专利名称：钻孔装置和钻孔进给机构的制作方法
技术领域：
本发明的背景本发明涉及钻孔装置及钻孔进给机构。
在地下采矿及钻深孔中，有许多不同的钻孔装置可供使用。一些这样的先有技术被表示于所附的附
图1至5中。
图1表示一种普通的钻孔进给结构，它包括一根带链条进给装置10的进给梁8，在该装置10中，一个液压或气动马达直接使链轮12转动或经过一减速箱后使其转动。该链条连接到钻岩机14上，因此钻杆16产生直线运动，通过对中器18。
参见图2也可知道可利用丝杠进给机构，其中一个合适的马达20使丝杠22旋转。一个与该丝杠啮合的螺纹导套24连接到钻岩机14上，从而该丝杠的旋转运动转换成该钻岩机及其钻杆16的线性运动。
也了解到可利用套筒式缸使钻岩机向前运动。申请人知道有三种这样的结构。
第一种结构示于图3中，包括一缸26和第一、第二活塞28和30。该两活塞如此布置即第一活塞28作为第二活塞30的缸管。该第一活塞，即该缸管，可从该缸的一侧上的伸出位置运动至该缸另一侧上的伸出位置。该缸26由机械连接装置32直接连接在钻岩机14上。
在第二种结构(图4)中，一根细长的第一活塞34基本上跨过钻岩机行程的整个长度延伸，并通过缸管36，该管36也用作位于缸38中的第二活塞，该缸38被固定到钻岩机14上。
在图5所示的第三种结构中，又采用了第一和第二活塞40和42，位于缸44内的第一活塞40从该缸的一端开始延伸。该第一活塞用作第二活塞42的缸管，该第二活塞42从该缸管开始沿与连接到钻岩机14上的钻杆16相同的方向延伸。
前述套筒式缸进给装置的共同特点是一个或两个活塞都暴露在钻岩机的前部。因此，在钻孔期间松落下来的岩石及材料会落在暴露的活塞上，并损坏该活塞或导致缸密封装置迅速磨损。这会导致额外的消耗及停钻时间。同样的缺点也存在于相应的链或及丝杠进给式装置中，其中链条及丝杠暴露于钻孔期间松落下的材料中。
理想做法是钻孔进给结构施加给钻岩机的一个恒定进给力。用链条或丝杠可容易并顺利地产生一恒定力。然而如果用多级套筒缸式进给，则需要使活塞具有这样的结构即活塞具有大小相等的受压力作用的面积。这又转过来对进给缸的尺寸有限制，这就会阻止或妨碍最优化设计的进行。
本发明的概述本发明提供一种钻孔装置，它包括一进给梁、一个钻机、一个液压多级进给机构，该钻机安装得能相对进给梁运动，并与一钻杆相结合，该钻杆从该钻机处开始沿第一方向延伸，该进给机构包括一个作用在钻机上的第一缸、一个可套筒式地运动进入该第一缸或从该第一缸运动出来的第二缸、一个活塞，该第二缸只伸出该第一缸的一侧，该活塞可套筒式地运动进入该第二缸或从该第二缸运动出来，并且该活塞从该第二缸开始伸出时，沿与第一方向相反的第二方向运动，该活塞的一个伸出端与进给梁上的装置结合，其特征在于设置有一差动控制装置，用于控制液压多级进给机构施加的力。
该差动装置可包括任何合适的将所述力控制在基本上恒定的常数值上的装置，并且例如由一可调顺序阀或一个弹簧加载或限制单向阀或一个开关阀构成。
该差动控制装置可位于该缸的外部或位于该缸的内部，并且在后一种情况下，可被装到一个活塞上。
附图的简要说明参照附图，以下借助于实施例对本发明作出进一步描述，其中图1至5描绘了在该说明书的前序部分已解释清楚的现有技术的装置；图6是本发明的钻孔装置的简化侧视图；图7是用于图6的钻孔装置中的钻孔进给机构的侧剖视简化放大图；图8及其插图9示出了图7所示装置的变型。
附图6表示本发明的钻孔装置，它包括一进给梁110、一钻机112、一钻杆114及一钻孔进给机构118，该钻杆114从该钻机处开始延伸并通过钻杆对中器116。
该钻孔供给机构118包括一个由机械连接装置121固紧到钻机112上的缸120。
图7表示放大的钻孔进给机构118的结构。该机构包括缸120及装在该缸内用作第二活塞124的缸管的第一活塞122。
该缸120包括作用于第一活塞122外表面上的密封装置。该第一活塞又包括分别作用在第二活塞外表面及该缸内表面上的密封装置128和130。该第二活塞包括作用在第一活塞内表面上的密封装置132。
该第一活塞具有一个在密封装置130一侧上的第一端134及一个在密封装置的相对侧上的反作用表面135。该第二活塞124具有一个第一端136和一个突伸的第二端138。
一个第一可变容积140形成于缸120内侧，并且分别由第一和第二活塞的第一端134和136部分地界定。一个第二可变容积142也形成于缸内侧，处于密封装置130的相对着的内侧，并由反作用表面135部分地界定。
一开口144用于将液压线路146连接至该第一可变容积140上。该供给线路146也延伸经过差动控制装置148至第二孔150，该孔150与第二可变容积142连通。
一第二液压线路152接到差动控制装置148的相对着的一侧，并接到第二活塞的第二端138附近的开口154上。该开口延伸经过第二活塞中的内通道156直到出口158，该出口158通到形成于第一活塞和第二活塞之间的容积160中。
该差动控制装置148包括一个由受约束弹簧加载的单向阀162和关闭阀164。
参照图6，应注意到第二活塞124的第二端138作用在进给梁110的一端上并固定在其上。
当容积140由经供给线路146引入的液压油加压时，在容积142中，由弹簧加载及限制的单向阀162产生相对高的压力。考虑到第一端134和反作用端135的相对面积，并且适当地改变两容积140和142之间的压力差，则可把作用于端134和表面135上的力加以控制以达到这样的情况(a)两活塞相对缸同步伸出，直到第一活塞122达到一极限位置，此时第二活塞124从第一活塞处继续伸出，或者(b)该第二活塞124从第一活塞122处伸出，直到相对第一活塞达到一极限位置，此时，两活塞从缸处同步伸出。
例如，在情况(b)中，作用于端134上的和作用于反作用表面135上的力互相平衡，使得伸出力为在第二活塞的端136上产生的力。该伸出力在活塞伸长过程期间保持常数。
在另一方面，对第一活塞来说，最好在情况(a)下工作，该第一活塞直径比第二活塞大。相对地更具有刚性。为了实现这种情况，作用在端134上的力比作用在表面136上的力稍稍大一些。然而，如用这种装置，则当第一活塞到达其行程的端点而第二活塞从该第一活塞处继续延伸时，伸出力将会稍微地下降。
由于第二活塞的第二端138固定在进给梁上，因此，钻孔进给装置的前述运动转换成钻岩机112在与活塞相对于缸120的延伸的方向相反的方向的直线运动。
当需缩回该进给机构时，对线路152加压。因此容积142被加压并且第一活塞向右运动。类似地，容积160内充满压力并且第二活塞向右运动。
考查图6可注意到活塞122和124只从缸120的一侧延伸。它们不从缸处沿钻杆方向延伸，并且实际上保持在前进着的钻岩机112之后的位置。因此，钻岩机112本身对活塞提供了保护，保护活塞不致于在钻孔作业中受松落的岩石及钻屑的损害。因此进给机构的内部部件没有一种暴露在钻岩机之前。
在图7的装置中，差动控制机构装在缸的外部。图8和9表示也可能将类似的装置148A装在缸内的第一活塞122上。
该装置148A包括一个打开单向阀180的控制器，一控制线路184及一限制单向阀182。该阀180可由一顺序阀代替。图8和9中所示的其它部件与图6和7中相同的部件具有相同的标号。该装置148A基本上以与装置148相同的方式工作，共同点在于控制线路184在容积140充满压力时打开阀180并允许液压油流过限制单向阀182，从而在两容积140和142之间产生所希望的大小的压差。
该装置148A位于缸内侧，受到了保护，并且，进给机构的外部结构被简化了。
权利要求
1.一种钻孔装置，它包括一个进给梁(110)、一台钻机(112)、一套多级的套筒缸式进给机构(118)，钻机(112)是为相对于进给梁的移动而安装的并且可同钻杆(114)接合，钻杆(114)从钻机开始沿第一方向延伸，进给机构(118)包含一个作用在钻机上的缸(120)、一个活塞装置(122、124)和进给梁上的一个与活塞装置的伸出端(138)接合的装置，其特征在于活塞装置(122；124)只沿与第一方向相反的第二方向延伸，按套筒方式相对于缸只能在缸的一侧移动，并且从缸中伸出时沿第二方向移动。
2.按照权利要求1的一种钻孔装置，其特征在于活塞机构包含一个装于缸内的第一活塞(122)和一个装于第一活塞内的第二活塞(124)。
3.按照权利要求1或2的一种钻孔装置，其特征在于它包含一个差动装置(148；148A)，用于控制活塞从缸中伸出时所施加的力。
4.按照权利要求3所述的钻孔装置，其特征在于差动装置(148；148A)把所述的力控制在基本上恒定的值上。
5.按照权利要求3或4所述的钻孔装置，其特征在于差动控制装置(148)位于缸(120)的外部(图7)。
6.按照权利要求3或4所述的一种钻孔装置，其特征在于差动装置(148A)位于缸(120)的内部并且安装在活塞装置(122，124)上(图8、9)。
7.一种钻孔装置，它包含一个进给梁(110)，一台钻机(112)、一个作用在钻机上的缸(120)和一套活塞装置(122；124)，钻机(112)沿一个第一方向延伸并且是为了相对于进给梁移动而安装的，其特征在于活塞装置(122，124)只沿与第一方向相反的第二方向沿伸，按套筒方式只能在缸的一侧移动，并且，从缸中伸出时反作用于进给梁，因而使缸沿第一方向移动而同时活塞相对于缸沿第二方向移动。
8.按照权利要求7所述的一种钻孔装置，其特征在于它包含差动装置(148；148A)，用于把多级活塞装置(122，124)所施加的力控制在一个基本上恒定的值上。
9.一种钻孔进给机构，它包含一个缸、一个第一活塞(122)、一个第二活塞，第一活塞(122)是为在缸(120)内相对滑动而安装的，并且具有与缸(120)内壁滑动接触的密封装置(128，130)，第二活塞(124)是为在第一活塞(122)内相对滑动而安装的，并且具有第一端(136)和第二端(138)，其特征在于第一活塞具有位于密封装置的一侧的第一端(134)和位于密封装置另一侧的反作用表面(135)；第一可变容积(140)是在缸的内部形成的，并部分地由第一活塞的相应的第一端(134，136)和第二活塞所界定；设置了通向第一可变容积(140)的开口(144)；第二可变容积(142)是在缸内形成的，并部分地由反作用面(135)所界定；设置了通向第二可变容积(142)的开口(150)；设置了通过相应的开口向第一可变容积和第二可变容积加压的装置；提供了差动装置(148，148A)，用于控制按相反的方向施加在第一活塞的第一端(134)上和反作用表面(135)上的力的大小。
10.按照权利要求9所述的一种钻孔进给机构，其特征在于差动装置(148，148A)的运行基本上使所述的力相等。
11.按照权利要求9或10的一种钻孔进给机构，其特征在于差动装置(148；148A)包含一个可调的顺序阀、一弹簧加载的受约束的单向阀(162)或一个打开单向阀(180)的控制装置。
12.按照权利要求9、10或11所述的一种钻孔进机构，其特征在于差动控制装置(148)是位于缸的外部(图7)。
13.按照权利要求9、10或11所述的一种钻孔进给机构，其特征在于差动控制装置(148)是位于缸(120)的内部和安装在第一活塞(122)上的并在第一可变容积(140)和第二可变容积(142)之间起作用。
全文摘要
一种钻孔装置，其中多级套筒式进给机构的缸(120)作用在钻机上，使它在第一方向运动，并且，两活塞(122、124)从该缸中只沿与第一方向相反的第二方向延伸，作用在进给梁(110)上。
文档编号E21B19/086GK1124516SQ9419220
公开日1996年6月12日 申请日期1994年4月19日 优先权日1993年4月21日
发明者亚莫·乌莱维·列彭伦, 罗杰·罗伯特斯·布里格斯 申请人:亚莫·乌莱维·列彭伦, 罗杰·罗伯特斯·布里格斯