与用于凿岩机的冲洗头相关的装置以及凿岩机 |
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| 申请号 | CN201380060469.8 | 申请日 | 2013-10-29 | 公开(公告)号 | CN105026680B | 公开(公告)日 | 2017-07-07 |
| 申请人 | 阿特拉斯·科普柯凿岩设备有限公司; | 发明人 | 佩尔·琼森; | ||||
| 摘要 | 一种用于凿岩机(1)的冲洗头(3)的装置，该凿岩机(1)包括机器壳体(3)以及位于缸体(18)内的能够来回移动的撞击 活塞 (17)，该撞击活塞(17)设置成对柄状接合件(15)施加冲击作用，其中，柄状接合件具有对称轴线(19)以及用于与位于围绕柄状接合件(15)的冲洗头(3)中的冲洗介质室(24)配合的冲洗介质通道(22、23)，所述冲洗头(3)设置有用于与冲洗软管(10)连接的连接单元(7)。该冲洗头(3)和机器壳体(2)具有与张 力 (F)的力方向重合的配合的紧固装置和紧固元件(6)，该 张力 (F)由冲洗介质软管(10)施加在连接单元(7)上，配合的紧固装置和紧固元件(6)用于冲洗头(3)相对于机器壳体(2)在垂直于所述对称轴线(19)的方向上的可移动性。该装置还涉及一种包括这种装置的凿岩机。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于凿岩机(1)的冲洗头(3)的装置，所述凿岩机(1)包括机器壳体(2)以及位于缸体(18)内的能够来回移动的撞击活塞(17)，所述撞击活塞(17)设置成对柄状接合件(15)施加撞击作用，其中，所述柄状接合件具有对称轴线(19)以及冲洗介质通道(22、23)，所述冲洗介质通道(22、23)用于与位于围绕所述柄状接合件(15)的所述冲洗头(3)中的冲洗介质室(24)配合，所述冲洗头(3)设置有用于与冲洗介质软管(10)连接的连接单元(7)，其中，所述装置的特征在于， |
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| 说明书全文 | 与用于凿岩机的冲洗头相关的装置以及凿岩机技术领域[0001] 本发明涉及一种用于凿岩机的冲洗头的装置，该凿岩机包括机器壳体以及位于缸体内的能够来回移动的撞击活塞，该撞击活塞设置成对柄状接合件施加撞击作用，其中，该柄状接合件与设置有用于与冲洗软管连接的连接单元的冲洗头配合。本发明还涉及一种包括这种装置的凿岩机。 背景技术[0002] 为了在岩石钻凿期间将冲洗介质引入到钻柱中的冲洗通道中，先前已知提供了具有连接至冲洗流体源的冲洗头的例如用于爆破孔钻凿的凿岩机。冲洗头通过衬套和密封装置接触柄状接合件并且允许柄状接合件在操作期间相对于冲洗头旋转并执行受限的轴向运动。 [0004] 由于凿岩机的操作导致了在机器壳体中柄状接合件与其支承衬套之间的相对较大的磨损的风险，因此柄状接合件的径向运动通常由于该增大的磨损而增大。这使得冲洗头的所述第一变体由于柄状接合件的渐增的径向运动继而受到磨损，这导致冲洗密封装置处的泄露以及使得冲洗介质逸入机器壳体中。 [0005] 在所述变体中的另一变体中，由于冲洗头在某点处被允许与柄状接合件一起移动，因此，减小了因衬套磨损引起的通过柄状接合件的径向运动对冲洗头的作用所带来的问题。然而，先前已知的解决方案仍承受磨损问题、是相对复杂的并且需要使用专门制造的部件。 [0006] US 4,854,394和WO 2011/084093 A1可以作为背景技术的示例被提到。 