CN101189077B - 用于撞击装置的阀装置和用于钻岩机的撞击装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制钻岩机的撞击装置(1)的往复式撞击活塞(3)在机器壳体(2)中的运动的阀装置(V，4’，4”)，所述钻岩机具有可被加压用于向前驱动撞击活塞(3)的第一腔室(5)以及可被加压用于向后驱动撞击活塞(3)的第二腔室(8)，其中该阀装置包括一可来回移动的阀元件(20)，所述阀元件(20)的运动可以通过周期性地加压信号腔室(21)响应于阀壳体部分中撞击活塞的阀部分(V)的位置而被控制，所述信号腔室通过信号管路组件(22，23，24)致动所述阀元件的运动。所述信号管路组件包括至少两个信号管路部分(23，24)，所述信号管路部分(23，24)被配置为通过机器壳体内在撞击活塞的阀部分上相应数目的阀控制边缘(25、26)与控制腔室的边缘(34、35)之间的相互协作被基本同时加压。本发明还涉及一种撞击装置和钻岩机。

Description

用于撞击装置的阀装置和用于钻岩机的撞击装置
技术领域
本发明涉及一种用于钻岩机的撞击装置的阀装置，以及一种用于包括此种阀装置的钻岩机的撞击装置。
背景技术
由美国专利US 5,372,196已知一种撞击装置，其包括撞击活塞，该撞击活塞在机器壳体内可往复运动。撞击活塞的往复运动由阀装置控制，其中阀元件在机器壳体内可来回运动。在后端，机器壳体具有空间，其中提供有压力流体，由此沿向前的方向驱动撞击活塞。
可以加压的第二腔室被设置用于撞击活塞的后向驱动。通过周期性地加压阀主体的第一压力面，阀装置的运动以及继而撞击活塞的运动被控制为对阀部分在壳体内撞击活塞上的位置的响应。在第二永久性施压的压力表面上作用一个力，由于各压力面的不同面积，该力小于在加压时作用在阀主体上的力。
已知的撞击装置工作良好且其目的在于达到在150Hz量级的撞击频率。然而最近在岩石钻探中对更高工作速度和更好经济性的期望导致了对更高撞击频率和具有更短响应时间的阀装置的期望。
发明内容
在这些愿望的背景下，本发明的目标是提供对最初提及的撞击装置的改进，所述改进具有更快的阀运动的可能性以及由此撞击装置具有更高的撞击频率。
此目的通过如下特征的阀装置而达到：一种在机器壳体内控制钻岩机的撞击装置的往复式撞击活塞的运动的阀装置，所述钻岩机具有可被加压用于向前驱动撞击活塞的第一腔室以及可被加压用于向后驱动撞击活塞的第二腔室，所述阀装置包括可来回移动的阀元件，通过经信号管路组件周期性地加压信号腔室致动所述阀元件的运动，所述阀元件的运动被控制为响应于撞击活塞的阀部分在阀壳体部分中的位置，其特征在于：所述信号管路组件包括至少两个信号管路部分，所述至少两个信号管路部分被配置为通过机器壳体内在撞击活塞的阀部分上相应数目的阀控制边缘与控制腔室的边缘之间的相互协作被基本同时加压。
伴随的其它目的藉着本申请技术方案9的特征在最初提及的撞击装置中达到。
通过提供至少两个信号管路部分(其与相应数目的阀控制边缘相协作)，可允许更快的信号流体压力传输和由此增加阀切换速度的可能性以及由此增加撞击频率。这一点可以通过细长的撞击活塞而实现，所述撞击活塞被构造为用于最优化撞击效率，原因是通过本发明给予相同的撞击活塞直径时用于信号压力传输的开口区域倍增并且至少为两倍。
通过本发明可实现在相应的阀控制边缘打开相应的端口的时刻在信号管路中的信号流体压力能更快地到达。以本发明允许的方式，即使形成压力的液流很小，它也被惊人地证实对倍增信号管路的开口具有很大的重要性。
相应的其它优点可以在依据本发明的用于钻岩机的撞击装置中获得。
附图说明
将基于实施例并参考附图在更多的细节上对本发明进行说明，其中：
