CN103228859B - 潜孔锤 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种潜孔锤，所述潜孔锤包括：外部圆筒形的外耐磨套筒（5）；滑动活塞（8），所述滑动活塞安装成用于在外耐磨套筒内往复运动，以击打位于外耐磨套筒的前端部处的钻头组件的冲击钻头（1）。钻头组件包括：冲击钻头，所述冲击钻头具有头部，所述头部形成有轴向延伸的短柄（32）；形成于短柄上的轴向延伸的花键（36），所述花键可滑动地接合形成于驱动卡盘（4）上的互补花键（35），由此可将旋转驱动从卡盘传递到短柄；钻头保持环（141），所述钻头保持环适于与短柄上的保持肩（37）接合，以将短柄保持在钻头组件中；卡盘上的接合装置，所述接合装置适于将卡盘连接到流体操作的冲击钻工具的驱动装置；钻头保持环包括肩部（144），所述肩部用于与卡盘的上端部相接合，以将保持环保持在组件的合适位置中。所述组件还包括位于卡盘上方的衬套（61）。衬套的上部部分具有内径（B），所述内径的尺寸适于与活塞突出部（20）密封配合。钻头保持环或者衬套的下部部分具有内径（E），所述内径的尺寸适于与短柄（32）上的保持肩（37）的外径紧密地滑动配合。

Description

潜孔锤

技术领域

本发明涉及一种潜孔锤。特别地，本发明涉及在没有底阀的锤设计中使提升力最大化。

背景技术

传统的潜孔锤和流体操作的冲击钻工具的一些设计包括外部筒体或外耐磨套筒，内部筒体安装在所述外部筒体或外耐磨套筒内，所述内部筒体继而与后部（backhead）组件接合。往复滑动的活塞与内部筒体和后部组件协作，其在穿过后部组件供应空气压力时利用冲击效应作用在钻头上，所述钻头在外耐磨套筒上保持在卡盘内。

典型地，内部筒体共轴地安装在外耐磨套筒内。滑动活塞安装成用于在内部筒体和外耐磨套筒内往复运动，从而以众所周知的方式撞击锤钻头，所述锤钻头安装成用于在位于外耐磨套筒的前端部处的卡盘中滑动运动。底阀定位在钻头上方。

我们先前的专利申请公开文献No.WO2004/031530公开了一种潜孔锤，其中，钻头具有细长柄部分，所述细长柄部分在其上端部处具有环形击打面（或砧），活塞撞击在所述环形击打面上，以将撞击力施加给钻头。钻头柄的下端部在外部形成有多个花键，所述多个花键围绕钻头柄的圆周间隔开并且沿着轴向方向延伸。花键与形成于环形卡盘的内壁上的互补花键可滑动地接合。卡盘可螺纹连接到外耐磨套筒的底部。钻头借助于钻头保持环保持在锤组件中，所述钻头保持环就位于卡盘上方并且与钻头上的环形肩部协作。这防止钻头在操作中从组件中下降出来。

在操作中，钻头柄因锤的冲击作用和由卡盘提供的旋转转矩而承受作用力。这将显著的弯矩施加在钻头柄的上部部分上，从而增大了因裂缝而引发的柄断裂的风险。钻头的生产成本非常高昂，并且在所述钻头失落到钻孔中的情况下重新获取所述钻头的成本非常高昂。下述事实证明了这对于传统潜孔锤的钻头是一个显著问题：存在多个专利，所述专利涉及将折断的钻头保持在钻头组件内以防止其跌落在钻孔内的手段。这些的专利的示例为US5,065,827、US4,003,442、WO96/15349、WO98/05476、WO03/062585、WO03/062586。然而，在这些专利中所公开的发明涉及解决在钻头轴已断裂之后所发生的问题，而不是首先涉及防止断裂的问题。

关于传统冲击钻头工具（诸如潜孔锤）的另一个缺点在于：钻头具有长的柄部分，所述长的柄部分制造成本高昂。需要长柄部分以便提供：足够长度的带花键的柄部分，从而为传递旋转转矩提供足够的支持；和用于保持钻头的位于花键上方的区域。在传统锤中，当钻头或者切削面磨损掉时，柄通常可能处于良好的状态中，但是因为柄与切削面制成一体，所以必须将柄废弃。在磨损切削头中的碳化钨嵌件的磨蚀性强的岩石或者材料中实施钻井的情况下，头部/切削面可能发生过早磨损。对于多种传统锤而言，在钻头中需要设置底阀。底阀需要作为锤发挥作用的一体部分，即，当活塞处于击打位置中时，由活塞孔和底阀的外侧密封底部提升室。如果不是这样情况，则不提升活塞。底阀易于偶然断裂，从而导致停机时间。

因此，期望提供一种用于冲击钻工具的钻头组件，在所述钻头组件中，与传统冲击钻工具相比大大减小钻头柄的长度。然而，当以这种方式缩短钻头时，将钻头保持在卡盘中变得较为困难。在钻头保持环就位于卡盘上方并且与钻头上的环形肩部协作的情况下，用于将长的钻头柄保持在冲击钻工具中的传统布置方案不适于与短的短柄一起使用。这是因为驱动卡盘的最大长度受到短柄长度限制。因为卡盘必须包括用于与外耐磨套筒接合的上部螺纹部分和防止外耐磨套筒的下端部过度磨损的下部延伸部分，所述上部螺纹部分和下部延伸部分必须足够长以实施其预定目的，所以期望在由柄长度所定的界限内最大化卡盘的总长度。因此，期望在钻头保持环必须就位于卡盘上方的情况下避免这种布置方案，从而进一步限制卡盘的最大长度。

我们的已授权欧洲专利No.1910640描述了一种用于流体操作的冲击钻工具的钻头组件，其克服了上述所讨论的多个问题。所述组件包括冲击钻头，所述冲击钻头具有形成有轴向延伸的短柄的头部。短柄设置有轴向延伸的花键，所述花键与形成于驱动卡盘上的互补花键可滑动地接合。可以借助于花键将旋转驱动从卡盘传递到短柄。卡盘处的钻头保持装置适于与短柄的花键部分处的互补保持装置接合，以将短柄保持在钻头组件中。卡盘上的接合装置适于将卡盘连接到流体操作的冲击钻工具的驱动装置。

这种布置方案相对于传统系统具有多项优点。因为用于将钻头保持在卡盘内的装置已经运动到短柄的带花键部分，这种组件允许使柄变短和使卡盘长度最大化。另外，在钻头保持装置上方和下方设置有用于传递旋转转矩的带有花键的支撑件。另一优点在于，在钻头中不需要具有底阀。通过将活塞的突出部密封在设置于组件中的衬套孔中来替代先前设计的底阀和活塞协作。

然而，还存在与EP1910640的布置方案有关的多项缺点。一项这样的缺点在于：用密封在衬套孔中的活塞突出部替代底阀使得在活塞突出部处的结构相对薄弱。为了抵消这种固有的弱点，期望的是增加活塞突出部的直径ΦB。然而，由加压空气起作用所在的压力面的面积提供施加到处于击打位置中的活塞的提升力，因此所述提升力与活塞直径ΦA成比例，更不必说与活塞突出部的直径ΦB成比例了。期望的是，因为提升距离对冲击值并且继而对钻孔速度有直接影响，所以在锤内使提升力最大化。增大活塞突出部的直径以便增加活塞的强度，从而导致产生提升力较低，由此对钻的性能造成不利影响。

因此，期望的是提供一种锤，所述锤具有无底阀的设计，在该设计中，使活塞强度和提升力最大化。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种潜孔锤，所述潜孔锤包括外部圆筒形的外耐磨套筒；滑动活塞，所述滑动活塞安装成用于在外耐磨套筒内往复运动，以击打位于外耐磨套筒的前端部处的钻头组件的冲击钻头，其中，所述钻头组件包括：

冲击钻头，所述冲击钻头具有头部，所述头部形成有轴向延伸的短柄；在短柄上的轴向延伸的花键，所述花键可滑动地接合形成于驱动卡盘上的互补花键，由此可将旋转驱动从卡盘传递到短柄；钻头保持环，所述钻头保持环适于与短柄上的保持肩接合，以将短柄保持在钻头组件中；以及在卡盘上的接合装置，所述接合装置适于将卡盘连接到流体操作的冲击钻工具的驱动装置；所述钻头保持环包括肩部，所述肩部用于与卡盘的上端部接合，以将所述保持环在所述钻头组件中保持到位；

其特征在于，所述钻头组件还包括：

布置在卡盘上方的衬套；

其中，所述衬套的上部部分具有内径，所述内径的尺寸适于与活塞突出部密封配合；并且

所述衬套的下部部分或者所述钻头保持环具有内径，所述内径的尺寸适于提供与短柄上的保持肩的外径的紧密滑动配合。

本布置方案的第一优点在于：保持肩与衬套或者保持环之间的紧密滑动配合提高了钻头的稳定性。本布置方案的另一更重要的优点在于：由于活塞突出部和衬套之间的密封配合以及衬套或者保持环与钻头之间的密封配合，供应到锤的加压空气被捕获在活塞突出部与衬套之间，以增大施加到活塞上的提升力。当活塞与钻头的上部面相接触时，从活塞孔中排放空气。衬套或者保持环与短柄上的保持肩之间的紧密滑动配合防止从钻头的侧部向下排放空气。因此，当活塞与衬套的上端部密封接触时，在衬套内产生所捕获的空气的室，这增大施加到活塞上的提升力，这是因为与现有技术系统相比现在加压空气作用在更大区域上。

在一个实施例中，钻头保持环的肩部是向外定向的抵接部，所述抵接部设置在钻头保持环上端部处并且布置在卡盘的上方，以将保持环在组件中保持到位，并且衬套布置成使得向外定向的抵接部在卡盘的上端部与衬套的下部部分之间保持到位。

优选地，保持肩为大致圆筒形的。保持环的内轮廓和/或衬套的下部部分也可以是圆筒形的。

根据本发明的优选实施例，钻头保持环在其下端部处形成有至少一条槽口。例如，钻头保持环可以在其下端部处形成一对径向相对的槽口。本布置方案的优点在于：当钻头下降（dropout）时，允许通过槽口在钻头和卡盘之间排放捕获在活塞突出部与钻头之间的空气“垫”。这通过持续进行循环来防止锤自身受到损坏。

衬套的下部部分的内径可以大于衬套的上部部分的内径，使得内肩部形成在衬套中、在衬套的上部部分与下部部分之间。以已知的方式，活塞突出部可形成有直径ΦB增大的部分。当锤处于击打位置中时，活塞的这一部分可以与衬套的上部部分形成密封。选择肩部的位置（即，衬套的内径变化），以便优化活塞突出部的密封部分和衬套的上部部分之间的重叠部。重叠部越短（即，衬套中的内肩部越高），则当钻头下降时从锤中排放空气的速度越快。

在一些实施例中，衬套的下部部分提供与短柄上的保持肩的外径的紧密滑动配合。

在其它实施例中，钻头保持环提供与保持肩的外径的紧密滑动配合。在这些实施例中，与衬套提供与保持肩的滑动配合的实施例相比，可增加卡盘的下延伸部分的长度，这可以防止外耐磨套筒过度磨损。

可选地，短柄在其上端部处形成有延伸管，所述延伸管具有对应于活塞孔的内径的外径，使得延伸管的尺寸适于与活塞孔形成密封。本布置方案的优点在于：其还通过增加实现空气垫所在的活塞行程部分（即，活塞比其它情况更早地与钻头密封接触）来增添由捕获在活塞突出部与钻头的上端部之间的空气垫所提供的推进。

另外，在行程长度的一部分上可在所述活塞与所述钻头击打面之间供应空气。所述行程长度的一部分优选地小于或者等于延伸管的长度。这可以通过提供朝向衬套的上端部的内肩部使得衬套的上部部分相对较短来实现，所述上部部分的内径的尺寸适于提供与活塞突出部的密封配合。与本发明的上述实施例相比而言，活塞与对准件的密封位置由此向上运动。在本实施例中，当活塞处于击打位置并且因此空气在击打位置中被供应到推进室时，衬套的上部部分与活塞突出部的密封部分没有重叠。活塞在衬套的上部部分与活塞突出部的密封部分重叠处的点和击打位置之间的运动距离优选短于短柄上的延伸管的长度。这种布置方案的优点在于：进一步增强了捕获在活塞突出部与钻头之间的空气的推进作用，原因在于，因为活塞向上运动时，空气被供应在活塞突出部与衬套的上部部分之间的间隙中，直到活塞突出部与衬套的上部部分密封。通过使得内肩部朝向衬套的上端部向上移动，在行程的较大部分上提供这种推进作用。行程的在其上提供推进作用的一部分还取决于短柄上的延伸管的长度。

附图说明

现将参照附图描述根据本发明的潜孔锤的实施例，其中：

图1是根据本发明的第二方面的实施例的潜孔锤的截面侧正视图，示出了锤处于离开井底的位置中；

图2是图1的潜孔锤的截面侧正视图，示出了活塞处于击打位置中；

图3是图1的潜孔锤的截面侧正视图，示出了活塞处于行程上限的位置；

图4是图2的下部部分的放大的截面侧正视图；

图5是图1的下部部分的放大的截面侧正视图；

图6是图1的潜孔锤的钻头联接系统的分解透视图；

图7是根据本发明的另一个实施例的潜孔锤的下部部分的放大的截面侧正视图；

图8是根据本发明的第三实施例的潜孔锤的下部部分的放大的截面侧正视图；

图9是根据本发明的第四实施例的潜孔锤的下部部分的截面侧正视图，示出了活塞处于击打位置中；

图10是沿着图9的线Y-Y剖切的剖视图；

图11是图9的锤的下部部分的截面侧正视图，示出了锤处于离开井底的位置；

图12是沿着图11的线Z-Z剖切的剖视图；

图13是图9的锤的钻头组件的各部件处于预组装位置中的截面正视图；

图14是沿着图13的线W-W剖切的剖视图；和

图15是图9的潜孔锤的钻头联接系统的分解透视图。

具体实施方式

图1至图6示出了根据本发明的第一实施例的潜孔锤。所述锤包括外部圆筒形的外耐磨套筒5。内部筒体25共轴安装在外耐磨套筒内。滑动活塞8安装成用于在内部筒体和外耐磨套筒内往复运动，以击打位于外耐磨套筒的前端部处的锤钻头1，以便将冲击力施加给钻头。借助于卡盘4通过旋转外耐磨套筒来传递旋转力。耐磨套筒5螺纹连接到钻柱，所述钻柱连接到地面处的钻机上的旋转马达。

钻头组件的头部3包括冲击钻头1，所述冲击钻头1以众所周知的方式设置有碳化钨嵌件31。钻头头部3形成有轴向延伸的短柄32。短柄32形成有下部带花键部分33、上部环形保持肩部分37和中间部分50，所述下部带花键部分33设置有多个轴向延伸的花键36。保持肩部分37和中间部分50不设有花键。上部环形保持肩部分37是大致圆筒形的。该上部环形保持肩部分具有直径ΦD，并且形成有连续的环形顶部面65。

通过卡盘4将旋转转矩施加给钻头头部3。中空圆筒形卡盘4在内部进行机械加工，以在卡盘的内壁上设置多个轴向延伸的内花键35，所述内花键35与柄32的花键36接合，以将旋转驱动从卡盘4传递到钻头。卡盘4的上部部分在外部具有螺纹。卡盘4还设置有外部环形肩部38，当卡盘4被旋拧到耐磨套筒中时，所述外部环形肩部38作为止挡件。

所述组件还包括钻头保持环141。如图6所示，为了易于组装，环141形成为两个环形半部141a、141b。钻头保持环141的内径ΦF大于钻头的上端部37的直径ΦD。如图4和图5所示，当组装潜孔锤时，环141的下部部分142布置在卡盘内。环141的下端部形成有向内定向的抵接部或者肩部143。钻头保持环141在其上端部处另外设置有向外定向的抵接部或者肩部144。在组装好的钻头组件中，向内定向的抵接部143与短柄32上的保持肩37接合，以将短柄保持在钻头组件中。钻头保持环141在其下端部142处形成有一对槽口68。卡盘4被旋拧到耐磨套筒的下端部中，以使得保持环141的肩部144在卡盘4的上端部45与对准件或者衬套61的下端部60之间保持到位。另外，卡盘4与耐磨套筒5的螺纹接合使得能够将旋转转矩从耐磨套筒通过卡盘4传递到钻头1。

对准件或者衬套61的上部部分64具有内径，所述内径提供了与活塞突出部20的直径ΦB的紧密滑动配合。这确保了当活塞8运动到击打位置中时（如图2所示），通过活塞突出部20和对准件61封锁供应到提升室12的加压空气。对准件或者衬套61形成有内肩部62，以使得对准件的下部部分63具有较大直径ΦE，所述较大直径围绕其全部周长与钻头的上圆筒形部分37的外径ΦD紧密滑动配合。

活塞8安装成用于在内部筒体25和外耐磨套筒5内往复运动以击打保持肩37的顶部面65，以将冲击力施加给钻头。活塞的上部部分66具有直径ΦA。活塞形成有中心孔9。卡盘4的花键35与柄32上的互补花键36可滑动地接合，以使得头部3在冲击行为期间相对于卡盘轴向运动。如在图5中最清楚地示出的，当钻头3处于延伸位置中时，钻头保持环141的下端部上的向内定向的抵接部143接合保持肩37，以将短柄保持在钻头组件中，所述钻头保持环141布置在卡盘4内。

锤击循环如图1至图3所示。图1和图5示出了处于离开井底位置中的锤。活塞8允许空气通过活塞8中的孔9和钻头1中的孔10排放至工作面冲洗孔11。

图3示出了活塞8处于行程顶部处。如上所述，代替底阀的是，对准件或者衬套61设置在钻组件中，以与活塞突出部20协作。当活塞突出部20与对准件61脱开接触时，提升室12开放，以便通过对准件61和孔10、11进行排放。通过端口19和通道17向顶部室16供应加压空气。通过分配器探测装置来密封室16。结果，迫使活塞向下以击打钻头。当活塞8与钻头的上部面65相接触时，空气从活塞孔9排放。由于对准件的下部部分63与钻头的上部部分67之间的密封，空气不能沿着钻头侧面向下排放。因此，所有空气通过钻头孔奔涌而出，从而在钻头的击打面周围产生空气室，而与活塞的位置无关。当活塞与钻头相接触时，该空气中的一些空气将被捕获在活塞与钻头之间的“推进室”中。

图2和图4示出了锤处于击打位置中。通过活塞槽14和耐磨套筒底切部15将加压空气从室13向下供应到压力室12中。由活塞突出部20和对准件61密封该空气。同时，顶部室16开放，以便通过孔9、10和11进行排放。结果，活塞8提升并且重复该循环。捕获在“推进室”中的空气作为一种“垫”，所述“垫”在加压空气作用在比之前大的面积（即，与ΦA-ΦC成比例的面积）上时增大提升力。

当钻头1下降，重要的是排放捕获在活塞突出部20与钻头的上部部分37之间的空气。因为钻头保持环141的上部部分67的直径ΦF大于钻头的上部部分37的直径，通过槽口68在钻头1与卡盘4之间排放捕获在活塞突出部与钻头之间的空气“垫”。

在图7中示出了根据本发明的锤的第二实施例。在本实施例中，钻头1在其上端部处形成有延伸管70。延伸管从钻头的顶部面65延伸并且具有直径ΦG，所述直径的尺寸适于与活塞孔9形成密封。如图7所示，凹陷部设置在活塞孔中，所述凹陷部的内径的尺寸适于与延伸管70形成密封。这通过增大由长度Y实现空气“垫”所在的活塞行程的一部分还增添由捕获在活塞突出部与钻头的击打面65之间的空气所提供的推进。

图8中示出了根据本发明的锤的第三实施例。在这个实施例中，与图4中示出的对准件相比，对准件61中的肩部62向上移动。当活塞处于击打位置中时，因在活塞上的ΦI和对准件上的ΦH之间的间隙供应空气，这还增添了捕获在活塞突出部20与击打面65之间的空气的推进作用，直到活塞向上运动以使得长度X封闭为止。衬套的上部部分与活塞突出部的密封部分重叠处和击打位置之间的长度X短于短柄上的延伸管的长度Y。

在图9至图15中示出了根据本发明的第四实施例的潜孔锤。就前述实施例而言，锤包括外部圆筒形的外耐磨套筒5。内部筒体（未示出）共轴安装在外耐磨套筒内。滑动活塞8安装成用于在内部筒体和外耐磨套筒内往复运动，以击打位于外耐磨套筒的前端部处的锤钻头1，以便将冲击力施加给钻头。借助于卡盘4从旋转的外耐磨套筒传送旋转力。耐磨套筒5螺纹连接到钻柱，所述钻柱连接到地面处的钻机上的旋转马达。

钻头组件的头部3包括冲击钻头1，所述冲击钻头1以众所周知的方式设置有碳化钨嵌件31。钻头头部3形成有轴向延伸的短柄32。短柄32形成有下部带花键部分33、上部环形保持肩部分37和中间部分50，所述下部带花键部分设置有多个轴向延伸的花键36。上部环形保持肩部分37和中间部分50不设有花键。上部环形保持肩部分37形成有连续的圆形顶部面65并且是大致圆筒形的。

通过卡盘4将旋转转矩施加给钻头头部3。中空圆筒形卡盘4在内部进行机械加工，以便在其内壁上提供多个轴向延伸的内花键35，所述内花键35与柄32的花键36接合，以将旋转驱动从卡盘4传递到钻头。卡盘4的上部部分在外部具有螺纹。卡盘4还设置有外部环形肩部38，所述外部环形肩部38在卡盘4被旋拧到耐磨套筒中时用作止挡件。

组件还包括钻头保持环141。如图10所示，为了便于组装，环141形成为三个部分的环形区段141a、141b、141c。钻头保持环141的内径围绕其整个圆周提供了与钻头的上端部37的紧密滑动配合。如图9和11所示，当组装潜孔锤时，环141的下部部分142布置在卡盘内。环141的下端部形成有向内定向的抵接部或者肩部143。钻头保持环141在其上端部处还设置有向外定向的抵接部或者肩部144。在组装好的钻头组件中，向内定向的抵接部143与短柄32上的保持肩37接合，以将短柄保持在钻头组件中。钻头保持环141在其下端部142处形成有三个槽口68。钻头保持环141的外径在其下部部分145处减小，使得在卡盘与钻头保持环之间形成室148。这个室148允许在钻头下降时排放捕获在钻头与活塞突出部之间的空气。

如图13所示，中空卡盘4设置有内锥口孔，以使得卡盘的内孔在其上端部处具有增大的直径。卡盘的内孔的直径渐缩，以便在卡盘4的上端部处设置内楔入（凸轮）表面146。保持环141在其上端部处具有增大的直径，并且形状对应于楔入（凸轮）表面146的渐缩肩部147设置在其中间部分处。因为渐缩表面146在环141上具有楔入或者陷型（swaging）作用，所以卡盘4的渐缩表面146和钻头保持环上的肩部147协作，以易于将环插入到卡盘中。卡盘4被旋拧到耐磨套筒的下端部中，以使得保持环141的肩部144在卡盘4的上端部45与对准件或者衬套61的下端部60之间保持到位。另外，卡盘4与耐磨套筒5螺纹接合使得旋转转矩能够通过卡盘4从耐磨套筒传递到钻头1。

对准件或者衬套61的上部部分64具有内径，所述内径提供了与活塞突出部20的外径的紧密滑动配合。这确保了当活塞8运动到击打位置中时（图9中示出），由活塞突出部20和对准件61封闭供应到提升室12的加压空气。对准件或者衬套61形成有肩部62，以使得对准件的下部部分63具有较大的内径。

活塞8安装成用于在内部筒体25和外耐磨套筒5内往复运动，以击打肩部37的顶部面65，以便将冲击力施加给钻头。活塞的上部部分66具有直径ΦA。活塞形成有中心孔9。卡盘4的花键35与柄32上的互补花键36可滑动地接合，以使得头部1在冲击行为期间相对于卡盘轴向运动。如图11更为清楚地示出的，当钻头3处于延伸位置中时，保持环141的下端部上的向内定向的抵接部143接合保持肩37，以将短柄保持在钻头组件中，所述钻头保持环141布置在卡盘4内。

锤击循环基本如在上文参照图1至3所述的那样。图11示出了锤处于离开井底位置。活塞8允许将空气排放冲过活塞8中的通孔9和钻头1中的孔10到达工作面冲洗孔11。

代替底阀的是，对准件或者衬套61设置在钻组件中，以便与活塞突出部20协作。在击打位置的顶部（未示出）中，活塞突出部20与对准件61脱离接触，并且因此提升室21开放，以便通过对准件61或者孔10、11进行排放。通过端口19和通道17向顶部室16供应加压空气。由分配探测装置18密封室16。结果，迫使活塞向下击打钻头。当活塞8与钻头的上部面65相接触时，空气从活塞孔9排放。由于保持环141与钻头的上部部分37之间的密封，因此没有空气沿着钻头的侧部向下排放。因此，所有空气通过钻头孔排空，从而在钻头的击打面周围产生空气室，而与活塞位置无关。当活塞与钻头相接触时，该空气中的一些空气将被捕获在活塞与钻头之间的“推进室”中。

图9示出了锤处于击打位置中。加压空气沿着室13向下通过活塞槽14和耐磨套筒底切部15供应到压力室12中。由活塞突出部20和对准件61封锁所述空气。同时，顶部室16开放，以便通过孔9、10和11进行排放。结果，活塞8提升，并且重复该循环。捕获在“推进室”中的空气作为一种“垫”，所述垫在加压空气作用在大于之前的面积上时增大提升力，即，该面积与ΦA-ΦC成比例。

当钻头1下降时，重要的是排放捕获在活塞突出部20与钻头的上部部分37之间的空气。在这个实施例中，钻头保持环141的内径与钻头的上部部分37的直径基本相同。然而，保持环141的外径在其下部部分145处减小，以使得室148形成于保持环与卡盘之间。捕获在活塞突出部与钻头之间的空气“垫”通过槽口68排放到室148中并且从钻头1和卡盘4之间排出。

词语“包括/包含”和词语“具有/含有”在参照本发明在此使用时用于指定所列出的特征、整体、步骤或者部件，但不排除存在或者还有一个或多个特征、整体、步骤、部件或者它们的组合。

应当意识到的是，为了清楚，在单独的实施例的语境中所描述的本发明的某些特征还可以设置成与单个实施例相组合。相反地，为了简单，在单个实施例的语境中描述的本发明的多种特征还可以单独地提供或者以任何适当的子组合提供。

Claims (9)

1.一种潜孔锤，所述潜孔锤包括：外部圆筒形的外耐磨套筒；滑动活塞，所述滑动活塞安装成用于在所述外耐磨套筒内往复运动，以击打位于所述外耐磨套筒的前端部处的钻头组件的冲击钻头，其中，所述钻头组件包括：

冲击钻头，所述冲击钻头具有头部，所述头部形成有轴向延伸的短柄；在短柄上的轴向延伸的花键，所述花键能滑动地接合形成于驱动卡盘上的互补花键，由此能够将旋转驱动从卡盘传递到短柄；钻头保持环，所述钻头保持环适于与短柄上的保持肩接合，以将短柄保持在钻头组件中；以及在卡盘上的接合装置，所述接合装置适于将卡盘连接到流体操作的冲击钻工具的驱动装置；所述钻头保持环包括肩部，所述肩部用于与卡盘的上端部接合，以将所述保持环在所述钻头组件中保持到位；

其特征在于，所述钻头组件还包括：

布置在卡盘上方的衬套；

其中，所述衬套的上部部分的内径的尺寸适于提供与活塞突出部的密封配合；并且

所述钻头保持环的内径或者所述衬套的下部部分的内径的尺寸适于提供与短柄上的保持肩的外径围绕其整个圆周的紧密滑动配合。

2.根据权利要求1所述的潜孔锤，其中，短柄上的保持肩不设有花键。

3.根据权利要求1所述的潜孔锤，其中，所述钻头保持环在其下端部处形成有至少一个槽口。

4.根据权利要求3所述的潜孔锤，其中，所述钻头保持环在其下端部处形成有一对径向相对的槽口。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的潜孔锤，其中，所述衬套的下部部分的内径大于所述衬套的上部部分的内径，以使得一内肩部形成于衬套中、在衬套的上部部分与下部部分之间。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的潜孔锤，其中，所述短柄在其上端部处形成有延伸管，所述延伸管的外径对应于活塞孔的内径，以使得所述延伸管的尺寸适于与活塞孔形成密封。

7.根据权利要求6所述的潜孔锤，其中，在行程长度的一部分上、在活塞与钻头击打面之间供应空气。

8.根据权利要求7所述的潜孔锤，其中，行程长度的所述一部分小于或等于所述延伸管的长度。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的潜孔锤，其中，所述潜孔锤是反循环潜孔锤。