用于撞击凿岩的装置和系统的制作方法_3

文档序号:9692781阅读:来源:国知局
]将钻头6的后部与接触钻头6的钻机头12的前部结合是通过在钻头位于钻机头内的情况下将中央管状部5’定位在钻机头上而设置的。随即,中央管状部5’被旋转以进入中央管状部5’与钻机头之间的螺纹部24,从而使击打杆同时旋转。由此,击打杆15上的包括保持元件21的螺纹部(多个螺纹部)将与保持凹部17中的包括保持装置10的螺纹部(多个螺纹部)接合。
[0073]优选地,在图5中能够观察到的,击打杆15上的包括保持元件21的螺纹部(多个螺纹部)为多头螺纹部,这意味着多个螺纹脊和多个螺纹槽均包括保持元件21。这确保了在击打杆相对于钻头旋转时这些螺纹部的快速且更安全的进入。因此,保持凹部中的包括保持装置的螺纹部(多个螺纹部)被适应,但也可以由仅一个单螺纹脊构成。
[0074]通过使形成保持装置10以及配合的保持元件21的螺纹部具有较短的轴向螺纹长度和/或较大的螺距,确保了保持装置10螺纹穿过保持元件21。这通过使保持凹部17的最内部42不具有呈螺纹部等的形式的保持装置而得以实现。因此,击打杆在其作为保持元件21的螺纹部已经经过作为保持装置10的螺纹部之后将以在轴向上受限的方式相对于钻头6自由地移动。
[0075]这使得击打杆15可以将不受限制的冲击波传输至钻头6的砧座表面14。
[0076]由于击打杆15上的径向延伸翼部22接合在管状部5’中的轴向延伸槽23中,因而击打杆15相对于管状部5,旋转锁定。
[0077]在钻柱部件的管状单元的上部处设置有用于将钻柱部件5与另一钻柱部件结合的锥形螺纹部(未示出)。参见上文,除了最靠近钻头的端部部件以外,所有钻柱部件的螺纹部均以类似的方式形成。
[0078]冲洗流体从凿岩设备输送穿过钻柱部件5直至冲击表面9,冲击表面9内侧被称为冲洗通道装置。
[0079]为此,冲洗流体在形成于管状部5’内侧并且位于所有钻柱部件的击打杆15外部/外侧的空间51(参见图2)中流动。在钻机头12中,冲洗流体沿钻头6的方向进入位于包括保持装置和旋转接合装置的接合部27的外部或外侧的一个或多个空间内。下文对此进行了更详细的说明。
[0080]冲洗流体从而将穿过位于冲洗通道装置的第一部段中的旋转接合装置11的区域,并且这例如通过确保使形成在花键连接部中的槽径向加深以用于使冲洗流体流经过该区域而得以实现。
[0081]随即,冲洗流体到达由位于旋转接合装置11的前面的槽18以及钻机头的壁部28限定的空间(参见下文),冲洗流体从该空间进入到冲洗通道装置16的第二部段中,该第二部段从钻头6的外侧指向钻头6的冲击表面9的大约中央区域。在示出的实施方式中,冲洗通道装置16的第二部段为位于冲击部26中的多个内部通孔。
[0082]在图3中以侧视图示出了根据本发明的钻头,图3中示出了冲击表面9。基本垂直于对称轴线S延伸的浅环绕环形槽18定位在钻头的外侧处,该环形槽18通常位于冲击部26与接合部27之间。槽18将用作位于钻头在钻机头内的安装位置中的用于已经沿冲击方向经过旋转接合装置11的冲洗流体的均衡及分配室。
[0083]冲洗流体将从由槽18以及钻机头的壁部28形成的均衡及分配室(参见图2)进入到形成冲洗通道装置的第二部段16的一个孔或多个孔的入口开口(或多个开口)16’。图3中还示出了最靠近冲击表面9的下引导区域19以及距冲击表面9更远的上引导区域20。
[0084]下引导区域19为与钻机头12上的对应表面52配合(参见图2)以支撑并引导钻头6的环绕圆柱形表面19。该下引导区域19还提供了冲洗密封部,该冲洗密封部限制冲洗流体流穿过形成在钻头6与钻机头12之间并且位于该区域中的狭槽并且用以防止岩石粉末进入该狭槽。
[0085]上引导区域20由形成旋转接合装置11的脊的径向略微突出部构成,使得形成了环绕但间断的支撑部,该支撑部用于与钻机头12内的对应表面部53配合(参见图2)。
[0086]在形成旋转接合装置11的每个脊的背向冲击方向的端面处,形成有与上引导区域20相邻并朝向上引导区域20倾斜的浅腔49。这些腔49的目的在于收集流动的冲洗流体中的润滑剂,并且出于增强润滑的目的将所收集的润滑剂输送至略微突出部的外表面。
[0087]在图4中示出了由管形成的柔性单元29,该柔性单元29包括两个能够伸缩地移位并相互旋转锁定的管状部30和31。由管形成的柔性单元29允许对制造公差以及对随着时间推移在钻柱中的击打杆相对于钻柱中的管状单元的操作期间由冲击波引起的缩短的轴向长度补偿。
[0088]通过管状部30和管状部31能够相对轴向地移位,击打杆15’的端面33与用于通过螺纹部32结合至由管形成的柔性单元29的接触表面34之间的距离A可以根据需要而改变,以对制造公差以及对钻柱的击打杆在操作期间的缩短进行补偿。
[0089]由管形成的柔性单元29可以附加有弹簧加载装置(未示出),该弹簧加载装置用于将来自钻机的轴向指向的进给力分配在两个能够伸缩地移位且相互旋转锁定的管状部30与之间。这种装置在沿并非竖向向下的方向钻凿时是有益的,原因在于在该方向上,钻柱部件上的由重力作用提供的靠着钻头的力并没有产生用于适当作用的足够的接触力。
[0090]图5示出了在定位于管状单元中以使得成为本发明的钻柱部件的一部分之前的击打杆15。保持装置21设置在击打杆15的最靠近钻头的端部处。另外,更详细地示出了击打杆15上的径向延伸翼部22,所述径向延伸的翼部22由用于允许冲洗流体流的轴向槽分开并且用于接合在管状单元的管状部中的轴向延伸槽中以防止相对旋转。35指示摩擦焊接部,该摩擦焊接部将两个杆部永久地连接成完整的击打杆。
[0091]图6示出了穿过钻头6的与钻机头12连接的接合部的截面。其次,钻头6设置有旋转接合装置11,该旋转接合装置11用于与指向钻机头12的腔内的对应装置的旋转力配合。
[0092]呈由槽分开的脊的形式的旋转接合装置11被示出为与钻机头12的内侧处的对应的向内突出的脊元件2 5配合。
[0093]冲洗通道装置在示出的部段一一该部段为第一部分(参见以上)一一中在空间50(仅指示了十二个空间中的两个空间)中延伸,该冲洗通道装置形成在所述多个轴向延伸脊11之间的槽中并且位于接合部的外侧处。这些槽是“加深的”,这意味着这些槽被制造得比容置形成在钻机头的内侧上的对应的向内的脊元件25所需要得更深。空间50通过位于形成在钻机头的内侧上的所述向内的脊上的内表面而被基本上限制径向向外。
[0094]冲洗流体从而被允许在这些空间50中轴向地流动。
[0095]作为替代性方案,钻头和钻机头中的一者中的脊/脊元件的数目可以小于钻头和钻机头中的另一者的中的槽的数目,从而可以允许冲洗流体流入未被脊占用的槽中。作为另一替代性方案,即使并非优选,但是脊元件25之间的槽也可以被加深成使得形成用于流体流的对应空间。
[0096]在图7中指示了用于凿岩的示例性方法顺序,在该方法顺序中:
[0097]位置43指示顺序的开始。
[0098]位置44指示:使钻头旋转并承受冲击波/应力波以沿冲击方向对岩石传输击打。
[0099 ]位置45指示:使冲洗流体沿钻头的方向传输穿过钻柱。
[0100]位置46指示:使冲洗流体流入到冲洗通道装置的位于接合部外并位于旋转接合装置的区域中的第一部段中。
[0101]位置47指示:使冲洗流体在第二部段中从钻头外侧的空间朝向冲击表面流动,所述钻头外侧的空间是在钻头的安装位置下的冲洗流体均衡及分配室。
[0102]位置48指示顺序的结束。
[0103]本发明可以在权利要求的范围内进行修改。可以省去由管形成的柔性单元29。在这种情况下,则必须设置用于补偿击打杆的相对缩短的其他形式。图8示出了钻头6’,该钻头6’具有在轴向观察到的更长的下引导区域19’,该下引导区域19’与钻机头12上的相应地形成的更长的配合对应表面(未示出)结合进行操作。这种结构使得可以允许整个钻柱的击打杆总长度的连续变化并且这种变化通过使钻机头与钻头之间的相对轴向位置的对应的连续变化而被接收。
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