[发明专利]脉冲发生器、液压脉冲工具和用于产生脉冲的方法

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1前叙部分的脉冲发生器。本发明也涉及一种包括这种脉冲发生器的液压脉冲工具及用于产生脉冲的方法。

背景技术

从WO 2005/002802 A1已知一种脉冲发生器，其中压强高于工作腔中压强的压强流体允许流到工作腔中，以便在其内获得压强的突然增加。这里获得在工具方向上影响传动活塞的力，以便在工具中产生应力脉冲。

该在先知道的脉冲发生器需要产生和传送显著的压强以及用于在压强源和工作腔之间传送压强的精确和快速控制机构，这导致昂贵的方案。而且在所述传动中具有不同种类的损失。

发明内容

本发明的目的在于提供如最初陈述的脉冲发生器，其中避免或至少减少现有技术的缺点。

通过权利要求1的特征部分的特征，根据如上的脉冲发生器获得该目的。在包括这种脉冲发生器的液压脉冲工具及在根据本发明的方法中获得相应的优点。

通过这种方式调适腔，能够影响在腔的一个区域中的液体，使得压强波腹在其第二区域形成。进一步能够使得脉冲活塞经受压强变化或在该压强波腹中提供的液体压强脉冲。作用在脉冲活塞上的液体压强脉冲随后作为工具中压强张力应力脉冲传递，以便为其提供用于碎裂岩石的移动。

当以共振频率激励腔中液体时，从而将形成持续的波。该波的构造由腔的边界条件也即其端壁确定。如果边界条件是使得端壁很刚性的话，流动波节(没有流动变化)和压强波腹(最大边缘压强)将在该位置处产生。如果边界条件相对于液体非刚性，流动波腹(最大变化的流动)和压强波节(没有压强变化)将在该位置处产生。在流动波腹中，液体以最大值移动，这意味着能量约束为动能。在压强波腹，能量约束为弹性能。

因此共振腔的特征在于能量作为动能和弹性能的组合传递。

通过迫使共振腔的一个壁以等于腔的共振频率的频率移动，满足所述非刚性边界条件并且因此将在这个位置处产生流动波腹。

在共振腔的第二端，腔壁基本上是刚性的，这在实践中将为液体形成上述的刚性边界条件，因此形成所述压强波腹。在压强波腹中，压强理想地相对时间以正弦形式变化，也即，围绕平均压强对称。在该位置中的最大压强变化从而能够处于零和两倍平均压强之间。

实践中压强也将在压强波节侧稍微变化。然而，该变化能够如期望那样小或者小到能够由影响共振峰值的高度接受。这能够通过调适钻具带、共振腔和用于送进共振腔的泵的阻力而获得。

影响腔内部共振频率的参数基本上是：腔的长度、边界条件、液体的密度和压缩模数以及某种程度上也有腔的横截面尺寸。

优选液体通过进口/出口送进/出腔，这能够实现经济和实际易操作的方案。

通过分布在腔周围上的多个液体进口/出口，能够均匀地分布液体的输入/输出并且也使用几个液体泵/源，以便获得快速响应和更小损失。

一般，根据本发明的方案对涉及的组件是宽大的，由于在进口侧处产生基本上恒定的满足液体源的反压强，该液体源特别地包括一个或几个泵。因此能够期望每个泵具有相对低程度的载荷并由此具有长寿命时间。

仅仅作为实例能够注意到压强的通常数值能够使得输入处于大约225-275巴，平均压强P₀为250巴，并且在脉冲活塞上的压强从而在最简单情况下在约0和500巴之间变化。

特别地，优选调适腔以使得在操作中具有四分之一波共振或者四分之一奇数倍的波共振。腔合适地调适成在大约200和1000Hz之间的频率。然而也能够使用其它频率。

通过具有圆形横截面的腔，简化了制造。该形状对于(共振)腔来说也最有效并且最免于受损失。

将腔成形为具有线性延伸给出细长形状的可能性，这种细长形状在许多应用场合中优选。然而腔成形为具有弯曲延伸使得能够限制其整体长度。

通过腔相对于其形状可变化并且特别是长度可变化，获得了控制共振频率的可能性，这在不同材料等的加工中是有益的。

通过在脉冲活塞附近布置与(共振)腔分开的脉冲腔，从而通道机构布置在这些腔之间，能够分开共振腔和直接连接到工具自身的部件。

通过布置阀机构用于控制在所述通道机构中的流动，能够有益的调节影响脉冲活塞的脉冲的构造。这里能够控制脉冲使得其形状偏离另外产生的正弦形状，并且例如成形为最小化来自受影响岩石等等的反射效果。

通过使用相互串联连接的多个共振腔，能够例如影响脉冲振幅，特别地升高到大于当使用具有一个共振腔的系统时将另外能够产生的脉冲振幅。