发明内容[0007] 本发明的目的在于提供一种与根据以上描述的凿岩机相关的装置，该装置包括与凿岩机的冲洗头相关的可靠且经济可行的解决方案。 [0008] 与以上类型的装置有关的目的因以下方面得以实现：冲洗头和机器壳体具有配合的紧固装置和紧固元件，在凿岩机的操作中，所述配合的紧固装置和紧固元件设置成与由冲洗介质软管施加在连接单元上的张力的力方向基本重合，以及所述配合的紧固装置和紧固元件能够相对移动并且由此允许冲洗头相对于机器壳体在垂直于所述对称轴线的方向上的可移动性。 [0009] “与由冲洗介质软管施加的张力的力方向重合”在此意在涉及包括这些张力的假想延长线的线，其中，该线沿张力的方向延伸并延伸穿过张力与冲洗头连接的点。这通常意味着，在沿凿岩机的冲击方向观察时，所述配合的紧固装置和紧固元件定位在软管与冲洗头连接的位置的前方。 [0010] 由此得到下述优势：从冲洗介质源引出的冲洗介质软管可以直接连接至冲洗头以及用于接受存在于冲洗介质软管中的张力的有效装置可以在不影响冲洗头的定位和/或对准的情况下直接设置在机器壳体中。 [0011] 由此，避免了先前悬浮的冲洗头所产生的问题，也就是说：冲洗介质软管固定到与机器壳体紧邻的另一紧固装置中，以从该位置通过专用的部件或特别地定尺寸的软管或管件传递到冲洗头。 [0012] 由于可以避免在沿冲击方向观察时从机器壳体的中央部或后部横向延伸的特定部件，因此本发明还允许节省空间的方案。 [0013] 呈软管附接装置的形式的这些部件可能另外会承受干涉其他设备的风险并且从而需要凿岩机附近的空间。 [0014] 本发明的方案还使得可以在几乎没有阻力的情况下并且在不阻碍用于冲洗介质软管的紧固装置的情况下使冲洗头跟随柄状接合件在径向方向上的运动，这是因为冲洗介质软管被允许沿着机器壳体的整个长度不受约束。 [0016] 优选的是，该装置构造成使得所述配合的紧固装置和紧固元件设置成与冲洗介质软管在连接单元处的纵向轴线重合，该纵向轴线也与所述力方向重合。特别优选的是，这种构型使得力方向基本平行于所述对称轴线。这使得本发明的装置在不需要用于对该构型的预先受力分析的情况下在逻辑上可生产。 [0017] 优选地，机器壳体在机器壳体的前部部分的区域中具有用于冲洗头的腔，由此，冲洗头以在一定程度上免受外在影响的方式被保护在所述腔内。 [0018] 优选的是，所述紧固元件包括具有销轴线的销装置，并且所述紧固装置包括包围销装置并具有坐置件轴线的坐置件。特别优选的是，所述销轴线和坐置件轴线至少当该装置没有操作时相对于所述对称轴线基本形成直角，并且相对于所述对称轴线形成大致直角。 [0019] 优选地，所述配合的紧固装置和紧固元件中的一者固定至冲洗头，并且所述配合的紧固装置和紧固元件中的另一者固定至机器壳体。冲洗头被适当地制造有一体的紧固装置或紧固元件，而所述紧固装置或紧固元件例如借助于螺纹紧固件以可释放的方式固定至机器壳体。 [0020] 优选的是，所述配合的紧固装置和紧固元件之间设置有弹性元件以获得这些部件之间的柔性的可移动性。该元件可以为不同类型的弹性装置，但优选地为弹性衬套。这种衬套由适当的橡胶或类似橡胶的材料适当地制成。 [0021] 优选地，弹性衬套与所述配合的紧固装置和紧固元件中的至少一者之间设置有游隙以允许冲洗头与机器壳体之间的可移动性。弹性衬套可以相对于所述配合的紧固装置或紧固元件中的一者或者相对于所述配合的紧固装置或紧固元件两者非常合适地设置有游隙。 [0022] 可以设置成：所述紧固元件和紧固装置通过弹性屈服连结件相互连接，该弹性屈服连结件沿力方向延伸。 [0023] 为了进一步控制冲洗头的运动，适当的是，该冲洗头还具有用于冲洗头的内侧稳定的装置件。这可以以一方面在冲洗头上另一方面在腔中设置配合装置的方式来实现。这些装置从而构造成允许冲洗头在从对称轴线观察的径向方向上的运动，但防止在轴向方向上的运动。 [0024] 适当的是，所述配合的紧固装置和/或紧固元件的位置在沿所述力方向观察能够进行调节，以例如弥补对所涉及的部件等的磨损。 [0025] 冲洗头适当地为下述类型：在冲洗介质室的每侧均具有用于与柄状接合件配合的支承衬套和冲洗密封装置。 [0027] 现在将通过实施方式并参照附图对本发明进行更加详细地描述，在附图中： [0028] 图1示意性地示出了配备有根据本发明的装置的凿岩机， [0029] 图2以放大的比例、部分以截面的方式示出了图1中的凿岩机的前部部分的细节，[0030] 图3以放大的比例、部分以截面的方式示出了第一替代性凿岩机的前部部分的细节， [0031] 图4和图4a以放大的比例、部分以截面的方式示出了第二替代性凿岩机的前部部分的细节，以及 [0032] 图5和图5a以放大的比例、部分以截面的方式示出了第三替代性凿岩机的前部部分的细节。 具体实施方式[0033] 在下面的详细描述中，相似的部件已经用相同的附图标记进行了部分地描绘。 [0034] 图1示出了凿岩机1，其适于钻凿为相对较窄的钻孔的爆破孔。该凿岩机1具有机器壳体2，其中，撞击活塞17用于在缸体18内运动并用于对柄状接合件15进行撞击作用。该柄状接合件15通常能够在衬套13内移动并且能够连接至钻柱(未示出)的钻柱部件，该钻柱在其最远端处支撑钻头。 [0035] 出于冲洗的目的，凿岩机1设置有与柄状接合件15连通的冲洗头3，所述冲洗头3继而连接至冲洗介质软管10，冲洗介质软管10用于将来自冲洗介质源(未示出)的冲洗介质通过冲洗头3传送到柄状接合件15中的通道中，从而进一步输送穿过钻柱并且直到所述钻头。 [0036] 进一步通过图1示出的是，冲洗头3设置在位于机器壳体2的前部部分2’中的腔16中，冲洗头3以惯常的方式围绕柄状接合件15，并且冲洗头3通过总体上用附图标记6指示的配合的紧固装置和紧固元件固定至所述前部部分2’。 [0037] 图2中的放大截面图更加详细地示出了本发明，其中，冲洗头3布置在位于机器壳体2的前部部分2’中的腔16中。冲洗头3具有冲洗介质室24，该冲洗介质室24在两侧具有对柄状接合件15作用的轴承衬套5和冲洗密封装置4。 [0038] 冲洗头3连接至冲洗介质软管10以使冲洗介质通过连接单元7被引入冲洗头中，该连接单元7接纳冲洗介质软管10并与紧固螺母9一起固定冲洗介质软管10。待进入的冲洗介质从连接单元7穿过引入通道25进入冲洗介质室24。冲洗介质通过与冲洗介质室24齐平的一个或更多个径向通道部分23从冲洗介质室24传输至冲洗介质通道22，该冲洗介质通道22居中地设置在柄状接合件15中。 [0039] 在用凿岩机进行钻凿期间，拉力或张力F沿冲洗介质软管10的纵向轴线A的方向、沿力方向作用在冲洗介质软管10上。该张力F源自软管张紧装置(未示出)，软管张紧装置设置在支承凿岩机的钻机上。软管张紧装置特别地(i.a.)旨在通过拉伸冲洗介质软管10来防止冲洗介质软管10在操作中的过度振荡运动。 [0040] 以上提到的“与由冲洗介质软管施加的张力的力方向重合”在这种情况下意味着与冲洗介质软管10的所述纵向轴线A重合。 [0041] 张力F具有下述大小，使得这种大小的张力可能潜在地影响冲洗头3在凿岩机内的对准和定位。因此，根据本发明，所述配合的紧固装置和紧固元件6设置成用于接受该张力F。 [0042] 所述配合的紧固装置和紧固元件6包括分别位于冲洗头3上的装置以及位于机器壳体2的前部部分2’上的装置。在图2中示出了该装置件的实施方式，其中，冲洗头3上设置有突出销装置26，该突出销装置6具有圆筒形支承表面并且具有销轴线20，该销轴线20相对于柄状接合件15的对称轴线19形成大致直角并与该对称轴线19相交。 [0043] 前部部分2’还具有用于接纳销装置26的坐置件12，所述坐置件具有圆筒形内支承表面和坐置件轴线21，该坐置件轴线21也与对称轴线19基本垂直并相交。 [0044] 理论上，销轴线20与坐置件轴线21相同，但事实上，由于弹性、故意设置的游隙以及磨损，这些轴线之间在横向位置以及平行方面存在略微的偏差。 [0045] 坐置件12形成在配备有所述环形支承表面的突出部中，所述突出部从前部部分2’的下述一部分延伸：前部部分2’的所述一部分在沿冲击方向R上观察时定位在冲洗介质软管(在连接单元7的区域中)的纵向轴线A的假想延长线的前方，所述张力F沿着纵向轴线A起作用。 [0046] 因此，坐置件12中的所述支承表面的中央部分以及销装置26上的所述支承表面的中央部分以与所述纵向轴线A基本重合的方式定位，使得张力F的作用线的延长线基本居中地作用在销装置以及坐置件上。由此，所述张力F将在不影响冲洗头3的定位和对准的情况下通过所述配合的紧固装置和紧固元件6被机器壳体有效地接受。 [0047] 在示出的实施方式中，例如由橡胶材料制成的弹性衬套8设置在坐置件12中并且围绕销装置26。该衬套允许销装置26与坐置件12之间的运动。 [0048] 另外，衬套8以一定的较小游隙适当地接纳在坐置件12内以及/或者适当地接纳成与销装置26相对，从而当能够预期柄状接合件沿径向方向进行运动时，使在装置的操作中抵抗冲洗头与前部部分2’之间的运动的阻力最小化。 [0049] 在图2中，示出了位于前部部分2’上的可释放部件27，该可释放部件27在沿冲击方向观察时向后延伸经过腔16，并且该可释放部件27包括所述突出部并且从而包括所述坐置件12。为了冲洗头3的拆卸，部件27被简单地移除以允许不受限地进入腔16。 [0050] 图3中示出了本发明的第二实施方式，在第二实施方式中，冲洗头3具有与冲洗介质软管10的纵向轴线A共线并沿冲击方向R突出的突出部28，所述突出部28具有坐置件12’，该坐置件12’具有圆筒形内支承表面和坐置件轴线21’，该坐置件轴线21’与对称轴线19基本垂直并相交。具有外圆筒形支承表面并具有销轴线20’——销轴线20’也相对于对称轴线19大致形成直角并与对称轴线19相交——的销装置29以具有套筒的螺栓的形式构造，该螺栓被拧入到围绕柄状接合件15的前部部分2’的前部30中。 [0051] 销装置29和周围的坐置件12’在这种情况下在沿冲击方向R观察时也定位在冲洗介质软管的纵向轴线A的假想延长线的前方，所述张力F沿着纵向轴线A起作用。因此，坐置件12’中的所述支承表面的中央部分以及销装置29上的所述支承表面的中央部分以与纵向轴线A基本重合的方式定位，使得张力F的作用线的延长线基本居中地连接在销装置上以及坐置件上。由此，与以上所讨论的情况对应，所述张力F将在不影响冲洗头3的定位和对准的情况下通过所述配合的紧固装置和紧固元件6被机器壳体接受。例如由橡胶材料制成的弹性衬套8’以与以上所讨论的情况相对应的方式设置成允许部件之间的相对运动。 [0052] 图4示出了本发明的第三实施方式，在该实施方式中，作用在冲洗头上的张力F通过由弹性材料至少部分地制成的弹性屈服连结件31抵消(relieve)。该连结件31具有沿着张力F的作用线的延长线的延伸部以实现与以上所说明的相同或对应的抵消作用。该连结件31一方面用紧固元件32固定至冲洗头3，另一方面用紧固装置33固定在前部部分2’的前方区域30处。紧固元件——紧固装置32和33——根据该实施方式在所述连结件31上配合并被示出为螺钉，但其也可以呈其他适当的紧固装置的形式。图4a以截面形式示出连结件31，在图4a中示出了连结件31具有矩形的板状横截面。 [0053] 另外，其他的实施方式也是可能的，在其他实施方式中，以类似的方式固定在部件中的一个部件上的一个装置通过除板形形状以外的其他形式的非刚性中间装置接合至固定至部件中的另一部件的元件，使得在冲洗头与机器壳体之间的所需的相对可移动性成为可能的同时实现张力的抵消(relief)。 [0054] 图5涉及与图2中示出的一个实施方式基本对应的实施方式。然而，图5中的实施方式还具有下述装置件：该装置件位于距包括张力F的假想延长线的对准一定距离处且使冲洗头3内侧稳定，该张力F在这种情况下也沿着冲洗介质软管10的纵向轴线A的延长线。该装置件包括凹部37，该凹部37具有矩形截面并且位于前部部分2’中，销装置38接合到该凹部37中，该销装置38具有圆形截面并且被具有矩形的外轮廓截面的弹性衬套39包围。凹部37的平面支承表面与衬套39之间设置有较小的游隙，所述支承表面以相对于柄状接合件的对称轴线19成直角的方式延伸。 [0055] 凹部与衬套的平行于柄状接合件的对称轴线19延伸的表面之间存在较大的游隙，使得实际上在操作中，这些表面将不会彼此接触。 [0056] 通过这种构型，例如在柄状接合件的径向运动期间，通过防止或至少限制冲洗头在距包括张力F的假想延长线的所述线一定距离处的内部部分处的与柄状接合件的对称轴线19平行的运动而使冲洗头沿轴向方向的运动稳定，同时，允许冲洗头的内部部分与前部部分2’在径向方向上相对运动。 [0057] 本发明可以在随附权利要求的范围内被进一步地修改。配合的紧固装置和紧固元件因此可以以其他方式构造。附图中示出的销装置具有一个自由端部。然而，还可以设置有在两端处由冲洗头的一部分支承或者在需要的位置处由机器壳体的部分支承的销装置。 [0058] 可以设置以不同方式连接至冲洗头3的冲洗介质软管。在图2至图5上示出了变体，在这些变体中，张力F的作用线与对称轴线19基本平行。然而，还可以存在其他实施方式，例如在这些实施方式中，穿过连接单元7的轴线与对称轴线19形成角度。 [0059] 另外，在这种情况下，本发明也是可适用的，但是其将需要进行受力分析以提供实际张力与所述配合的紧固装置和紧固元件6要被应用的方向之间的对准，从而有效地接受该张力并防止该力或力矩传输至冲洗头而使得出现过度的磨损并从而出现相关联的问题。为此，这些实施方式不是优选的。 [0060] 可以设置调节装置以使所述配合的紧固装置和/或紧固元件中的一者(或者甚至这两者)的位置在沿所述力方向观察能够进行调节。这可以例如因坐置件能够沿所述力方向移位来实现。在如图4中的弹性连结件、板等的情况下，连结件的固定点能够通过能够将具有改变的直径的镶嵌物可移位地定位到紧固孔等中来进行调节。 [0061] 本发明不限于用于爆破孔钻凿的机器，而也适用于其他类型的凿岩机。 |
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