改进的凿岩钻机制造技术

一种凿岩钻机，包括：第一控制阀（80）；第一流体回路（70），能够经由第一控制阀（80）供应有流体；冲击活塞（66），能够由第一流体回路（70）中的流体压力驱动；从冲击活塞（66）至控制阀（80）的多个第一流体回路反馈路径（72）；阻尼体（50），用以阻尼来自岩面的背压；阻尼流体腔（52），与阻尼体（50）相关联；其特征在于：第二流体回路（56），与阻尼流体腔（52）流体连通；以及冲程长度控制机构（91），能够由第二流体回路（56）中的流体压力致动；所述第一流体回路反馈路径（72）中的流体的流动能够由所述冲程长度控制机构（91）控制，由此可以调节所述冲击活塞（66）的可驱动的冲程长度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及工业用采矿钻机(ore mining drill)工具,更具体地,涉及向钻柱提供撞击和旋转能量的凿岩钻机(rock drill)。
技术介绍
凿岩钻机驱动钻杆(也称为钻柄)，该钻杆(经由钻柱)将旋转和撞击能量传送至具有工作端或岩面端的钻头。钻机工具还经由钻杆和钻柱供应冲洗介质(通常为空气或水)。通常，矿用钻塔具有“中央”泵，该泵将流体供应至“中央”液压系统内。钻塔和凿岩钻机的多个部件依靠液压系统而运行。“中央”泵可以由电“中央”马达驱动。凿岩钻机还具有另一马达(该马达可接收来自“中央”液压系统的液压供应)，所述另一马达经由采用偏置驱动轴的齿轮装置产生钻杆的高速旋转运动。通常，钻杆以高达约220rpm的速度旋转。这种旋转经由钻柱传送至位于岩面处的钻头，以使得能够在岩矿中钻孔。凿岩钻机还通过产生冲击波而在钻杆上产生撞击力，所述冲击波经由钻柱传送至钻头和岩面。这种撞击力或冲击波通过来自与钻杆对齐在相同轴线上的冲击活塞(封装在冲击体内)的冲击力而产生。该冲击活塞由液压而被驱动向前和向后，使得端部冲击钻杆的一个端部。液压驱动回路通常由“中央”液压系统供应。通常是60Hz、2.8吨级别的力。为了应对从岩面沿钻柱回溯的撞击性的冲击波，阻尼体对夹持钻杆端部的卡盘受到的冲击作缓冲。这种凿岩钻机常常需要驱动重约35千克、约3-6米的钻柱。根据岩矿的性质，凿岩钻机可以每小时钻过长达60米的岩矿。凿岩钻机沿着梁向岩面行进，保持钻头的尖端与工作面接触。钻头的旋转和撞击性的冲击波使岩面断裂，在一些情况下使岩矿在钻头的尖端处流化。凿岩钻机在实际运行中存在许多问题。运行工况是困难且脏的，涉及的负载和力非常高，并且许多故障模式是常见的。匹配以下参数是非常重要的，包括:钻头沿梁行进的速度、所钻岩矿的类型、旋转速度、以及所用撞击力的频率和水平。否则，钻机会变得不受控制。在岩面处所受压力与这些参数相关，并且凿岩钻机阻尼体所受压力也与这些参数相关。这已知为背压。因此，钻机所受的背压与这些参数相关。所传送的撞击力与特定的岩面匹配对于有效钻孔来说是重要的。当岩矿非常硬时，需要更大的力来集中在岩面处。这通过使用更长的冲击活塞冲程长度来实现。更长的冲程长度(也已知为“抛程”)，导致产生更高的活塞的最终冲击速度，并由此导致产生与短抛程相比显著增加的冲击力(力=质量X速度/时间)。应注意，与在相同背压下的较短的抛程相比，对于该冲击活塞循环，在那个背压下的较长的抛程被关联到更低的频率(即，每时间周期更少的冲击数)。当岩矿软时，通过采用较短的冲击活塞冲程长度来使用较小的力，由此当冲击活塞冲击钻杆时产生较低的最终冲击速度，并由此产生与使用较长抛程相比更小的冲击力。运行中，影响背压的主要方式是实际岩矿中的变化一因为钻机尖端沿梁顶着硬岩矿行进，硬岩矿将会产生高的背压。当岩矿软、钻机却被指派用于硬岩矿、且钻机尖端以硬岩矿速度行进时，背压几乎完全消失，因为钻头尖端在软岩矿中以比在硬岩矿中更大的距离使岩矿断裂或流化，导致钻头尖端相对于非阻力性物质工作，而非相对于可以施加压力的表面工作。在使用中与凿岩钻机相关联的钻杆被夹持在卡盘中。卡盘的旋转通过齿轮箱产生，由此使钻杆旋转。卡盘通过阻尼体来缓冲背压和振动。通常，卡盘压靠在阻尼体中液压流体腔中的阻尼活塞上，该阻尼活塞用作衬垫。此阻尼流体腔独立于“中央”液压流体系统——阻尼活塞的运动仅增加或降低压力以吸收振动和背压。通过这种方式，运行中施加的力在尽可能的程度上与钻机的主要部件隔离或至少被缓冲。施加在卡盘上的力越大，卡盘就越难推动阻尼体。当背压由于通过钻机尖端施加在岩面上更大的压力而增加时，更大的力施加在卡盘上；而当更小的压力施加在岩面上时，更小的力施加在卡盘上。更有力地压在岩面上导致更高的背压，而较轻柔的岩面压力降低背压。背压的消失导致卡盘相对于阻尼体和冲击体向前移动，钻杆端部向前移动远离冲击体，并由此使冲击活塞冲程长度改变为更长的抛程。因此，更高的冲击力接着被施加至钻杆。这增加了岩面处的力，进一步降低了背压，并且迅速产生超冲程环路。冲击活塞抛程增力口，但由于没有背压通过钻杆，频率也可能增加。冲击活塞的非受控超冲程可对钻机产生非常严重且成本高的损坏，包括对“中央”液压泵及其马达的损坏。