CN108713087A - 潜孔锤钻头保持组件 - Google Patents

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Abstract

一种潜孔锤钻头保持组件，用于将钻头可释放地保持在冲击钻凿设备的锤布置结构处。所述保持组件包括驱动接头和保持环，其中所述驱动接头包括至少一个凹口，以提供用于冲洗流体的流体连通通路，该流体连通通路延伸经过所述保持环的径向向外面向的表面并延伸进入所述驱动接头的内部区域，与向内突出的花键接触。

Description

潜孔锤钻头保持组件
技术领域
本发明涉及一种潜孔锤钻头保持组件，以将钻头可释放地保持在锤布置结构处，并且特别地是但非排他性地是，本发明涉及一种提供钻头的坚固且可靠的保持的保持组件。
背景技术
潜孔(DTH)冲击锤钻凿技术涉及经由钻柱将加压流体供应到达位于钻孔的底部处的钻头。流体用于不仅用来驱动锤的钻凿动作而且用来将由切削动作产生的粉尘和细屑向后冲洗掉，向后穿过钻孔，以使向前切削最佳化。
通常，钻组件包括套管，该套管在顶部接头(sub)与钻头之间延伸，该钻头又可释放地联接到驱动部件(通常被称为夹头或驱动接头)。钻凿经由钻头的旋转和轴向平移的组合实现。旋转经由中间的接合花键从驱动接头施加到钻头上。钻头的轴向冲击动作经由活塞实现，该活塞能够在顶部接头和钻头之间轴向地穿梭，并且由加压流体驱动，以撞击钻头的向后砧端。在某些实施例中，底阀从钻头轴向向后延伸，以在活塞的最向前冲程期间与活塞配合，从而不仅控制返回冲程并且提供加压流体从钻的头部的排出，用于将从钻孔面所切削下来的材料向后冲洗掉。WO 2008/051132、WO 2013/104470和US 6,131,672中描述了示例DTH锤钻。
传统上，钻头通过保持环保持在组件处并与驱动接头接触。保持环围绕钻头的轴的向后端部延伸，并且构造成抵接定位于钻头的轴的轴向向后端部处的径向突出肩部。这种构造防止钻头在冲洗期间或当锤组件(和钻头)被装载入钻孔中或从钻孔中抽出时从锤组件中掉出。US 5,803,192；US 2007/0089908；EP 1462604和WO 2001/21930中描述了示例保持环组件。
然而，这些传统保持组件因很多原因而是不利的。特别地是，为了最小化驱动接头的花键处的磨损，输送到钻头的加压流体的一部分被转向到钻头的径向外部区域并且与驱动接头的花键接触。通常，这种被转向的流体流在保持环的径向内表面和钻头轴的外部表面之间通过。因此，传统的保持环包括流路通道或者另外具有允许润滑流体到达轴向向前的驱动接头花键的结构。然而，在保持环的径向内部区域处的这些气流通路减小了环的与钻头的抵接肩部的面积接触。因此，传统的钻头保持器被削弱并且钻头保持受到损害。因此，所要求的是一种钻头保持组件，其解决上述问题，并且特别地是，其允许将所期望体积的润滑流体输送到花键，同时提供钻头的牢固且可靠的保持。
发明内容
本发明的目的是提供一种冲击钻设备，并且特别地是提供一种钻头保持组件，该钻头保持组件构造用以在需要时保持钻头的坚固且可靠的保持，同时能够将所期望体积的含润滑剂的流体输送到钻头的径向外部区域并且与从驱动接头径向向内突出的旋转驱动花键接触。
本发明的另一个特定目的是提供一种保持组件，该保持组件与现有钻头和活塞锤布置结构兼容，具体地是在这种布置结构和部件的径向和轴向尺寸方面上兼容，并且因此不需要改变现有的冲击钻凿设备。
这些目的通过提供一种潜孔锤钻头保持组件来实现，该钻头保持组件包括驱动接头和保持环，其具体地构造用以允许流体流路，该流体流路经过保持环的径向向外面向的表面并且接着与驱动接头的径向向内面向的表面接触，重要地是与驱动接头的花键接触。因此，保持环的径向内部区域构造和优化成与从钻头轴突出的轴向向后肩部抵接接触，并且特别地是，当需要保持环在钻凿/锤击的间隔之间将钻头保持在锤组件处时，使与肩部的表面面积接触最大化。因此，本发明的保持环和钻头保持组件除了限定进入驱动接头花键的区域的所期望的流体流路之外还提供了牢固且可靠地保持钻头的双重功能，其中该通路专门地或主要地延伸经过保持环的径向外表面或区域。
根据本发明的第一方面，提供了一种潜孔锤钻头保持组件，用于将钻头可释放地保持在锤布置结构处，该保持组件包括：环形驱动接头，其具有向后端部和径向向内面向的表面，该径向向内面向的表面设有径向向内突出的花键，以与钻头的径向向外突出的花键配合；保持环，其能够安装成与驱动接头的向后端部接触，具有径向向内面向的表面和向外面向的表面以及轴向向后面向的抵接面，该抵接面径向重叠并抵接从钻头径向向外突出的肩部；其特征在于：包括至少一个通路，其由驱动接头和/或保持环的至少一部分限定，该通路具有与保持环的向外面向的表面流体连通的向后端部和与驱动接头的向内面向的表面流体连通的向前端部，以提供流体连通通路，该流体连通通路用于将流体输送经过保持环的向外面向的表面并到达驱动接头的花键。
通路的向前端部和向后端部可以相对于流体流动方向限定，该流体流动方向从锤活塞轴向向前延伸到钻头的头部。流体流路还包含了沿大致径向方向(横向或垂直于锤布置结构和保持组件的纵向轴线)穿过或经过保持环的主体的流体的径向流动或通过。
优选地是，通路是在驱动接头的向后端部处或朝向驱动接头的向后端部的向外面向的表面和向内面向的表面之间延伸穿过驱动接头的径向厚度的狭槽。可选地是，狭槽可以从驱动接头的轴向端面延伸。所述至少一个狭槽可以形成为驱动接头的另一环形端面中的槽口或凹槽。可选地是，通路是至少一个孔或钻孔，其延伸穿过管状的驱动接头的管壁。优选地是，驱动接头包括多个狭槽(或孔)，其轴向且径向地延伸到/穿过在轴向端部处或朝向轴向端部的驱动接头的主体。限定穿过驱动接头的管壁的流体流动开口的每个单独的狭槽(孔、凹槽或槽口)沿着驱动接头延伸一个较短的轴向距离，该轴向距离相当于驱动接头的总的轴向长度的不到20％、15％、10％或5％。可选地是，驱动接头包括在向后端部处或朝向向后端部的两到十个狭槽或钻孔。
可选地是，所述至少一个通路由保持环的一部分限定。特别地是，保持环可包括延伸穿过保持环的环壁的凹口、狭槽、槽口或钻孔，以提供用于流体从保持环的径向外部区域或表面流到驱动接头的内部区域并且特别地是驱动接头的花键的通路。可选地是，通路由驱动接头和保持环的相应区域限定。可选地是，通道可以专门地由保持环限定，该保持环包括例如从轴向向前面向的端面或边缘轴向延伸到保持环中的多个凹口、凹陷区域、孔或槽口。因此，流体能够经由这些凹口、凹槽、槽口或孔径向流动经过或流动穿过保持环。
优选地是，保持环和驱动接头构造成使得驱动接头能够定位成轴向重叠并且径向包围至少一部分的保持环。因此，保持环包括外径，该外径小于(但近似等于)驱动接头在其向后端部处的内径。因此，驱动接头构造用以以紧密配合接触的方式包封至少保持环的轴向向前区域。这种构造将保持环的区段保持为在钻头轴上处于安装位置的环形组件。这有利于避免需要任何额外的保持垫圈。
可选地是，保持环包括在其环形长度上的至少一个断裂处，以提供开口环构造。可选地是，环由两个端对端连接的半段形成，以形成环。这种布置使得环能够在径向扩大的轴向后向的钻头肩部和轴向向前的钻头头部之间在钻头轴上并绕钻头轴定位就位。可选地是，开口环可包括金属。可选地是，环可以是单件结构并且由弹性材料形成，以便当定位就位在钻头轴处时能够弹性变形。任选地是，环包括聚合物材料。
优选地是，在围绕保持环的环形长度的周向方向上，保持环包括均匀的内径。因此，保持环的内部区域被优化以使与钻头的肩部的表面面积接触最大化。即，本发明的保持环不包括在环的向内面向的表面处径向延伸的通道、凹槽或凸起。因此，保持环的向内面向的表面是圆形的。
可选地是，驱动接头可以包括设置在向后端部处或朝向向后端部以与保持环配合的环形肩部。可选地是，保持环可包括环形肩部，以与驱动接头的环形肩部配合。这种构造有利于增强作为锤布置结构内的联合组件的驱动接头和保持环的轴向和径向连接。
优选地是，通路沿驱动接头轴向延伸超过驱动接头和保持环的轴向重叠的区域。可选地是，通路的轴向长度大于保持环的轴向长度，使得由驱动接头处的所述至少一个通路限定的开口的至少部分不被保持环阻碍，以产生穿过保持组件的‘清空’孔，从而建立和维持流体流路。可选地是，驱动接头能够安装成与保持环流体密封地密封接触，使得通路专门地提供从保持环的向外面向的表面到花键的流体连通通路。
可选地是，保持环包括在向外面向的表面处的至少一个通路或凹口，以进一步限定在保持环的区域处的流体连通通路。可选地是，保持环的所述至少一个通路或凹口是在向内面向的表面和向外面向的表面之间延伸穿过保持环的径向厚度的狭槽，并且/或者，其是沿保持环的至少一部分轴向延伸的凹槽，以限定通向保持环的向外面向的表面的流体连通通路的一部分。可选地是，保持环包括至少一个狭槽和至少一个凹槽，其中，狭槽和凹槽沿周向方向对齐。优选地是，保持环包括多个狭槽和凹槽，其成对布置并且沿周向方向对齐，使得流体能够流动穿过狭槽并沿着环的径向向外表面处的相应凹槽流动。可选地是，保持环包括在轴向向前面向的端面或边缘处的第一组狭槽和在轴向向后面向的端面或边缘处的第二组狭槽。
优选地是，该组件还包括定位卡圈，该定位卡圈具有能够安装在钻头的轴向向后部分上的向内面向的表面并且具有与保持环的至少一部分接触的轴向向前端部。所述卡圈构造用以将保持环定位地保持在组件内，以在钻头肩部的轴向前方悬挂于钻头轴上和周围。
可选地是，定位卡圈包括至少一个从向前端部轴向延伸的凹口或通路，以进一步限定通向保持环的向外面向的表面的流体连通通路的一部分。可选地是，卡圈内的所述至少一个凹口或通路可以是在径向向外面向的表面和向内面向的表面之间径向延伸穿过卡圈的厚度的狭槽，并且/或者，所述至少一个凹口或通路可以是形成在卡圈的向外面向的表面中的轴向延伸的凹槽。优选地是，卡圈包括多个狭槽和/或凹槽。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于冲击凿岩的钻凿设备，该钻凿设备包括：能够安装在钻柱一端处的锤布置结构，该锤布置结构包括可轴向移动的活塞；至少部分地安装在锤布置结构内的钻头；以及如任一前述权利要求中所述的保持组件，用于将钻头可释放地保持在锤布置结构处。
附图说明
现将仅以示例的方式并参照附图描述本发明的具体实施方式，附图中：
图1是根据本发明具体实施方式的潜孔锤钻组件的轴向剖视图；
图2是图1的锤钻组件的向前端部的外部透视图，详细示出了根据本发明的具体实施方式的钻头保持组件；
图3是图2的钻头保持组件的剖视透视图；
图4是图3的钻头保持组件的部分的另一剖视透视图；
图5是根据本发明第二实施例的钻头保持组件的外部透视图；
图6是图5的钻头保持组件的剖视透视图；
图7是图6的钻头保持组件的另一剖视透视图；
图8是根据本发明第三实施例的钻头保持组件的外部透视图；
图9是图8的钻头保持组件的剖视透视图；
图10是图9的钻头保持组件的另一透视图；
图11是图10的钻头保持组件的另一剖视透视图；
图12是根据本发明第四实施例的钻头保持组件的外部透视图；
图13是图12的钻头保持组件的剖视透视图；
图14是图13的钻头保持组件的另一剖视透视图。
具体实施方式
参照图1，潜孔(DTH)锤钻组件100包括基本上中空的圆柱形套管101。顶部接头102至少部分地容纳在套管101的向后端部内，同时，钻头105至少部分地容纳在向前端部内。钻头105包括具有内部通路116的伸长轴106。钻头的头部107设置在轴106的向前端部处并包括多个耐磨切削球齿(未示出)。轴106的轴向向后端面117表示钻头105的砧端。
分配气缸121在套管101内轴向延伸并具有限定轴向延伸的内腔111a、111b的向内面向的表面112。套管101包括轴向向前端部101b和轴向向后端部101a。伸长活塞103在套管101内轴向延伸并且能够沿延伸穿过组件100的中心纵向轴线109来回穿梭。活塞103包括轴向向后端部114和轴向向前端部115。内孔113在端部114、115之间轴向延伸。
底阀104从钻头轴106的砧端轴向向后突出，并且包括具有向后端部119和向前端部122的大致圆柱形构造。内部通路118在端部119、122之间轴向延伸，与钻头通路116和活塞孔113流体连通。特别地是，底阀104的轴向向前区域嵌入并被轴向锁定在钻头轴106的向后砧端区域内。特别地是，底阀104的轴向长度的刚刚过半从砧端117向后延伸。
分配气缸121部分地限定具有轴向向后区域111a和轴向向前区域111b的内部腔室。活塞103能够轴向往复运动，以在腔室区域111a、111b内穿梭。特别地是，加压流体经由联接到顶部接头102的钻柱(未示出)而被输送到钻组件100。分配气缸121和套管101控制流体至腔室区域111a、111b的供应。如将理解的，借助供应至轴向向后区域111a的流体，迫使活塞103朝向钻头105轴向地运动，使得活塞向前端部115撞击钻头砧端117，以向切削球齿提供冲击钻凿动作。接着，流体被供应至向前腔室区域111b，以朝向顶部接头102轴向向后推压活塞103。在活塞103处于轴向最向前位置的情况下，底阀104配合在活塞孔113内，以隔离并关闭钻头通路116和腔室区域111b之间的流体连通。随着活塞103轴向向后移位，活塞端部115放开底阀端部119，以允许加压流体在钻头通路116内移动并经由冲洗通道120离开钻头头部107。因此，流体至腔室区域111a、111b的分布式供应产生了活塞103的快速且往复的穿梭动作，活塞103的快速且往复的穿梭动作又因与底阀104重复配合接触而提供作为冲击钻凿动作的一部分的、在钻头头部107处的加压流体的脉冲式排出。
驱动接头110(或者被称为驱动夹头)定位于组件100的切削端部处并且特别地是围绕钻头轴106。驱动接头110包括朝向钻头头部107定位的轴向向前端面110a以及容纳在套管101的轴向向前区域内的轴向向后端面110b。套筒状的驱动接头110经由多个相互接合的花键而与钻头轴106接触配合，所述花键在钻头轴的径向向外面向的表面和驱动接头110的径向向内面向的表面处既轴向又径向地延伸。在组件100联接在钻柱(未示出)的轴向向前端部的情况下，传到钻头头部107的旋转驱动通过套管101和驱动接头110而传递到钻头105。
钻头105通过总的用附图标记108表示的钻头保持组件可释放地保持在锤组件100内。组件108包括保持环126，该保持环126安装成围绕钻头轴106的轴向向后区域；定位卡圈125，该定位卡圈125轴向地定位在保持环126和活塞103的中间，其中驱动接头110表示保持组件108的第三部件。组件108构造用以在钻头头部107未被轴向推压抵靠钻孔底部时，例如在锤100在钻孔内下降和升高时以及在钻凿设备工作处在锤击操作之间的流体冲洗模式下时，将钻头105保持在套管101内。特别地是，保持环126在套管101之间(朝向前端部101b)径向突出，以便能够径向重叠径向向外突出的肩部124，该肩部124表示钻头轴106的轴向最末端区域。即，当钻头头部107未被轴向推压抵靠钻孔时，钻头105能够在重力作用下轴向向下滑动并且通过保持环126和肩部124之间配合抵接接触而被保持住(即，防止从锤100掉出)。定位卡圈125提供了将保持环126保持就位在抵靠驱动接头110的向后端面110b的轴向向前部位处的方式。
参照图3至4进一步描述和说明了图1的具体实施例。分别参照图5至7；图8至11和图12至14描述第二至第四实施例。为方便起见，四个实施例的大部分的特征和部件是共同的，其中，所有四个实施例均包括定位卡圈、保持环和驱动接头，其中所选的部件构造用以建立和维持含有润滑剂的冲洗流体的流路，该流路经过保持环的径向向外面向的表面并与驱动接头的径向向内面向的表面接触。因此，保持组件的所选的部件构造具有呈狭槽和/或凹槽形式的凹口，这些凹口限定了流体流路部分，该流体流路部分用于专门引导流体流经过保持环的径向向外面向的表面。这种构造有利于提供具有径向内部区域并且特别地是表面143的保持环126，该表面143经由最大化的表面面积而被优化用于与钻头环形肩部124抵接接触。因此，本发明的保持组件108提供了钻头105在锤组件100内的可靠且牢固的保持。
参照图2至图4，定位卡圈125包括轴向向后的环形端面132(面朝向活塞103)和轴向向前的环形端面131，该环形端面131定位成与保持环126接触。径向向内面向的表面137定位成与钻头轴106的轴向向后区域相对。特别地是，定位卡圈125定位成至少部分地围绕轴肩部124，其中，肩部124能够在卡圈125内轴向滑动。卡圈125的径向向外面向的表面138包括两个凹槽141，所述凹槽141沿周向方向围绕卡圈125延伸，以容纳相应的O形环139，进而提供与套管101的适当摩擦接触，并在钻头更换期间将卡圈125保持就位。环形垫圈140也安装在卡圈的向外面向的表面138上，并且能够定位在凹陷在套管101内的凹槽(未示出)内，以便将卡圈125轴向地保持在锤组件100内。卡圈125定位在套管101内，以经由钻头肩部124的径向向外面向的表面与卡圈125的径向向内面向的表面137的升高(“凸脊”)区域之间的配合接触而提供对钻头105的向后端部的引导和密封。特别地是，卡圈125包括一组轴向延伸的凹槽，所述凹槽凹陷入表面137中，以限定升高区域之间的流体流路。一组狭槽130从向前端面131突出到卡圈125的主体中，使得端面131至少部分地为堞形。狭槽130沿周向方向围绕卡圈125分布，并且在端面131、132之间延伸大约超过卡圈的轴向长度的四分之一。每个狭槽130在向内面向的表面137和向外面向的表面138之间延伸卡圈125的整个径向厚度，并且在周向方向上与卡圈表面137处的相应凹槽对齐。在卡圈125轴向抵靠保持环126安装就位的情况下，狭槽130限定出穿过卡圈壁的开口153，以允许从径向内部区域135(径向定位在钻头轴106和轴环125之间)至径向外部区域的流体的径向向外通过，该径向外部区域径向向外定位在保持环126上。
保持环126形成为开口环，其中两个周向半段端对端地定位，以限定出具有两对连接的端部148的完整的环形环。因此，环126可以容易断开并绕钻头轴106重新组装起来。环126包括径向向内面向的表面133、径向向外面向的表面134、轴向向后的端面151和轴向向前的端面152。在径向内部区域处的向后端面151限定了轴向向后面向的环形抵接表面143，该环形抵接表面143与对应且互补的环形抵接表面142共同对齐，该环形抵接表面142是钻头肩部124的轴向向前面向的表面。环126并且特别是向内面向的表面133安装成在钻头肩部124的轴向前方的区域135处与钻头轴106的向外面向的表面128紧密配合接触。向内面向的表面133与钻头轴的表面128略微分开，以允许钻头105相对于保持环126轴向滑动，直到在相应的抵接表面143、142之间形成接触为止。环126通过环的向后端面151和卡圈的向前端面131之间的抵接接触而在轴向上保持就位。环126的轴向和径向位置进一步通过与驱动接头110的轴向向后区域的抵接接触而建立和维持。特别地是，在驱动接头的向内面向的表面127的一部分与环的向外面向的表面134的一部分接触的情况下，在朝向向后环形端面110b的区域处的驱动接头110的尺寸设置成径向地坐落在环126上。因此，驱动接头110轴向重叠到环126上，以便将环的两个半段维持在相邻接的环形构造下，如图1至4中所示的那样。
类似于定位卡圈125，驱动接头110还包括一组狭槽129，所述狭槽129从向后环形端面110b轴向向内突出到驱动接头110的主体中。每个狭槽129在径向向内面向的表面127和向外面向的表面165之间延伸驱动接头110的整个径向厚度。每个狭槽129限定相应的开口154，以允许流体从围绕环126的轴向向后和外部区域流动通过并且与驱动接头的向内面向的表面127接触。环形肩部168在向内面向的表面127处设置于驱动接头110的轴向向后区域处，以便与保持环126抵靠配合。肩部168在抵靠于保持环126时轴向固定保持环126和驱动接头110的相对位置。根据具体实施方式，除了环的向外面向表面134之外，通道147(其为小的环形间隙)形成并限定在(分别为卡圈125和驱动接头110的)相对的环形端面131和110b之间。每个驱动接头的狭槽129包括轴向向前端部163和轴向向后端部164，其中，端部164与环形端面110b共同对齐。在驱动接头110与保持环126的轴向向前部分轴向和径向地配合的情况下，每个狭槽129的轴向长度轴向向前延伸超过保持环126，使得每个开口154的轴向向前部分定位于保持环126的轴向前方，以允许冲洗流体径向向内流动并且在保持环126的轴向向前位置处于驱动接头110下方流动。类似地是，在卡圈125的轴向向前区域内延伸的每个狭槽130包括向后端部166和向前端部167，其中，向前端部167与卡圈的端面131轴向共同对齐。每个卡圈的狭槽130的轴向长度大约相当于每个驱动接头的狭槽129的轴向长度。然而，每个卡圈的狭槽130的整个轴向长度位于保持环126的轴向后方，使得卡圈125内的相应开口153的尺寸大于“未受阻碍的”驱动接头的开口154的尺寸(该开口定位于保持环126的轴向前方)。
卡圈125、保持环126和驱动接头110的构造用于建立总的用附图标记162表示的所期望的流体流路，该流体流路沿轴向延伸，与卡圈125、然后与保持环126并且最终与驱动接头110接触。特别地是，当钻头105轴向延伸时，即在冲洗模式期间(例如，当钻头105在向下钻凿的间隔之间在重力的作用下向下落下时)，钻头肩部124从卡圈125的轴向向后环形端部区域136向前滑动，以打开由在卡圈的向内面向的表面137处的凹槽限定的流体通道。因此，开放的流路由轴向向前的腔室区域111b(定位于活塞103的轴向前方)和区域135(径向地定位于钻头轴106和卡圈125之间并且轴向地定位于保持环126之后)形成。这样，含有润滑剂的冲洗流体被引入区域135，并接着通过开口153径向向外引导并引导进入环形通道147，与环的向外面向的表面134接触。流体流轴向向前继续进入驱动接头的开口154，在该开口处，流体流被径向向内重新引导到径向位于驱动接头110和钻头轴106之间的区域中，并因此分别与驱动接头110和钻头轴106的相对的向内和向外面向的表面127、128接触。因此，围绕环126径向向外延伸的流体流路162消除了用来构造环126的径向内部区域以容纳流体流的任何要求，如现有布置结构中常规的那样。因此，环的抵接表面143的可用接触面积最大化并且由完整的环形表面限定，该完整的环形表面用于与钻头肩部124的环形抵接表面142配合接触。这样，本发明的构造使得含有润滑剂的流体的供应能够经由径向延伸经过保持环126的所期望的流路162与驱动接头110和钻头轴106的花键接触。
图5至图14的另外实施例共享如参照图2至图4的第一实施例所描述的对应部件和特征。因此，这样的部件和构造不再重复描述。参照图5至图7，本发明的第二实施例对应于图2至图4的第一实施例，除了改变了卡圈125的向内面向的表面137和保持环126的轴向向前区域的构造。
根据图5至7的实施例，开口环126包括从轴向向前的环形端面152延伸的肩部146。径向向外面向的环肩部146构造成与互补的径向向内面向的环形的驱动接头肩部168配合。因此，环126经由肩部146、168能够互连，以至少部分地坐落于驱动接头110的轴向向后端部下方，以在锤100内保持在轴向和径向位置上。根据第二实施例，卡圈125还通过包括凹陷入径向向内面向的表面137中的轴向延伸凹槽(或通道)144而与图2至图4的实施例略微不同地构造。凹槽144围绕卡圈125沿周向方向间隔开，并且从卡圈的向后端部区域136轴向延伸到卡圈的向前端面131。凹槽144构造用以便于流体沿流路162轴向向前输送并且经由环的外部侧(表面134)穿过相应的开口153、154输送。图6和7示出了保持组件108，其中钻头105被移除，以便详细示出轴向延伸的花键159，该花键159从驱动接头的向内面向的表面127径向向内突出。尽管未具体示出，但是花键159对于本文中所述的所有四个实施例是共同的，并且包括与从钻头轴106径向向外突出的花键(未示出)互补的相同径向和轴向构造。
参照图8至图11描述第三实施例，其与实施例1和2一样引导并维持流体流路162与向内面向的卡圈表面137接触，穿过开口153(由狭槽130限定)，以然后在保持环126的径向外部侧处通过并且穿过驱动接头110的轴向向后端部内的相应开口154(由狭槽129限定)。如图9中所示，本发明可兼容用于活塞103和钻头105的不同布置结构。例如，钻头105不必包括位于其轴向向后端部处的底阀，以与往复式活塞103配合。定位卡圈125包括光滑的向内面向的表面，其具有与第一实施例一致的均匀内径。然而，环形端面131没有狭槽130并且是大致圆形的。端面131构造成抵接保持环126的向后表面151。与第二实施例一样，环126包括轴向向前的台阶状部分146，使得轴向最向前的径向内部部分145径向位于驱动接头110的向后轴向端部内侧并且与驱动接头110的向后轴向端部轴向重叠。环的台阶状部分146提供径向延伸的环形抵接面150，以抵接驱动接头的向后端面110b。与本文中所述的所有实施例一样，环126是开口环，并且通过驱动接头110的重叠接触而保持在轴向和径向位置。
为了提供用于冲洗流体的穿过流动的开口153，保持环126包括狭槽149，该狭槽149延伸环126的整个径向厚度并且从向后面向的端面151轴向地延伸进入环的主体中。狭槽149延伸至端面151和抵接面150之间的近似中间轴向长度位置。每个狭槽149轴向终止于相应凹槽160，该凹槽160凹陷入向外面向的环表面134中。与本文中所述的所有实施例相同，驱动接头110包括从向后端面110b轴向延伸的狭槽129。每个环凹槽160的周向方向上的宽度等于每个驱动接头的狭槽129的周向方向上的相应宽度。如前所述，狭槽149和129限定出在保持组件108的径向内部区域和外部区域之间的相应开口153、154。根据第三实施例，保持环的向外面向的表面134与卡圈的向外面向的表面138和相应的驱动接头的向外面向的表面165大致共同对齐。这样，没有如下的环形通道147，流体可以流动穿过该环形通道147并且在经过保持环的向外表面134时进行分配。这需要将保持环的狭槽149(和凹槽160)与驱动接头的狭槽129对齐(沿周向方向对齐)，以建立所期望的轴向向前的流体流路162。因此，驱动接头110包括轴向延伸的指状部161，该指状部161从端面110b轴向向后突出的轴向延伸。指状部161的尺寸设置成坐落于保持环凹槽160之一内，并防止驱动接头110和保持环126的独立旋转。
参照图12至图14描述第四实施例，并且该第四实施例包括与图2至图4的第一实施例对应且一致的驱动接头110和保持环126。然而，组件被不同地构造，以便建立流体流路162，该流体流路162在径向向外面向的卡圈表面138上并且未如前所述的那样在向内面向的卡圈表面137下方。为了便于如图14中所示的流体流路162到环的向外面向的表面134上并进入驱动接头的开口154，卡圈125包括一组轴向延伸的凹槽157，这些凹槽157沿周向方向围绕卡圈125间隔开。每个凹槽157可以被认为是分开的(在周向方向上)并且由轴向延伸的凸脊158限定，使得卡圈125包括堞形的横截面轮廓。凹槽157和凸脊158终止于卡圈环形端面131之前一个短的轴向距离。因此，卡圈125包括在向外面向的表面138处的环形通道170，其从端面131紧挨地轴向向后延伸。随着端面131抵靠环的向后端面151，卡圈的凸脊158和凹槽157与驱动接头的端面110b轴向分开，以建立环形分配流路147。根据第四实施例，保持环126完全容纳在驱动接头110的向后端部内，使得环的向后端面151和驱动接头的端面110b共同对齐。因此，保持环的向外表面134暴露在每个驱动接头的狭槽129的区域中(如前所述的那样)，并且每个驱动接头的狭槽129轴向延伸超过保持环126，使得开口154中的一部分在保持环126轴向前方延伸。根据第四实施例，流体流经由凹槽157和卡圈的向后端面132从外部引导到卡圈125上。流体接着进入环形通道147并轴向向前继续进入处在保持环的向外表面134上的驱动接头狭槽129。流体流接着被径向向内(在开口154的轴向向前区域处)引导成与花键159接触，以便提供所期望的冲洗和润滑。

Claims (15)

1.一种潜孔锤钻头保持组件(108)，用于将钻头(105)可释放地保持在锤布置结构处，所述保持组件(108)包括：
环形驱动接头(110)，所述驱动接头(110)具有向后端部和径向向内面向的表面(127)，所述表面(127)设有径向向内突出的花键(159)，以与钻头(105)的径向向外突出的花键配合；
保持环(126)，所述保持环(126)能够安装成与所述驱动接头(110)的所述向后端部接触，其具有径向向内(133)和向外(134)面向的表面以及轴向向后面向的抵接面(143)，以径向重叠并抵接从所述钻头(105)径向向外突出的肩部(124)；
其特征在于：
包括至少一个通路(129)，其由所述驱动接头(110)和/或所述保持环(126)的至少一部分限定，所述通路(129)具有与所述保持环(126)的所述向外面向的表面(134)流体连通的向后端部(164)和与所述驱动接头(110)的所述向内面向的表面(127)流体连通的向前端部(163)，以提供流体连通通路，该流体连通通路用于将流体输送经过所述保持环(126)的所述向外面向的表面(134)并输送到所述驱动接头(110)的所述花键(159)。
2.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述通路(129)是狭槽，所述狭槽在所述驱动接头(110)的所述向后端部处的或朝向所述驱动接头(110)的所述向后端部的向外(165)的表面和向内(127)面向的表面之间延伸穿过所述驱动接头(110)的径向厚度。
3.如权利要求1或2所述的组件，其特征在于，所述保持环(126)和所述驱动接头(110)构造成，使得所述驱动接头(110)能够定位成轴向重叠并且径向地包围所述保持环(126)的至少一部分。
4.如任一前述权利要求所述的组件，其特征在于，在围绕所述保持环(126)的环形长度的周向方向上，所述保持环(126)包括均匀内径。
5.如任一前述权利要求所述的组件，其特征在于，所述驱动接头(110)包括环形肩部(168)，所述环形肩部(168)被设置在所述向后端部处或朝向所述向后端部，以与所述保持环(126)配合。
6.如权利要求5所述的组件，其特征在于，所述保持环(126)包括环形肩部(168)，以与所述驱动接头(110)的所述环形肩部(168)配合。
7.如任一前述权利要求所述的组件，当从属于权利要求3时，其特征在于，所述通路(129)沿所述驱动接头(110)轴向延伸超过所述驱动接头(110)和所述保持环(126)的轴向重叠的区域。
8.如任一前述权利要求所述的组件，其特征在于，所述驱动接头(110)能够安装成与所述保持环(126)流体密封地密封接触，使得所述通路(129)专门地提供从所述保持环(126)的所述向外面向的表面(134)到所述花键(159)的流体连通通路。
9.如任一前述权利要求所述的组件，其特征在于，在围绕所述保持环(126)的环形长度的周向方向上，所述保持环(126)包括均匀外径。
10.如权利要求1至8中任一项所述的组件，其特征在于，所述保持环(126)包括在所述向外面向的表面(134)处的至少一个凹口，以进一步限定在所述保持环(126)的区域处的所述流体连通通路。
11.如权利要求10所述的组件，其特征在于，所述保持环(126)的所述凹口是狭槽(149)，所述狭槽(149)在所述向内和向外面向的表面(133、134)之间延伸穿过所述保持环(126)的径向厚度，并且/或者，所述凹口是凹槽(160)，所述凹槽(160)沿所述保持环(126)的至少一部分轴向延伸，以限定通向所述保持环(126)的所述向外面向的表面(134)的所述流体连通通路的一部分。
12.如任一前述权利要求所述的组件，还包括定位卡圈(125)，所述定位卡圈具有向内面向的表面(137)，所述表面(137)能够安装在所述钻头(105)的轴向向后部分上，并且具有与所述保持环(126)的至少一部分接触的轴向向前端部。
13.如权利要求12所述的组件，其特征在于，所述定位卡圈(125)包括至少一个凹口，所述至少一个凹口从所述向前端部轴向延伸，以进一步限定通向所述保持环(126)的所述向外面向的表面(134)的所述流体连通通路的一部分。
14.如权利要求13所述的组件，其特征在于，所述凹口是狭槽(130)，所述狭槽(130)在径向向外(138)和向内(137)面向的表面之间径向延伸穿过所述定位卡圈(125)的厚度，并且/或者，所述凹口是轴向延伸的凹槽(157)，所述凹槽(157)形成在所述定位卡圈(125)的所述向外面向的表面(138)中。
15.用于冲击凿岩的钻凿设备，包括：
能够安装在钻柱的一端处的锤布置结构(100)，所述锤布置结构(100)包括可轴向移动的活塞(103)；
钻头(105)，所述钻头(105)至少部分地安装在所述锤布置结构(100)内；以及
如任一前述权利要求所述的保持组件(108)，用于将所述钻头(105)可释放地保持在所述锤布置结构(100)处。
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