缓冲冲击的组件制造技术

一种用于缓冲采用气动锤的钻机的冲击和振动的缓冲冲击的组件，上述钻机有一个用来向连接在钻杆上的锤和钻头施加向下的力和扭转力的驱动头，上述缓冲冲击的组件包括： 用来接收和传递从钻机到钻杆、锤和正在工位上钻进的钻头上的向下的力和扭转力的驱动件，该驱动件包括： 在运转时与钻机的驱动头结合，以便接受从钻机的驱动头传来的力的连接装置； 具有内孔和上下方向延伸的管状轴线的管状驱动件，上述内孔把压缩空气向下输送到钻杆中； 从上述管状驱动件的上部径向向外延伸的上驱动法兰；和 从上述驱动件的下部径向向内，向着纵轴线延伸的下驱动法兰，上述下驱动法兰有一个自由的内圆周部分； 用来把力传递到钻杆、锤和钻头上的从动件，该从动件包括： 位置在上述管状驱动件的下方，并具有与上述纵轴线同轴的内孔，用来把压缩空气从上述管状驱动件输送到钻杆去的管状从动件； 从上述管状从动件沿径向向外延伸，并位于上述下驱动法兰和上驱动法兰之间的从动法兰，上述管状从动件和上述从动法兰，根据施加在上述驱动件和上述从动件之一上的垂直和／或扭转力，能相对于上述驱动件移动； 在运转中固定在上述下驱动法兰和上述从动法兰上的弹性装置； 其特征在于，施加在上述驱动件上的向下的力迫使上述下驱动法兰相对于上述从动法兰移动，以便张紧和拉长上述弹性装置，而张紧了的弹性构件吸收由锤击和钻头向上传给钻杆的回弹的冲击力，并且迫使上述管状从动件向下，把锤和钻头压向工作位置。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及深孔钻机的缓冲冲击和减振的装置，更具体的说，涉及采用潜孔锤击式钻机在工作时用来吸收轴向力和扭力的缓冲冲击的组件。在各种类型的钻孔工作过程中，钻头都是一面旋转一面在压力下被迫向下运动，以便贯穿地层。这种钻孔工作要求对钻头施加相当大的向下的力，和相当大的扭矩。例子之一是通常的旋转式深孔钻机，它包括一台巨大的钻机机架，上面装有旋转驱动机构。通常，上述钻机的旋转驱动装置能够沿着要钻的地层正上方的基本垂直的轴线升降。此外，在旋转驱动装置上连接着一段或者一组钻杆，沿着基本上垂直的方向从驱动装置向下延伸。在钻杆的下端固定着一个钻头。钻机的旋转驱动头驱动钻杆和钻头以所要求的速度旋转。然后，旋转驱动装置与钻杆和钻头一起向下降，使钻头与要钻进的地层表面接触。然后继续向旋转的钻杆和钻头施加向下的压力，迫使钻头向下切入地层。在钻孔工作进行的过程中，强迫空气通过驱动头的内部，通过钻杆和钻头，把切屑吹出钻孔，保持清洁的工作表面，以便于钻头在上面工作。当钻孔的深度足够容纳第一段钻杆时，就把钻机的旋转驱动装置从钻杆上卸开，并提升到原来的高度。然后把第二段钻杆连接在旋转驱动装置和第一段钻杆之间。然后再开动旋转驱动装置，继续钻孔工作。如此重复上述程序，直到钻孔达到所需要的深度。为了消除钻孔设备受到的振动和冲击，采取了各种各样的装置来抑制和缓冲旋转钻机在工作过程中的振动和冲击。这种装置通常包括一个连接在钻机的旋转驱动头和钻杆之间的缓冲冲击的装置。在有些例子中，这种缓冲冲击的装置具有用来吸收振动和缓冲冲击的弹性材料，以便消耗掉伴随着钻孔工作产生的不希望有的能量。在美国专利文献US3，746，330和US3，947，009中，公开了一种装设在旋转式钻机的一组管状钻杆的驱动轴和从动轴之间的弹性联轴节。在一组轴向隔开距离的，围绕着驱动轴和从动轴的驱动板、从动板和压力板之间，夹着一组弹性盘。由从动板上伸出来的凸销伸进弹性盘内，而在驱动板和压力板之间有紧固装置，用来把弹性盘夹紧在一起，并且和凸销与夹紧装置成为一个整体。美国专利文献US4，109，488中公开了一种用在旋转式深孔钻机上的缓冲冲击的旋转驱动联轴节。这种联轴节有两块平行的水平板。其中的一块板与旋转驱动装置连接，而另一块从动板则与钻杆连接。这种联轴节还有一块粘结在这两块板中间的弹性构件。通过整套联轴节的中心有一个孔，以便通过钻杆用压力把空气和液体供应给钻头。在有些现有技术的装置中，用迫使驱动板和从动板更紧地靠在一起来吸收轴向振动。例如，老式的“德立尔科”(DRILCO)缓冲器的特征是靠一个内部活塞的作用。1986年2月18日公布的美国专利文献US4，571，215也是迫使驱动板和从动板更紧地靠在一起的。在这一类设计中，在两块板之间的弹性垫板被压缩，使得垫板把振动的能量变成热能消耗掉。另外一些现有技术中的装置完全不能吸收扭转振动，即旋转振动，因为事实上它们受到刚性构件的限制。当受到扭转振动时，弹性垫板就受到了剪切力。经过一段时间，或者由于大的扭转应力，弹性垫板常常损坏。结果，这种装置在很短的时间内就磨损了，因而必须经常修理或者更换。这些因素大大增加了钻孔工作的成本。本专利技术的一个方面是利用一个张紧和拉长了的弹性体作为弹性构件的效果，来吸收和缓冲各种力量。在1990年9月24-26日于德克萨斯州的休斯顿，在由能源橡胶集团召开的弹性体设计研讨会上发表的，题目为“受动力载荷的工程用弹性体构件热量的积聚”这篇文章中提到“弹性体构件受到拉伸或压缩时(不受剪切)的视在模量是弹性体固有的动力性能的函数，而各种不同的几何形状的设计……”。这篇文章完全没有提到张拉比压缩有什么优点。在第二篇由马来西亚橡胶制造者研究协会发表的，题目为“天然橡胶的工程设计”(1978)的文章中是这样说的“橡胶在拉伸和压缩时的载荷下降曲线大致呈线形。”这篇文章还说到了“拉伸和压缩时的杨氏模量的值大致相等。”这就等于提出，橡胶在受到拉伸时缓冲冲击的性能并不比受压缩时好。但，本专利技术人等发现，与现有的观点相反，压缩弹性材料会使材料变硬。因此，受压缩的弹性材料只传递一部分纵向冲击力和扭力，使它在受压缩时的作用较小。同样，受压缩的弹性材料也使得它的吸收冲击和扭力的作用较差;在把它们作为缓冲冲击和吸收振动的材料使用时也受到了一些限制(本说明书中所谓的缓冲冲击也包括吸收振动)。下面将要说明，一种用来缓冲冲击的弹性材料，通过拉伸这种材料，在本专利技术中的效果要比压缩这种弹性材料的效果好得多。本专利技术的目的是提供一种钻机用的缓冲冲击和吸收振动用的组件，这种组件结构简单制造经济，并且能够有效地缓冲潜孔锤击式钻机在钻孔工作中受到的旋转扭矩的和轴向的振动。本专利技术的另一个目的是提供这样一种缓冲冲击的组件，这种组件的弹性构件几乎不可能破裂。本专利技术的又一个目的是提供一种缓冲冲击和吸收振动的组件，它能够传递锤击式钻头在向下钻入被钻的地层时所需要的向下的压力，同时能够传递转动钻头所需要的扭转力，同时还能够缓冲气动锤在潜孔锤击式钻孔工作中产生的冲击和振动。在本专利技术的一个最佳实施例中，本专利技术的缓冲冲击的组件用在一台钻机上，它以可传动的方式把钻机的驱动轴与轴线和它对准的钻杆或一组钻杆连接，在钻杆上带有钻入地层用的气动锤和钻头。上述组件包括一个在一端带有螺纹连接件或销轴端部的驱动件，以便与钻机的管状驱动轴配合连接，把驱动能量传给驱动件。上述驱动件在其相对的一端有一段纵向延伸的管状部分，它通过其内部与管状从动轴连通。上述驱动件还有一个与驱动件的纵轴线垂直的上驱动法兰或上驱动板。上述驱动件驱动一个从动件，从动件又驱动包括气动锤和钻头在内的一根钻杆或一组钻杆。从动件的管状部分有一个上部凹槽或孔，用来与驱动件纵向延伸的管状部分的圆筒形外表面配合，并且可以滑动。从动件还有一个从动法兰或从动板，该从动法兰位于上部驱动法兰的下方，但与其隔开一个预定的距离。一个弹性构件，或者弹性垫板或弹性元件在从动法兰的下方围绕着从动件的纵向延伸的管状部分，并且如下面所描述的那样，固定在从动法兰上和下驱动法兰上。一个壳体在运转中是驱动法兰的一部分。该壳体有一个圆筒形侧壁部分，至少围绕着从动件管状部分的一部分和弹性构件，还有一个位于从动法兰的下方并且与上驱动法兰连接的底壁部分，或下驱动法兰。底壁部分和侧壁部分把弹性构件包围在壳体内。弹性构件固定在壳体的底壁部分，也固定在从动法兰上，因而驱动件的纵向延伸部分的移动使底壁离开从动法兰，使弹性构件处在拉伸状态。上述弹性构件包括一个弹性体的元件，通常固定在下驱动法兰和从动法兰上，或者夹在上、下金属板之间。上述弹性体元件通常用粘结剂粘结在相应的法兰或者金属板上，这种粘结剂对于缓冲冲击的组件的工作条件来说应该足够强固，并且无论对于弹性元件还是金属法兰或金属板都是无害的。在金属法兰或金属板的两个相对的面上应该涂一层底层涂料和一层适当厚度的粘结剂，这层粘结剂最好以某种方式固化成类似于弹性材料的性质。当使用金属板时，至少要在下法兰上装一个驱动凸耳或者其他的装置，并且与弹性构件的下板啮合，以便把施加在下法兰上的旋转扭矩传递给弹性构件。由驱动件施加在弹性构件上的旋转扭矩通过弹性构件传到从动件的从动法兰，用来转动轴向对准了的从动轴。从动件的从动法兰的外形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德E·摩尔，约翰T·沃克，
申请(专利权)人：杜兰玛克斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：