有时，冲击活塞抛程长度与岩矿类型的匹配通过使用一套调节销来实现，可在当地工作车间或甚至在现场来更换所述销。每个销都被定形为重新配置驱动冲击活塞的液压回路，以将活塞冲程长度改变为长、中或短。然而，这并不能解决钻机尖端突然洞穿硬岩矿到软岩矿内的问题。超冲程的问题仍然存在。此外，如果操作者忘记更换销或丢失销并且在脏的采矿环境下，则存在灰尘或污染物进入冲击活塞液压驱动回路并导致成本高的损坏的风险。过去，曾经尝试将电控监视系统用于消除超冲程问题。然而，这些系统除了使运行停止一段时间外，系统本身在极端现场工况(通常是非常热或非常冷以及非常脏的情况)下易于出现故障，并且非常昂贵。本专利技术的一个目的是提供在钻孔操作中降低超冲程冲击的改进方式或替代方式。术语“前”、“后”或其他相关术语的使用是为了便于理解部件的相对位置，并不限制钻机或部件在特定取向上的运行。本申请引用的任何现有技术不应理解为认可或承认现有技术形成本领域内技术人员的公知常识，也不应被理解为可被合理地预期为会被本领域技术人员断定、理解或认定为是与公知常识相关的。
技术实现思路
本专利技术的第一方面提供一种凿岩钻机，包括:a)第一控制阀80;b)第一流体回路70，能够经由第一控制阀80供应有流体；c)冲击活塞66，能够由第一流体回路70中的流体压力驱动；d)从冲击活塞66至控制阀80的多个第一流体回路反馈路径72 ；e)阻尼体50，用以阻尼来自岩面的背压；f)阻尼流体腔52，与阻尼体50相关联；其特征在于:g)第二流体回路56，与阻尼流体腔52流体连通；以及h)冲程长度控制机构91，能够由第二流体回路56中的流体压力致动；所述第一流体回路反馈路径72中的流体的流动能够由所述冲程长度控制机构91控制，由此可以调节所述冲击活塞66的可驱动的冲程长度。有利地，冲击活塞的冲程长度能够响应于与阻尼体的流体腔连通的钻机背压的变化而自动地调节或控制。避免了与脆弱的电子检测和控制设备相关的问题。避免了与手动重新配置相关的自动响应缺失、手动销丢失以及灰尘和污染物问题一流体回路可在正常现场使用期间被密封，而非在更换部件时易受污染物的影响。在一个优选实施方案中，所述冲程长度控制机构91能够由第二流体回路56中的流体压力液压地致动，以液压地开启和/或关闭所述多个第一流体回路反馈路径72，从而调节所述冲击活塞66的可驱动的冲程长度。优选地，所述冲程长度控制机构91包括致动器活塞94，其与第二流体回路56流体连通并能够由第二流体回路中的流体压力致动。优选地，所述冲程长度控制机构91包括由致动器活塞94驱动的调节器销92，由此调节器销92的运动开启和/或关闭所述多个第一流体回路反馈路径72。优选地，所述调节器销92与第一流体回路70流体连通。优选地，所述调节器销92具有平衡端口 92b。优选地，所述致动器活塞94具有平衡端口 94b。优选地，所述冲程长度控制机构91包括复位弹簧95。在一个优选实施方案中，凿岩钻机具有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.10 AU 20109040661.一种凿岩钻机，包括: a)第一控制阀80； b)第一流体回路70，能够经由第一控制阀80供应有流体； c)冲击活塞66，能够由第一流体回路70中的流体压力驱动； d)从冲击活塞66至控制阀80的多个第一流体回路反馈路径72； e)阻尼体50，用以阻尼来自岩面的背压； f)阻尼流体腔52，与阻尼体50相关联； 其特征在于: g)第二流体回路56，与阻尼流体腔52流体连通；以及 h)冲程长度控制机构91，能够由第二流体回路56中的流体压力致动； 所述第一流体回路反馈路径72中的流体的流动能够由所述冲程长度控制机构91控制，由此可以调节所述冲击活塞66的可驱动的冲程长度。2.根据权利要求1所述的凿岩钻机，其特征在于，所述冲程长度控制机构91能够由第二流体回路56中的流体压力液压地致动，以液压地开启和/或关闭所述多个第一流体回路反馈路径72，从而调节所述冲击活塞66的可驱动的冲程长度。3.根据权利要求1或2所述的 凿岩钻机，其特征在于，所述冲程长度控制机构91包括致动器活塞94，所述致动器活塞与第二流体回路56流体连通并能够由第二流体回路56中的流体压力致动。4.根据权利要求3所述的凿岩钻机，其特征在于，所述冲程长度控制机构91包括能够由致动器活塞94驱动的调节器销92，由此调节器销92的移动开启和/或关闭所述多个第一流体回路反馈路径72。5.根据权利要求4所述的凿岩钻机，其特征在于，所述调节器销92与第一流体回路70流体连通。6.根据权利要求5所述的凿岩钻机，其特征在于，所述调节器销92具有平衡端口92b。7.根据权利要求3-6中任一项所述的凿岩钻机，其特征在于，所述致动器活塞94具有平衡端口 94b。8.根据权利要求3-7中任一项所述的凿岩钻机，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·桑斯特，康德纯，G·怀特，
申请(专利权)人：澳大利亚凿岩设备制造与维护有限公司，
类型：
国别省市：