用于冲击钻具的钻杆制造技术

本发明专利技术涉及用于流体操作式设备的钻杆(2)，特别涉及冲击钻具(1)。钻杆(2)包括在第一端(101)处的第一连接接口(100)和在第二端(103)处的第二连接接口(102)。第一连接接口(100)用于钻杆(2)到相似钻杆(3)的第二连接接口(102)或该装置(1)的连接。第二连接接口(102)用于钻杆(2)到相似钻杆(3)的第一连接接口或者流体输送装置的连接。钻杆还包括通过钻杆的多个独立流体流动通道(4、6、8)，可移动地安装在该第一连接接口(100)中的第一可移动构件(23)和可移动地安装在第二连接接口中的第二可移动构件(22)。第一可移动构件是第一连接接口中的最内组件，而第二可移动构件是该第二连接接口中的最内组件。当钻杆(2)连接到相似钻杆(3)或者该设备(1)或者该流体输送装置时，仅通过第一可移动构件(23)和第二可移动构件(22)的移动来使得至少两个流体流动通道(4、6)处于与相似钻杆或者该设备或者流体输送装置的对应通道(4，6)流体连通。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及诸如冲击钻具之类的流体动力式装置(包括潜孔锤)，特别涉及用于液体动力潜孔锤的钻杆。
技术介绍
在高强度岩石中使用潜孔(DTH)冲击锤钻孔是一种行之有效的技术。有多种常用的这种锤，用于广泛的各种钻孔应用。几乎所有应用通常使用的锤都具有“开路(opencircuit)”设计，在这种设计中，加压流体被用来向锤传送能量，然后同一流体一旦已经被从冲击机构排出，它就被用于从正在被钻的孔中冲洗钻屑。空气是在这种锤中最常用的流体，并且在大多数情况下，是非常合适的冲洗介质。然而，这种气动锤是低效能的，并且经常遇到性能约束，在钻小径孔时尤其如此。在提高能源效率和性能的努力中，液体动力锤已经开发出来。这些包括开路水动力设计以及使用被称为钻孔“泥浆”的特殊流体的设计。这些液体动力设计已经在牵涉到能效和性能这两个方面，显示出了优于气动设计的明显优点。然而，即使对于由液体提供动力的那些设计，开路设计也具有许多缺点。第一个缺点是，不具有对冲洗流速对冲击机构流速的独立控制。最小冲洗流速是冲击流速。然而，有效冲洗孔所需要的流体流速可能明显不同于有效驱动冲击机构所需要的流体流速。每当在这两个要求之间具有很大差异时，能量将被浪费和/或锤性能将受到损害。另一个缺点是，驱动锤的流体选择仅限于适合于既驱动冲击机构又冲洗孔的那些。这几乎总是导致液体的使用，对于任何一个目的来说，都不是最佳的。例如，油是驱动冲击机构的优选流体，因为它有着宽范的工作温度范围和良好的润滑和防腐性能。然而，由于明显的环境和经济原因，它不适合于冲洗钻孔。另一方面，水可能适合于冲洗这种孔，但一般对于在冲击机构中使用来说，不是一个好的选择。开路系统的再一个缺点是，选择来驱动锤的流体必须大量可用，或者它一旦被排出钻孔，就必须回收。这对于许多钻孔应用来说，是一个明显缺点，因为任何一个钻机都必须连接到充足供应的新鲜流体，或者它必须利用一个复杂的流体捕获和过滤系统。在大多数情况下，两者都是必需的，从而明显降低了这种钻机的机动性。在克服这些缺点的努力中，在保留液体动力锤的性能和能效优点的同时，提出了基于“闭路”原理操作的锤。在这些设计中，冲洗流体流是与用于驱动锤的压力流体流分开的。压力流体不是被排放到钻孔，而是作为返回流体流直接返回到原动机再利用。这种结构具有许多优点。第一个优点是，冲洗和压力流体流可以独立控制。另一个优点是，可以为冲击流体流和冲洗流体流分别选择合适的流体，包括利用气态冲洗介质的组合。在大多数情况下，优选组合将是油/空气，或在一些应用中是油/水，这两者被称为液压DTH。进一步的一个优点是，如果清洁冲洗流体没有足够量可用，它也可能被回收，而无需开路设计的严格洁净度要求。再一个优点是，钻机机动性提高了，因为不需要新流体的大量供应或回收系统。然而，尽管它们有这些优点，但闭路液体动力锤至今没有得到通用。造成这种情况的主要原因是，输送这种锤所需要的钻杆很复杂，而且必须满足大量要求。首先，钻杆必须为压力、返回和冲洗流体而在连接时同时建立三条独立流体流动路径，并且在操作期间，在各种流动路径之间必须可靠地密封。