改進的鑿巖鉆機制造技術(shù)

一種鑿巖鉆機，包括：第一控制閥（80）；第一流體回路（70），能夠經(jīng)由第一控制閥（80）供應(yīng)有流體；沖擊活塞（66），能夠由第一流體回路（70）中的流體壓力驅(qū)動；從沖擊活塞（66）至控制閥（80）的多個第一流體回路反饋路徑（72）；阻尼體（50），用以阻尼來自巖面的背壓；阻尼流體腔（52），與阻尼體（50）相關(guān)聯(lián)；其特征在于：第二流體回路（56），與阻尼流體腔（52）流體連通；以及沖程長度控制機構(gòu)（91），能夠由第二流體回路（56）中的流體壓力致動；所述第一流體回路反饋路徑（72）中的流體的流動能夠由所述沖程長度控制機構(gòu)（91）控制，由此可以調(diào)節(jié)所述沖擊活塞（66）的可驅(qū)動的沖程長度。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及工業(yè)用采礦鉆機(ore mining drill)工具,更具體地,涉及向鉆柱提供撞擊和旋轉(zhuǎn)能量的鑿巖鉆機(rock drill)。
技術(shù)介紹
鑿巖鉆機驅(qū)動鉆桿(也稱為鉆柄)，該鉆桿(經(jīng)由鉆柱)將旋轉(zhuǎn)和撞擊能量傳送至具有工作端或巖面端的鉆頭。鉆機工具還經(jīng)由鉆桿和鉆柱供應(yīng)沖洗介質(zhì)(通常為空氣或水)。通常，礦用鉆塔具有“中央”泵，該泵將流體供應(yīng)至“中央”液壓系統(tǒng)內(nèi)。鉆塔和鑿巖鉆機的多個部件依靠液壓系統(tǒng)而運行?！爸醒搿北每梢杂呻姟爸醒搿瘪R達驅(qū)動。鑿巖鉆機還具有另一馬達(該馬達可接收來自“中央”液壓系統(tǒng)的液壓供應(yīng))，所述另一馬達經(jīng)由采用偏置驅(qū)動軸的齒輪裝置產(chǎn)生鉆桿的高速旋轉(zhuǎn)運動。通常，鉆桿以高達約220rpm的速度旋轉(zhuǎn)。這種旋轉(zhuǎn)經(jīng)由鉆柱傳送至位于巖面處的鉆頭，以使得能夠在巖礦中鉆孔。鑿巖鉆機還通過產(chǎn)生沖擊波而在鉆桿上產(chǎn)生撞擊力，所述沖擊波經(jīng)由鉆柱傳送至鉆頭和巖面。這種撞擊力或沖擊波通過來自與鉆桿對齊在相同軸線上的沖擊活塞(封裝在沖擊體內(nèi))的沖擊力而產(chǎn)生。該沖擊活塞由液壓而被驅(qū)動向前和向后，使得端部沖擊鉆桿的一個端部。液壓驅(qū)動回路通常由“中央”液壓系統(tǒng)供應(yīng)。通常是60Hz、2.8噸級別的力。為了應(yīng)對從巖面沿鉆柱回溯的撞擊性的沖擊波，阻尼體對夾持鉆桿端部的卡盤受到的沖擊作緩沖。這種鑿巖鉆機常常需要驅(qū)動重約35千克、約3-6米的鉆柱。根據(jù)巖礦的性質(zhì)，鑿巖鉆機可以每小時鉆過長達60米的巖礦。鑿巖鉆機沿著梁向巖面行進，保持鉆頭的尖端與工作面接觸。鉆頭的旋轉(zhuǎn)和撞擊性的沖擊波使巖面斷裂，在一些情況下使巖礦在鉆頭的尖端處流化。鑿巖鉆機在實際運行中存在許多問題。運行工況是困難且臟的，涉及的負載和力非常高，并且許多故障模式是常見的。匹配以下參數(shù)是非常重要的，包括:鉆頭沿梁行進的速度、所鉆巖礦的類型、旋轉(zhuǎn)速度、以及所用撞擊力的頻率和水平。否則，鉆機會變得不受控制。在巖面處所受壓力與這些參數(shù)相關(guān)，并且鑿巖鉆機阻尼體所受壓力也與這些參數(shù)相關(guān)。這已知為背壓。因此，鉆機所受的背壓與這些參數(shù)相關(guān)。所傳送的撞擊力與特定的巖面匹配對于有效鉆孔來說是重要的。當巖礦非常硬時，需要更大的力來集中在巖面處。這通過使用更長的沖擊活塞沖程長度來實現(xiàn)。更長的沖程長度(也已知為“拋程”)，導(dǎo)致產(chǎn)生更高的活塞的最終沖擊速度，并由此導(dǎo)致產(chǎn)生與短拋程相比顯著增加的沖擊力(力=質(zhì)量X速度/時間)。應(yīng)注意，與在相同背壓下的較短的拋程相比，對于該沖擊活塞循環(huán)，在那個背壓下的較長的拋程被關(guān)聯(lián)到更低的頻率(即，每時間周期更少的沖擊數(shù))。當巖礦軟時，通過采用較短的沖擊活塞沖程長度來使用較小的力，由此當沖擊活塞沖擊鉆桿時產(chǎn)生較低的最終沖擊速度，并由此產(chǎn)生與使用較長拋程相比更小的沖擊力。運行中，影響背壓的主要方式是實際巖礦中的變化一因為鉆機尖端沿梁頂著硬巖礦行進，硬巖礦將會產(chǎn)生高的背壓。當巖礦軟、鉆機卻被指派用于硬巖礦、且鉆機尖端以硬巖礦速度行進時，背壓幾乎完全消失，因為鉆頭尖端在軟巖礦中以比在硬巖礦中更大的距離使巖礦斷裂或流化，導(dǎo)致鉆頭尖端相對于非阻力性物質(zhì)工作，而非相對于可以施加壓力的表面工作。在使用中與鑿巖鉆機相關(guān)聯(lián)的鉆桿被夾持在卡盤中。卡盤的旋轉(zhuǎn)通過齒輪箱產(chǎn)生，由此使鉆桿旋轉(zhuǎn)。卡盤通過阻尼體來緩沖背壓和振動。通常，卡盤壓靠在阻尼體中液壓流體腔中的阻尼活塞上，該阻尼活塞用作襯墊。此阻尼流體腔獨立于“中央”液壓流體系統(tǒng)——阻尼活塞的運動僅增加或降低壓力以吸收振動和背壓。通過這種方式，運行中施加的力在盡可能的程度上與鉆機的主要部件隔離或至少被緩沖。施加在卡盤上的力越大，卡盤就越難推動阻尼體。當背壓由于通過鉆機尖端施加在巖面上更大的壓力而增加時，更大的力施加在卡盤上；而當更小的壓力施加在巖面上時，更小的力施加在卡盤上。更有力地壓在巖面上導(dǎo)致更高的背壓，而較輕柔的巖面壓力降低背壓。背壓的消失導(dǎo)致卡盤相對于阻尼體和沖擊體向前移動，鉆桿端部向前移動遠離沖擊體，并由此使沖擊活塞沖程長度改變?yōu)楦L的拋程。因此，更高的沖擊力接著被施加至鉆桿。這增加了巖面處的力，進一步降低了背壓，并且迅速產(chǎn)生超沖程環(huán)路。沖擊活塞拋程增力口，但由于沒有背壓通過鉆桿，頻率也可能增加。沖擊活塞的非受控超沖程可對鉆機產(chǎn)生非常嚴重且成本高的損壞，包括對“中央”液壓泵及其馬達的損壞。有時，沖擊活塞拋程長度與巖礦類型的匹配通過使用一套調(diào)節(jié)銷來實現(xiàn)，可在當?shù)毓ぷ鬈囬g或甚至在現(xiàn)場來更換所述銷。每個銷都被定形為重新配置驅(qū)動沖擊活塞的液壓回路，以將活塞沖程長度改變?yōu)殚L、中或短。然而，這并不能解決鉆機尖端突然洞穿硬巖礦到軟巖礦內(nèi)的問題。超沖程的問題仍然存在。此外，如果操作者忘記更換銷或丟失銷并且在臟的采礦環(huán)境下，則存在灰塵或污染物進入沖擊活塞液壓驅(qū)動回路并導(dǎo)致成本高的損壞的風險。過去，曾經(jīng)嘗試將電控監(jiān)視系統(tǒng)用于消除超沖程問題。然而，這些系統(tǒng)除了使運行停止一段時間外，系統(tǒng)本身在極端現(xiàn)場工況(通常是非常熱或非常冷以及非常臟的情況)下易于出現(xiàn)故障，并且非常昂貴。本專利技術(shù)的一個目的是提供在鉆孔操作中降低超沖程沖擊的改進方式或替代方式。術(shù)語“前”、“后”或其他相關(guān)術(shù)語的使用是為了便于理解部件的相對位置，并不限制鉆機或部件在特定取向上的運行。本申請引用的任何現(xiàn)有技術(shù)不應(yīng)理解為認可或承認現(xiàn)有技術(shù)形成本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員的公知常識，也不應(yīng)被理解為可被合理地預(yù)期為會被本領(lǐng)域技術(shù)人員斷定、理解或認定為是與公知常識相關(guān)的。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的第一方面提供一種鑿巖鉆機，包括:a)第一控制閥80;b)第一流體回路70，能夠經(jīng)由第一控制閥80供應(yīng)有流體；c)沖擊活塞66，能夠由第一流體回路70中的流體壓力驅(qū)動；d)從沖擊活塞66至控制閥80的多個第一流體回路反饋路徑72 ；e)阻尼體50，用以阻尼來自巖面的背壓；f)阻尼流體腔52，與阻尼體50相關(guān)聯(lián)；其特征在于:g)第二流體回路56，與阻尼流體腔52流體連通；以及h)沖程長度控制機構(gòu)91，能夠由第二流體回路56中的流體壓力致動；所述第一流體回路反饋路徑72中的流體的流動能夠由所述沖程長度控制機構(gòu)91控制，由此可以調(diào)節(jié)所述沖擊活塞66的可驅(qū)動的沖程長度。有利地，沖擊活塞的沖程長度能夠響應(yīng)于與阻尼體的流體腔連通的鉆機背壓的變化而自動地調(diào)節(jié)或控制。避免了與脆弱的電子檢測和控制設(shè)備相關(guān)的問題。