本发明专利技术公开了一种用于潜孔锤的加压流体流动系统，加压流体流动系统具有：做功的多个室，即，除了位于活塞的相对端部处的两个主室之外还有一个或多个辅助驱动室和一个或多个辅助提升室，这些辅助室均围绕活塞上的相应腰部形成并且由相应的筒体从外部界定，所述筒体纵向串联布置。填充有加压流体的两个或更多个室由活塞的内表面中的凹陷部限定，用于以由活塞和控制管协作的方式控制加压流体向工作室的供应，所述控制管同轴布置在活塞的中央孔内。一个或多个排放室形成在外壳与筒体之间，用于通过筒体中的排放口排空工作室。本发明专利技术还提供了具有这种加压流体流动系统的反循环潜孔锤和正循环潜孔锤。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】
技术介绍
存在很多不同的潜孔锤(DTH)，其可以用于在采矿业、土木工程和水利建设、油气和地热井中实施钻孔和样本回收。这些潜孔锤由加压流体供给动力，根据潜孔锤的设计和潜孔锤的类型(正循环潜孔锤用于进行生产，而反循环潜孔锤用于进行样本回收)，所述加压流体由不同装置交替引导到提升室和驱动室中，所述提升室和所述驱动室位于潜孔锤活塞的相对端部处。随着一个室填充有加压流体，另一个室被清空，并且提升室和驱动室之间的压差致使活塞往复运动而且通过活塞的每次工作行程活塞撞击在钻头上。大多数已知潜孔锤仅仅具有一个驱动室和一个提升室。在这些情况中，活塞仅仅具有一个驱动区域和一个提升区域。然而，为了增加有效推动区域(即，驱动区域和提升区域)，多种潜孔锤使用多于两个室以用于使得活塞运动，在下文描述了这些示例中的两个。专利US5915483在这个专利中描述的正循环潜孔锤设计具有有中央孔的活塞，所述活塞成形为在活塞与潜孔锤外壳的内壁之间提供了额外的驱动室和额外的提升室。这两个额外的室由活塞的外径上的凹陷部产生且由隔离构件分隔开。为了控制加压流体流入和流出这些室，设置了控制杆，所述控制杆从潜孔锤的后端板或后短节沿轴向向下延伸到活塞的中央钻孔，所述控制杆具有一条纵向延伸的供应通道和一条纵向延伸的排放通道。在活塞往复运动期间，当控制杆中的口与活塞中的口对准时，控制杆中的口和活塞中的口分别使得这些通道与提升室和驱动室连通。主驱动室连续连接到加压流体源并且从此处将加压流体运送到控制杆的纵向供应通道，用于在利用控制杆由活塞的相对位置控制的条件下向额外的提升室和驱动室交替地供应加压流体。由活塞与底阀或已延伸的控制杆之间的相对位置控制加压流体从主提升室的排放，而由活塞和控制杆之间的相对位置控制加压流体从额外的提升室和驱动室的排放。这种设计的一个劣势在于:主驱动室中压力的平均值等于工作流体的供应压力，这意味着由加压流体对这个活塞区域所做的功为零，使得对潜孔锤的功率造成负面影响。另一个劣势在于:横截面面积由控制杆占据，从而导致前推动区域和后推动区域减小。专利US5"2545本专利描述了正循环潜孔锤设计，其中，活塞包括:向前活塞头；设置有主驱动区域的向后活塞头；和位于这些活塞头之间的腰部。中间壁围绕活塞腰部布置，使得两个室在中间壁的每个侧部上形成在活塞腰部与置于潜孔锤壳体中的前衬里和后衬里之间。销布置成穿过中间壁，以将衬里锁止在相对于中间壁的固定角度位置中。在前衬里和后衬里与壳体之间布置有相应的通道。这些通道中的第一通道通过后衬里中的径向孔与活塞后方的空间连通，所述空间连续连通到加压流体源。这些通道中的第二通道与位于活塞前方中的空间连通，前活塞头位于所述空间中并且在所述空间中限定了主提升区域。形成于向前活塞头和中间壁之间的室经由中间壁中的第一通道和后衬里中的孔与后衬里和壳体之间的通道连续连通，由此来自该流体源的加压流体连续填充所述室。向后活塞头和中间壁之间的室经由中间壁中的第二通道连通到前衬里和壳体之间的通道并且从此处与活塞的前端部中的空间连通。由布置在管上的阀部分控制将加压流体供应到在向后活塞头内部主驱动区域所位于的空间，所述管连接到锤柱，所述管具有开口到该空间的孔。通过活塞的内表面与所述管中的径向孔重叠控制所述空间的排放，所述径向孔运送加压流体通过活塞中的中央通道至钻头的冲洗孔。底阀用于控制活塞前端部中空间的排放。由活塞的外表面与前衬里的内表面的相对位置来控制将加压流体供应到活塞前端部中的空间中。因为在这个设计中形成在向前活塞头和中间壁之间的室连续地连通到加压流体源，所以由活塞的这个区域所做的功为零。本专利技术的目的上述现有技术的潜孔锤具有下述缺陷:它们不能利用所提供的额外的驱动室和提升室的整体容量，原因在于这些室中的至少一个连续地连接到加压流体源，因此由室所做的功为零。因此，由于操作钻孔设备的高成本以及在诸如油气和矿产勘探的某些应用中需要更大深度的井，因此期望具有用于潜孔锤的加压流体流动系统，所述潜孔锤可够包含以下改进而同时又不会影响锤的使用寿命。.加压流体消耗更大并且结果功率更高且进尺速度更大，.在能量转换过程中具有更高效率，以提供甚至更高的功率和甚至更大的进尺速度，和?在更大的深度处的钻进能力增大。还期望就控制提升室和驱动室的状态而言，本专利技术的加压流体流动系统既可应用于正循环潜孔锤又可应用于反循环潜孔锤。
技术实现思路
在本专利技术的第一方面中，提供了用于潜孔锤的改进的加压流体流动系统，其特征在于，存在对活塞做功的多个室，即，除了位于活塞的相对端部处的两个主室之外还有一个或多个辅助驱动室和一个或多个辅助提升室。这些辅助室围绕相应腰部形成并且由相应的筒体从外部界定，所述腰部围绕活塞机械加工而成。筒体纵向串联布置并且同轴布置在锤的外壳与活塞之间，所述筒体通过密封件而相互分隔开并且被支撑在外壳上。本专利技术的加压流体流动系统的特征还在于具有两个或更多个内室，其包括由活塞的内表面中的凹陷部限定的至少一个最前端的内室和至少一个最后端的内室，所有内室均与加压流体源流体连通并且用加压流体进行永久填充，用于用所述加压流体供应多个驱动室和提升室。由活塞和控制管协作的方式在本专利技术中控制将加压流体供应到所述室中，其中，控制管共轴布置在活塞的中央孔内并且毗邻活塞，而且控制管通过其后端部固定到后短节。一组进入口设置在控制管的后端部中，以使得来自所述加压流体源的加压流体能够行进至控制管的内部，并且从该处通过在控制管中钻出的一组供应口流入到内室中。密封装置设置在控制管的前端部处，以防止通过所述控制管的所述端部流出任何加压流体，而仅仅允许加压流体通过所述控制管的供应口流出。在本专利技术中，活塞具有一组供给口，用于将加压流体从内室运送到辅助提升室和辅助驱动室，通过限定在活塞的内表面与控制管的每个端部处的凹陷外表面之间的相应供给通路用加压流体轮流依次供给主提升室和主驱动室。本专利技术的加压流体流动系统的特征还在于具有一个或更多个排放室，所述排放室形成在外壳和筒体之间，所述排放室与通过用潜孔锤钻出的钻孔的底部流体连通，以从多个驱动室和提升室排放加压流体。为此，在筒体中设置了一组排放口，用于使得驱动室和提升室与排放室连通。以这种方式，由活塞和筒体，具体地通过活塞的外滑动表面和筒体的内表面以协作的方式控制从驱动室和提升室排放加压流体。在本专利技术的第二方面中，提供了反循环潜孔锤，其特征在于，反循环潜孔锤包括在此描述的改进的加压流体流动系统和贯穿钻出外壳的一个或多个端部排放口，所述端部排放口连接到排放室并且与相应的纵向排放通道对准，所述纵向排放通道形成在外壳的外表面中，其中，端部排放口和纵向排放通道都由外密封套筒覆盖，以便将加压流体引导至钻头的前端部的外周区域。反循环潜孔锤本身包括样本管，所述样本管同轴布置在外壳内并且从后短节延伸至钻头。这个情况中，控制管当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于反循环潜孔锤的加压流体流动系统，其中，所述潜孔锤包括以下主要部件：圆筒形的外壳(1)；后短节(2)，所述后短节固定到所述外壳(1)的后端部，用于将所述潜孔锤连接到加压流体源；有中央孔的活塞(60)，所述活塞能够滑动并且同轴布置成在所述外壳(1)内部实施往复运动；和钻头(90)，所述钻头能够滑动地安装在所述潜孔锤的前端部中的驱动器短节(110)上，所述加压流体流动系统还包括以下部件：位于所述活塞(60)的相对端部处的主提升室(240)和主驱动室(230)，用于因包含在主提升室和主驱动室中的加压流体的压力变化而致使所述活塞(60)往复运动；一组筒体(40a、40b、40c)，所述筒体纵向串联布置并且同轴布置在所述外壳(1)与所述活塞(60)之间，其中，所述筒体(40a、40b、40c)被支撑在所述外壳(1)上并且通过密封件(290a、290b)而相互分隔开；一组辅助提升室(231、232)和辅助驱动室(241、242)，与所述主提升室(240)和主驱动室(230)联合地，所述辅助提升室和所述辅助驱动室同样用于因包含在辅助提升室和辅助驱动室中的加压流体的压力变化而致使所述活塞(60)往复运动，其中，所述辅助提升室(231、232)和所述辅助驱动室(241、242)分别位于所述密封件(290a、290b)的各侧部上并且由围绕所述活塞(60)机械加工而成的相应腰部(71a、71b)形成；控制管(170)，所述控制管同轴布置在活塞(60)与样本管(130)之间并且毗邻活塞(60)，而且所述控制管在其后端部处固定到所述后短节(20)；一组内室(70a、70b、70c)，所述一组内室至少包括一个最后端的内室(70a)和一个最前端的内室(70c)，其中，由所述活塞(60)的内表面(65)中的凹陷部限定所述一组内室(70a、70b、70c)，并且其中，所述内室(70a、70b、70c)布置成与所述加压流体源永久流体连通，并且当所述潜孔锤操作时用所述加压流体填充所述一组内室；和一个或多个排放室(2)，所述一个或多个排放室形成在所述外壳(1)和所述筒体(40a、40b、40c)之间，其中，当所述潜孔锤操作时，所述排放室(2)与钻孔的底部永久流体连通；其中，所述控制管(170)具有：加压流体进入口(177)，所述加压流体进入口在控制管的后端部处钻出，所述加压流体进入口与所述加压流体源连通；一组供应口(175)，所述一组供应口在所述进入口(177)的前方钻出并且开口到所述内室(70a、70b、70c)，使得允许所述加压流体从所述加压流体源流动到所述内室(70a、70b、70c)中；加压流体密封装置，所述加压流体密封装置位于所述控制管(170)的前端部处，以防止加压流体通过所述供应口(175)从所述控制管流出；其中，所述活塞(60)包括：贯穿钻出的一组提升室供给口(72a，72c)和一组驱动室供给口(72b，72d)，用于分别将加压流体从所述内室(70a、70b、70c)运送到所述辅助提升室(241、242)和所述辅助驱动室(231、232)；其中，前部供给通路(73a)和后部供给通路(73b)分别限定在所述活塞(60)的每个端部处、在所述活塞(60)的所述内表面(65)和所述控制管(170)的凹陷外表面(172)之间，用于分别将加压流体从所述最前端的内室(70c)运送到所述主提升室(240)以及从所述最后端的内室(70c)运送到所述主驱动室(230)；并且其中，所述筒体(40a、40b、40c)具有一组排放口(41)，用于将加压流体从所述提升室(240、241、242)和所述驱动室(230、231、232)排放到所述排放室(2)中。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·A·阿罗斯，
申请(专利权)人：德里尔科工具股份有限公司，
类型：发明
国别省市：智利;CL
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