用于钻孔的液压旋转冲击设备 |
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| 申请号 | CN201010296161.1 | 申请日 | 2010-09-29 | 公开(公告)号 | CN102400643A | 公开(公告)日 | 2012-04-04 |
| 申请人 | 蒙塔博特公司; | 发明人 | 让-斯尔凡·可玛蒙; | ||||
| 摘要 | 一种液压旋转冲击设备(2)包括形成支承件的壳体(3)；包括纵向主体(8)的冲击机构，该主体(8)沿着主体的轴线(A)以旋转方式安装在壳体(3)内，该冲击机构包括沿着主体的轴线延伸的缸(9)、以滑动方式安装在缸内并用来冲击连接到 钻杆 上的钻柄(13)的冲击 活塞 (11)、以及被设置用于控制冲击活塞(11)沿着主体轴线的往复运动的分配装置；以及被设置用于驱动冲击机构的主体(8)沿着与主体轴线大致重合的旋 转轴 线(B)旋转的 马 达(6)。冲击机构包括安装在主体(8)上并被设置用于闭合主体的端部之一的闭合盖(12)，所述闭合盖以旋转方式连接到马达的 输出轴 (7)，并至少部分地包括分配装置。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用来钻孔的钻孔类型的液压旋转冲击设备(2)，其包括： |
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| 说明书全文 | 用于钻孔的液压旋转冲击设备[0001] 本发明涉及一种用于钻孔的钻孔类型的液压旋转冲击设备。 [0004] 冲击机构通常被刚性地组装在旋转冲击设备的壳体内，而旋转机构经由减速小齿轮驱动钻杆的钻柄旋转，该旋转机构包括横向安装在与冲击机构轴平行的轴上的马达。钻柄因此被驱动而旋转运动，并接收由冲击机构的活塞提供的冲击。 [0006] 文件FR2902821描述一种旋转冲击设备，其包括形成支承件的壳体，以及包含纵向主体的冲击机构，该冲击机构沿着主体的轴线可旋转地安装在壳体中，包括沿着主体的轴线延伸的缸、在缸内滑动安装并用来冲击与至少一根钻杆相连接的钻柄的冲击活塞、以及被设置用来控制冲击活塞沿着主体轴线的往复运动的分配装置。旋转冲击设备还包括被设置用来驱动机械冲击主体沿着与主体轴线大致重合的旋转轴线旋转的马达。 [0008] 这种技术方案使得可能弥补所述传统解决方案的缺陷，但是由于存在具有大直径的环形分配器，该技术方案使得该设备的宽度增加以及大量的加压流体泄露，造成装置效率降低。 [0009] 这种解决方案的技术难点还在于：在旋转操作的情况下，即没有进给冲击机构时，该机构的主体能够与设备壳体的后内壁强烈摩擦接触。 [0010] 本发明旨在解决这些缺陷的所有或部分缺陷。 [0011] 形成本发明基础的技术问题特别包括提供一种具有简单、经济和紧凑结构并具有改善的效率的液压旋转冲击设备。 [0012] 因此，本发明涉及一种用于钻孔的钻孔类型的液压旋转冲击设备，其包括： [0013] -形成支承件的壳体； [0014] -包括纵向主体的冲击机构，该冲击机构沿着主体的轴线以可旋转方式安装在壳体中，包括沿着主体的轴线延伸的缸、以滑动方式安装在缸内并用来冲击连接到装备有工具的钻杆的钻柄的冲击活塞，以及被设置用于控制冲击活塞沿着主体轴线的往复运动的分配装置； [0015] -被设置用于驱动冲击机构的主体沿着与主体轴线大致重合的旋转轴线旋转的马达； [0017] 闭合盖至少部分地包括分配装置的事实使得可能获得更加紧凑的旋转冲击设备，并且可以使用具有较小尺寸的分配器，从而限制了加压流体的泄露，并因此改善了设备的效率。 [0018] 有利地，该设备包括高压流体供给回路、低压返回回路、以及推动腔室，所述推动腔室至少部分地由主体和冲击活塞限定，并被设置用于在分配装置的作用下与供给回路和返回回路交替连接。 [0019] 优选地，所述分配装置包括分配器以及用于控制至少部分地设置在闭合盖中的分配器的运动的装置。 [0020] 根据第一实施例，所述分配器被安装在形成在封闭盖内的第一孔内。 [0021] 优选地，所述分配器包括第一控制面和与第一控制面相对的第二控制面，并且所述控制装置至少包括第一控制通道和第二控制通道，所述第一控制通道一方面通入缸内并且另一方面通入位于分配器的第一面的一侧的第一孔的第一部分内，所述第二控制通道一方面通入缸内并且另一方面通入位于分配器的第二面的一侧的第一孔的第二部分内，第一和第二控制通道至少部分地形成在闭合盖中，并被设置用于根据冲击活塞在缸内的位置来控制分配器。 [0022] 根据第二实施例，所述分配器包括中央部分、平行于分配器的轴线延伸的第一端部、以及对抗第一端部并平行于分配器的轴线延伸的第二端部，所述中央部分以滑动方式安装在形成在冲击机构的主体内的第二孔内，所述第一端部以滑动方式安装在形成在闭合盖内的腔内，并通入第二孔内，并且所述第二端部以滑动方式安装在形成在主体内的腔内，并通入第二孔内。 [0023] 有利地，所述控制装置包括由第一端部的自由端和闭合盖限定的第一控制腔室、由第二端部的自由端和主体限定的第二控制腔室、连续地连接到供给回路并通入第一控制腔室内的第一控制通道、以及一方面通入缸内，并且另一方面通入第二控制腔室内的第二控制通道，所述第二控制通道被设置用于根据冲击活塞在缸内的位置与供给回路和返回回路交替地连接。有利地，第一控制通道至少部分地形成在闭合盖内。 [0024] 优选地，第二端部具有比第一端部的截面大的截面。 [0025] 根据第三实施例，所述分配器以滑动方式安装在缸内，并包括管状部分，其朝着冲击活塞的端部由与冲击活塞和主体一起限定推动腔室的后壁所覆盖。 [0026] 有利地，所述控制装置至少包括至少部分地由闭合盖和分配器的管状部分限定的第一控制腔室，以及一方面通入第一控制腔室并且另一方面通入缸内的第一控制通道，第一控制通道被设置用于根据冲击活塞在缸内的位置交替地连接到供给回路和返回回路。 [0027] 优选地，所述分配器的后壁具有至少一个校准开口，该校准开口优选是轴向的，被设置用于连接推动腔室和第一控制腔室。 [0028] 有利地，所述分配装置包括平行于分配器的轴线延伸并以滑动方式安装在设置在闭合盖内的腔内的推动部分，推动部分包括第一端部和与第一端部相对并被设置用于与分配器的后壁协作的第二端部，并且控制装置至少包括由闭合盖和推进部分的第一端部限定的第二控制腔室，以及通入第二控制腔室内并连续地连接到供给回路的第二控制通道。根据一个实施例，推动部分与分配器形成整体，并从其后壁延伸。根据另一实施例，推动部分不与分配器形成整体，并且由与分配器相独立的部件形成。 [0029] 优选地，所述分配器在第一所谓的闭合位置和第二所谓的远离位置之间以滑动方式安装在缸内，在闭合位置上，分配器的管状部分靠近闭合盖定位，并且优选地抵靠闭合盖，在远离位置上，分配器的管状部分离开闭合盖定位，并且冲击活塞被设置用于在其向后运动过程中将分配器从第二位置朝着第一位置运动。这些配置使得可能一方面简化分配装置，并且另一方面可以改善装置的效率，这是由于不再需要喷射油来朝着其第二位置致动分配器。 [0030] 优选地，所述分配装置至少包括第一分配通道和第二分配通道，所述第一分配通道一方面通入安装有所述分配器的缸或孔内并且另一方面通入由壳体和主体限定并连接到供给回路的第一环形腔室内，第二分配通道一方面通入安装有分配器的缸或孔内并且另一方面通入由壳体和主体限定并连接到返回回路的第二环形腔室内，第一和第二分配通道被设置用于在分配器的作用下交替地连接到推进腔室。有利地，第一和第二分配通道被设置用于经由分配器交替地连接到推进腔室。 [0031] 根据一个实施例，该设备包括被设置在闭合盖和壳体之间的滚动装置。这种滚动装置使得可能支承所造成的主体上平移应力，并避免闭合盖和壳体之间的任何机械摩擦。 [0032] 优选地，该装置包括钻柄，钻柄具有旋转连接到冲击机构的主体的第一部分，以及旋转连接到包括用于接触待钻孔岩石的工具的至少一根钻杆的第二部分。 [0033] 该装置有利地包括流体注入回路，该流体注入回路被设置用于将注入流体从流体进入管输送到工具和待钻孔岩石，以便在钻孔过程中从孔口吸取(extract)岩石碎片。 [0034] 优选地，主体和冲击活塞一起限定缩回腔室，该缩回腔室连续地连接到高压供给源并被设置用于将冲击活塞返回到离开钻柄的位置。 [0036] 图1是根据本发明第一实施例的旋转冲击设备的纵向截面图； [0037] 图2是根据本发明第二实施例的旋转冲击设备的局部纵向截面图； [0038] 图3是根据本发明第三实施例的旋转冲击设备的纵向截面图； [0039] 图4和5是根据本发明第四实施例的旋转冲击设备的纵向截面图，分别示出处于两个不同运转状态的设备； [0040] 图6是图4和5所示的分配装置的变型实施例的放大的局部纵向截面图。 [0041] 图1示出用于钻孔的钻孔类型的液压旋转冲击设备2。 [0042] 旋转冲击设备2包括壳体3，其连接有高压流体供给回路4和低压返回回路5。壳体3装备有包括输出轴7的液压马达6，该液压马达6位于设备的后部。 [0043] 旋转冲击设备2还包括具有主体8的冲击机构，该冲击机构大致为圆柱形，并且沿着主体的轴线A以可自由旋转方式安装在壳体3内，缸9沿着主体8的轴线在冲击机构中延伸而形成。冲击机构还包括以滑动方式安装在缸9内的冲击活塞11，以及固定安装在主体8上并设置用于闭合主体的第一端部的闭合盖12。闭合盖12以旋转方式连接到液压马达 6的输出轴7，该连接经由直接同轴驱动来实现，例如带凸肋的轴以及腔式或弹性连接式。 [0044] 必须注意到，主体8和闭合盖1的轴线A与马达6的旋转轴线B重合。由此，液压马达6被设置用于在壳体3中驱动主体8围绕其轴线A旋转。 [0045] 旋转冲击设备2包括钻柄13，钻柄13包括旋转连接到主体8的第一部分13a和用来旋转连接到包括用来与待钻孔岩石接触的工具的至少一根钻杆(附图未示出)的第二部分13b。 [0046] 旋转冲击设备2还包括由主体8、冲击活塞11和闭合盖12限定的推动腔室14，以及受到高压源的供给压力并由主体8和冲击活塞11限定的缩回腔室15。 [0047] 旋转冲击设备2还包括设置用于控制冲击活塞11在缸9内的往复运动的分配装置。分配装置包括以滑动方式安装在形成在闭合盖12中的孔17内的分配器16，分配器16包括第一控制面和与第一控制面相对的第二控制面。 [0048] 分配装置还包括第一分配通道18，该第一分配通道18一方面通入孔17中而另一方面通入由壳体3和主体8限定并连接到供给回路4的第一环形腔室19中，以及第二分配通道20，该第二分配通道20一方面通入孔17中而另一方面通入由壳体3和主体8限定并连接到返回回路5的第二环形腔室21中。第一和第二分配通道18、20部分地形成在闭合盖12内以及部分地形成在主体8内，并且被设置用于在分配器16的作用下并经由连接通道22交替连接到推动腔室14，该连接通道22形成在闭合盖12内并且一方面通入孔17中而另一方面通入推动腔室14中。由此，推进腔室14用来交替连接到供给回路4和返回回路5。 [0049] 推动腔室14内高压和低压的交替以公知方式造成活塞11在缸9内的往复运动以及冲击活塞11在钻柄13上的冲击。 [0050] 分配装置还包括设置用来控制分配器16的运动触发的控制装置。控制装置包括第一控制通道23，该第一控制通道23一方面通入缸9中而另一方面通入孔17中与分配器11的第一面相对，以及第二控制通道24，该第二控制通道24一方面通入缸9中而另一方面通入孔17中与分配器11的第二面相对。第一和第二控制通道23、24部分地形成在闭合盖 12内以及主体8内，第一和第二控制通道23、24被设置用于根据冲击活塞11在缸9内的位置来控制分配器16，并且更特别是根据冲击活塞11在缸内的位置来触发分配器16沿着一个方向或另一方向运动。 [0051] 有利地，旋转冲击设备2包括流体注入回路25，该流体注入回路25被设置用于将注入流体从流体进入管输送到工具和待钻孔岩石，以便在钻孔过程中吸取(extract)孔口外侧的岩石碎片。 [0052] 当图1所示的旋转冲击设备2的冲击机构由供给回路4供给时，由盖和凸缘限定的容积28也被加压，并且推动由主体8和闭合盖12形成的组件，使其抵靠设置在主体8和壳体的前部引导件31之间的止推滚珠轴承29。这些设置使得可能一方面限制主体和盖之间的摩擦，并且另一方面限制主体和壳体之间的摩擦。 [0053] 但是，当冲击机构没有被供给时，操作者能使得钻杆的大的推移作用在钻柄13上，从而推动主体8和闭合盖抵靠凸缘27，在闭合盖和壳体之间产生能够损害旋转冲击设备运转的显著摩擦。 [0054] 图2示出根据第二实施例的旋转冲击设备2，使其可以弥补这个缺陷。 [0055] 根据第二实施例，旋转冲击设备包括止推滚珠轴承26或止推辊子轴承，所述止推滚珠轴承26或止推滚子轴承被设置在闭合盖12和壳体3之间，并且更特别是在闭合盖12的与冲击活塞11相反的面和壳体3的后部凸缘27之间。 [0056] 止推滚珠轴承26的存在防止闭合盖12和固定到壳体3的凸缘27之间的破坏性接触(包括在冲击机构没有得到供给时)。 [0057] 图3示出根据第三实施例的旋转冲击设备2。根据此第三实施例，分配器32包括中央部分33、第一端部34以及第二端部35，第一端部34沿着分配器的轴线延伸并具有比中央部分的截面小的截面，第二端部35对抗第一端部，其沿着分配器的轴线延伸并具有比中央部分33的截面小且比第一端部34的截面大的截面。 [0058] 中央部分33滑动地安装在形成在冲击机构的主体8内的孔36内，而第一端部34滑动地安装在具有互补形状的腔内，该腔形成在闭合盖12内并通入孔36中，并且第二端部35滑动安装在具有互补形状的腔内，该腔形成在主体8内并通入孔36中。 [0059] 控制装置包括第一控制腔室37和第一控制通道38，第一控制腔室37由第一端部34的自由端和闭合盖12限定，第一控制通道38一方面通入连续地连接到供给回路的环形腔室19中并另一方面通入第一控制腔室37中。控制装置还包括第二控制腔室39和第二控制通道41，第二控制腔室39由第二端部35的自由端和主体8限定，第二控制通道41一方面通入缸9中并且另一方面通入第二控制腔室39中。第二控制通道41被设置用来根据冲击活塞11在缸9内的位置与供给回路4和返回回路5交替连接。 [0060] 必须注意到，第一和第二分配通道18、20，第二控制通道41和连接通道22形成在主体8内，而第一控制通道38部分地形成在闭合盖12内并且部分地形成在主体8内。 [0061] 图4和5示出根据第四实施例的旋转冲击设备2。根据此第四实施例，分配器42滑动安装在缸9内，并且包括管状部分43，它的朝着冲击活塞11的端部由后壁44覆盖，该后壁44与冲击活塞11和主体8一起限定推动腔室14。 [0062] 分配器42还包括沿着分配器的轴线从后壁44延伸的推动部分45。推动部分45滑动安装在从闭合盖12朝着冲击活塞11的面伸出的管状部分46内。 [0063] 控制装置包括第一控制腔室47，该第一控制腔室47至少部分地由闭合盖12的管状部分46、分配器42的管状部分43以及形成在闭合盖12的朝着冲击活塞11的面内的环形凹槽48限定。控制装置还包括第一控制通道49，其一方面通入第一控制腔室47内，且更特别是在环形凹槽48内，并且另一方面通入缸9内。第一控制通道49被设置用于根据冲击活塞11在缸9内的位置交替地连接到供给回路4和返回回路5。 [0064] 控制装置还包括第二控制腔室51和第二控制通道52，该第二控制腔室51由闭合盖12和推动部分45的自由端限定，第二控制通道52部分地形成在盖12内，并且一方面通入第二控制腔室51内，且另一方面通入连续连接到供给回路4的环形腔室19。 [0065] 分配器42的交替运动通过将第一控制腔室47交替地与供给回路4和返回回路5连接来获得，使得施加在分配器上的所得力相继地在一个方向上并接着在另一方向上施加。 [0066] 分配器42的后壁44具有多个校准开口53和环形密封凸肋54，多个校准开口53一方面通入推动腔室14内且另一方面通入第一控制腔室47内，环形密封凸肋54朝着管状部分46并被配置用于与管状部分46的自由端配合以防止推动腔室14和第一控制腔室47经由校准开口53连接。 [0067] 必须注意到，第一和第二控制通道49、52部分地形成在闭合盖12内，并且部分地形成在主体8内，并且第一和第二分配通道18、20通入缸9内。 [0068] 现在将描述图4和5所示的装置的操作。 [0069] 最初的阶段在图4中表示，其中分配器42处于抵靠闭合盖的位置，并且冲击活塞11处于抵靠分配器42的位置。一旦加压流体在供给回路4内循环，施加在分配器42上的力的结果是将后者保持在图4所示的位置，第一控制腔室47特别是经由第一控制通道49和冲击活塞11连接到返回回路5。施加在冲击活塞上的力的结果是造成冲击活塞11在钻柄13上运行，这是由于推动腔室14经由第一分配通道18连接到供给回路4。 [0070] 在冲击活塞11的冲击行程过程中，出现下面的操作： [0071] -当冲击活塞11执行其冲击行程的某一部分时，该冲击形成的某一部分在供给回路4和第一控制通道49之间建立连接。 [0072] -第一控制腔室47接着处于高压，使得施加在分配器42的力的结果是造成其运动，与冲击活塞11接触，如图5所示。 [0073] -在分配器42处于这个位置时，分配器42覆盖缸9内的第一分配通道18的开口，并且打开缸9内的第二分配通道20的开口，推动腔室14接着经由第一控制腔室47和第二分配通道20的校准开口53与返回回路5连接。 [0074] 由于由腔室15内所含的加压流体施加在冲击活塞11上的压力以及推动腔室14与返回回路5的连接，施加在冲击活塞11上的力的结果是造成活塞11的向后运行。在其向后运行的过程中，与其一起，冲击活塞11驱动分配器42，直到分配器42与闭合盖12接触为止。冲击活塞11和分配器终止于图4所示的位置，并且能够接着开始随后的循环。 [0075] 图6示出的分配装置与图4和5所示装置的不同之处在于：推动部分45a由独立于分配器42的部件形成，但是其运动与分配器42的运动保持为整体。 [0076] 毋庸置疑，本发明不局限于作为实例描述的旋转冲击设备的实施例，相反，本发明包括所有的变型实施例。 |
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