用于撞击凿岩的装置和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]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。
[0002]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】
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009 ]根据【背景技术】的系统由申请人以商品名“Coprod”进行销售。
[0010]US2008/0078584 A1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】
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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一一击打杆一一来提供对钻头的轴向保持支撑。
[0015]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。
[0016]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。
[0017]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。
[0018]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。
[0019]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，不排除石占座表面在该凹部内侧设置在突出部上或具有中心孔。
[0020]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。
[0021]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。
[0022]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。
[0023]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。
[0024]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。
[0025]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。
[0026]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一一花键一一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一一花键一一状元件的旋转接合装置的润滑和冷却。
[0027]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。
[0028]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。
[0029]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。
[0030]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。
[0031]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