冲击式岩石钻机和钻车

摘要

本发明涉及一种冲击式岩石钻机，包括前头部（1），在前头部（1）内设置有用于冲洗介质的冲洗连接器（25）和冲洗壳体（26）。根据本发明，在前头部（1）处围绕冲洗壳体（26）设置有由防锈材料制成的护套（31），使得冲洗介质能够经由冲洗连接器（25）进入冲洗壳体（26），而不与前头部（1）接触。

权利要求

1.一种冲击式岩石钻机，包括前头部(1)，在所述前头部(1)内设置有冲洗壳体(26)和冲洗连接器(25)，其特征在于，在所述前头部(1)中围绕所述冲洗壳体(26)设置有由防锈材料制成的护套(31)，使得冲洗介质能够经由所述冲洗连接器(25)进入所述冲洗壳体(26)，而不与所述前头部(1)接触,所述岩石钻机还包括钻杆适配器(22)和用于所述钻杆适配器(22)的止挡环(30)；所述护套(31)设置成使得其与所述止挡环(30)不接触。

2.根据权利要求1所述的冲击式岩石钻机，其特征在于，所述冲洗连接器(25)被连接成使得其进入处于所述护套(31)中的孔。

3.根据权利要求2所述的冲击式岩石钻机，其特征在于，所述冲洗连接器(25)还被连接成使得其不进入所述冲洗壳体(26)中。

4.一种钻车，其特征在于，所述钻车装配有根据权利要求1至3中的任一项所述的冲击式岩石钻机。

说明书

冲击式岩石钻机和钻车

技术领域

[0001] 本发明涉及一种冲击式岩石钻机以及装配有这种岩石钻机的钻车。

背景技术

[0002] 冲击式岩石钻机包括盖，在盖内活塞向前和向后运动并冲击钻杆适配器。此外，由旋转马达向钻杆适配器传递旋转。冲击能量和旋转随后从钻杆适配器经由一个或多个钻杆和钻头传递到岩石，使得形成钻孔。

[0003] 必须连续地将在岩石钻孔期间破裂松散的钻屑从钻孔运走。这是借助于冲洗介质，例如空气或水，来完成的，冲洗介质在钻机的前头部经由冲洗连接器和冲洗壳体引入到钻杆适配器。冲洗介质进而流过钻杆适配器的和钻杆中的通道，并且最后通过钻头流出至钻孔，由此通过钻杆和钻孔边缘之间的空间将钻屑冲走。该方法的示例能够在WO2009/148375中看到。

[0004] 钻机的前头部通常由具有良好机械特性并能够耐受机械载荷的表面硬化钢制成。此外，表面硬化钢相对便宜并且容易加工。但是，表面硬化钢的一个缺点是容易生锈，因此这种钢不耐受冲洗介质，比如水。

发明内容

[0005] 根据本发明，公开了一种冲击式岩石钻机，其包括前头部，在前头部内设置有用于冲洗介质的冲洗壳体和冲洗连接器。在前头部处围绕冲洗壳体设置有由防锈材料制成的护套，使得冲洗介质能够经由冲洗连接器进入冲洗壳体，而不与前头部接触。

[0006] 护套用于在必要时单独地防锈，而前头部的其余部分可以由更便宜、更易于加工并具有更好的机械特性的传统的表面硬化钢制成。本发明因此将表面硬化钢的积极特性与抗锈材料的防锈效果组合起来。抗锈材料的加工——这是更复杂的——最小化，这是由于防锈部件是相对较小的配件。冲洗连接器和护套未暴露于来自钻机的止挡环的高冲击力，因而冲洗连接器和护套不必在机械强度方面太坚固。

[0007] 根据本发明的一个方面，冲洗连接器连接到冲洗壳体，使得冲洗连接器进入穿过护套中的孔。由于冲洗连接器进入护套而不是冲洗壳体，还可以使用通过旋转的方式安装和拆卸的冲洗壳体而不存在任何问题。

附图说明

[0008] 参照附图并且借助于优选实施方式，将对本发明进行更加详细地说明，其中[0009] 图1示出了穿过根据WO2009/148375的岩石钻机的前头部的剖面图。

[0010] 图2示出了穿过第二岩石钻机的前头部的剖面图。

[0011] 图3示出了穿过根据本发明的岩石钻机的前头部的剖面图。

[0012] 图4示出了根据本发明的冲洗壳体和护套的总体图。

[0013] 图5示出了根据本发明的、安装在前头部中的护套的总体剖面图。

具体实施方式

[0014] 图1示出了根据WO2009/148375的岩石钻机的前头部1。钻杆适配器2设置在前头部1中。钻杆适配器2通过一个或多个钻杆(在图中未示出)和钻头(在图中未示出)将冲击能量、旋转力和进给力从活塞4和旋转马达(在图中未示出)传递到岩石。

[0015] 设置止挡环10用以保护钻杆适配器2。在钻头由于例如钻头遭遇岩石中的空腔或由于有必要拆开钻杆之间的螺纹而冲击空气而不是岩石的情形下，止挡环10防止钻杆适配器2沿轴向方向过度移动，并且这减小了损坏的风险。

[0016] 钻杆适配器2还包括冲洗通道3，冲洗通道3用于将冲洗介质，比如空气或水，经由钻杆和钻头传送到岩石以冲洗掉在钻孔期间形成的钻屑。

[0017] 冲洗介质经由冲洗连接器5和冲洗壳体6而被导入钻杆适配器2。冲洗连接器5和冲洗壳体6由不锈钢制成并且被第一密封件7密封而不与前头部1接触，并且冲洗连接器5和冲洗壳体6被第二密封件8密封而不与钻杆适配器2接触。区域9位于第一密封件7之间，冲洗介质在区域9中与前头部1接触。期望的是用表面硬化钢来制造前头部1，这是由于该材料具有良好的机械载荷承受能力、价格相对低廉且易于加工。但是，表面硬化钢不能够很好地抵抗生锈，这意味着如果冲洗介质是水或某些其它腐蚀介质，则在例如区域9中可能生锈。

[0018] 在该情形下的可替代实施方式则是用不锈钢制造完整的前头部1。尽管不锈钢确实可以防锈，但是该材料更脆并且不能很好地承受机械载荷，导致出现裂纹的风险。来自钻机的止挡环10的冲击力常常发生在前头部1中。此外，不锈钢更昂贵并且更难于加工，尤其是在呈如前头部1这样的大的壳体部件的形式的情形下是这样。防锈的前头部需要在例如横跨其与钻机的其余部分的连接部进行加强，超过了由表面硬化钢制成的前头部的要求。

[0019] 图2示出了具有前头部11的岩石钻机。冲洗介质经由冲洗连接器15和冲洗壳体16被导入钻杆适配器12中。冲洗壳体16通过密封件17密封而不与前头部11接触。冲洗连接器15穿过冲洗壳体16一定的距离以避免冲洗介质与前头部11接触。这样设置的一个缺点是冲洗壳体15和冲洗连接器16的尺寸必须精确地制造以便装配在一起，这使得制造更昂贵。此外，该尺寸会在操作期间由于磨损而发生改变。这意味着冲洗壳体16与冲洗连接器15之间的连接必须吸收载荷的不断增长的不部分，尤其当发生冲击时是这样。这种危险导致冲洗壳体16例如裂开和破碎。

[0020] 这种解决方案存在根据WO2009/148375的岩石钻机的情况下也存在的问题，这是由于其中的设计使得冲洗壳体在安装和拆卸期间被旋转。

[0021] 在图3-5中示出了根据本发明的用于岩石钻机的解决方案，其解决上述的所有问题。前头部21由表面硬化钢或具有良好机械特性的类似材料制成。钻杆适配器22和止挡环30以常规的方式设置在前头部21内。

[0022] 冲洗介质经由被压入到前头部21中并围绕冲洗壳体26的防锈护套31、经由防锈冲洗壳体26的防锈冲洗连接器25而引入钻机中。“防锈”在此并不是解释为仅指不锈钢：其可以是另外的防锈材料，比如塑料。冲洗连接器25在孔39中穿入护套31一定的距离，所述孔39设置成用于该目的。其设置在某岩石钻机上，使得可以选择需要将冲洗连接器25设置在岩石钻机的右侧还是左侧，并且在该情形下护套31自然地具有两个孔39，如图5所示。

[0023] 第一密封件32设置在冲洗连接器25上的凹槽中以在冲洗连接器25与护套31之间形成密封。第二密封件33设置在护套31上的凹槽中以在护套31与前头部21之间形成密封。第三密封件34设置在冲洗壳体26上的凹槽中以在冲洗壳体26与护套31之间、并且还可能在冲洗壳体26与前头部21之间形成密封。这是以如下的方式实施的：使得冲洗介质在正常情形下不与前头部21中的易于生锈的表面硬化钢接触。此外，在冲洗壳体中设置有第四密封件28以与钻杆适配器22形成密封。

[0024] 护套31可以具有多个外形中的一个。为了避免机械载荷，合适的是护套31不完全延伸至止挡环30，而是前头部21具有位于护套31和止挡环30之间的凸缘35，凸缘35吸收来自止挡环30的载荷。

[0025] 为了能够检测泄露，设置有前指示孔36和后指示孔37，在其内可能出现冲洗介质并且因此指示密封件发生泄露。护套31是否长到出现在指示孔36、37的区域中并不具有主要的实际意义。如果护套31长到出现在指示孔36、37的区域的一个中，则护套31自然地必须具有其自己的指示孔38以允许泄露的冲洗介质通过。为了简化安装和拆卸，与此同时确保护套31被以有效的方式保持在适当的位置，护套31长到出现在前指示孔36的区域中的情形可能是最简单的，如图3-5所示。

[0026] 冲洗连接器25和护套31因此未暴露于来自钻机的止挡环30的高冲击力，因而冲洗连接器25和护套31不必在机械强度方面太坚固。并且，通过前头部21的在冲洗壳体26和止挡环30之间的一部分或者通过在冲洗壳体26和止挡环30之间具有小间隙，可以保护冲洗壳体26免受冲击力。

[0027] 由于冲洗连接器25进入护套31而没有进入冲洗壳体26，还可使用根据在图3-5中示出示例的冲洗壳体26而不存在问题，其中，冲洗壳体26通过旋转来安装和拆卸。但是，当然能够独立于所使用的冲洗壳体的类型来使用本发明。

[0028] 抗锈材料的加工——这比较困难——因为冲洗连接器25、冲洗壳体26和护套21是相对较小的配件而得以最少化。

[0029] 因此，护套31用于在必要时单独地防锈，而前头部21的其余部分可以由更便宜、更易于加工并具有更好的机械特性的传统的表面硬化钢制成。本发明因此将表面硬化钢的积极特性与抗锈材料的防锈效果组合起来。

[0030] 如上所述的岩石钻机可以和平常一样使用在钻车中。

[0031] 当然，本发明并不局限于如上所述的示例：其可以在所附权利要求的范围内改变。