專利名稱:潛孔鉆機(jī)的改進(jìn)的制作方法
潛孔鉆機(jī)是一般人已知的技術(shù)。其中一種這樣的鉆機(jī)在美國(guó)4，084，646號(hào)專利中被介紹和敘述過(guò)，該專利是授予埃瓦爾德·H·庫(kù)爾特，并且已轉(zhuǎn)讓給英格索爾-蘭德公司的。那項(xiàng)專利的說(shuō)明書(shū)和附圖，被作為本發(fā)明在其上應(yīng)用的基礎(chǔ)鉆機(jī)和相似鉆機(jī)的說(shuō)明參考資料。
本發(fā)明的目的是增加沖擊活塞前端的有效容積，而不增加鉆機(jī)的直徑。
本發(fā)明的另外目的是減小潛孔鉆機(jī)的沖擊活塞承受的背壓，以便改進(jìn)鉆機(jī)深孔工作效率。
本發(fā)明還有另一目的是提供一種沖擊活塞，它有直徑縮小部分形成了壓力流體的存儲(chǔ)腔室，它同活塞一起運(yùn)動(dòng)，而不會(huì)使活塞偏離其運(yùn)行方向。
本發(fā)明的另一目的是提供一種潛孔鉆機(jī)，在深孔作業(yè)經(jīng)受較高的背壓時(shí)增加工作效率，而不增加鉆機(jī)的直徑。
這些目的和其他目的是由一種無(wú)閥的沖擊式鉆機(jī)實(shí)現(xiàn)的，它包括有機(jī)殼;位于機(jī)殼后端用來(lái)將鉆機(jī)連結(jié)至鉆桿組和壓力流體供應(yīng)源的后機(jī)頭，一個(gè)位于機(jī)殼內(nèi)接近機(jī)殼的后端的分流器;一個(gè)安置在機(jī)殼的前端，在機(jī)殼內(nèi)分流器和沖擊裝置之間形成一腔室的沖擊裝置，該腔室的后端接近分流器，而前端接近沖擊裝置;一個(gè)安置在腔室內(nèi)而接近腔室的后端的套筒;一個(gè)在機(jī)殼和套筒之間形成的將壓力流體供應(yīng)源連接至腔室內(nèi)的第一壓力流體通道;一個(gè)安置在腔室內(nèi)，并在其內(nèi)作軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)施打擊于沖擊裝置上面的活塞;活塞在靠近腔室的后端，和套筒是滑動(dòng)接觸的，而在靠近腔室的前端活塞是和機(jī)殼滑動(dòng)接觸的;一個(gè)用于連續(xù)使用壓力流體至活塞后端的選定部分，因而提供連續(xù)的驅(qū)動(dòng)力至活塞上面，使之接近腔室的前端的裝置;一個(gè)用于交替地供應(yīng)和排放壓力流體至接近腔室后端的活塞一測(cè)的選定部分和接近腔室前端的活塞另一側(cè)的選定部分，因而使活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的裝置;一個(gè)用于交替地供應(yīng)和排放壓力流體至活塞的后端的裝置，它包括了一個(gè)第二壓力流體通道，沿著套筒里面和活塞的外面與第一壓力流體通道延伸;
改進(jìn)之處包括了一個(gè)用于在活塞的一部分內(nèi)儲(chǔ)存附加的壓力流體以向前端擴(kuò)散的裝置，以及一個(gè)將儲(chǔ)存附加的壓力流體的裝置與第一壓力流體通道連通的裝置。
圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的氣動(dòng)潛孔巖石鉆機(jī)中央部分的縱向剖視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的氣動(dòng)潛孔巖石鉆機(jī)中央部分的縱向剖視圖。
圖3是圖1中現(xiàn)有技術(shù)的巖石鉆機(jī)按3-3剖面得到的橫切剖視圖。
圖4是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的巖石鉆機(jī)按4-4剖面得到的橫切剖視圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的巖石鉆機(jī)按5-5剖面得到的橫切剖視圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的巖石鉆機(jī)按6-6剖面得到的橫切剖視圖。
圖紙中凡與美國(guó)專利第4，048，646號(hào)相同的部件其標(biāo)號(hào)都是相同的，以便容易鑒別和進(jìn)行比較。然而，為了了解本發(fā)明，有必要知道，由壓縮氣體驅(qū)動(dòng)的通用潛孔鉆機(jī)和類似的往復(fù)錘擊裝置，會(huì)有壓力流體進(jìn)入活塞的前面空間內(nèi)，當(dāng)活塞處于向下行程時(shí)它將限制活塞的運(yùn)動(dòng)。假如這種現(xiàn)象出現(xiàn)在活塞進(jìn)行沖擊之前，正如作為參考的專利中發(fā)生的現(xiàn)象，這將減小可取得的最大沖擊力。
在作為參考的無(wú)閥鉆機(jī)中，一些重迭的或早先導(dǎo)入至活塞前面空間的壓力流體，是有效操作循環(huán)所要求的，而本發(fā)明提出了減小沖擊前的限制作用。能夠完成這個(gè)任務(wù)的一種方法是，有效地增加同沖擊活塞的前面空間有關(guān)的容積。由于這個(gè)容積必須加以壓縮，這就需要更大流量的壓力流體來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的背壓。由于壓力流體的流動(dòng)在某種程度上受到潛孔鉆機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的限制，這就導(dǎo)致活塞下面達(dá)到全壓時(shí)產(chǎn)生有效的時(shí)間延遲。這種延遲導(dǎo)致活塞沖擊力增加，而同時(shí)保留循環(huán)操作所需求的重迭壓力流體。上面所談到的特別有益于深孔作業(yè)，因其排放背壓是實(shí)際存在的，而且因此已使活塞前面空間氣體壓力相對(duì)高些。
圖1的巖石鉆機(jī)縱向剖面圖顯示了根據(jù)美國(guó)專利4，048，646號(hào)的潛孔氣動(dòng)鉆機(jī)的相關(guān)部件。
簡(jiǎn)要地說(shuō)，在這種氣動(dòng)鉆機(jī)中壓縮空氣流過(guò)套筒50內(nèi)的鉆口63，進(jìn)入套筒50外側(cè)和機(jī)殼6內(nèi)側(cè)之間的環(huán)狀通道52。
接著壓縮空氣向前流入活塞30外側(cè)和機(jī)殼6之間的腔室64。這是一個(gè)“氣庫(kù)”，因?yàn)樵谶@腔室內(nèi)經(jīng)常留有壓力流體，并從這里壓縮空氣流到活塞的上腔室68或者活塞的下腔室69。當(dāng)壓縮空氣擰開(kāi)之前，活塞處于其最低位置(如圖1所示)，壓縮空氣流過(guò)進(jìn)入下腔室69，在活塞30的下沖擊傳遞面40上施加一作用，驅(qū)動(dòng)活塞向上朝向其一端或進(jìn)口端。壓縮空氣連續(xù)充入下腔室69或容積V1，并收集于活塞30、釬頭8、機(jī)殼6和間隔環(huán)13之間，直至機(jī)殼的下密封面，也就是直至棱緣86接觸到臺(tái)肩87。當(dāng)這情形出現(xiàn)時(shí)，壓縮空氣中斷通往下腔室69。然而，憑借在下腔室內(nèi)的壓縮空氣的氣流速度和膨脹，活塞繼續(xù)往上移動(dòng)。由于活塞上升，活塞30的軸向孔42的下密封面拉開(kāi)脫離排放管23的端部。這時(shí)，在下腔室69內(nèi)的壓縮空氣排放至釬頭8，并流出進(jìn)入排放孔67。
當(dāng)活塞的下端這樣動(dòng)作繼續(xù)進(jìn)行的同時(shí)，另一動(dòng)作在其上端產(chǎn)生。首先當(dāng)活塞軸向孔的密封面43嚙合上分流器的排放桿65的加大頭部66的下端時(shí)，上腔室68被密封。緊接著，當(dāng)活塞開(kāi)槽36的棱緣88不蓋著套筒50內(nèi)凹割80的臺(tái)肩89時(shí)，壓力流體經(jīng)由軸向開(kāi)槽33流入上腔室88。壓縮空氣進(jìn)入上腔室68，首先攔住活塞的向上運(yùn)動(dòng)(大約只差一英寸碰到分流器)，然后是掉轉(zhuǎn)活塞的運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)它加速向前運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞開(kāi)槽36的棱緣88蓋著凹割80的臺(tái)肩89，流向上腔室68的壓力流體中斷。從這時(shí)起，活塞由壓力流體的膨脹驅(qū)動(dòng)。由于活塞繼續(xù)向前沖擊，當(dāng)密封面43和分流器排放桿的加大端頭66脫離接觸。上腔室68內(nèi)的壓縮空氣穿過(guò)活塞排放，進(jìn)入排放管23并流出釬頭;而在另一端，活塞30的下密封面39的棱緣和機(jī)殼內(nèi)側(cè)面39的臺(tái)肩87又脫離接觸，這時(shí)，壓縮空氣再進(jìn)入下腔室69。緊接著，活塞30沖擊釬頭8?；钊麜?huì)稍微反彈。這樣，壓縮空氣再進(jìn)入下腔室，開(kāi)始進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。
正如可以由本領(lǐng)域技術(shù)訓(xùn)練有素的人士意識(shí)到的，一旦下密封面39的棱緣和臺(tái)肩87脫離接觸，壓縮空氣開(kāi)始進(jìn)入下腔室，由于壓縮空氣產(chǎn)生的力作用在活塞下沖擊傳遞面40的結(jié)果，活塞30開(kāi)始減速。這樣造成能量的損失，因此希望減小在腔室69內(nèi)形成的壓力。
本發(fā)明已減小了在腔室69內(nèi)形成的壓力。如圖2所示，活塞30提供了圓周的凹割100，它形成了一個(gè)容積V2，用來(lái)存儲(chǔ)壓力流體。現(xiàn)有技術(shù)裝置的臺(tái)肩34，已往外擴(kuò)大形成一個(gè)上圓周密封面101，和下圓周密封面39有相同的直徑。
機(jī)殼的內(nèi)側(cè)，開(kāi)槽加工的縱向通道102已被加長(zhǎng)，而起著同樣的功用;臺(tái)肩87′配合上密封面101的棱緣86′，正如現(xiàn)有技術(shù)中臺(tái)肩87和棱緣86的動(dòng)作，并且在各自循環(huán)周期上處于大致同一時(shí)刻。
圖3和圖6比較了分別由圖1和圖2沿著3-3剖線和6-6剖線得到的橫剖面圖。
圖4和圖5比較了分別由圖1和圖2沿著4-4剖線和5-5剖線得到活塞的橫剖面圖。在圖5清楚顯示減小了的活塞直徑，它形成了容積V2。
這樣本領(lǐng)域的專業(yè)人士已可意識(shí)到，一旦上密封表面101與臺(tái)肩87′脫離接觸，為了產(chǎn)生壓力，壓力流體或者壓縮空氣必需充滿兩個(gè)容積V1和V2。壓縮空氣的流量是給定的，使總壓力的形成延遲，因此減小活塞上的阻力，顯著地增加釬頭上活塞的沖擊。
這種效果在深孔作業(yè)特別明顯，這是因?yàn)樯羁鬃鳂I(yè)時(shí)背壓或排放壓力已減小活塞的沖擊，并且深孔作業(yè)時(shí)用于增加的前面空間容積而稍微增加的壓縮空氣，是有益于吹凈鉆孔。
本技術(shù)領(lǐng)域：
的專業(yè)人士將會(huì)根據(jù)已經(jīng)介紹的本發(fā)明想出許多變型，因此本發(fā)明除受權(quán)利要求
書(shū)的限制外不受別的限制。
權(quán)利要求
1.一種用于潛孔鉆孔的無(wú)閥型經(jīng)過(guò)改進(jìn)的沖擊式鉆機(jī)，其中包括有一個(gè)機(jī)殼，一個(gè)位于上述機(jī)殼的后端用來(lái)將鉆機(jī)連接至鉆桿組和壓力流體供應(yīng)源的后機(jī)頭；一個(gè)位于上述機(jī)殼內(nèi)接近上述機(jī)殼的上述后端的分流器；一個(gè)安置在上述機(jī)殼的前端，在上述機(jī)殼內(nèi)的上述分流器和上述沖擊裝置之間形成一腔室的沖擊裝置，該腔室的后端接近上述分流器，而前端接近上述沖擊裝置；一個(gè)安置在上述腔室內(nèi)，而接近上述腔室的上述后端的套筒；一個(gè)在上述機(jī)殼和上述套筒之間形成的將壓力流體供應(yīng)源連接至上述腔室內(nèi)的第一壓力流體通道；一個(gè)安置在上述腔室內(nèi)，并在其內(nèi)作軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)施打擊于沖擊裝置上面的活塞；上述活塞在靠近上述腔室的上述后端，和上述套筒是滑動(dòng)接觸的，而在靠近上述腔室的上述前端，上述活塞是和上述機(jī)殼滑動(dòng)接觸的；一個(gè)用于連續(xù)使用壓力流體至上述活塞的上述后端的選定部分，因而提供連續(xù)的驅(qū)動(dòng)力至上述活塞上面，使之接近上述腔室的上述前端的裝置；一個(gè)用于交替地供應(yīng)和排放壓力流體至接近上述腔室后端的上述活塞一側(cè)的選定部分和接近上述腔室前端的上述活塞另一側(cè)的選定部分，因此使上述活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的裝置；一個(gè)用于交替地供應(yīng)和排放壓力流體至上述活塞的上述后端的裝置，它包括了一個(gè)第二壓力流體通道，沿著上述套筒的里面和上述活塞的外面與上述第一壓力流體通道延伸；其特征在于一個(gè)用于在上述活塞的一部分內(nèi)，儲(chǔ)存附加的壓力流體，以向上述前端擴(kuò)散的裝置；一個(gè)將上述儲(chǔ)存附加壓力流體的裝置與上述第一壓力流體通道流通的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的改進(jìn)沖擊鉆機(jī)，其特征是，上述儲(chǔ)存附加壓力流體的裝置，包括了一個(gè)在與上述機(jī)殼滑動(dòng)接觸的活塞的一部分內(nèi)的環(huán)形凹割。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1的改進(jìn)沖擊鉆機(jī)，其特征是，將上述儲(chǔ)存附加壓力流體的裝置與上述第一壓力流體通道的上述裝置，包括了一個(gè)在上述機(jī)殼內(nèi)的一個(gè)縱向通道。
4.一種由外部壓力流體源驅(qū)動(dòng)型的改進(jìn)潛孔鉆機(jī)，它包括有一個(gè)機(jī)殼;一個(gè)位于上述機(jī)殼的后端的后機(jī)頭;一個(gè)配置在上述機(jī)殼的前端的沖擊承受裝置，這前端是位于上述機(jī)殼內(nèi)形成的一個(gè)腔室內(nèi);一個(gè)位于上述機(jī)殼內(nèi)并實(shí)施打擊于上述沖擊受裝置上面的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞;一個(gè)裝置，用來(lái)交替地供應(yīng)壓力流體到至少是接近上述腔室的上述后端安置的上述活塞的一側(cè)的一個(gè)部分，或者到至少是接近上述腔室的上述前端安置的上述活塞的另一側(cè)的一個(gè)部分，因而使活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng);其特征是，包括了一個(gè)在上述活塞上，配合上述活塞的前端，用來(lái)儲(chǔ)存壓力流體的裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4的改進(jìn)潛孔鉆機(jī)，其特征是，上述用來(lái)儲(chǔ)存附加壓力流體的裝置，包括了一個(gè)在活塞內(nèi)接近活塞的前端的凹坑。
6.根據(jù)權(quán)利要求
4的改進(jìn)潛孔鉆機(jī)，其特征是，上述凹坑容納流至上述活塞的前端的壓力流體，以阻滯上述沖擊承受裝置的上述腔室的端部?jī)?nèi)壓力的形成。
7.一個(gè)改進(jìn)沖擊設(shè)備，包括有一個(gè)機(jī)殼;一個(gè)安置在上述機(jī)殼的一端，用來(lái)將上述設(shè)備連接到一個(gè)壓力流體源的連接裝置;一個(gè)安置在上述機(jī)殼的另一端，用來(lái)承受沖擊和傳遞沖擊至一個(gè)工具上的沖擊裝置;一個(gè)安置在上述機(jī)殼內(nèi)，在上述連接裝置和上述沖擊裝置之間作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此實(shí)施打擊于上述沖擊裝置上面的活塞;上述活塞具有一個(gè)接近上述一端的第一部分和一個(gè)接近上述另一端的第二部分;一個(gè)開(kāi)口裝置，配合上述活塞，用于連續(xù)加壓至上述活塞的第一部分，同時(shí)交替地加壓至上述活塞的第二部分，而且上述活塞裝置的一端接近上述沖擊裝置，因此使上述活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng);上述活塞是一個(gè)梯極形活塞，具有一個(gè)位于一端形成活塞第二部分的較小直徑部分，和一個(gè)位于另一端的較大直徑部分，它由一個(gè)形成臺(tái)肩的平面連接，該平面在兩直徑部分之間形成了活塞的第一部分;上述活塞在其一端配有指狀閥，而在另一端配有排氣管，使上述活塞的端部交替地加壓和排放;其特征是，包括了一個(gè)上述活塞的另一端內(nèi)的凹坑，用于結(jié)合上述活塞的另一端儲(chǔ)存壓力流體，從而結(jié)合上述活塞的上述第二部分的另一端的重迭期間阻滯壓力的形成，從而增加作用在上述沖擊裝置的沖擊。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7的改進(jìn)沖擊設(shè)備，其特征是，上述凹坑是在上述活塞上的一個(gè)環(huán)形凹割。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8的改進(jìn)沖擊設(shè)備，其特征是，上述環(huán)形凹割，將上述活塞第二部分分開(kāi)為止圓柱狀密封面和下圓柱狀密封面。
10.根據(jù)權(quán)利要求
9的改進(jìn)沖擊裝置，其特征是，上述上密封面是一個(gè)閥面，用來(lái)控制從上述開(kāi)口裝置至上述活塞的上述第二部分的壓力流體的供應(yīng)，借助的方法是將上述凹坑作為一個(gè)用來(lái)完成重迭的過(guò)程和使上述活塞的上述第二端處形成壓力的裝置。
專利摘要
公開(kāi)了一種一般稱為潛孔鉆孔的鉆巖型流體沖擊工具。這類工具，已在授予埃瓦爾德·H·庫(kù)爾特并且已轉(zhuǎn)讓給英格索爾一蘭德公司的美國(guó)4,084,646號(hào)專利中予以介紹。本發(fā)明的改進(jìn)，是增加了鉆深孔的性能，借助提供一個(gè)裝置用來(lái)儲(chǔ)存活塞回流壓縮空氣，進(jìn)入活塞上一個(gè)移動(dòng)氣坑。由此有效地增加活塞前端的容積，減小活塞前的氣墊作用，從而增加沖擊力。這種方法當(dāng)深孔作業(yè)中背壓增大時(shí)，是特別有效的。
文檔編號(hào)E21B4/06GK87100447SQ87100447
公開(kāi)日1988年8月3日 申請(qǐng)日期1987年1月22日
發(fā)明者約瑟夫·羅伯特·迪茨格 申請(qǐng)人:英格索爾-蘭德公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan