用于液压冲击机构的多蓄力器结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于冲击机构的蓄力器结构，并且特别地涉及用于液压潜孔锤的蓄力器结构。
【背景技术】
[0002]液压动力冲击机构用于很多种用于钻削岩石的设备。对于顶部锤系统和潜孔系统，存在冲击机构的许多不同变型。这种变型包括具有控制阀(称为梭阀)的机构，和该控制阀被特别的端口布局取代的那些机构(称为无阀机构)。
[0003]常用的冲击机构的大部分包括三个主要部件:
[0004]1.碰撞活塞，该碰撞活塞用来施加冲击能量到位于该机构的向前端部的钻头或工具；
[0005]2.梭阀，该梭阀用来控制冲击机构中的液压流体的流动以施加压力到碰撞活塞的面，因此产生循环的力，该循环的力引起活塞的往复运动；和
[0006]3.蓄力器，该蓄力器用于吸收、存储和送回加压的液压流体以适应活塞的往复运动产生的变化的瞬时流动要求。
[0007]液压流体从冲击机构装配到其上的主机以不变的流动速率被供应。该流体被并行地供给到梭阀和蓄力器。取决于该循环中的活塞的位置，液压流体可以穿过梭阀以使碰撞活塞移动，或者可以填充蓄力器。然而，蓄力器通常被构造成使得它将仅仅在流体的压力已经达到一定最小水平(称为蓄力器预充压力)时吸收液压流体。
[0008]在活塞循环的任一端部，当活塞瞬时静止时，不需要到活塞的液压流动，并且因此流体压力增加到蓄力器预充压力并且流入蓄力器。然而，在它被并行供给时，这个压力也通过梭阀作用在碰撞活塞上并且产生使活塞加速离开静止端部位置的力。在活塞增加速度时，该蓄力器接收被供应的流体的越来越小的部分。在该循环中的一定点，活塞将已经获得足够的速度以消耗所有被供应的流体。这个流体仍然以蓄力器预充压力(作为最小值)被供应，并且因此该活塞在该流体的力作用下保持加速。这时，蓄力器停止接收流体并且开始将流体送回到该系统中。加压的流体流出蓄力器，允许活塞实现较高的速度。这继续进行，直到蓄力器已经完全排出其存储的流体或活塞撞击钻头或工具，因此停止并且再开始该过程。
[0009]蓄力器存储和输送液压流体的能力对于冲击机构的性能来说是关键的。如果蓄力器不能存储足够的流体，或者不能足够快地接收它，或者不能足够快地将它输送回去，活塞的最大速度将被限制，因此限制活塞的冲击能量。冲击机构的最大碰撞频率也将被限制。循环的载荷也将以活塞的往复运动的频率被放置在主机上，这不利于主机的可靠性。
[0010]冲击机构的功率输出与冲击(blow)能量和碰撞频率成比例。由于冲击能量和碰撞频率可以被差的蓄力器性能限制，因此蓄力器的性能支配冲击机构的最大功率，并且因此支配冲击机构的最大性能。为了保证良好的蓄力器性能，必须考虑数个因素，即，存储容量、响应时间和可靠性。
[0011]在高频率冲击机构中，蓄力器的放置也是非常重要的。蓄力器越靠近梭阀，在存储或供应流体中它的响应将越快。在以高的频率实现最大冲击能量中，快速响应是重要的。蓄力器的放置也可以影响冲击机构的可靠性。蓄力器的定位越远，响应于梭阀的运动必须加速和减速的流体的体积越大。随着在运动中流体体积的增加，该冲击机构更易受到称为“流体锤”的破坏性压力波动。
[0012]到目前为止，如国际专利申请公开N0.W0 2010/033041和国际专利申请公开N0.W0 96/20330中描述的液压潜孔锤使用与冲击机构分离的单个蓄力器。其理由是潜孔冲击钻削工具在尺寸和形状上被约束，这是由于它必须配合在它正钻削的孔内。因此难以达到一种蓄力器布置，该蓄力器布置在潜孔钻削工具的约束内优化影响蓄力器性能的因素。
【发明内容】
[0013]根据本发明的一方面，提供一种液压动力的冲击机构，该液压动力的冲击机构包括:
[0014]用来碰撞冲击钻头的活塞；和
[0015]用于液压流体的第一蓄力器组件；
[0016]其特征在于，所述第一蓄力器组件包括共同外壳中的多个第一蓄力器元件。
[0017]这种布置的优点是，与单个蓄力器布置相比，多个蓄力器元件的使用增加蓄力器组件的总存储容量。也增加可靠性，这是由于如果蓄力器元件的一个发生故障，则该组件中的其它元件将继续正常地起作用。另一优点是，被设置的蓄力器元件的数量越大，每一个元件需要较小运动，并且因此改善蓄力器组件的总响应时间。另外优点是，与使用多个蓄力器，每一个蓄力器在其自身的外壳中相比，共同外壳最大化每一个蓄力器外壳可用的横截面积。
[0018]根据本发明的另一方面，提供一种液压动力的冲击机构，该液压动力的冲击机构包括:
[0019]用来碰撞冲击钻头的活塞；和
[0020]用于液压流体的第一蓄力器组件；
[0021]其特征在于，所述第一蓄力器组件包括多个第一蓄力器元件，其中所述第一蓄力器元件的每一个布置在所述活塞的相同的近处，即，距离所述活塞等距。
[0022]这种布置享有上述优点的许多优点，特别地，享有改善的存储容量，可靠性和响应时间。将蓄力器元件的每一个布置在该活塞的相同的近处的优点是进入和离开蓄力器元件的液压流体行进的总距离可以被最小化。
[0023]根据本发明的另外方面，提供一种液压动力的冲击机构，该液压动力的冲击机构包括:
[0024]用来碰撞冲击钻头的活塞；和
[0025]用于液压流体的第一蓄力器组件；
[0026]其特征在于，所述第一蓄力器组件包括多个第一蓄力器元件，其中所述第一蓄力器元件的每一个包括蓄力器膜或活塞，并且其中与所述液压流体接触的所述膜或活塞的运动的主方向基本上平行于所述机构的纵向轴线。
[0027]这种布置也享有上述优点，特别地享有改善的存储容量，可靠性和响应时间。布置蓄力器元件使得膜或活塞的运动的主方向是纵向的优点是流体沿活塞的方向从蓄力器元件排出。蓄力器膜的纵向运动也有利于诸如潜孔锤的冲击机构的应用，其中锤的元件沿其长度相继布置。
[0028]本发明的上述方面的特征的一个或更多个可以被组合在单个实施例中。
[0029]该冲击机构还可以包括:
[0030]用来控制所述活塞的往复运动的梭阀，所述梭阀具有梭阀直径；并且
[0031]其中所述第一蓄力器组件布置成靠近或邻近所述梭阀。
[0032]该冲击机构还可以包括:
[0033]排出室；
[0034]其中所述第一蓄力器元件的每一个被布置成使得从其排出的流体被排出到所述排出室中。
[0035]该排出室可以邻近梭阀。
[0036]第一蓄力器元件的每一个可以布置在共同排出室的相同的近处。
[0037]这种布置的优点是从每一个元件到梭阀的压力流体的路径是相同的。从蓄力器元件的压力流体的路径因此可以被最小化，因此改善蓄力器组件的响应时间并且减小破坏“流体锤”效应的可能性。
[0038]该梭阀典型地具有一表面，该表面控制进入和离开第一蓄力器组件的流体的流动。在实施例中，第一蓄力器元件的每一个包括蓄力器膜或活塞，并且在冲击机构的操作期间至少一个蓄力器膜或活塞和梭阀表面之间的最小距离小于或等于从梭阀表面的梭阀直径的三倍。
[0039]在实施例中，第一蓄力器元件以环形阵列(polar array)布置在冲击机构的纵向轴线周围。
[0040]在实施例中，第一蓄力器元件的每一个包括气体填充的囊或膜。
[0041]第一蓄力器元件的每一个可以布置在该机构的相同的纵向位置，S卩，布置在该梭阀的相同的近处。
[0042]第一蓄力器组件可以是压力蓄力器组件。替代地，第一蓄力器组件可以是返回蓄力器组件。在另一实施例中，第一蓄力器元件的每一个单独地可构造为压力蓄力器或返回蓄力器。
[0043]在实施例中，冲击机构还可以包括:
[0044]第二蓄力器组件，所述第二蓄力器组件包括共同外壳中的多个第二蓄力器元件，其中所述第二蓄力器元件的每一个单独地可构造为压力蓄力器或返回蓄力器。
[0045]该冲击机构还可以包括:
[0046]转接器外壳，该转接器外壳可连接到第二蓄力器组件以将第二蓄力器元件的每一个构造为压力蓄力器或返回蓄力器。
[0047]根据本发明的另外方面，提供一种液压动力的冲击机构，该液压动力的冲击机构包括:
[0048]用来碰撞冲击钻头的活塞；
[0049]用来控制所述活塞的往复运动的梭阀，所述梭阀具有梭阀直径；
[0050]用于液压流体的第一蓄力器组件，所述第一蓄力器组件布置成靠近所述梭阀，其中所述梭阀具有控制进入和离开所述第一蓄力器组件的流体的流动的表面；并且
[0051]其特征在于，所述第一蓄力器组件包括多个第一蓄力器元件，并且其中所述第一蓄力器元件的每一个包括蓄力器膜或