带有加固冲洗孔的钻柄转接器制造技术

一种岩石凿钻钻柄转接器，包括具有内冲洗孔以及通过所述转接器的侧壁与所述内孔流体连通的进入孔的伸长的主体。所述进入孔区域处的所述转接器的壁被加固，使得加固区域处的所述冲洗孔的内径小于轴向超过加固区域的位置处的孔的内径。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有加固冲洗孔区域的岩石凿钻钻柄转接器，并且特别但不是排它地涉及一种相对于沿着超过加固区域的转接器的轴向位置具有通常增大的横截面面积的转接器的冲洗孔区域。
技术介绍
冲击凿钻是一种沿用已久的技术，其通过从安装在钻柱的一端的凿岩钻头将锤打冲击传递至钻孔底部处的岩石来破碎岩石。破碎岩石所需的能量由液压驱动活塞产生，该液压驱动活塞接触位于钻柱的与钻具相对的一端的钻柄转接器。转接器上的活塞撞击产生了传播通过钻柱并且最终至钻孔的岩石底部的应力(或振动)波。钻柄转接器典型地包括内孔，从而允许将冲洗流体传递至钻具的区域。冲洗流体用于冷却钻具以及从钻孔排出钻屑和粉末。通常地，流体通过在转接器的壁上径向延伸的孔而被引入钻柄转接器，该转接器的壁上的径向延伸的孔被浸没在流体箱内，该流体箱在孔的任一侧轴向地密封在转接器的外表面上。在CA2,247,842；GB2352671；WO2012/032485以及WO2004/079152中描述了带有内冲洗孔的钻柄转接器的示例。现有的钻柄转接器的常见问题是：转接器的壁对从冲洗孔产生并传播的裂缝而断裂的敏感性，这部分地是由冲击活塞产生的压缩和拉伸应力并且特别是传输通过转接器至钻柱并且最终至钻具的振动波造成的。在地下的应用中，空化破坏助推了裂缝的产生，这加重了上述问题。钻柄转接器失效对于使用者尤其是问题，因为其经常损毁位于围绕转接器的流体外壳处的橡胶密封件。部件维修中所需要的消耗时间的更换导致非常不希望的机器停机时间。WO2004/079152公开了一种冲洗孔，其试图减小在孔的区域处的应力，从而减轻断裂。然而，仍然存在对响应于通过转接器施加并传输通过转接器的压缩和拉伸应力进一步减小或消除断裂的可能性的具有冲洗孔的钻柄转接器的需要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种岩石凿钻钻柄转接器，其具有用于引导冲洗流体进入转接器的纵向冲洗孔的进入孔，该转接器被构造用以最小化或消除转接器的壁通过从冲洗孔传播的裂缝的开裂的可能性。进一步的目的是提供一种被构造用以承受在冲洗孔区域处受到的拉伸和压缩应力的钻柄转接器。这些目的通过在冲洗孔区域处加固钻柄转接器的壁以使得在孔的区域处的壁厚大于在轴向超过该加固区域的位置处的对应壁厚而实现。可以通过参考沿着转接器的长度的不同的分别的轴向位置处的转接器主体的相对横截面面积和/或纵向冲洗孔的内径而进一步限定加固区域。特别地，这些目的还通过构造带有等于或大于超过加固区域的轴向位置处的转接器的横截面面积的(冲洗孔处的)轴向加固区域处的横截面面积的钻柄转接器来实现。在冲洗孔区域处增加壁厚和横截面面积能够有效减小在转接器的壁中的局部应力集中，从而有效地补偿由于各自用作冲洗孔的两个直径方向相对的孔的存在而造成的钻柄主体的横截面面积的相对减小。通过朝向中心纵向轴线径向向内增加壁厚，实现了在冲洗孔的区域处相对增加的横截面面积与壁度。因此，钻柄转接器的外径未变化，但是纵向冲洗孔的内径小于在轴向超过加固区域的位置处的内径。根据本专利技术的第一方面，提供一种岩石凿钻钻柄转接器，包括：伸长的主体，所述伸长的主体具朝向活塞定位的第一端部以及朝向钻柱定位的第二端部；该主体具有轴向延伸的内孔，以允许冲洗流体经由第二端部至钻柱；其特征在于：转接器包括不超过两个径向延伸通过主体至内孔的冲洗孔；并且在冲洗孔处的轴向加固区域处的横截面面积等于或大于轴向超过加固区域的内孔的轴向位置处的主体的横截面面积。此说明书中的“主体的横截面面积”指的是垂直对准伸长的主体的纵向轴线的横截面。优选地，该加固区域在任一侧轴向延伸或者至少延伸至冲洗孔的一个轴向侧，使得至冲洗孔的至少一个轴向侧的主体的横截面面积大于沿轴向超过加固区域的内孔的长度的位置处的主体的横截面面积。这种构造有利于在冲洗孔区域处提供应力集中的分散，从而减小在冲洗孔区域处的疲劳以及裂缝产生和传播的可能性。因此，本专利技术构造有利于显著增加转接器的服务寿命。优选地，钻柄转接器的加固可以被限定为：在加固区域处的主体的壁厚大于轴向超过加固区域的位置处的主体的壁厚。为了保持基本一致的沿着钻柄转接器的长度区域的外径，在加固区域处的主体的内径优选地小于在轴向超过加固区域的位置处的主体的内径。因此，在加固区域处的材料的体积大于限定轴向超过加固区域的位置处的转接器壁的转接器的材料体积。优选地，在冲洗孔的轴向位置处的主体的横截面面积在0％至50％或者0％至40％的范围内。可选地，在加固区域之内但是至冲洗孔的一个轴向侧的轴向位置处的主体的横截面面积在大于轴向超过加固区域的位置处的横截面面积10％至50％、20％至40％或25％至35％的范围内。因此，横截面面积的相对增加被构造用以消除由于冲击活塞并且特别是通过转接器传递的冲击波造成的冲洗孔区域处的应力。因此，这些优势通过在加固区域处的主体的壁厚大于轴向超过加固区域的位置处的壁厚的30％至60％或35％至50％或更加优选的38％至48％而实现。已发现本专利技术构造降低应力集中的局部化(否则这将会导致裂缝的产生与传播)，并且降低阻抗失配。可选地是，并且为了进一步最小化任何阻抗失配，加固区域的轴向长度在转接器的总体轴向长度的2％至20％、4％至15％或6％至10％以及更加优选的7％至9％的范围内。优选地，主体的横截面面积通过逐渐渐缩的轮廓在轴向方向上从加固区域至轴向超过加固区域的位置减小。即，可以认为轴向孔的内径以线性或非线性的方式在内孔区域处的加固区域与转接器的剩余主要长度的过渡区处增加。可选地，轴向孔的面向内部的表面在过渡区可以是曲线形的，由此限定一段球形外表面。可选地，冲洗孔包括被构造用以减小冲洗孔区域处的应力的形状轮廓。可选地，冲洗孔的形状轮廓(在平行于纵向轴线的平面中)是椭圆的或者包括曲线段。可选地，冲洗孔包括超椭圆形轮廓。优选地，主体在加固区域的内径小于轴向超过加固区域的位置的主体的内径。根据本专利技术的第二个方面，提供包含如本文所要求保护的钻柄转接器的岩石凿钻设备。优选地，该设备进一步包括具有主要长度以及能量传输端部以接触转接器的第一端部的伸长活塞；以及由多个联接起来的伸长钻杆形成的钻柱，其中钻柱的最后的钻杆联接到转接器的第二端部。在加固区域处的相对横截面面积、壁厚和/或加固区域处的钻柄转接器的内径和/或加固区域的轴向长度被特别地构造，使得在转接器和最后的钻杆之间的阻抗失配小于5％并且优选地小于2％。附图说明现在将描述本专利技术的具体实施方式，仅通过示例的方式并且参照附图，其中：图1是根据本专利技术的具体实施方式的形成包括伸长的钻柱和液压驱动往复活塞的岩石凿钻设备的组成部分的钻柄转接器的外部视图。图2是图1的转接器的横截面侧视图。图3是图2的钻柄转接器的加固区域的放大的横截面视图。具体实施方式参照附图1，岩石凿钻设备包括一个伸长的能量传输转接器100，转接器100包括具有相对于纵向轴线109的前端103和后端104的主体(或长度部分)101。多个轴向平行的伸长的花键106从伸长的主体101后部区域处的外表面102朝向后端104径向向外凸出。花键106被构造成与旋转电机(未示出)的对应花键相接合，从而在凿钻操作期间引起转接器100围绕轴线109的旋转。转接器100进一步包括冲洗孔(或孔)105，该冲洗孔(或孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种岩石凿钻钻柄转接器(100)，包括：伸长的主体(101)，所述伸长的主体(101)具有被定位为朝向活塞(108)的第一端部(104)和被定位为朝向钻柱(107)的第二端部(103)；所述主体(101)具有允许冲洗流体经由所述第二端部(103)流至所述钻柱(107)的轴向延伸的内孔(200)；其特征在于：所述转接器(100)包括不超过两个冲洗孔(105)，所述冲洗孔(105)径向延伸通过所述主体(101)至所述内孔(200)；并且在所述冲洗孔(105)处，轴向加固区域(208)处的所述主体(101)的横截面面积等于或大于轴向超过所述加固区域(208)的所述内孔(200)的轴向位置(209)处的所述主体(101)的横截面面积。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.13 EP 14168027.21.一种岩石凿钻钻柄转接器(100)，包括：伸长的主体(101)，所述伸长的主体(101)具有被定位为朝向活塞(108)的第一端部(104)和被定位为朝向钻柱(107)的第二端部(103)；所述主体(101)具有允许冲洗流体经由所述第二端部(103)流至所述钻柱(107)的轴向延伸的内孔(200)；其特征在于：所述转接器(100)包括不超过两个冲洗孔(105)，所述冲洗孔(105)径向延伸通过所述主体(101)至所述内孔(200)；并且在所述冲洗孔(105)处，轴向加固区域(208)处的所述主体(101)的横截面面积等于或大于轴向超过所述加固区域(208)的所述内孔(200)的轴向位置(209)处的所述主体(101)的横截面面积。2.根据权利要求1所述的转接器，其中所述加固区域(208)在任一侧轴向地延伸或至少延伸至所述冲洗孔(105)的一侧，使得所述主体(101)到所述冲洗孔(105)的至少一个轴向侧的横截面面积大于轴向超过所述加固区域(208)的所述内孔(200)的所述位置(209)处的所述主体(101)的横截面面积。3.根据权利要求1或2所述的转接器，其中所述加固区域(208)处的所述主体(101)的壁厚(E)大于轴向超过所述加固区域(208)的所述位置(209)处的所述主体(101)的壁厚(F)。4.根据前述权利要求中的任一项所述的转接器，其中所述加固区域(208)的轴向长度(B)在所述转接器(100)的总轴向长度的2％至20％的范围中。5.根据权利要求4所述的转接器，其中所述范围是4％至15％。6.根据前述权利要求中的任一项所述的转接器，其中所述冲洗孔(105)的轴向位置(C)处的所述主体(101)的横截面面积在大于轴向超过所述加固区域的所述位置(209)处的横截面面积0％...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏珊·莱永，芒努斯·佩尔松，托马斯·什·扬森，
申请(专利权)人：山特维克知识产权股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE