CN1210485C - 凿岩器和安装框架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种凿岩器，它包括一安装框架，一撞击装置和一转动装置被装配到这个安装框架上。利用连接在安装框架上的滑块可以使安装框架相对于一进给梁操作，从而，在凿岩器与进给梁之间无需一单独的托架。由于这种安装框架的缘故，撞击装置和/或转动装置可以是可更换的模块。本发明还涉及一种安装框架，这种安装框架被用于把作用于凿岩器的进给力和反冲力传递给进给装置。该安装框架包括：平行于进给梁的一个部分，滑块被连接在这个部分上；以及一横向的轴向支架，撞击装置和转动装置被安装在这个轴向支架上。

Description

凿岩器和安装框架

本发明涉及一种要相对于进给梁可操纵地装配的凿岩器。这种凿岩器包括一转动装置、一撞击装置和用于安装该转动装置和撞击装置的一安装框架。其中的这个安装框架包括一轴向支架，利用这个轴向支架该安装框架用于接收作用于凿岩器的进给力和反冲力，并把这些力传递给进给梁和进给设备，可以利用被装配到安装框架上的滑块把该安装框架支撑到进给梁上。

本发明还涉及一种安装框架，该安装框架是凿岩器的一部分，安装框架包括用于连接属于凿岩器的转动装置和撞击装置的连接装置，滑块可被装配到这个安装框架上，以便把安装框架和整个凿岩器可操纵地安装到进给梁上。

在采矿过程中要采用岩石钻进装置，在岩石钻进装置中，在一个可移动的平台上安装一根或多根梁，并且在这些梁的自由端具有一进给梁和一凿岩器。在后面的图1中表示出现有技术中的一种技术方案，在这种现有的技术方案中，利用连接螺栓1或其它装置把一转动装置2和一撞击装置3连接成一个整体，从而形成一凿岩器。这种凿岩器通常利用穿过凿岩器的外壳内的凸耳4的螺栓连接与一托架5相连，利用进给装置例如动力传递线(powertransmission wire)和驱动它们的液压缸，能使托架5沿进给梁6的纵轴线移动。通过移动托架，并移动沿进给梁的顶表面与托架相连并由托架上的滑块7支撑的凿岩器，来使凿岩器产生进给运动。在钻进期间，凿岩器向着岩石送进时，以及当撞击装置的撞击从钻进目标沿着钻杆装置返回凿岩器时，岩石钻进会产生强大的作用力。这些作用力会在凿岩器构件的耐用性方面产生一些问题。由于当前的凿岩器是由许多相互连接的模块构成的，在这些模块之间存在一些连接表面，因此，尽管进行了这种安装，但是在这些表面内总会发生小的移动，这会在这些表面中造成磨损和变形。由于这个原因，即使转动装置或撞击装置无需维修，也必需停止使用凿岩器以便进行检修。这就造成额外的停产和额外成本。此外，由于作用于凿岩器的力通过钻头外壳传递到托架，因此，外壳需要被做得厚重。

US4842079公开了一种凿岩器，这种钻头的主体具有圆筒形腔室。在这种情况中，撞击装置和转动装置是通过端盖被锁定在该腔室内的芯筒。这些芯筒必须具有一定的形状和尺寸大小，以便能装配到它们的腔内，从而通过端盖来锁定入位，并进行操作。此外，这些芯筒需要腔室支撑以便进行操作。通常，还需要在腔室内对芯筒进行精确定位，以便连接腔室与芯筒之间所需的压力介质通道，以便使得该装置能进行操作。

本发明的发明目的是提供一种新型的凿岩器以及一种用于安装这种凿岩器的安装框架，以便克服现有技术方案中所具有的缺陷。

本发明的凿岩器的特征在于至少凿岩器的转动装置或撞击装置是可更换模块，并且轴向支架至少具有一个连接表面，可更换模块能被安装到该连接表面上以及相应地能从该连接表面上拆卸下来，而无需拆开钻头的其余构件。

此外，本发明安装框架的特征在于它包括至少一个连接表面，可更换的转动装置模块和/或撞击装置模块能被安装到这个连接表面上。

本发明的主要构思在于凿岩器包括一转动装置和一撞击装置，转动装置和撞击装置中至少一个是可更换模块。另一种构思在于凿岩器包括一安装框架，转动装置和撞击装置被安装到这个安装框架上，从而转动装置、撞击装置和安装框架一起构成凿岩器。安装框架包括：平行于一进给梁的一些梁，滑块被固定到进给梁上；在这些梁横向上的一轴向支架，通过该轴向支架把转动装置和撞击装置安装到安装框架上。移动凿岩器的力被传递到安装框架上，于是，安装框架接收从钻杆传递到钻头的力，并把这些力传递到进给设备上。此外，本发明的一优选实施例的主要构思在于连接表面形成在转动装置和撞击装置的板状轴向支架的两侧。因此，转动装置和撞击装置都是易于更换的模块。本发明的另一个优选实施例的主要构思在于转动装置的主体是安装框架的一部分。于是，轴向支架由转动装置的外壳以及其后端的连接表面构成，撞击装置能被安装到所说的这个连接表面上。

本发明所具有的优点在于：由于这些力通过安装框架以一种有利的方式直接传递到进给梁和安装于该进给梁上的钻头的传动装置上，因此，利用安装框架就能比以前更好地控制作用于凿岩器的进给力和反冲力。这就有助于避免由所说的那些力对钻头构件和钻头各模块间的连接表面所造成的损害和磨损。此外，本发明的优点还在于：由于这种安装框架的缘故，在进给梁和钻头之间不再需要设置一单独的芯筒，而是凿岩器能被直接装配到进给梁上。由于不需要芯筒了，因此，也就无需制造这种芯筒了。于是，这种结构就变得更简单更耐用了。本发明的另一个优点在于：这种安装框架使得能够制造一种模块化的钻头。这样，就能利用安装框架连接表面方便地更换钻头的撞击装置和/或转动装置。于是，各种具有不同输出功率及特性的转动装置和撞击装置均能相互组合，以形成针对于每种目的的最佳组合。这样，就可以制造特定的基本模块，然后可将它们适当组合用于各种用途。这样，与为每种应用制造单独的结构相比，制造成本显然被降低了。由于即使在钻进现场就能迅速地拆卸损坏的模块或能迅速地拆卸需要检修的模块，并用一个可操作的模块进行更换，而无需拆开整个结构，因此，更易于维护钻头。在以前的技术方案中，要么必须对整个钻头进行更换，要么必须把钻头拆开来进行检修，而现在，由于本发明具有所述的这种结构，因此，在进行维修时无需拆卸或拆开整个钻头，而只需拆下损坏的模块。转动装置和撞击装置的使用寿命通常是相互不同的，这是由于不同的结构和不同的操作原理的缘故。它们的使用寿命还受它们的用途的影响。因此，转动装置和撞击装置不一定同时被损坏，或者不一定同时需要维修。由于有了本发明，因此就能只需对需要维修的部分进行维修。从而就可以把被更换的损坏模块带到更好的环境中对其进行维修，并将其留作后用。由于损坏的凿岩器能迅速的恢复使用，因此还有助于避免长时间的维修停机以及相关的成本。总之，利用本发明，就能避免由作用于钻头的进给力和反冲力所造成的问题，并能提供无需托架的更简单的结构，并且由于采用了模块化结构，因此能针对每个目的来定制有效的凿岩器，并且由于更易于维护和维修以及缩短停机时间，从而节约大量的资金。

下面将结合附图对本发明进行更详细地描述，在这些附图中，其中：

图1表示出了现有的技术方案；

图2是本发明的凿岩器的立体示意图；

图3是图2中的凿岩器的前视图，图4从侧面表示出了相同的结构；

图5a表示出了从转动装置一侧看的可能的安装框架结构的示意图；

图5b表示出了从撞击装置一侧看的相同的安装框架；

图6表示出了本发明第二种安装框架以及其周围的凿岩器的立体示意图。

图1表示出了现有的技术方案，在第1页描述现有技术时引用了图1所示的技术方案。

为了清楚起见，图2以简化的方式表示出了本发明的凿岩器。在其前端，凿岩器有一转动装置2，用于转动钻杆以及与钻杆相连的钻头。凿岩器还包括一撞击装置3，用于进行撞击，以便促进钻进。总的来说，本领域普通技术人员都知道这种转动装置和撞击装置的操作和结构，因此，在此无需进行更详细的描述。在该图所示的技术方案中，转动装置和撞击装置是单独的模块，它们利用紧固螺栓8a～8h或类似元件被安装在一安装框架9的一轴向支架14上，抵靠着该轴向支架中的连接表面18。被安装在轴向支架的连接表面上的模块具有其自身的主体。于是，该模块只要被支撑到该轴向支架的连接表面上就足够了。与各种芯筒式的可更换部件相比，这种模块能容易且迅速地进行单件更换。此外，由于这种模块具有其自身的主体和外壳，因此，在诸如更换这种模块以及对模块进行维修期间是很容易操作的。安装框架9是凿岩器结构的必要部件，因为没有这个安装框架，就不能在钻进中使用这些模块。钻头利用安装框架以这样的方式被直接装配到凿岩器的一进给梁40上，即凿岩器相对于该进给梁是可操作的，而无需任何单独的托架。滑块10a，10b或类似元件被固定到安装框架的下表面上，在安装框架与进给梁之间用作支承元件。一个滑块通常包括一主体和一可更换的耐磨块50。优选地是，用螺栓连接或类似方式固定滑块，从而当耐磨块被磨损时，这些滑块能方便地被更换。该图中还表示出了一凸耳11，该凸耳11位于安装框架的前端，一进给线60或类似元件被连接在这个凸耳11上，用于从一液压缸或相应的驱动器向安装框架传递产生进给运动的力。相应地，在安装框架的后端，在安装框架的两侧，具有一些销12或类似元件，一些用于向后拉动钻头的元件可以被连接在这些销12上。为了清楚起见，转动装置、撞击装置以及滑块都与安装框架分开表示。

图3从前方表示出了根据图2的凿岩器，也就是图3是从钻杆侧看所得的视图。相应地，图4表示出了凿岩器的侧视图。从这些图中可以看出，利用装配在梁之间的横向支撑11a和12a，移动凿岩器所需的凸耳11和销12装配在安装框架上。这些支撑还同时相互支撑着梁。

图5a从前方表示出了安装框架，图5b从后方表示出安装框架。正如前面所述的那样，安装框架9形成凿岩器的框架，转动装置和撞击装置被安装到这个安装框架上。安装框架用作一个力传递元件和模块的一个安装平台。安装框架优选地由平行于进给梁的梁13a和13b构成。安装框架还包括被装配到梁上的一轴向支架14，在这个附图中，该轴向支架14是横置在这些梁之间的一板状件。轴向支架14大致垂直于梁13a和13b，并且最好是利用弧形或三角形部分把该轴向支架14支撑到这些梁上，从而使得轴向支架能承受传递来的进给力和反冲力。轴向支架还把这些梁相互连接起来。在轴向支架处，梁13a和13b最好包括朝上的支撑，由板材制成的轴向支架被连接到这些支撑上，这种连接是通过把轴向支架焊接固定或利用定型夹(form clamping)和螺栓连接的组合把该轴向支架做成可拆卸的。还可以通过铸造来制作这种安装框架，在这种情况中，安装框架是均一的部件。轴向支架还具有用于紧固螺栓8a至8f的一些孔。此外，轴向支架自然还具有一个孔，直接利用撞击活塞或利用从轴向支架延伸的一销，使得由撞击装置所产生的撞击通过这个孔被传递到钻柄。这个孔可以具有一圆锥适配器，这便于对模块进行安装。

利用穿过轴向支架的螺栓8a至8d和拧接在轴向支架上的螺栓8e至8f，把转动装置连接到安装框架上。利用螺栓8a至8d以及拧接在轴向支架上的螺栓8g至8h，也对撞击装置进行连接。因此，螺栓8a至8d把转动装置、撞击装置和安装框架连接在一起。因此，拆卸转动装置或拆卸撞击装置需要打开连接螺栓8a至8d。当打开螺栓8a至8d以后，模块仍然处于原位置，直到打开特定模块的螺栓8e和8f或螺栓8g和8h。于是，可分别地从安装框架拆卸这些模块。自然，也可以用另一种方式来连接模块，并且可以采用其它类型的适合的连接装置。

尤其是，图5a表示出了被装配到安装框架上的一个轴向支承15，这个支承对撞击进行缓冲，也就是对从被钻物体反弹回的撞击装置的反冲力进行缓冲。轴向支承包括一些活塞，这些活塞设置在一些圆筒腔室16内，这些圆筒腔室16绕着一个圆进行设置，这些活塞被连接起来，从而，由于反冲力而使得这种活塞能同时在圆筒腔室内向后移动，并把液压流体推向一个与圆筒腔室后部相连的液压流体空间，液压流体空间还与蓄压器或类似元件相连。轴向支承可被固定地装配到轴向支架上，但是这个轴向支承最好是一个单独的易于拆卸的并可更换的元件，该元件被装配到为其制作的外壳内的轴向支架上，并利用如一锁定螺钉来把该元件锁定入位。图5a和5b还表明凹口17还可被设置在安装框架梁的底表面上，用于牢固地连接滑块。

图6表示出了本发明的凿岩器和安装框架的第二个优选实施例。在这个技术方案中，安装框架包括一U形梁，转动装置的主体被装配到该U形梁的闭合端。此外，在转动装置外壳的撞击装置侧，设有一连接表面18，该连接表面18用于安装撞击装置。在这个技术方案中，转动装置的外壳和连接表面形成安装框架的轴向支架。正如在图2至图5中所描述的技术方案那样，在这个技术方案中，也是把滑块连接到安装框架的底表面上。用于连接进给装置的装置也可被装配到这个安装框架上。通过打开转动装置的前部，就能更换转动装置外壳内的设备。然而，撞击装置是一个易于整体更换的模块。所描述的这种结构适合于在岩石钻进中需要能利用不同的撞击装置的技术方案中。

这里的附图和相关的描述旨在于描述本发明的构思。在权利要求所限定的范围内，可以对本发明的细节进行变化。这些被安装到轴向支架的连接表面上的模块的外尺寸大小是可以改变的。只要模块的连接表面和轴向支架相互匹配并且所安装的模块的外部尺寸大小不妨碍凿岩器的使用就足矣。因此，当针对不同目的而定制凿岩器时，这种技术方案使得能利用具有不同输出功率、特性和尺寸大小的模块。虽然附图和说明中只描述了梁结构的安装框架，但是，这种结构也可以是别的类型的。例如，安装框架可以由一底板构成，根据结构的不同，一横向的板状轴向支架或由转动装置主体和它的连接表面形成的轴向支架被连接到该底板上。撞击装置和转动装置还可以都被装配在轴向支架的一侧。

Claims (8)

1.一种要相对于一进给梁可操纵地装配的凿岩器，该凿岩器包括一转动装置(2)、一撞击装置(3)以及用于安装该转动装置和该撞击装置的一安装框架(9)，该安装框架包括一轴向支架(14)，利用这个轴向支架来装配安装框架，以便接收作用于凿岩器的进给力和反冲力，并把这些力传递给进给梁和进给设备，利用装配在安装框架上的滑块(10a，10b)可以把安装框架支撑在进给梁(40)上，其特征在于至少凿岩器的转动装置或撞击装置是可更换的模块，并且轴向支架至少具有一个连接表面(18)，所说的可更换的模块可以被安装到这个连接表面上，相应地，该可更换的模块也可以被拆卸，而无需拆开凿岩器结构。

2.一种根据权利要求1所述的凿岩器，其特征在于安装框架包括平行于进给梁的两根纵向梁(13a，13b)，该安装框架还包括位于所说梁之间的轴向支架(14)，该轴向支架是两侧设有连接表面(18)的板状件，所说的连接表面(18)用于分别安装转动装置模块和撞击装置模块。

3.一种根据权利要求1所述的凿岩器，其特征在于转动装置(2)的主体是安装框架(9)的一部分，转动装置的主体的撞击装置侧具有用于安装撞击装置模块(3)的一连接表面(18)，从而，轴向支架是由转动装置的主体和所说的连接表面形成的。

4.一种根据前述任一权利要求所述的凿岩器，其特征在于轴向支架(14)包括一轴向支承(15)，该轴向支承用于接收和缓冲作用于凿岩器的轴向力。

5.一种安装框架，该安装框架(9)是凿岩器的一部分，并且该安装框架包括用于连接属于该凿岩器的一转动装置(2)和一撞击装置(3)的装置，滑块(10a，10b)可被装配到该安装框架上，以便把安装框架和整个凿岩器可操纵地装配到一进给梁上，其特征在于该安装框架包括至少一个连接表面(18)，可更换的转动装置模块和/或撞击装置模块可以安装到该连接表面(18)上。

6.一种根据权利要求5所述的安装框架，其特征在于该安装框架包括用于连接进给装置的装置。

7.一种根据权利要求5或6所述的安装框架，其特征在于该安装框架(9)包括平行的相互间隔一距离的两根纵向梁(13a，13b)，该安装框架还包括板状轴向支架(14)，该板状轴向支架两侧设有用于安装可更换的转动装置模块或撞击装置模块的连接表面(18)，该轴向支架(14)设置在纵向梁(13a，13b)之间的中部，所说的连接表面垂直于所说的纵向梁。

8.一种根据权利要求5或6所述的安装框架，其特征在于转动装置的外壳形成该安装框架结构的一部分。

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