避免了與手動重新配置相關(guān)的自動響應(yīng)缺失、手動銷丟失以及灰塵和污染物問題一流體回路可在正?，F(xiàn)場使用期間被密封，而非在更換部件時易受污染物的影響。在一個優(yōu)選實施方案中，所述沖程長度控制機構(gòu)91能夠由第二流體回路56中的流體壓力液壓地致動，以液壓地開啟和/或關(guān)閉所述多個第一流體回路反饋路徑72，從而調(diào)節(jié)所述沖擊活塞66的可驅(qū)動的沖程長度。優(yōu)選地，所述沖程長度控制機構(gòu)91包括致動器活塞94，其與第二流體回路56流體連通并能夠由第二流體回路中的流體壓力致動。優(yōu)選地，所述沖程長度控制機構(gòu)91包括由致動器活塞94驅(qū)動的調(diào)節(jié)器銷92，由此調(diào)節(jié)器銷92的運動開啟和/或關(guān)閉所述多個第一流體回路反饋路徑72。優(yōu)選地，所述調(diào)節(jié)器銷92與第一流體回路70流體連通。優(yōu)選地，所述調(diào)節(jié)器銷92具有平衡端口 92b。優(yōu)選地，所述致動器活塞94具有平衡端口 94b。優(yōu)選地，所述沖程長度控制機構(gòu)91包括復(fù)位彈簧95。在一個優(yōu)選實施方案中，鑿巖鉆機具有本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2010.09.10 AU 20109040661.一種鑿巖鉆機，包括: a)第一控制閥80； b)第一流體回路70，能夠經(jīng)由第一控制閥80供應(yīng)有流體； c)沖擊活塞66，能夠由第一流體回路70中的流體壓力驅(qū)動； d)從沖擊活塞66至控制閥80的多個第一流體回路反饋路徑72； e)阻尼體50，用以阻尼來自巖面的背壓； f)阻尼流體腔52，與阻尼體50相關(guān)聯(lián)； 其特征在于: g)第二流體回路56，與阻尼流體腔52流體連通；以及 h)沖程長度控制機構(gòu)91，能夠由第二流體回路56中的流體壓力致動； 所述第一流體回路反饋路徑72中的流體的流動能夠由所述沖程長度控制機構(gòu)91控制，由此可以調(diào)節(jié)所述沖擊活塞66的可驅(qū)動的沖程長度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑿巖鉆機，其特征在于，所述沖程長度控制機構(gòu)91能夠由第二流體回路56中的流體壓力液壓地致動，以液壓地開啟和/或關(guān)閉所述多個第一流體回路反饋路徑72，從而調(diào)節(jié)所述沖擊活塞66的可驅(qū)動的沖程長度。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的 鑿巖鉆機，其特征在于，所述沖程長度控制機構(gòu)91包括致動器活塞94，所述致動器活塞與第二流體回路56流體連通并能夠由第二流體回路56中的流體壓力致動。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鑿巖鉆機，其特征在于，所述沖程長度控制機構(gòu)91包括能夠由致動器活塞94驅(qū)動的調(diào)節(jié)器銷92，由此調(diào)節(jié)器銷92的移動開啟和/或關(guān)閉所述多個第一流體回路反饋路徑72。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鑿巖鉆機，其特征在于，所述調(diào)節(jié)器銷92與第一流體回路70流體連通。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鑿巖鉆機，其特征在于，所述調(diào)節(jié)器銷92具有平衡端口92b。7.根據(jù)權(quán)利要求3-6中任一項所述的鑿巖鉆機，其特征在于，所述致動器活塞94具有平衡端口 94b。8.根據(jù)權(quán)利要求3-7中任一項所述的鑿巖鉆機，其特征在...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：A·桑斯特，康德純，G·懷特，
申請(專利權(quán))人：澳大利亞鑿巖設(shè)備制造與維護有限公司，
類型：
國別省市：