监测冲击器运转的方法和装置制造方法及图纸

一种用来监测冲击器运转的方法和装置，其中冲击器（１）包含一个冲击活塞（３）和一个为冲击器（１）提供压力介质以移动冲击活塞（３）的压力通道（５）。该方法和装置包测量作用在压力通道（５）中的压力介质上的压力脉动，其中压力脉动被描述为一条压力曲线（１０）。从压力脉动中可以确定描述冲击器（１）运转状态的参数，并且在所述参数的基础上确定冲击器（１）的运转状态。另外，一个装置可以在冲击器（１）运转状态的基础上控制冲击器的运转。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到一种用来监测冲击器运转的方法，其中冲击器包含一个冲击活塞和一个为冲击器提供压力介质以移动冲击活塞的压力通道，该方法可以测量作用在压力通道中的压力介质上的压力脉动，该压力脉动被描述为一条压力曲线。本专利技术也涉及到一种用来监测冲击器运转的装置，其中冲击器包含一个冲击活塞和一个为冲击器提供压力介质以移动冲击活塞的压力通道，该装置包含一个与压力通道连接的传感器，以测量作用在压力通道中的压力介质上的压力脉动，并且把所述的压力脉动描述为一条压力曲线。本专利技术也涉及到一种用来调节冲击器运转的方案，其中冲击器包含一个冲击活塞和一个为冲击器提供压力介质以移动冲击活塞的压力通道，该方案包含一个与压力通道连接的传感器，以测量作用在压力通道中的压力介质上的压力脉动，并且把所述的压力脉动描述为一条压力曲线。
技术介绍
当使用钻岩机在岩石中钻孔时，钻岩条件变化很大。岩体中的岩层硬度可能变化，因此影响钻进的特征应该根据钻进的抵抗力来调节。在钻进时，同时有四种不同的功能在起作用在要被钻的孔中旋转钻机，利用冲击活塞撞击钻柄以切开岩石，以及钻头进给和冲洗，通过冲洗钻进的废弃物可以从钻孔中移去。当岩石由于冲击活塞带动的钻柄的撞击而破碎时，冲击活塞的冲击能通过钻杆，它通常是钻柄的延伸，而传递到撞击岩石使之破碎的钻头上。因此，冲击器的正确运转将对好的钻进结果产生显著的作用。冲击锤，一种利用冲击器驱动以破碎表面的工具，既不使用旋转工具也不用冲洗。主要是冲击器的运转影响破碎结果，如果不考虑工具性能的影响。破碎岩石的实质变量包括冲击脉动的长度，冲击脉动的振幅，冲击频率和合适的钻头/岩石接触。实际上，这些变量中除了冲击脉动的长度外都是可以调节的。然而，冲击器的运转很难控制以达到最可能的钻进或破碎结果，因为没有可靠的方法来监测冲击器的运转。当钻机或冲击锤运行时，冲击器的运转很难监测。已有尝试利用安装在冲击器上的激光操作的或感应传感的方法来测量冲击活塞的位置。在美国专利4,699,223中揭示了利用感应传感器来监测冲击活塞位置。基于安装在冲击器上的传感器的方法的一个问题在于，在使用钻机和冲击锤的苛刻条件下传感器的耐久性很差。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种监测冲击器运转的新颖解决方案。本专利技术方法的特征在于，从压力脉动中确定描述冲击器运转状态的参数，并在所述参数的基础上确定冲击器的运转状态。另外，本专利技术装置的特征在于，该装置进一步包含一个分析装置，用来从压力脉动中确定描述冲击器运转状态的参数，并且在所述参数的基础上确定冲击器的运转状态。另外，本专利技术方案的特征在于，该方案进一步包含一个分析装置，用来从压力脉动中确定描述冲击器运转状态的参数，并且在所述参数的基础上确定冲击器的运转状态，同时该方案包含一个控制单元，它可以在冲击器的运转状态的基础上控制冲击器的运转。本专利技术的基本思想在于监测冲击器的运转，该冲击器包含一个冲击活塞和一个为冲击器提供压力介质以移动冲击活塞的压力通道，作用在压力通道中的压力介质上的压力脉动被测量出来，该压力脉动被描述为一条压力曲线，描述冲击器运转状态的参数从压力曲线中确定下来，冲击器的运转状态在所述参数的基础上得以确定。在本申请文件中，压力曲线是指压力脉动，它以充分大于冲击器运行频率的采样频率来测量，从而可以记录非常快的压力变化。压力脉动主要由于冲击活塞的往复运动、冲击活塞的冲击、冲击活塞的回弹和冲击器控制阀提供的液压控制而产生。根据本专利技术第一个实施例，冲击器的运转状态通过下面参数中的至少一个来描述，即冲击器中冲击活塞的位置、冲击活塞的活塞冲程、冲击活塞的冲击速率和冲击活塞的回弹速率。