系起來，在活塞的驅(qū)動和回復沖程中供給壓力和釋放壓力是不同的，然而對每個給定的流體原壓力總希望鉆孔效率最高。
特別是，希望在活塞的大部分回復沖程內(nèi)將通入驅(qū)動室的高壓關閉，以使阻力最小，沖程較長，但在活塞的大部分驅(qū)動沖程內(nèi)希望在驅(qū)動室內(nèi)保持高壓，以產(chǎn)生較高的活塞沖擊能量。在無閥的鑿巖機內(nèi)不會有這樣的設計特點。
在上述有閥的鑿巖機內(nèi)，由閥根據(jù)兩個室內(nèi)存在的壓力控制高壓加到驅(qū)動和回復室。兩個室的排空由活塞的位置控制。在給定的時刻只有一個室可以與高壓源相通。在活塞的回復沖程中，當回復室已經(jīng)與出口壓力相連，但驅(qū)動室內(nèi)的壓力尚未高到使閥開關將高壓與回復室之間的通路切斷，這樣就降低一些效率。
上面的描述說明了現(xiàn)有裝置和方法存在的大家熟悉的缺陷。因而，如果能設計出一種別的辦法克服上述的一個或幾個缺點，很顯然將是一種進步。下面將詳細地公開一種合適的辦法及其特點。
在本發(fā)明的一個實施方案中，提供一種流體驅(qū)動帶有中空磨損套筒的沖擊鑿巖機。活塞可滑動地放在磨損套筒內(nèi)。驅(qū)動和回復壓力表面機構分別將活塞偏置在驅(qū)動和回復位置之間。還包括高壓口?；貜褪遗c回復壓力表面機構相通。驅(qū)動室與驅(qū)動壓力表面機構相通。
壓力敏感閥機構在開位和關位之間可以移動。當閥在開位時高壓口與驅(qū)動室相連。閥機構包括與驅(qū)動室相通的第一閥壓力表面，和與高壓口相通的第二壓力表面。當閥機構在開位時，在高壓口和驅(qū)動室之間通過有限量的流體。
下面將與附圖一起詳細描述本發(fā)明，上述的和其他的特點將會更加清楚。但應清楚地看到，并不打算將各圖作為本發(fā)明的限定。而僅僅是起說明的作用。
圖中

圖1是說明本發(fā)明氣動沖擊鑿巖機一個實施方案的一般外觀圖;
圖2a是說明本發(fā)明一個實施方案混合鑿巖機左上部分的剖面圖，活塞在驅(qū)動位置;
圖2b是說明本發(fā)明一個實施方案;與圖2a相同的混合鑿巖機右上部分的剖面圖，只是活塞在回復位置;
圖3a是說明本發(fā)明一個實施方案混合鑿巖機左下部分的剖面圖，活塞在驅(qū)動位置。
圖3b是說明本發(fā)明一個實施方案混合鑿巖機右下部分的剖面圖，活塞在回復位置。
現(xiàn)在參看附圖，圖1，2a，2b，3a，3b說明本發(fā)明混合沖擊鑿巖機的一個實施方案，相同的部件在各圖中都用相同的數(shù)字表示。
鑿巖機通常用10表示。雖然在附圖中顯示的具體鑿巖機是鉆入孔中類型的，本發(fā)明也同樣可以應用到鉆出孔外的鑿巖機。磨損套筒口包含鑿巖機10的各個部件?；钊?4往復式地沖擊鑿巖機的鉆頭16?；钊丶^14a所示的驅(qū)動方向或沿箭頭14b所示的回復方向運動。
通過流體供應管線20，流體從高壓口18向鑿巖機提供壓力，為活塞14提供動力。單向閥21防止當供應管線18壓力降低時，流體從鑿巖機各供應管線的反向流動。
當活塞14非常接近鉆頭16時回復室22通過流體通道24與高壓口18相通。只要回復室22內(nèi)有點壓力，就將活塞推向回復方向14b。在活塞上的密封點26通過磨損套筒的密封點28之前，高壓口18的壓力將連續(xù)供給回復室。
在鉆頭16內(nèi)形成出口壓力排放口30。壓力將在回復方向14b上連續(xù)加速活塞，直到活塞的回復壓力表面32通過出口壓力排放口30的出口34。在這個時刻，在回復室22內(nèi)的任何壓力都將從出口排泄，但活塞的動量使活塞繼續(xù)在回復方向14b上運動。
由于驅(qū)動室36通過排放口30和38與出口壓力相通，所以驅(qū)動室36內(nèi)的壓力將與出口壓力相同，直到分配器40的一端將從驅(qū)動室到出口38的通道密封。在這一點，驅(qū)動室內(nèi)的流體將被壓縮。壓縮使壓力增加，逐漸減小活塞回復的速度。
壓力敏感閥42控制流體從高壓入口44通過閥開口56和通道59到驅(qū)動室36的流動。在圖2a的2b中顯示的閥42有三個壓力表面46，48，50。壓力表面46總是經(jīng)受壓力入口44的壓力。當閥門關住時壓力表面48經(jīng)受驅(qū)動室36的壓力。
當閥門打開時，通過控制閥門開口56和流體通道59的尺寸，可以設計壓力表面48來控制室36和入口44之間的流體流動。不管閥門42的位置在哪里，壓力口52通過放空管54總是與出口壓力相通。希望其他類型的壓力敏感閥能很容易地應用在本發(fā)明中，而不會背離本發(fā)明的范圍。
當活塞在回復方向14b上移動到這樣的位置時，在該位置作用在壓力表面48上的力超過作用在壓力表面46和50的力之和，壓力閥42就將打開，如圖2b所示。打開的閥允許高壓空氣從壓力入口44，通過閥開口56和通道59到驅(qū)動室36。閥門開口56的尺寸和表面46與50的比例是決定在驅(qū)動沖程的哪一點關閉閥門42的關鍵因素，下面將要詳細講述。
通過閥門開口的送氣使驅(qū)動室的壓力增加，首先使活塞的回復沖程終止，接著活塞在驅(qū)動方向14a很快被加速。當活塞的驅(qū)動面58一通過分配器40的一端，驅(qū)動室就立刻通過排到大氣的放空口38和30與出口壓力相通。
由于驅(qū)動室36的尺寸大，通過有限的閥門開口56送入的空氣將不能維持驅(qū)動室36內(nèi)的壓力。結果，作用在壓力表面48的力將下降到小于作用在壓力表面46和50的力之和，閥將再一次關閉。
對每一個給定的供應管線20的壓力，活塞在驅(qū)動沖程中使閥關閉的位置，可由閥開口56和通道59的結構形狀和得到的空氣通過開口56的流動速率所決定。較厚的閥42產(chǎn)生較小的閥開口，從而引起在活塞的驅(qū)動中閥門關閉較早。對每一個流體供應管線20的壓力和具體的開口56和59，壓力表面46和50有一個最佳的組合，這組合能產(chǎn)生最大的鉆進速率或者最有效地利用高壓流體。閥門的快速交替因而達到最佳的效果。
根據(jù)最優(yōu)實施方案已經(jīng)描述和說明了本發(fā)明，應該認識到其中可以做各種改變和修正而不會背離在權利要求中所提出的本發(fā)明的精神。
權利要求
1.流體驅(qū)動沖擊鑿巖機，其特征包括中空的磨損套筒；放在磨損套筒內(nèi)可滑動的活塞；分別把活塞偏置在驅(qū)動位置和回復位置的驅(qū)動回復壓力表面機構；高壓口；與回復壓力表面機構相通的回復室；可在開位和關位之間移動的壓力敏感閥機構，當閥在開位時，高壓口與驅(qū)動室相連，閥機構包括與驅(qū)動室相通的第一閥壓力表面和與高壓口相通的第二壓力表面；和當閥機構處于開位時，允許有限量的流體在高壓口和驅(qū)動室之間流動的機構。
2.如權利要求1所述的鑿巖機，其中閥機構還包括放空到出口壓力的第三閥壓力表面機構。
3.如權利要求2所述的鑿巖機，其特征是第三閥壓力表面機構與第三閥壓力表面機構是在閥機構的同一側。
4.如權利要求1所述的鑿巖機，其特征是當活塞向回復位置移動時，在回程的壓縮部分，在驅(qū)動室內(nèi)的流體是同出口壓力密封隔離的。
5.如權利要求4所述的鑿巖機，其特征是加在第一閥壓力表面機構上，使閥偏置在開位的力的分量，在壓縮部分的某一位置將超過加在第二閥壓力表面機構上的使閥關閉的力的分量。
6.如權利要求1所述的鑿巖機，其特征是進入驅(qū)動室有限量的流體將不足以維持驅(qū)動室內(nèi)的壓力，從而在活塞移向驅(qū)動位置時，在位移的某一部分，使閥打開的力的分量將下降到低于使閥關閉的力的分量。
7.如權利要求1所述的鑿巖機，其特征是可以改變閥的尺寸，以改變有限量的流體進入到驅(qū)動室的速度。
8.如權利要求7所述的鑿巖機，其特征是改變進入到驅(qū)動室的有限的空氣量，將改變閥門關閉時活塞的位置。
9.如權利要求1所述的鑿巖機，其特征是可以改變閥的尺寸，以改變關閉閥的高壓表面。
10.如權利要求9所述的鑿巖機，其特征是閥門高壓表面的變化將改變閥門關閉時活塞的位置。
全文摘要
流體驅(qū)動的沖擊鑿巖機包括中空的磨損套筒和可滑動地放在磨損套筒內(nèi)的活塞。驅(qū)動和回復壓力表面分別將活塞偏置在驅(qū)動和回復位置之間。還包括一高壓口。回復室與回復壓力面相通。驅(qū)動室與驅(qū)動壓力面相通。壓力敏感閥可在開位和關位之間移動。
文檔編號E21B4/14GK1052922SQ9011016
公開日1991年7月10日 申請日期1990年12月26日 優(yōu)先權日1989年12月26日
發(fā)明者傅存誠 申請人:英格索爾-蘭德公司