CN105452589B - 用于撞击凿岩的装置和系统 - Google Patents
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Abstract
一种用于撞击凿岩的钻头(6)，其包括冲击部(26)、接合部(27)、砧座表面(14)以及冲洗通道装置，其中，该冲击部(26)具有用于沿冲击方向(R)对岩石进行击打的冲击表面(9)，该接合部(27)具有i)用于将钻头轴向地保持在钻柱的钻机头中的保持装置(10)以及ii)用于将钻头与钻机头连接的旋转接合装置(11)以使钻头(6)旋转，该砧座表面(14)与冲击方向相反地指向以接收来自钻柱的击打杆(15)的冲击波，该冲洗通道装置用于将冲洗流体传输至冲击表面(9)。保持装置(10)和砧座表面(14)位于保持凹部(17)内，该保持凹部(17)具有与冲击方向(R)相反地指向的开口。本发明还涉及一种钻柱部件、系统和方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于撞击凿岩的钻头，该钻头包括冲击部和接合部。钻头的砧座表面与冲击方向相反地指向以接收来自钻柱的击打杆的冲击波。
本发明还涉及一种用于凿岩的钻柱部件、系统和方法。
背景技术
先前已知一种用于撞击凿岩的系统，在该系统中，各个钻柱部件包括击打杆，该击打杆将来自凿岩设备和凿岩机(锤)的应力波或冲击波的能量以及进给力传输至钻头。基本上，在包括多个此处所指的类型的钻柱部件的钻柱中，击打杆彼此接触，并且冲击波通过击打杆的长度且借助于击打杆之间的接触表面而传播。
各个钻柱部件还包括管状的旋转力传输单元，该管状的旋转力传输单元在每个端部处都具有用于将该钻柱部件结合到其他钻柱部件的螺纹。钻柱的用于接纳钻头的最远端元件被称为钻机头。
击打杆与管状单元同轴并在该管状单元内侧延伸。击打杆与管状单元之间被允许受限的相对轴向运动，从而允许在应力波的传播期间击打杆相对于管状单元的较小必要位移不受限制。钻柱部件的重要作用在于允许输送冲洗流体以及悬浮的润滑剂滴，其中，冲洗流体在这种情况下通常为增压空气。
冲洗流体具有提供碎裂岩石的移除和在系统的部件的可相对移动的部分之间提供润滑的作用。
先前已知的系统运行良好，并且与通常已知的老式单件带螺纹钻柱部件相比，其提供了更高的效率并且降低了从锤传输至钻头的应力波的损失。其原因在于，与老式部件的螺纹接头相比，应力波在击打杆上的基本为平坦端面的接触表面之间传输。
本发明解决了与以上钻头的进一步改进有关的问题，例如可以延长各个部分的工作寿命、提高经济性和操作安全性。
根据背景技术的系统由申请人以商品名“Coprod”进行销售。
US2008/0078584 Al描述了一种用于潜孔锤的钻头组件，在该钻头组件中，钻头具有多个轴向延伸的钻头凸耳，所述钻头凸耳用于与保持卡盘上的对应的多个轴向延伸的卡盘凸耳配合。
发明内容
本发明的目的在于从背景技术出发解决上述问题并且提出一种进一步改进的钻头、钻柱部件、系统和方法。
该目的在根据以上的钻头中因下述方面而得以实现：接合部包括具有与冲击方向相反地指向的开口的保持凹部；保持装置设置在保持凹部内侧；保持装置指向保持凹部内侧以与击打杆上的对应的保持元件配合；砧座表面设置在保持凹部内侧；以及旋转接合装置指向外以与在向钻机头的腔内侧向内突出的对应元件的旋转力配合。
钻头可以被认为形成杯状件并且具有管状或套筒状接合部，该管状或套筒接合部从冲击部延伸，其中所述杯状件在锤的方向上开口。
保持装置位于套筒状接合部的内侧，该保持装置径向指向保持凹部内以形成内侧突出部。保持装置设置成与击打杆上的对应的保持元件配合。由此使得也能够使用单个元件——击打杆——来提供对钻头的轴向保持支撑。
旋转接合装置位于套筒部的外侧并且向外突出并面向外以适于与向钻机头的腔内突出的对应元件的旋转力配合。
由于砧座表面位于适于接纳击打杆的保持凹部内侧，因而，砧座表面是封闭且完整的并且没有任何冲洗通道。没有流体流动穿过保持凹部。冲洗流体而是在接合部的外侧引导。
由此，由于可以避免对将保持装置与旋转接合装置轴向分开地或者一个接一个地设置的需要，因而能够生产在轴向上观察到的更短的钻头。代替地，能够设置位于旋转接合装置的内部的保持装置。这是极大的优势，原因在于与根据背景技术的钻头相比，该钻头可以生产得相对更小并且从而花费更少。这还使得关于钻头在钻机头的最远端部的区域处的支撑的要求较不严格，尤其是使得该区域中的先前使用的支撑衬套不必要或者至少没有那么严格的要求。
钻头基本上绕对称轴线旋转对称，该对称轴线基本上还为用于钻柱的其他部件的对称轴线。钻头的某些部分(例如冲击表面上的按钮)并不一定关于对称轴线对称地定位。
优选的是，基本上垂直于对称轴线的砧座表面为保持凹部内侧的底面。然而，不排除砧座表面在该凹部内侧设置在突出部上或具有中心孔。
应当注意的是，“砧座表面”被用于钻头的适于与击打杆配合以接收通过钻柱的所有击打杆的长度传播的冲击波的表面。因此，冲击波通过所有击打杆的长度且通过所有击打杆之间的接触表面并且随后通过最远端(如从凿岩设备所观察到的)击打杆与钻头的砧座表面之间的接触表面传播。因此，“砧座表面”在此主要意指钻头的用于接收来自击打杆的冲击波的表面。
另外适当地，保持装置设置成允许钻头相对于钻机头的受限的轴向运动。
保持装置优选地为用于与包括保持元件的外螺纹配合的内螺纹。这使得能够以有效的方式使用用于使钻柱旋转以建立击打杆与钻头之间的接合的设备。然而，在本发明的范围内可以使用其他装置，例如，用于击打杆与钻头之间的连接的插接式接合元件等。
当保持凹部具有在沿着对称轴线在冲击方向上观察时位于保持装置的前面的最内部时，所述最内部不具有保持装置，实现了在操作期间当击打杆处于操作位置时，击打杆可以在限制范围内自由地移动。这允许击打杆在其操作位置相对于钻头的受限的轴向运动。
最优选的是，钻头包括用于使冲洗流体流向冲击表面的冲洗通道装置；该冲洗通道装置由第一部段和第二部段构成；在第一部段中，冲洗通道装置在接合部外侧延伸；以及在第二部段中，冲洗通道装置从接合部延伸至冲击表面的中央区域，由此，在钻头的操作中，冲洗流体设置成在所述第一部段中限定钻头的表面与限定钻机头的相邻表面之间流动。
这意味着，冲洗通道装置在限定接合部装置的一个表面或多个表面的外部延伸，以在操作中形成用于整个冲洗流体流的流动路径，所述整个流体流位于第一部段中的限定钻头的表面与在钻头于钻机头内的安装位置中限定钻机头的相邻表面之间。因此使得钻头不具有用于第一部段中的冲洗流体流的呈通孔等的形式的任何通道。
由此实现了整个冲洗流体流都穿过接合装置或至少与旋转接合装置相邻。根据本发明的该方面，由于冲洗通道装置在限定脊——花键——状元件的一个表面或多个表面的外侧以及限定钻机头的引导区域的一个表面或多个表面的外部延伸并且由于所有冲洗流体都穿过该该冲洗通道装置的事实，因而使得可以增强通常为脊——花键——状元件的旋转接合装置的润滑和冷却。
由于在操作期间传输的扭矩产生热量并且由于一般来说润滑减少了磨损，因而系统的这些部分已经被证明是润滑的最重要的部分。
通过本发明的该方面提供的增强的润滑和冷却使得产生的热可以快速地消散，由此能够避免对旋转接合装置中的材料的结构完整性的有害影响。由于根据背景技术具有添加的润滑剂的冲洗流体的主要部分居中穿过钻头，因而本发明提供了明显的改善，原因在于本发明增强了对这些相对易受损坏的机器部件的润滑和冷却。
有利地，在第一部段中，冲洗通道装置在接合部的外侧处的多个轴向延伸的脊之间的加深的槽(形成花键等)中延伸，所述脊包括用于实现增强的冲洗流体流的旋转接合装置。然后，冲洗流体流入到形成在钻机头的内侧上的向内的脊上的内表面内的这些加深的槽中。作为替代性方案，钻头和钻机头中的一者中的脊的数目可以小于槽的数目，由此可以允许冲洗流体流入到不被脊占用的槽中。
优选的是，在第二部段中，冲洗通道装置从钻头外的空间朝向冲击表面延伸，所述空间为位于钻头在钻机头中的安装位置中的冲洗流体均衡及分配室。这种措施减小了流向冲击表面的不均匀的冲洗流体流的趋势。这种措施还使得在第一部段和第二部段中根据相应的部段处存在的特定情况设计冲洗流体通道更加地自由。其原因在于允许来自第一部段的冲洗流体流在进入第二部段之前在冲洗流体均衡及分配室中被均衡。由此第二部段中的流将被增强。
适当地，冲洗通道装置在第二部段中为下述组中的一者：穿过冲击部的至少一个孔、冲击部的表面中的至少一个槽。另外适当地，冲洗通道装置在第二部段中从均衡及分配室延伸至冲击表面的中央区域。
优选的是，钻头包括用于出于稳定性的目的而与钻机头配合的轴向分开的上引导区域和下引导区域。适当地，下引导区域为与冲击部相邻的圆柱表面部，并且上引导区域为包括旋转接合装置的脊的圆筒部的略微突出部。两个引导区域均设置成与钻机头上的对应的引导装置配合。
本发明还涉及一种用于定位在撞击凿岩机与钻头之间的钻柱部件，该钻柱部件包括：
-管状的旋转力传输单元，该管状的旋转力传输单元在每个端部处均具有用于与其他钻柱部件结合的螺纹，以及
-击打杆，该击打杆用于将进给力和冲击波传输至钻头并且该击打杆与管状单元同轴且在该管状单元内延伸，
其中，冲洗流体流动通道形成在管状单元内。本发明的钻柱部件的不同之处在于，管状单元包括用于与击打杆的旋转接合元件旋转配合的装置。
这使得可以通过使钻柱部件旋转而使击打杆旋转。由此使得如上所述可以建立击打杆与钻头之间的接合。从而获得了与上文所述的对应的优势。
当钻柱中的所有的部件均具有这种特征时，特别地，操作者不需要区分出待定位成最靠近钻头的特定的“端部部件”。
优选地，管状单元主要包括中央管状部，该中央管状部为了永久连接而摩擦焊接至上(最靠近锤)带螺纹端部和下(最靠近钻头)带螺纹端部。附加的带螺纹端部借助于螺纹连接部连接至下带螺纹端部，从而完成了被认为是普通的钻柱部件，该普通钻柱部件在每个端部处都具有与其他普通钻柱部件上的螺纹配合的螺纹。附加的带螺纹端部防止击打杆脱离管状单元。
普通的钻柱部件的最靠近钻头的附加带螺纹端部有利地由作为钻机头的用于接纳钻头的钻柱端部代替。因此，在本发明的有利方面中，钻机头在其背向钻头的端部处配备有与下螺纹端部上的螺纹部对应的螺纹部。由此中央管状部可以通过该线螺纹端部与钻机头结合。此外，钻机头和钻头优选地定尺寸成使得作为钻柱部件的一部分的普通的击打杆可以被直接用于对钻头的砧座表面进行作用。
本发明的该方面产生模块化并且减少了完整的钻柱系统所需的不同的元件的数目。
然而，构造具有特别定尺寸的击打杆的特定的钻机头端部部件在某些情况下也是有利的。其原因在于这使得能够针对最佳的应力波传输特性对最远端击打杆的长度进行优化。
适当地，管状单元中形成有引起旋转装置，该引起旋转装置是轴向向内延伸的脊和槽的组合并且用于与击打杆的旋转接合元件旋转配合。
优选的是，击打杆的旋转接合元件为接合管状单元的引起旋转装置的径向延伸的翼部。
重要的是，实现了使穿过钻柱部件形成的冲洗流体流动通道中的冲洗流体流设置成使得该通道还在引起旋转装置与击打杆的旋转接合元件之间延伸。
有利地，冲洗流体流动通道形成在管状单元与击打杆之间，特别地形成在配合的翼部与脊之间。
当钻柱部件包括用于保持钻头的钻机头而非附加的带螺纹端部时，该管状单元包括如上所述的用于与钻头的旋转接合装置旋转配合的装置、用于与钻头的上引导区域和下引导区域相应地配合的上引导装置和下引导装置。击打杆相对于钻柱部件轴向地保持并且设置成直接对钻头的砧座表面进行作用。
保持元件有利地指向外。优选的是，保持元件为用于与钻头上的内螺纹配合的外螺纹。参见以上论述。
本发明还涉及一种用于撞击凿岩的钻柱系统，该钻柱系统包括根据以上的本发明的钻头以及至少一个根据以上的本发明的钻柱部件。
有利地，冲洗流体流动通道形成在如下空间中：所述空间形成在钻头与钻机头之间并且位于旋转接合装置的区域中。
优选地，由管形成的柔性单元包括两个能够伸缩地移位且相互旋转锁定的部分，从而允许对随着时间的推移由冲击波引起的钻柱中的击打杆相对于钻柱中的管状单元的缩短进行轴向长度补偿。柔性单元通常在钻柱中靠近凿岩机布置并且还补偿管状单元和击打杆的长度的制造公差的差异。
出于能量效率的原因，高度优选的是，钻头的自冲击表面至砧座表面的长度以及击打杆的与钻头接触的长度的总和等于或略大于所述冲击波的波长的一半。通过使凿岩机具有合适的锤设计，钻头长度和“端部”击打杆(最靠近钻头)长度的所述总和有利地为300mm至2000mm并且更优选地为700mm至900mm。
在本发明的用于凿岩的方法中，其中，钻头用冲击表面沿冲击方向对岩石进行击打，并且冲洗流体被传输穿过钻柱至冲击表面，使得冲洗流体在形成在钻头与钻机头之间并且位于旋转接合装置的区域中的冲洗流体流动通道中流动，其中，在第二部段中，冲洗流体从钻头外侧的空间朝向冲击表面流动，所述钻头外侧的空间是在钻头的安装位置下的冲洗流体均衡及分配室。
附图说明
现在将在实施方式的背景下并参照附图更加详细地描述本发明，在附图中：
图1示意性地示出了根据本发明的凿岩设备和凿岩装置，
图2以轴向截面示出了根据本发明的钻头的第一实施方式，
图3以侧视图示出了图2中的钻头，
图4示出了用于在根据本发明的系统中使用的柔性单元，
图5以立体图示出了作为发明的钻柱部件的一部分的击打杆，
图6示出了穿过钻机头内的钻头的截面，
图7示意性地示出了描绘了根据本发明的方法顺序的流程图，以及
图8以侧视图示出了作为图2中的实施方式的变型的钻头。
具体实施方式
图1中示出了凿岩设备1，该凿岩设备1具有进给梁2，撞击顶锤凿岩机3能够在进给梁2上来回移动。凿岩机3产生了在钻孔1中传输至钻柱4的冲击波和旋转扭矩。钻柱4由多个钻柱部件5构成，每个钻柱部件都包括用于将旋转力传输至钻头6的管状单元以及用于将进给力和冲击波/应力波传输至钻头6的击打杆(未示出)。钻头6位于钻柱4上的最远端并且由钻机头12支撑。
图2中的截面图示出了具有冲击部26的钻头6，冲击部26具有用于对岩石面向前传送击打的冲击表面9，该“向前”是沿冲击方向R的。“向后”意味着与冲击方向R相反并且是沿锤的方向的。
首先，钻头6借助于与击打杆15上的保持元件21配合的保持装置10而由钻机头12支撑并与钻机头12配合，击打杆15又被保持在管状单元的中央管状部5’内。钻机头12、下带螺纹端部(未示出)和中央管状部5’以及上带螺纹端部(未示出)一起形成钻柱部件5的管状单元。
其次，钻头6设置有旋转接合装置11，该旋转接合装置11用于与指向钻机头12中的腔内的对应装置的旋转力配合。
S指示对称轴线——钻头6、钻机头12、击打杆15等围绕该对称轴线基本上旋转对称。“轴向”、“轴向地”指的是沿着对称轴线或平行于对称轴线的方向。“向前”指在沿着对称轴线或平行于对称轴线在冲击方向上，而“向后”指沿着对称轴线或平行于对称轴线朝向锤与冲击方向R相反。“径向地”指关于对称轴线在径向方向上。
旋转接合装置11通常为花键齿或脊，所述脊为由槽隔开以形成嵌齿状元件的平行的轴向延伸的脊。
旋转接合装置11从管状或套筒状接合部径向指向外以与向钻机头12的腔内突出的对应元件25接合。
保持装置10设置在保持凹部17内侧并且径向指向保持凹部17内，保持凹部17形成在钻头6的后端部处的管状或套筒状接合部内侧，该保持凹部17沿与冲击方向R相反的方向开口。
在本实施方式中，保持装置10被示出为延伸经过较短轴向距离(与保持凹部17的轴向长度相比)的带螺纹部。该带螺纹部在保持凹部17内具有相对大的螺距以与击打杆15上的对应的螺纹部(多个螺纹部)(参见图5中的标记21)配合。
将钻头6的后部与接触钻头6的钻机头12的前部结合是通过在钻头位于钻机头内的情况下将中央管状部5’定位在钻机头上而设置的。随即，中央管状部5’被旋转以进入中央管状部5’与钻机头之间的螺纹部24，从而使击打杆同时旋转。由此，击打杆15上的包括保持元件21的螺纹部(多个螺纹部)将与保持凹部17中的包括保持装置10的螺纹部(多个螺纹部)接合。
优选地，在图5中能够观察到的，击打杆15上的包括保持元件21的螺纹部(多个螺纹部)为多头螺纹部，这意味着多个螺纹脊和多个螺纹槽均包括保持元件21。这确保了在击打杆相对于钻头旋转时这些螺纹部的快速且更安全的进入。因此，保持凹部中的包括保持装置的螺纹部(多个螺纹部)被适应，但也可以由仅一个单螺纹脊构成。
通过使形成保持装置10以及配合的保持元件21的螺纹部具有较短的轴向螺纹长度和/或较大的螺距，确保了保持装置10螺纹穿过保持元件21。这通过使保持凹部17的最内部42不具有呈螺纹部等的形式的保持装置而得以实现。因此，击打杆在其作为保持元件21的螺纹部已经经过作为保持装置10的螺纹部之后将以在轴向上受限的方式相对于钻头6自由地移动。
这使得击打杆15可以将不受限制的冲击波传输至钻头6的砧座表面14。
由于击打杆15上的径向延伸翼部22接合在管状部5’中的轴向延伸槽23中，因而击打杆15相对于管状部5’旋转锁定。
在钻柱部件的管状单元的上部处设置有用于将钻柱部件5与另一钻柱部件结合的锥形螺纹部(未示出)。参见上文，除了最靠近钻头的端部部件以外，所有钻柱部件的螺纹部均以类似的方式形成。
冲洗流体从凿岩设备输送穿过钻柱部件5直至冲击表面9，冲击表面9内侧被称为冲洗通道装置。
为此，冲洗流体在形成于管状部5’内侧并且位于所有钻柱部件的击打杆15外部/外侧的空间51(参见图2)中流动。在钻机头12中，冲洗流体沿钻头6的方向进入位于包括保持装置和旋转接合装置的接合部27的外部或外侧的一个或多个空间内。下文对此进行了更详细的说明。
冲洗流体从而将穿过位于冲洗通道装置的第一部段中的旋转接合装置11的区域，并且这例如通过确保使形成在花键连接部中的槽径向加深以用于使冲洗流体流经过该区域而得以实现。
随即，冲洗流体到达由位于旋转接合装置11的前面的槽18以及钻机头的壁部28限定的空间(参见下文)，冲洗流体从该空间进入到冲洗通道装置16的第二部段中，该第二部段从钻头6的外侧指向钻头6的冲击表面9的大约中央区域。在示出的实施方式中，冲洗通道装置16的第二部段为位于冲击部26中的多个内部通孔。
在图3中以侧视图示出了根据本发明的钻头，图3中示出了冲击表面9。基本垂直于对称轴线S延伸的浅环绕环形槽18定位在钻头的外侧处，该环形槽18通常位于冲击部26与接合部27之间。槽18将用作位于钻头在钻机头内的安装位置中的用于已经沿冲击方向经过旋转接合装置11的冲洗流体的均衡及分配室。
冲洗流体将从由槽18以及钻机头的壁部28形成的均衡及分配室(参见图2)进入到形成冲洗通道装置的第二部段16的一个孔或多个孔的入口开口(或多个开口)16’。图3中还示出了最靠近冲击表面9的下引导区域19以及距冲击表面9更远的上引导区域20。
下引导区域19为与钻机头12上的对应表面52配合(参见图2)以支撑并引导钻头6的环绕圆柱形表面19。该下引导区域19还提供了冲洗密封部，该冲洗密封部限制冲洗流体流穿过形成在钻头6与钻机头12之间并且位于该区域中的狭槽并且用以防止岩石粉末进入该狭槽。
上引导区域20由形成旋转接合装置11的脊的径向略微突出部构成，使得形成了环绕但间断的支撑部，该支撑部用于与钻机头12内的对应表面部53配合(参见图2)。
在形成旋转接合装置11的每个脊的背向冲击方向的端面处，形成有与上引导区域20相邻并朝向上引导区域20倾斜的浅腔49。这些腔49的目的在于收集流动的冲洗流体中的润滑剂，并且出于增强润滑的目的将所收集的润滑剂输送至略微突出部的外表面。
在图4中示出了由管形成的柔性单元29，该柔性单元29包括两个能够伸缩地移位并相互旋转锁定的管状部30和31。由管形成的柔性单元29允许对制造公差以及对随着时间推移在钻柱中的击打杆相对于钻柱中的管状单元的操作期间由冲击波引起的缩短的轴向长度补偿。
通过管状部30和管状部31能够相对轴向地移位，击打杆15’的端面33与用于通过螺纹部32结合至由管形成的柔性单元29的接触表面34之间的距离A可以根据需要而改变，以对制造公差以及对钻柱的击打杆在操作期间的缩短进行补偿。
由管形成的柔性单元29可以附加有弹簧加载装置(未示出)，该弹簧加载装置用于将来自钻机的轴向指向的进给力分配在两个能够伸缩地移位且相互旋转锁定的管状部30与之间。这种装置在沿并非竖向向下的方向钻凿时是有益的，原因在于在该方向上，钻柱部件上的由重力作用提供的靠着钻头的力并没有产生用于适当作用的足够的接触力。
图5示出了在定位于管状单元中以使得成为本发明的钻柱部件的一部分之前的击打杆15。保持装置21设置在击打杆15的最靠近钻头的端部处。另外，更详细地示出了击打杆15上的径向延伸翼部22，所述径向延伸的翼部22由用于允许冲洗流体流的轴向槽分开并且用于接合在管状单元的管状部中的轴向延伸槽中以防止相对旋转。35指示摩擦焊接部，该摩擦焊接部将两个杆部永久地连接成完整的击打杆。
图6示出了穿过钻头6的与钻机头12连接的接合部的截面。其次，钻头6设置有旋转接合装置11，该旋转接合装置11用于与指向钻机头12的腔内的对应装置的旋转力配合。
呈由槽分开的脊的形式的旋转接合装置11被示出为与钻机头12的内侧处的对应的向内突出的脊元件25配合。
冲洗通道装置在示出的部段——该部段为第一部分(参见以上)——中在空间50(仅指示了十二个空间中的两个空间)中延伸，该冲洗通道装置形成在所述多个轴向延伸脊11之间的槽中并且位于接合部的外侧处。这些槽是“加深的”，这意味着这些槽被制造得比容置形成在钻机头的内侧上的对应的向内的脊元件25所需要得更深。空间50通过位于形成在钻机头的内侧上的所述向内的脊上的内表面而被基本上限制径向向外。
冲洗流体从而被允许在这些空间50中轴向地流动。
作为替代性方案，钻头和钻机头中的一者中的脊/脊元件的数目可以小于钻头和钻机头中的另一者的中的槽的数目，从而可以允许冲洗流体流入未被脊占用的槽中。作为另一替代性方案，即使并非优选，但是脊元件25之间的槽也可以被加深成使得形成用于流体流的对应空间。
在图7中指示了用于凿岩的示例性方法顺序，在该方法顺序中：
位置43指示顺序的开始。
位置44指示：使钻头旋转并承受冲击波/应力波以沿冲击方向对岩石传输击打。
位置45指示：使冲洗流体沿钻头的方向传输穿过钻柱。
位置46指示：使冲洗流体流入到冲洗通道装置的位于接合部外并位于旋转接合装置的区域中的第一部段中。
位置47指示：使冲洗流体在第二部段中从钻头外侧的空间朝向冲击表面流动，所述钻头外侧的空间是在钻头的安装位置下的冲洗流体均衡及分配室。
位置48指示顺序的结束。
本发明可以在权利要求的范围内进行修改。可以省去由管形成的柔性单元29。在这种情况下，则必须设置用于补偿击打杆的相对缩短的其他形式。图8示出了钻头6’，该钻头6’具有在轴向观察到的更长的下引导区域19’，该下引导区域19’与钻机头12上的相应地形成的更长的配合对应表面(未示出)结合进行操作。这种结构使得可以允许整个钻柱的击打杆总长度的连续变化并且这种变化通过使钻机头与钻头之间的相对轴向位置的对应的连续变化而被接收。
不同元件的其他变型由权利要求涵盖。
旋转接合装置中的花键联接部可以具有一定(较大)螺距的螺旋花键。这具有以下益处：钻机头的旋转将向钻头添加与冲击方向相反的一定的轴向力。
Claims (28)
1.一种用于顶锤撞击凿岩的钻头(6)，所述钻头(6)包括：
-冲击部(26)，所述冲击部(26)具有用于沿冲击方向(R)对岩石进行击打的冲击表面(9)，
-接合部(27)，所述接合部(27)具有：
i)保持装置(10)，所述保持装置(10)用于将所述钻头轴向地保持在钻柱的钻机头中，以及
ii)旋转接合装置(11)，所述旋转接合装置(11)用于将所述钻头与所述钻机头连接以使所述钻头(6)旋转，以及
-砧座表面(14)，所述砧座表面(14)与所述冲击方向相反地指向以接收来自所述钻柱的击打杆(15)的冲击波，
其特征在于，
-所述接合部(27)包括保持凹部(17)，所述保持凹部(17)具有与所述冲击方向(R)相反地指向的开口，
-所述保持装置(10)设置在所述保持凹部(17)内侧，
-所述保持装置(10)指向所述保持凹部(17)内以与所述击打杆(15)上的对应的保持元件(21)配合，
-所述砧座表面(14)设置在所述保持凹部(17)内侧，以及
-所述旋转接合装置(11)指向外以与向所述钻机头(12)的腔内突出的对应元件(25)进行旋转力配合。
2.根据权利要求1所述的钻头，其特征在于，所述砧座表面(14)为所述保持凹部(17)内侧的底面。
3.根据权利要求1或2所述的钻头，其特征在于，所述保持装置(10)定位成使得允许所述钻头相对于所述钻机头的受限的轴向运动。
4.根据权利要求1至2中的任一项所述的钻头，其特征在于，所述保持装置(10)为用于与包括所述保持元件(21)的外螺纹配合的内螺纹。
5.根据权利要求1至2中的任一项所述的钻头，其特征在于，所述保持凹部(17)具有没有保持装置(10)的最内部(42)。
6.根据权利要求1至2中的任一项所述的钻头，其特征在于，
-所述钻头包括用于使冲洗流体流向所述冲击表面(9)的冲洗通道装置，
-所述冲洗通道装置由第一部段和第二部段构成，
-在所述第一部段中，所述冲洗通道装置在所述接合部(27)外侧延伸，以及
-在所述第二部段中，所述冲洗通道装置从所述接合部(27)延伸至所述冲击表面的中央区域，
由此，在所述钻头的操作中，所述冲洗流体设置成在所述第一部段中的限定所述钻头的表面与限定所述钻机头的相邻表面之间流动。
7.根据权利要求6所述的钻头，其特征在于，在所述第二部段中，所述冲洗通道装置从所述钻头外侧的空间朝向所述冲击表面延伸，所述钻头外侧的空间是在钻头的安装位置下的冲洗流体均衡及分配室(18、28)。
8.根据权利要求1至2中的任一项所述的钻头，其特征在于，所述钻头包括用于与所述钻机头配合的轴向分开的上引导区域(20)和下引导区域(19)。
9.根据权利要求8所述的钻头，其特征在于，在形成所述旋转接合装置(11)的多个脊中的每个脊的背向所述冲击方向的端面处形成有与所述上引导区域(20)相邻并朝向所述上引导区域(20)倾斜的浅腔(49)，以收集流动的冲洗流体中的润滑剂并将所收集的润滑剂传输至所述上引导区域(20)的外侧表面。
10.根据权利要求1至2中的任一项所述的钻头，其特征在于，所述旋转接合装置(11)由轴向延伸脊和螺旋延伸脊的组中的任一者构成。
11.一种用于定位在撞击凿岩机(3)与根据权利要求1至10中的任一项所述的钻头(6)之间的钻柱部件，所述钻柱部件包括：
-管状的旋转力传输单元(5)，所述管状的旋转力传输单元(5)在每个端部处都具有用于结合至其他钻柱部件的螺纹，以及
-击打杆(15)，所述击打杆(15)用于将进给力和冲击波传输至所述钻头(6)并且所述击打杆(15)与所述管状单元同轴且在所述管状单元内侧延伸，
其中，所述管状单元内形成有冲洗流体流动通道，
其特征在于，
-所述管状单元包括用于与所述击打杆的旋转接合元件(22)旋转配合的装置(23)。
12.根据权利要求11所述的钻柱部件，其特征在于，所述管状单元(5)的用于与所述击打杆的旋转接合元件旋转配合的所述装置(23)为轴向向内延伸的脊和槽的组合。
13.根据权利要求11或12所述的钻柱部件，其特征在于，所述击打杆(15)的所述旋转接合元件(22)为径向延伸的翼部。
14.根据权利要求11或12所述的钻柱部件，其特征在于，所述冲洗流体流动通道形成在所述管状单元与所述击打杆之间。
15.根据权利要求11或12所述的钻柱部件，其中，所述钻柱部件包括用于保持所述钻头(6)的钻机头(12)，其特征在于，
-所述钻机头(12)在其背向所述钻头(6)的端部处配备有螺纹部，从而允许所述钻机头(12)与所述管状单元的端部螺纹连接在一起。
16.根据权利要求15所述的钻柱部件，其特征在于，所述钻机头(12)相对于所述钻头(6)定尺寸成使得作为所述钻柱部件的一部分的普通击打杆(15)能够直接用于对所述钻头的所述砧座表面(14)进行作用。
17.根据权利要求11或12所述的钻柱部件，其特征在于，所述击打杆(15)设置有指向外的保持元件(21)。
18.根据权利要求17所述的钻柱部件，其特征在于，所述保持元件(21)为与所述钻头(6)上的内螺纹配合的外螺纹。
19.一种包括根据权利要求1至10中的任一项所述的钻头的用于撞击凿岩的钻柱系统。
20.根据权利要求19所述的钻柱系统，其特征在于，在所述钻头(6)与所述钻机头(12)之间、所述旋转接合装置的区域中形成有冲洗流体流动通道。
21.根据权利要求19至20中的任一项所述的钻柱系统，其特征在于，所述钻头的自所述冲击表面至所述砧座表面的长度以及击打杆(15)的与所述钻头接触的长度的总和为300mm至2000mm。
22.根据权利要求19至20中的任一项所述的钻柱系统，其特征在于，所述钻头的自所述冲击表面至所述砧座表面的长度以及击打杆(15)的与所述钻头接触的长度的总和为700mm至900mm。
23.一种包括至少一个根据权利要求11至18中的任一项所述的钻柱部件的用于撞击凿岩的钻柱系统。
24.根据权利要求23所述的钻柱系统，包括根据权利要求1至10中的任一项所述的钻头。
25.根据权利要求23或24所述的钻柱系统，其特征在于，所述系统包括由管形成的柔性单元(29)，所述柔性单元(29)包括能够伸缩地移位且相互旋转锁定的部分(30、31)，从而允许补偿随着时间的推移由冲击波引起的所述钻柱中的击打杆(15)相对于所述钻柱中的管状单元的缩短的轴向长度。
26.根据权利要求23至24中的任一项所述的钻柱系统，其特征在于，所述钻头的自所述冲击表面至所述砧座表面的长度以及击打杆(15)的与所述钻头接触的长度的总和为300mm至2000mm。
27.根据权利要求23至24中的任一项所述的钻柱系统，其特征在于，所述钻头的自所述冲击表面至所述砧座表面的长度以及击打杆(15)的与所述钻头接触的长度的总和为700mm至900mm。
28.一种用于凿岩的方法，其中，钻头(6)用冲击表面(9)沿冲击方向(R)对岩石进行击打，所述钻头(6)在接合部中具有用于与钻机头(12)配合的旋转接合装置，并且冲洗流体被传输穿过钻柱至所述冲击表面，其特征在于，使所述冲洗流体流入到冲洗通道装置的位于所述接合部外并且位于所述旋转接合装置(11)的区域中的第一部段中，并且所述冲洗流体在第二部段中从所述钻头外的作为位于所述钻头的安装位置中的均衡及分配室的空间(18、28)朝向所述冲击表面(9)流动。
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| GR01 | Patent grant | ||
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Address after: Swedish chicken Patentee after: An Bai Tuo drilling and Drilling Tool Co., Ltd. Address before: Swedish chicken Patentee before: Atlas Copco Secoroc Ab |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |