[发明专利]用于钻岩机的撞击装置、用于获得往复式撞击活塞运动的方法以及钻岩机

说明书

技术领域

本发明涉及一种依据权利要求1前序部分的用于钻岩机的撞击装置和依据权利要求10前序部分的用于获得往复式撞击活塞运动的方法。本发明还涉及一种包括这种撞击装置的钻岩机。

背景技术

之前从US 5,372,196中就可知这种撞击装置。这种撞击装置包括撞击活塞，其可在机器壳体内往复运动。撞击活塞的这种往复运动可由阀装置控制，其中阀元件可在机器壳体内来回移动。在它的后端，机器壳体具有空间，该空间中提供有压力流体，由此在向前的方向上驱动所述撞击活塞。可被加压的第二腔室被配置为向后驱动所述撞击活塞。

所述已知的撞击装置工作良好且其目的在于达到在150Hz量级的撞击频率。然而最近在岩石钻探中对较高工作效率和更好经济性的期望导致了对更高撞击频率的期望。

发明内容

在这些愿望的背后，就是本发明的目标，提供对开头阐述的撞击装置的改进，所述改进具有以更高频率操作的可能性。

通过权利要求1前序部分的特征，在最初提及的撞击装置中可达到此目的。

伴随的其它目的通过权利要求10的特征部分的特征在前面提到的方法中达到。

通过设置驱动活塞(其具有通过第二腔室中的压力流体进行致动的驱动区域，使该驱动区域与期望的一样大，并且特别地可大于撞击活塞自身上的相应致动表面)，为提高的向后驱动速度以及由此而增加的撞击频率提供了可能性。

此外，通过使驱动活塞分离(在这里意味着在撞击活塞已经在钻柄上完成其冲击之后，驱动活塞相对于撞击活塞进行自由的轴向运动)，可避免在钻杆柱中产生不利形态的应力波。特别是避免了应力波峰的形成，该应力波峰可能是对操作不利的，因为它可在钻杆柱内引起不期望的疲劳峰值。因此撞击活塞可依据本发明被优化构造成其自身进行冲击，而在构造该驱动活塞时要考虑向后驱动的情况。

更进一步的优点是第二腔室中的压力可以选择更低，而且撞击装置实质上仍可具有比依据背景技术的撞击装置更高的撞击频率。

采用依据本发明的配置，达到300-500Hz的撞击频率是完全现实的。而且此外，还可以具有更高的撞击频率。

优选的是，驱动活塞包括缓冲部分，其在撞击活塞完成冲击之后与壳体内的缓冲腔室相协作，以便在驱动活塞已经停止其与撞击活塞的协作之后获得驱动活塞的逐渐缓冲。特别优选的是所述缓冲腔室连接到压力介质源，用以通过将缓冲腔室中增加的压力传输到所述压力介质源来收复在缓冲期间释放的能量。

优选的是，第一腔室被配置为加压到持久的压力。特别是第二腔室通过阀装置被周期性加压。通过具有驱动活塞的配置，驱动区域、第二腔室中的压力和第一腔室中的压力之间的关系可被优化选择，以获得期望的撞击频率。

伴随的其它优点在依据本发明的方法和钻岩机中获得。

附图说明

现在将通过实施例并参考附图对本发明进行更详细的说明，其中：

图1用图解示出了依据本发明的撞击装置，其撞击活塞处于第一位置，

图2示出了图1中的撞击装置，其撞击活塞处于第二位置，

图3用框图的方法示出了依据本发明的方法。

具体实施方式

图1中所示的撞击装置1在壳体2内部包括带有后部压力表面6的可往复运动的撞击活塞3，该后部压力表面6通过第一腔室5中的加压流体的压力沿撞击活塞3的向前方向被致动，用于在对工具(未示出)进行冲击前加速。

在离开第一腔室一段距离处，撞击活塞3被驱动活塞7围绕，该驱动活塞7具有包括第一驱动区域9和第二驱动区域10的驱动表面，该驱动表面被第二腔室8中的加压流体的压力致动，用于在完成冲击后向后驱动撞击活塞3。为此目的，驱动活塞7具有环形接合表面13，其在向后驱动位置与撞击活塞3上的致动表面14相协作，用以沿向后的方向，如图1中所见向右移动撞击活塞3。

此外，驱动活塞7包括缓冲部分11，其在驱动活塞7的前部位置进入缓冲腔室12中，使得被包封于此缓冲腔室12中的流体在驱动活塞7的第二驱动区域10上施加缓冲力。

第一腔室5可被持久加压，而第二腔室8可通过撞击装置1的主阀4′以本身以前公知的方式被周期性加压，由此主阀4′的阀元件受撞击活塞3的位置控制，撞击活塞3通过其上阀部分V控制主阀4′的阀元件，用以分别加压和抽空第二腔室8。