潜孔锤钻头组件制造技术

本公开涉及一种由压力流体致动的潜孔钻凿组件(11)。伸长的壳体(15)，该伸长的壳体(15)具有轴向向后端(15a)和轴向向前端；流体驱动的活塞(13)，该流体驱动的活塞(13)被布置成能够在所述壳体(15)内部移动；处在所述活塞(13)的顶侧处的顶部作业室(27)；处在所述活塞(13)的底侧处的底部作业室(28)；多个流体通路(52)，该多个流体通路(52)用于将加压流体馈送到所述作业室中和将加压流体排出所述作业室，以用于生成活塞的往复运动；钻头(14)，该钻头(14)能够连接到所述壳体(15)的所述轴向向前端(15b)并且设置有朝向所述活塞(13)面向的砧部(26)，用于接收所述活塞(13)的冲击；以及环形驱动接头(18)，该环形驱动接头(18)围绕柄部(17)的至少一部分并且与所述钻头(14)协作，以形成沿着所述柄部(17)在长度方向上延伸的流体通路。所述驱动接头(18)包括在该驱动接头中周向延伸的凹形弧形沟槽，该凹形弧形沟槽形成室(21)，该室(21)用于收集来自锤排出流的流体并且将来自通道(48)的所收集起来的体积的流体重新分配到在所述钻头(14)中布置的冲洗孔(24)，其中该通道(48)在所述钻头(14)的花键(42)和所述驱动接头(18)的互补花键(43)之间形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】潜孔锤钻头组件
本公开涉及一种冲击钻头组件。更特别地是，本公开涉及在潜孔锤钻头组件中的流动分配。
技术介绍
潜孔(DTH)冲击钻凿涉及一种将冲击和旋转相结合的方法。经由钻凿管将加压流体供应到处在钻孔的底部处的钻头。该流体有双重作用，其不仅用于驱动锤钻凿动作，而且还用于将由于切削动作而产生的破碎的碎片向后冲洗。通常，DTH冲击钻凿组件或者锤钻头组件包括壳体，该壳体在顶部接头和可拆卸地联接到驱动接头的钻头之间延伸。往复式的流体驱动的冲击装置或活塞被布置在该壳体的内部。在该活塞的两端处均是作业室，即，顶部作业室和底部作业室，在作业室中根据活塞的作业循环而排出流体。传统的DTH钻机还包括由柄部、钻头头部和冲洗孔组成的钻头组件，其中该钻头头部进一步包括在面向钻孔的表面上的球齿，该冲洗孔允许破碎的碎片被立即移走，使得该球齿在每一次冲击时都击打新的坚硬的岩石表面。当前使用的钻头组件具有缺陷，即，在钻头组件中对于空气而言没有足够的可用体积，尤其是在具有如下钻头的组件中，其中钻头的中心处的内部孔在柄部的前端处闭合并且在后端处朝向活塞打开。在这种钻头中，花键的数目通常比冲洗孔的数目多，并且由于当空气从花键行进到冲洗孔时，空气的流动路径存在改变，因此空气需要一些空间以适应该改变。当没有提供用于空气的这种体积时，钻凿的效率受到影响。为了解决该问题，在一些钻头中已经观察到，该体积是通过存在于钻头的柄部中的沟槽来提供的。该构造的缺点是，钻头柄部整体性受到损害，这导致钻头的寿命缩短。钻头的频繁更换引发用于维护的高额费用并且也导致钻机的大量停机时间。在一些反循环(RC)锤中已经观察到解决该问题的另一种方法，这些反循环(RC)锤包括围绕驱动接头的罩状结构或者套筒，以产生用于收集来自锤的流的体积。这种组件的示例在专利文献US6702045和EP1454031中进行了描述。该类型的构造的问题在于，流动通常在驱动接头的外表面和罩的内表面之间，并且该流动未连接钻头中的冲洗孔。而且，该种方案被证实是更加昂贵且构造复杂的，因为其涉及需要被组装到锤中的额外部件。由于DTH钻机位于钻孔内部，所以该机器的结构需要紧凑。因此，需要一种坚固耐用、紧凑并且结构简单的钻头组件，该钻头组件在不损害钻头的整体性的情况下改善钻头组件中的流动分配。
技术实现思路
本公开的目标是克服或者至少减少上述问题。本公开的目的是提供一种坚固耐用且结构简单的岩钻头组件，尤其是通过该钻头有良好的流动分配。另一个目的是，在不使用额外部件的情况下，通过在钻凿操作期间为向下游流动的加压流体或空气提供体积而实现在钻头组件中的良好的流动分配。又一个目标是，在钻凿操作期间保持钻头的整体性，从而需要用于锤的较少的钻头更换次数。通过提供一种岩钻头组件而实现这些目标，该岩钻头组件允许用于来自锤的排出流的加压流体的向上游流动的体积或空间，同时将花键与冲洗孔连接。根据本公开的第一实施例，提供了一种由压力流体致动的潜孔锤组件，该潜孔锤组件包括：伸长的壳体，该伸长的壳体具有前端或轴向向前端以及后端或轴向向后端；流体驱动的活塞，该流体驱动的活塞被布置成能够在该壳体内部移动；处在该活塞的轴向向后侧或顶侧处的顶部作业室；处在该活塞的轴向向前侧或底侧处的底部作业室；多个流体通路，该多个流体通路用于将加压流体馈送到上述作业室中和将加压流体排出上述作业室，以生成活塞的往复移动；钻头，该钻头能够连接到壳体的前端或轴向向前端并且设置有朝向该活塞面向的砧部，该砧部用于接收该活塞的冲击；以及环形驱动接头，该环形驱动接头围绕该柄部的至少一部分并且与该钻头协作，以形成沿着柄部在长度方向上延伸的流体通路，其中，该驱动接头包括周向延伸通过该驱动接头的凹形弧形沟槽，该凹形弧形沟槽形成室，该室用于收集来自排出流的流体并且将所收集起来的体积的流体重新分配到布置在钻头中的冲洗孔。该弧形沟槽位于进给力传递点之上，因为到排出流的距离、即冲洗孔到大气的距离较大并且其将允许流动被更加均匀地分配在冲洗孔之间以及在冲洗孔内部更少的湍流，从而产生更加可预测的冲洗，这更容易优化。如果该沟槽被定位在进给力传递点之下，则将会产生薄弱点，该薄弱点将会经受导致疲劳失效的张应力。在钻凿期间，进给力传递区域经受来自钻头的冲击和振动。由于活塞击打钻头撞击面，因此钻头在岩石内部向前移动，破碎岩石并且然后朝向锤反弹回来，并且被进给力传递区域停止。