这些杆也必须足够坚固，以便能够在典型钻孔环境下提供足够的使用寿命。对于在液压锤中使用的钻杆，即，在冲击流体是油的情况下，它们在断开时必须能够存储工作流体在内部而不泄漏，并且在正在连接或断开时，必须不允许工作流体的明显量的损耗。杆在使用期间还必须提供对所有三个流体流动的最小约束，因为如果在相继的钻杆之间的压力损耗过大，则锤的节电功能将不起作用。欧洲专利申请公开第0571346号公开了一种具有三个同轴管的钻柱组件，可以与液体驱动潜孔钻机一起使用。这三个管运送锤操作所需要的三个流。在相邻杆的管之间具有密封结构，以在杆相连接时停止流之间的交叉泄漏。然而，没有提供一旦相邻杆断开时用于存储工作流体的装置，这使得这个文件所公开的钻杆不适于液压DTH。德国专利第DE4027414号公开了同心圆式钻杆，其具有密封结构来防止在断开时的流体损耗。然而，该设计在杆连接的每一半中需要两个移动部件，以分别密封压力流体和返回流体路径。这降低了液压组件之间的连接强度，从而不利地影响了其可靠性。此外，液压组件不完全包围在外管内，这使它们容易受到损害。国际专利申请公开第WO96/08632号公开了一种具有并排流体路径的钻杆，在该杆连接的每一半中具有一个移动部件，而且液压连接被外管完全包围。它也包括关闭装置，该装置在杆分离时关闭液压流体传送路径，而在杆彼此连接时自动打开路径。然而，该设计具有液压组件的很长的接合长度，而且当它们接合时没有足够的手段来确保组件的同心度和角度对准。这些缺点被这样一个事实进一步放大：连接中的密封件在组件接合时扫过端口，从而降低了连接的可靠性。在极冷或极热的气候条件下，该连接暴露于各种组件的、不允许的差异热膨胀的不利影响中。此外，虽然只在连接的每一半中具有一个移动部件，但在一个半中它是最内组件，而在另一半中它是一个包围组件。这意味着它难以维持足够的开放区域，以确保在操作期间整个该连接的压力损耗处于可以接受限度内。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供一种用于流体操作式设备的钻杆，该钻杆包括：在第一端中的第一连接接口和在第二端中的第二连接接口，其中该第一连接接口用于该钻杆到相似钻杆的第二连接接口或者该设备的连接，而该第二连接接口用于该钻杆到相似钻杆的第一连接接口或流体输送装置的连接；多个通过钻杆的独立流体流动通道；第一可移动构件，可移动地安装在该第一连接接口中；第二可移动构件，可移动地安装在第二连接接口中，并且其特征在于，该第一可移动构件是该第一连接接口中的最内组件，而该第二可移动构件是该第二连接接口中的最内组件，并且当该钻杆连接到相似钻杆或者该设备或者该流体输送装置时，仅通过该第一和第二可移动构件的移动来使得至少两个流体流动通道处于与该相似钻杆或者该设备或者该流体输送装置的对应通道流体连通。本文所用的术语“最内”表示每一个可移动构件是其相应连接接口中到该钻杆的中心线的最接近组件，即没有其他组件布置或容纳在该可移动构件内。在一种实施方式中，该第一连接接口是阴连接接口，而该第二连接接口是阳连接接口。在备选实施方式中，这种结构可以颠倒。本专利技术的钻杆非常适合于与诸如液压潜孔锤之类的流体操作式冲击钻具一起使用，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于流体操作式设备的钻杆，所述钻杆包括：在第一端的第一连接接口和在第二端的第二连接接口，其中所述第一连接接口用于所述钻杆到相似钻杆的第二连接接口或者所述设备的连接，而所述第二连接接口用于所述钻杆到相似钻杆的第一连接接口或流体输送装置的连接；通过所述钻杆的多个独立流体流动通道；第一可移动构件，其可移动地安装在所述第一连接接口中；第二可移动构件，其可移动地安装在所述第二连接接口中，并且其特征在于，所述第一可移动构件是所述第一连接接口中的最内组件，而所述第二可移动构件是所述第二连接接口中的最内组件，并且当所述钻杆连接到相似钻杆或者所述设备或者所述流体输送装置时，仅通过所述第一和第二可移动构件的移动来使得所述流体流动通道中的至少两个流体流动通道处于与所述相似钻杆或者所述设备或者所述流体输送装置的对应通道流体连通。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.19 GB 1316631.91.一种用于流体操作式设备的钻杆，所述钻杆包括：
在第一端的第一连接接口和在第二端的第二连接接口，其中所述第
一连接接口用于所述钻杆到相似钻杆的第二连接接口或者所述设备的连
接，而所述第二连接接口用于所述钻杆到相似钻杆的第一连接接口或流
体输送装置的连接；
通过所述钻杆的多个独立流体流动通道；
第一可移动构件，其可移动地安装在所述第一连接接口中；
第二可移动构件，其可移动地安装在所述第二连接接口中，并且
其特征在于，所述第一可移动构件是所述第一连接接口中的最内组
件，而所述第二可移动构件是所述第二连接接口中的最内组件，并且当
所述钻杆连接到相似钻杆或者所述设备或者所述流体输送装置时，仅通
过所述第一和第二可移动构件的移动来使得所述流体流动通道中的至少
两个流体流动通道处于与所述相似钻杆或者所述设备或者所述流体输送
装置的对应通道流体连通。
2.如权利要求1所述的钻杆，其中当所述钻杆连接到相似钻杆或者
所述设备时，在所述钻杆的轴向方向上在可移动构件之间基本上没有重
叠。
3.如权利要求1或2所述的钻杆，其中所述第一可移动构件被偏置
地安装在所述第一连接接口中，而所述第二可移动构件被偏置地安装在
所述第二连接接口中，使得当所述钻杆从所述相似钻杆或设备或所述流
体输送装置断开时，所述至少两个流体流动通道由第一和第二可移动构
件密封。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的钻杆，其中所述多个独立流
体流动通道同心地布置在所述钻杆的长度的至少主要部分之上。
5.如前述任一项权利要求所述的钻杆，其中所述多个独立流体流动
通道至少包括压力流体通道和返回流体通道，并且其中当所述钻杆连接
到相似钻杆或者所述设备或者所述流体输送装置时，仅通过所述第一和

\t第二可移动构件的移动来使得所述压力流体通道和所述返回流体通道处
于与相似钻杆或者所述设备或者所述流体输送装置的对应通道流体连
通，并且当所述钻杆从相似钻杆或者所述设备或者所述流体输送装置断
开时，所述压力流体通道和返回流体通道由所述第一和第二可移动构件
密封。
6.如前述任一项权利要求所述的钻杆，还包括：
外管；
中间管，其同心地安装在所述外管内；和
中心管，其同心地安装在所述中间管内，
其中这些管提供通过所述钻杆的三个独立流体流动通道，并且其中
所述外管轴向延伸超过所述中间管和所述中心管的末端。
7.如权利要求6所述的钻杆，其中所述第一连接接口包括在所述外
管的第一端处的具有锥形螺纹的阴工具接头，而所述第二连接接口包括
在所述外管的第二端处的具有锥形螺纹的阳工具接头，并且其中所述阴
工具接头用于所述钻杆到相似钻杆的阳工具接头或者到所述设备的螺纹
连接，而所述阳工具接头用于到相似钻杆的阴工具接头或者到流体输送
装置的螺纹连接。
8.如权利要求6所述的钻杆，其中所述第一连接接口包括在所述外
管的第一端处的具有锥形螺纹的阳工具接头，而所述第二连接接口包括
在外管的第二端处的具有锥形螺纹的阴工具接头，并且其中所述阳工具
接头用于所述钻杆到相似钻杆的阴工具接头或者到所述设备的螺纹连
接，而所述阴工具接头用于到相似钻杆的阳工具接头或者到流体输送装
置的螺纹连接。
9.如前述任一项权利要求所述的钻杆，还包括：
在所述第一连接接口中的至少一个液压组件，其配置成通过所述钻
杆运送压力流体，并且在其朝外指向端处具有用于压力流体的出口；和
在所述第二连接接口中的至少一个液压组件，其配置成通过所述钻
杆运送压力流体，并且在其朝外指向端处具有用于压力流体的入口，
其中当所述钻杆连接到相似钻杆或者所述设备或者所述流体输送装

\t置时，压力流体从所述第一连接接口中的所述至少一个液压组...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·珀塞尔，J·科索维奇，T·王，
申请(专利权)人：敏康国际有限公司，
类型：发明
国别省市：爱尔兰;IE