图1示意性示出了依据本发明的撞击装置，撞击活塞处于第一位置，
图2以更大的尺寸示出了处于第一位置的图1中所示撞击装置的细节，以及
图3以更大的尺寸示出了处于第二位置的图1中所的撞击装置的细节。
具体实施方式
图1中所示的撞击装置1包括机器壳体2内部的往复式撞击活塞3，其以后部压力面6在撞击活塞3的向前驱动方向上受到存在于第一腔室5中的加压流体的压力，以便在对工具(未示出)进行冲击之前加速。在此图中P代表压力，R代表返回以及D代表排放。
在离开第一腔室一段距离处，撞击活塞3被驱动活塞7环绕，该驱动活塞7具有包括第一驱动区域9和第二驱动区域10的驱动表面，其被第二腔室8中的加压流体的压力所致动，用以在完成冲击之后向后驱动撞击活塞3。然而图1和2中的撞击装置的这一方面并不是本发明的目的，因此并未在此更详细地说明。
第一腔室5可被永久施压，而第二腔室8可通过撞击装置的主阀4’以原本已知的方式被周期性地施压，其中主阀4’的阀元件受撞击活塞3位置的控制，所述撞击活塞3通过撞击活塞上的阀部分V致动主阀4’的阀元件，用于分别对第二腔室8加压和抽空。
阀装置V、4’、4”包括可来回移动的阀元件20，通过由信号管路组件22周期性地加压信号腔室21影响述阀元件的运动，所述阀元件20的运动可被控制为响应于阀部分V的位置。所述信号管路组件22具有至少两个信号管路部分23、24，它们被配置为通过与撞击活塞的阀部分上相应数目的阀控制边缘25、26共同协作来基本上同时加压。
标记27表示压力管路组件，其在信号管路部分之前和之后被轴向地分支为两个压力管路部分28和29。在图1所示的撞击活塞的第一位置(其在图2中在细节上更加清楚)上，所述信号管路组件22和信号管路部分23、24被阻断与所述压力管路组件27、28、29的流体连通。而所述信号管路组件与抽空管路组件30流体连通。
藉此，阀体将通过腔室33的永久加压被向右驱动，如图中所见。特别地，信号腔室21容纳阀元件的第一活塞部分，所述第一活塞部分具有比第二活塞部分更大的承受压力的表面，该第二活塞部分容纳在腔室33中被设计用于持续加压。这样就会实现在腔室21和33中的相同压力导致如图中所见的阀元件20的向左位移。
通过阀元件20的位置(在图1中)，第二腔室8将被致动(并被阻断与用于撞击装置的工作压力P的连通)，由此第一腔室5中的压力将在冲击的方向上驱动撞击活塞。
图2中更详细地示出：分别为阀壳体部分中相应的控制腔室36、38的边缘34和35被设置为与撞击活塞上提供的阀控制边缘25、26相协作，它们在所示的位置上关闭了压力管路部分28和29与相应的信号管路部分23、24的流体连通。撞击活塞上的控制导向凸缘上的控制边缘42和43则在这个位置上相对于控制腔室38和39的边缘开启，以供信号管路部分23和24与相应的抽空管路部分31和32之间的流体连通。
图3示出了撞击装置1，状态为撞击活塞3刚刚在对工具(未示出)进行冲击之后处于第二位置。在所述机器的图3中所示的位置，依据此实施例，在驱动活塞7进入缓冲腔室12后，当缓冲腔室12中增加的流体压力通过回复通道15和辅助阀4”(见图1)被传输到压力源时，可以重新获得进一步的动能。然而这方面内容不是本发明的部分，在此将不做更多的说明。
在图3中进一步示出阀壳体部分内相应的控制腔室36、38的边缘34和35被配置成以下述方式与撞击活塞上的相应控制边缘25、26相协作，即在图示位置，打开了压力管路部分28和29与相应的信号管路部分23、24的流体连通。由此信号腔室21(图1)被加压且阀元件20被向左驱动以加压第二腔室8并如图中所示实现撞击活塞3向后驱动到右侧。撞击活塞上的导向凸缘的控制边缘42和43已越过阀壳体部分中腔室的协作边缘，藉此信号管路部分和相应的抽空管路部分31和32之间的流体连通被阻断。
本发明可在随后由本申请技术方案所限定的范围内修改。另外所述撞击活塞可以以不同的设计部件构造，以便构成阀部分。属于信号、压力和抽空管路部分的控制腔室的定位可以不同，例如以另一种顺序轴向定位。撞击活塞上的导向凸缘也可以相应地另外设计。阀4’可以具有另一种结构，例如在两侧都具有弹力回程或交替加压。
通过信号传输速度的提高，本发明使得提供以下撞击装置成为可能，该撞击装置具有很好地设计用于撞击动作的细长撞击活塞还有用于快速阀运动的高效部件和具有比较简单及成本效益高的部件的更高撞击频率。
对本发明来说以在图1中的上面说明的方式重新获得驱动活塞的动能并不是必需的。
具有特别驱动活塞7的实施例被看作是几种可能的布置之一。本发明在传统的撞击装置方面也能够找到它的应用。

Claims (10)

1.一种在机器壳体(2)内控制钻岩机的撞击装置(1)的往复式撞击活塞(3)的运动的阀装置(V，4’，4”)，所述钻岩机具有可被加压用于向前驱动撞击活塞(3)的第一腔室(5)以及可被加压用于向后驱动撞击活塞(3)的第二腔室(8)，所述阀装置包括可来回移动的阀元件(20)，通过经信号管路组件周期性地加压信号腔室(21)致动所述阀元件的运动，所述阀元件(20)的运动被控制为响应于撞击活塞的阀部分(V)在阀壳体部分中的位置，其特征在于：
所述信号管路组件包括至少两个信号管路部分(23、24)，所述至少两个信号管路部分(23、24)被配置为通过机器壳体内在撞击活塞的阀部分上相应数目的阀控制边缘(25、26)与控制腔室的边缘(34、35)之间的相互协作被基本同时加压。
2.如权利要求1所述的阀装置，其特征在于所述至少两个信号管路部分(23、24)从引导到信号腔室(21)的一个管路分支。
3.如权利要求1或2所述的阀装置，其特征在于：阀壳体部分中的相应控制腔室的边缘被配置为，在第一相对位置与相应阀控制边缘相互协作，用于每个信号管路部分和抽空管路组件之间的流体连通，并且被配置为，在撞击活塞相对于机器壳体(2)的第二相对位置与相应的压力管路部分相互协作。
4.如权利要求1或2所述的阀装置，其特征在于所述信号腔室(21)容纳阀元件(20)的第一活塞部分，该第一活塞部分比第二活塞部分具有更大的压力致动表面，所述第二活塞部分被容纳在一腔室(33)中用于持续加压。
5.如权利要求1或2所述的阀装置，其特征在于引导到所述阀壳体部分的压力管路组件(27)包括与信号管路部分(23、24)的数目相同的压力管路部分(28、29)。
6.如权利要求5所述的阀装置，其中信号管路部分的数量是两个，其特征在于沿所述撞击活塞(3)的冲击方向上看，属于一压力管路部分(28)的控制腔室在属于两个信号管路部分(23、24)的相应控制腔室之前被轴向配置，而属于另一压力管路部分(29)的控制腔室在属于两个信号管路部分(23、24)的相应控制腔室之后被轴向配置。
7.如权利要求1或2所述的阀装置，其特征在于引导到所述阀壳体部分的抽空管路组件(30)具有与信号管路部分(23、24)的数目相同的抽空管路部分(31、32)。
8.如权利要求7所述的阀装置，其中信号管路部分的数量是两个，其特征在于属于所述抽空管路部分(31、32)的控制腔室被在所述两个信号管路部分(23、24)的控制腔室之间轴向定位。
9.一种用于钻岩机的撞击装置(1)，其特征在于所述撞击装置(1)包括依据权利要求1-8中任一项的阀装置。
10.一种钻岩机，其包括依据权利要求9的撞击装置。
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