因此，重要的是，将沟槽定位在进给力传递点之上，以避免张应力的形成。该弧形沟槽具有以下最小体积尺寸：最小流动体积≥2x最小(来自锤的流动面积；冲洗孔面积)。这意味着，该体积应当是比来自锤的流动面积(在花键之间的面积)或冲洗孔面积的2倍大，这取决于锤的流动面积和冲洗面积中哪个是最小的。在钻凿操作期间，来自锤的排出流被收集在驱动接头中的由弧形凹形沟槽形成的室中。该体积的加压流体被连接到在钻头中布置的冲洗孔，这允许在不需产生在钻头的柄部上的流动通路的情况下使自锤的流动在冲洗孔之间均匀重新分配。优选地是，在驱动接头中的室产生了在钻头的外表面和驱动接头的内表面之间的流体通路，该流体通路用于收集来自排出流的流体。优选地是，驱动接头的外径小于钻头头部的外径。钻头和驱动接头被构造成被布置成使得驱动接头能够定位成轴向重叠并且径向包围钻头的柄部区域的至少一部分。驱动接头的底部边缘的角度对应于钻头头部-柄部过渡区域的角度。这是有利的，因为这确保了钻头相对于驱动接头的准确定位，并且还提供了在钻头和接头之间的增大的接触面积，这继而减少了在钻头上的表面压力或应力，由此增大了钻头的寿命。优选地是，驱动接头包括在其顶部边缘上的多个外周突起，该多个外周突起产生狭槽，该狭槽延伸通过驱动接头的壁的厚度。这些狭槽允许来自锤的排出流的加压流体通过到达驱动接头中。具有这些狭槽的优点是，钻头保持环不需要传统的扇部，以允许流体穿过，因此使得钻头保持环更坚固并且允许其具有更多的保持面积。具有这些狭槽的另一个优点是，加压流体被更均匀地分配在钻头的花键和驱动接头的花键之间的空间中，从而提供在花键之间的良好的润滑。本公开的该实施例的其中一个优点是，不需要任何额外部件、如套筒或罩以形成用于容纳来自排出流的加压流体的体积的室。这使得设备的构造被极大的简化。该特征的另一个优点是，不需要在柄部上产生流动通路。这在保持钻头的整体性和强度以及增大其寿命方面是很有用的。可选地是，驱动接头的径向向内面向的部分包括多个径向延伸的保持形成部，并且岩钻头的柄部的径向向外面向的部分包括多个径向延伸的保持形成部，使得驱动接头的形成部被构造用以与岩钻头的柄部的形成部协作地且可释放地互相接合。优选地是，在钻头的柄部上以及驱动接头上的保持形成部都呈轴向且径向延伸的花键的形式。这样的布置结构使得能够从驱动接头到岩钻头传递扭矩。这种布置结构的优点在于，当钻头被磨损时，能够容易且便捷地移除和更换该钻头，这在当钻头的使用寿命与驱动接头的使用寿命不同时是尤其有用的。具有在柄部和接头上的这些互补的花键的优点是，允许从驱动接头到岩钻头的旋转驱动的容易且有效本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种由压力流体致动的潜孔钻凿组件，所述组件包括：/n伸长的壳体(15)，所述伸长的壳体(15)具有轴向向后端(15a)和轴向向前端(15b)；/n流体驱动的活塞(13)，所述流体驱动的活塞(13)被布置成能够在所述壳体(15)内部移动；/n处在所述活塞(13)的顶侧处的顶部作业室(27)；/n处在所述活塞(13)的底侧处的底部作业室(28)；/n多个流体通路(52)，所述多个流体通路(52)用于将加压流体馈送到所述作业室中和将所述加压流体排出所述作业室，以用于生成所述活塞的往复移动；/n钻头(14)，所述钻头(14)能够连接到所述壳体(15)的所述轴向向前端(15b)并且被设置有朝向所述活塞(13)面向的砧部(26)，所述砧部(26)用于接收所述活塞(13)的冲击；/n环形驱动接头(18)，所述环形驱动接头(18)围绕伸长的柄部(17)的至少一部分并且与所述钻头(14)协作，以形成沿着所述柄部(17)在长度方向上延伸的流体通路；/n其特征在于，/n所述驱动接头(18)包括在所述驱动接头中周向延伸的凹形弧形沟槽，所述凹形弧形沟槽形成室(21)，所述室(21)用于收集来自所述锤的排出流的流体并且将来自通道(48)的所收集起来的体积的流体重新分配到被布置在所述钻头(14)中的冲洗孔(24)，其中所述通道(48)被形成在所述驱动接头(18)的花键(43)和所述钻头(14)的花键(42)之间。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181217 EP 18212827.21.一种由压力流体致动的潜孔钻凿组件，所述组件包括：
伸长的壳体(15)，所述伸长的壳体(15)具有轴向向后端(15a)和轴向向前端(15b)；
流体驱动的活塞(13)，所述流体驱动的活塞(13)被布置成能够在所述壳体(15)内部移动；
处在所述活塞(13)的顶侧处的顶部作业室(27)；
处在所述活塞(13)的底侧处的底部作业室(28)；
多个流体通路(52)，所述多个流体通路(52)用于将加压流体馈送到所述作业室中和将所述加压流体排出所述作业室，以用于生成所述活塞的往复移动；
钻头(14)，所述钻头(14)能够连接到所述壳体(15)的所述轴向向前端(15b)并且被设置有朝向所述活塞(13)面向的砧部(26)，所述砧部(26)用于接收所述活塞(13)的冲击；
环形驱动接头(18)，所述环形驱动接头(18)围绕伸长的柄部(17)的至少一部分并且与所述钻头(14)协作，以形成沿着所述柄部(17)在长度方向上延伸的流体通路；
其特征在于，
所述驱动接头(18)包括在所述驱动接头中周向延伸的凹形弧形沟槽，所述凹形弧形沟槽形成室(21)，所述室(21)用于收集来自所述锤的排出流的流体并且将来自通道(48)的所收集起来的体积的流体重新分配到被布置在所述钻头(14)中的冲洗孔(24)，其中所述通道(48)被形成在所述驱动接头(18)的花键(43)和所述钻头(14)的花键(42)之间。


2.根据权利要求1所述潜孔钻凿组件(11)，其中，在所述钻头(14)的外表面和所述驱动接头(18)的内表面之间产生所述流体通路，用于收集来自所述排出流的流体。


3.根据前述权利要求中的任一项所述的潜孔钻凿组件(11)，其中，所述钻头(14)和所述驱动接头(18)被构造成被布置成使得所述驱动接头(18)能够定位成轴向重叠并且径向包围所述钻头(14)的所述柄部(17)的至少一部分。


4.根据前述权利要求中的任一项所述的潜孔钻凿组件(11)，其中，所述驱动接头(18)具有多个花键(43)，所述多个花键(43)用于与在所述钻头(14)的所述柄部(17)上的互补花键(42)接合，以用于将扭矩从所述接头(18)传递到所述钻头(14)。


5.根据前述权利要求中的任一项所述的潜孔钻凿组件(11)，其中，所述钻头(14)包括钻头头部(20)和头部-柄部过渡区域(40)，其中所述伸长的柄部(17)被连接到所述头部(20)，其中，所述头部(20)连接到所述柄部(17)，使得在所述头部-柄部过渡区域(40)处，在所述头部(20)和所述柄部(17)之间形成的角度大于100度。


6.根据权利要求5所述的潜孔钻凿组件(11)，其中，在所述钻头(14)的所述头部-柄部过渡区域(40)处，在所述头部(20)和所述柄部(17)之间形成的所述角度大于100度且小于160度。


7.根据权利要求5或6所述的潜孔钻凿组...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥利维耶·布吕昂代，
申请(专利权)人：山特维克矿山工程机械有限公司，山特维克矿山工程机械工具股份有限公司，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI