[发明专利]保护岩石钻机不受腐蚀的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于保护腐蚀环境中的撞击式岩石钻机的装置和方法。

背景技术

由于实践的原因，撞击式岩石钻机包括称为壳体部分的多个大型部分，这些大型部分借助于螺栓接合部保持在一起以形成钻机。典型的壳体部分是前部部分、齿轮箱壳、中间部分、圆筒部分和后锤头(back head)。壳体部分中的每一个容纳用于机床的功能所需的大量部分，例如，撞击活塞、活塞导向件、阀导向件、减震活塞等。由于技术和经济上的原因，壳体部分由硬化钢制成。所选材料选择成满足几个功能要求、制造要求以及经济要求。

术语“分离平面”在本文中限定为在已经组装的接合部中的两个壳体部分之间的接触表面，并且其表示所有接触的表面，不论它们相对于纵向轴线的取向如何都是这样。接合部中的分界表面传递动力。

术语“端部平面”在本文中将限定为包含在一个且相同的分界平面中的任何一个壳体部分的表面的全体。

端部平面被抛光成平面的并且通常定向成使得它们垂直地横向于纵向轴线。端部表面的质量和表面光洁度对于钻机的功能至关重要，并且很难获得完全平的端部平面。如下文中将要解释的，最轻微的倾斜或不规则可能对机床造成灾难性的后果。

在地下钻探的撞击式岩石钻机使用现存的水将钻屑从钻头和钻孔中冲走。存在于矿中的水通常是酸性的、含盐的并且高腐蚀性的。来自周围环境的酸性的、含盐的并且腐蚀性的冲洗水进入钻机的接合部中的分界平面中的不规则部并且导致腐蚀。其起始于浸蚀掉最外部表面的腐蚀，并且这导致水能够侵袭的另外的不规则部。端部平面上的腐蚀侵袭的程度通常是确定壳体部分的寿命的因素。

可用一种用于保护在使用时分离平面不受腐蚀性水和钻屑的渗入的已知的方法。该方法是将软密封件放入端部平面的槽中。该方法导致在特定腐蚀性环境中槽外部的材料腐蚀，并且这又导致密封槽和密封件被破坏，由此引起泄露。

此外，在用于地下的液压钻机中先前已知：与油混合的加压空气形式的润滑剂供应至作为接合部的一部分的端部表面。构思为：除了润滑剂之外，当在端部表面之间的任何位置处出现小裂缝时，在这种情况下将要流出的油和空气的混合物将阻止水和钻屑的渗入。如果腐蚀起始于端部表面的外部边缘——除此之外，例如不使用钻机时也都可能出现的——那么随着时间的推移会形成通道，油和加压空气混合物的较大一部分能够穿过该通道。这导致端部平面的其它部分不能被润滑，并且因此不能被保护。在不存在润滑的情况下，因为运行过程中钻机中的端部平面之间经常发生微移动，因此存在过热和焙烧至卡住。

因此，需要一种用于保护作为撞击式岩石钻机中的接合部的一部分的分离平面和端部平面的装置和方法，并且以这种方式减小岩石钻探的运行成本。现有技术的解决方法不能满足这些需求。

发明内容

本发明的目的是提供对于使用者来说使岩石钻探更加节省成本的装置和方法，并且特别是在具有酸性、含盐的和腐蚀性水的采矿环境中是这样。

根据第一方面，本发明涉及一种用作用于撞击式钻探的岩石钻机的一部分的装置。该装置包括具有至少一个端部平面的壳体部分，该至少一个端部平面由第一区域和第二区域构成，其中第一区域包括端部平面的至少一部分外部轮廓并且由抗腐蚀材料构成。

术语“抗腐蚀材料”在此处用于表示生锈缓慢或未显示生锈的趋势的材料。

主要地，端部平面的边缘的一部分包括布置在抗腐蚀的材料中的一部分外部轮廓。端部平面的外部边缘在向外的方向上密封，并且因此在接合部的外部轮廓中消除了的腐蚀侵袭所需的条件，并且使腐蚀侵袭的危险最小化。本发明因此具有如下优点：改善分离平面中对于腐蚀侵袭的抵抗性能，并且其主要防止裂隙腐蚀。

作为接合部的一部分并且当钻机在不使用时也存在暴露于腐蚀性水的危险的端部平面部分布置成由抗腐蚀材料制成。抗腐蚀材料应该具有很高的密度以便能够阻止水进入。此外，该材料应该具有与基底材料的硬度相对应的硬度，以便实现对于耐用性的高的要求。抗腐蚀材料可以由例如，不锈钢、包含钴和铬的合金(例如，商标为Stellite的产品)、或适合的陶瓷材料构成。

本发明的目的是阻止接合部的分离表面中的表面腐蚀侵袭。在根据本发明的设有多个壳体部分并且在压力下放置有油和加压空气混合物的岩石钻机中，如预定的那样，油和加压空气混合物将大部分保留在机床的壳体中并且将保护分离平面。以这种方式实现了有效的润滑和抵抗腐蚀侵袭的有效的保护。

该结果将使得壳体部分的寿命显著地增加，壳体部分对于使用者来说非常昂贵，由此每米钻孔的运行成本将相对低很多。