根据本专利技术第二个实施例，冲击器的运转状态在描述冲击器运转状态的参数基础上得以控制。根据本专利技术第三个实施例，冲击器被安装使用在钻岩机中并且冲击器的运转状态在描述钻岩机运转状态参数的基础上得以确定。本专利技术的优点是冲击器的运转可以实时的精确的被监测，并且可以基于从一个或多个以前的冲击中得到的信息上调节冲击器的运转。冲击器的压力曲线可以以一种简单的方式测量，测量可以在冲击器的附近或别处如支撑冲击器的钻架或基底上进行，从而不需要在冲击器中安装任何容易出故障的传感器。另外，压力曲线的测量和解释使得监测冲击器的状态趋向并利用它来监测冲击器的状态成为可能。附图说明在下文中，专利技术将结合附图更详细的描述，其中图1是冲击器的一幅局部剖视示意性侧视图，其中应用了本专利技术的解决方案；图2是作用在压力通道中压力介质上的压力曲线示意图；图3是在钻岩机上测量的冲击器的第一条压力曲线；图4是在钻岩机上测量的冲击器的第二条压力曲线； 图5是在钻岩机上测量的冲击器的第三条压力曲线；图6显示了被钻岩石反射回的应力波的最大抗拉强度以及进给力和代表进给质量的一个参数之间的相互依赖关系；图7显示了被钻岩石反射回的应力波的最大抗拉强度以及进给力和代表进给质量的第二个参数之间的相互依赖关系。具体实施例方式图1是冲击器1的一幅局部剖开的示意性侧视图。冲击器1包含一个框架2和一个冲击活塞3。冲击器1可以被应用在钻机或冲击锤中。冲击器1是液压操作的，可以使用液压油、生物油或水作为液压或压力流体。图1进一步显示了一个驱动冲击器1所需的泵4，其中泵4可以把压力流体穿过压力通道5沿箭头A的方向泵入冲击器1，使得冲击活塞3移向图1的右侧，也就是完成一个冲程。在冲击活塞3的反转冲程期间，压力流体穿过通道6沿箭头B的方向回到油罐7。图1也显示了一个用来控制冲击器1运转的控制阀19。钻岩机或冲击锤中的冲击器的通常结构和操作原理本身对于熟习本领域的人来说是熟知的，因此它们不需要在此进行更详细的描述，为了阐明冲击器1的结构在图1中仅作示意性的显示。图1进一步示意性的显示了一个压力传感器8，它可以测量作用在压力通道5中压力流体上的压力，而且它被安装与冲击器1的压力通道5连通。所得的测量结果是如图2示意的压力曲线10，代表作用在压力通道5中压力介质上的冲击压力脉动或压力脉冲。图2的水平轴代表时间，垂直轴代表压力。例如，根据压力曲线10，压力传感器8的测量信号，它的优点在于是一个电压信号，通过电缆11被传递到分析装置9，在此处描述冲击器1运转状态的各个参数从依据压力曲线10的测量信号中确定出来。描述冲击器1的运转状态或与冲击器运转状态相关的参数包括以下参数，例如t11冲击时刻，也就是冲击活塞3撞击钻岩机的钻柄或破碎装置的工具的时刻， t12当冲击活塞3的反向运动开始减速时，冲击器1的控制阀19的回退定时，t13当冲击活塞3改变它的运动方向时，冲击活塞3的回退死点，t21下一次冲击，p1一个冲击循环的最小压力，也就是在冲击时刻压力通道5中的压力，p2在t12时刻的冲击压力值，p3一个冲击循环的最大压力，也就是在回退死点的压力。例如，接下来的描述冲击器1运转状态的辅助参数可以通过上面的参数确定dt1＝t12-t11一个与冲击活塞3的反向速率和冲击活塞从冲击点移动过的距离成比例的变量。有可能间接使用这个变量来确定冲击点，也就是冲击活塞3在冲击时刻的位置，也可能用来确定岩石类型。dt3＝t21-t13一个与冲击速率相关的参数，ttot＝t21-t11冲击时期的时间，也就是运转频率f的倒数，x＝(p2-p1)/(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来监测冲击器运转的方法，其中冲击器（１）包含一个冲击活塞（３）和一个为冲击器（１）提供压力介质以移动冲击活塞（３）的压力通道（５），该方法测量作用在压力通道（５）中的压力介质上的压力脉动，该压力脉动被描述为一条压力曲线（１０），　 　其特征在于，从压力脉动中确定描述冲击器（１）运转状态的参数，并在所述参数的基础上确定冲击器（１）的运转状态。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：马尔库凯斯基尼娃，蒂莫肯帕伊宁，韦萨乌伊托，
申请(专利权)人：山特维克坦罗克有限公司，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]