[发明专利]旋转单元、岩石凿钻单元和用于岩石凿钻的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于岩石凿钻的旋转单元，该旋转单元没有冲击 装置。旋转单元的目的是为将要与之连接的凿钻设备产生所需的旋转， 在该设备的最外端处具有用于破碎岩石的钻头。而且，通过旋转单元 传递轴向力。

进一步地，本发明涉及一种岩石凿钻单元和用于岩石凿钻的方法。 在本申请的独立权利要求的前序部分中更详细地描述了本发明的领 域。

背景技术

可以通过多种岩石凿钻机器在岩石中凿钻。凿钻可用组合冲击和 旋转的方法进行(冲击凿钻)，或凿钻可以在没有冲击作用的情况下 仅仅基于旋转(旋转凿钻)。进一步地，冲击凿钻可以根据冲击装置 在凿钻期间是在钻孔外或是在钻孔内来分类。当冲击装置是在钻孔外 时，凿钻通常称为顶锤凿钻，并且当冲击装置是在钻孔内时，凿钻通 常被称为潜孔凿钻(DTH)。在顶锤凿钻机中，冲击装置和旋转装置 被组合成一体，而在旋转凿钻机和DTH凿钻机中，存在完全没有冲击 装置的旋转单元。本申请特别涉及这种没有冲击装置的旋转单元及其 使用。

旋转单元包括绕其纵向轴线旋转的主轴。旋转和扭矩由通过齿轮 系统连接至主轴的旋转马达产生。在凿钻期间通过进给装置在凿钻方 向和返回方向上轴向进给旋转单元。因此，旋转单元的主轴经受旋转 和轴向力。在现有的解决方案中，主轴和旋转单元的耐久性造成问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种新颖和改进的旋转单元、岩石凿钻单元 和用于岩石凿钻的方法。

根据本发明的旋转单元的特征在于，主轴包括管状外轴和设置在 外轴内的内轴；外轴的外表面设置有轴向支撑表面，用于传递轴向力； 并且内轴在后端设置有第一传动构件，用于从旋转马达接收扭矩，并 且内轴的前端设置有第二传动构件，用于将扭矩传递至凿钻设备。

根据本发明的岩石凿钻单元，其特征在于旋转单元是根据独立权 利要求1的旋转单元。

根据本发明的方法，其特征在于在凿钻中使用旋转单元，其主轴 设置有管状外轴，并且其中在管状外轴内设置有内轴；仅通过内轴传 递扭矩；并仅通过外轴传递轴向力。

所公开的解决方案的构思是，旋转单元的主轴由两个轴件组成。 因此，主轴包括外轴和内轴。外轴具有管状构造并且内轴位于管状外 轴的内部。外轴设置有合适的轴向支承表面或元件，用于在旋转单元 本体和凿钻设备之间传递轴向力。内轴包括在后端和前端的传动构件， 用于接收和传递扭矩。

所公开的解决方案的优点是：主轴由用于两个不同目的的两个专 用的分开的轴件组成，即用于传递轴向力和扭矩。外轴可被设计、设 定尺寸和支撑，使得能够很好地承受轴向载荷。另一方面，内轴可被 设计和构造使得可以在没有问题的情况下传递期望的旋转和扭矩。因 此，所公开的解决方案提高了旋转单元的耐用性和可靠性。使用专用 的轴件消除了在主轴结构中作出妥协的需要。

根据实施例，内轴的前端和后端部包括纵向花键或一组凹槽，用 于在其外表面上传递扭矩。花键传递扭矩，并允许轴向运动。由于内 轴的安装和拆卸不需要特别的工具和技巧，旋转单元的维修由于花键 而更容易。

根据实施例，内轴的相对的端部包括花键，用于传递旋转和扭矩。 内轴的花键及其配合表面在旋转单元使用期间不经受相对的轴向运 动，从而使花键的耐久性提高。外轴被构造用以支撑主轴的结构，使 得内轴不经受轴向运动。

根据实施例，可在不拆解外轴的情况下从旋转单元移除内轴。可 在首先移除位于旋转单元的前端处的旋转毂、前部盖或任何其它结构 之后，从旋转单元的前侧端移除内轴。内轴可包括用作传动构件的花 键，其中花键促进拆卸。内轴可不具有任何轴承，这也使得内轴的移 除快并且容易。

根据实施例，内轴具有细长结构。根据实际测试，当轴经受包括 冲击或脉动的旋转分力的旋转运动时，细长内轴已经示出在耐久性上 是有利的。例如，这种脉动旋转分力的形成通常用于DTH凿钻。

根据实施例，外轴具有第一最大直径且内轴具有第二最大直径。 外轴的第一最大直径至少是相对于内轴的第二最大直径的两倍。具有 细长的结构的内轴很好地承受脉动扭矩。关于传递轴向力的能力，外 轴具有与旋转单元的基本结构所允许的一样大的外径是有利的。