[发明专利]潜孔钻凿组件和设备

说明书

一种潜孔钻凿组件，具有伸长壳体、流体动力活塞、顶部和底部工作腔室、多个流体通道和排放系统，其中所述活塞的顶部工作面积和顶部中间工作面积的总和等于壳体孔的横截面面积。

技术领域

本发明涉及一种潜孔锤钻头组件，该潜孔锤钻头组件布置用以以更高的频率和动力输出来驱动活塞。

背景技术

能够通过各种岩钻组件在岩石中进行钻凿。可以利用将冲击和旋转相结合的方法来执行钻凿。这种类型的钻凿称为冲击式钻凿。冲击式钻凿可以根据冲击装置在钻凿期间在钻孔外还是在钻孔中来进行分类。当冲击装置在钻孔中时，钻凿通常称为潜孔(DTH)钻凿。由于DTH钻凿组件中的冲击装置位于钻孔内，因此冲击装置的结构需要紧凑。

DTH冲击锤钻凿技术涉及通过钻柱向位于钻孔的底部处的锤供应加压流体。流体既用于驱动锤钻凿动作，又用于冲洗由切削动作产生的切屑和细屑向后通过钻孔，以便优化向前切削。

钻凿组件设置有往复冲击活塞，该往复冲击活塞通过控制加压流体到活塞的工作表面所在的工作腔室中的馈送以及控制加压流体从该工作腔室的排出而移动。活塞构造用以撞击直接连接到钻凿组件的钻头。

传统上，在活塞的中心将会有冲洗孔来冲洗顶部腔室。专利申请EP 3 409 878描述了一种替代性的钻凿组件，其具有往复冲击活塞，该往复冲击活塞通过控制加压流体馈送到活塞的工作表面所在的工作腔室中以及控制加压流体从该工作腔室排出而移动。然而，仍然需要提供一种钻凿组件，由此增加活塞的动力输出，这将提高钻凿装备的效率，从而将导致成本节约。

发明内容

本发明的目的是提供一种新颖且改进的用于岩石钻凿的冲击式钻凿组件和设备，由此使活塞的工作面积最大化，以匹配壳体孔内的可用面积。

该目的通过提供一种潜孔钻凿组件来实现，其包括潜孔钻凿组件，该潜孔钻凿组件具有被布置用于联接到钻柱的顶端和底部切削端。该钻凿组件包括：

伸长壳体，该伸长壳体具有外壁和内壁；

孔，该孔容纳在壳体的内壁内，该孔具有内孔直径D₁；

流体动力活塞，该流体动力活塞以可移动的方式布置在壳体内，能够轴向来回穿梭。该活塞具有横截面直径为D₂的中心部分、横截面直径为D₃的顶端远端部分和横截面直径为D₄的底端远端部分；

顶部工作腔室，该顶部工作腔室布置在活塞的顶端处；

底部工作腔室，该底部工作腔室布置在活塞的底端处；

顶部控制套筒和底部控制套筒，该顶部控制套筒和底部控制套筒布置在壳体内；

多个流体通道，所述多个流体通道位于控制套筒和壳体之间，所述多个流体通道包括：至少一个主馈送通道、至少一个顶部馈送通道和至少一个底部馈送通道，所述至少一个主馈送通道、所述至少一个顶部馈送通道和所述至少一个底部馈送通道布置用以控制加压流体到顶部工作腔室和底部工作腔室中的馈送，以产生活塞的往复运动；

至少一个冲洗口，所述至少一个冲洗口处在壳体的底端处，所述至少一个冲洗口连接到至少一个底部通风通道，所述至少一个底部通风通道布置用以排放底部腔室；

排放系统，该排放系统在壳体的顶端处包括至少一个排放口和至少一个排放通道，所述至少一个排放口和所述至少一个排放通道布置用以通过至少一个顶部通风通道排放顶部腔室；以及

空气分配器，该空气分配器至少具有第一流体通道和第二流体通道，该第一流体通道将入口连接到所述至少一个主馈送通道，该第二流体通道将顶部通风通道与所述至少一个排放通道连接。

其特征在于：