关于钻岩机的装置和方法以及钻岩机

摘要

一种用在液压钻岩机(1)中的用于保护活塞密封单元(6)的装置，该活塞密封单元(6)用于钻岩机的壳体(2)内的缸体与冲击活塞(4)之间的密封，其中，在活塞密封单元(6)与缸体内的工作空间之间定位有活塞导向件(5)。在活塞导向件(5)与活塞密封单元(6)之间设置有环绕的环形的向内敞开的室(9)，该环绕的环形的向内敞开的室(9)形成为用于容纳液压液体体积。所述室(9)与用于液压液体供给的液压供给流动通道(12、13)相连接。本发明还涉及一种钻岩机和方法。

说明书

技术领域

本发明涉及用在液压钻岩机中的用于保护活塞密封单元的装置， 该活塞密封单元用于钻岩机的壳体内的缸体与冲击活塞之间的密封。 本发明还涉及包括这种装置的钻岩机和方法。

背景技术

在活塞-缸体型的液压钻岩机中，在冲击活塞执行其往复运动的某 些操作情形期间，由于冲击活塞在缸体的工作空间内的高运动速度而 产生巨大的压力脉动，使得在液压流体内发生空化。

一旦液压液体内的气泡到达活塞密封件，则当气泡破碎时存在损 坏活塞密封件的风险，这将导致泄漏问题并缩短密封件的工作寿命。

在先前已知的液压钻岩机中，一般来说，位于活塞密封件和用于 冲击活塞的活塞导向件之间的区域与钻机的排液系统相连接。由此， 将出现在活塞导向件与活塞之间的液压液体引走，并使得液压液体压 力降低，这意在引起密封件上的载荷的减少。

然而，已经注意到的是，该布置不能完全令人满意地减少对密封 件的空化损坏。

自WO 2011/123028 Al中预先知道一种钻岩机，其中，该钻岩机 设置有一种具有油通道的布置，该油通道在冲击阻尼布置中的室与邻 近密封件的区域之间延伸。该油道包括用于防止空化气泡通过油通道 运动的一系列限制件和油体积。该文档指出该布置能够应用在钻岩机 中的冲击活塞方面。

发明的目的与最重要特征

本发明的目的是提供先前已知的用于保护液压钻岩机中的活塞密 封件的布置的进一步发展，以便至少减轻由发生的空化对活塞密封件 所造成的问题。

该目的通过如上所述的装置得以实现，其中，在活塞导向件与活 塞密封单元之间设置有环绕的环形的向内敞开的室，该室形成为用于 容纳液压液体体积，并且所述室与用于液压液体供给的液压供给流动 通道相连接。

通过该方式将流体流动提供至向内敞开的室——所述液体流动优 选地为大体上连续的和/或恒定的——从而以有效的方式确保压力变 化得到缓冲，并且特别地，邻近活塞密封单元的液压液体不包括空化 气泡。即，通过液体流动确保在—段时间内持续存在过量的液压流体， 其中，压力变化能够通过液体的弹性来调平，并且其中，避免了由于 没有充足的未受影响的液压液体进入该区域而导致空化气泡的扩增。

优选的是所述液压供给流动通道设置成起始于钻岩机中的液压冲 击阻尼布置的回流通道，这是由于在此提供了具有适当量级的液压流 动，此外该液压流动为已经进入钻岩机中并且也已经用于其主要目的 的液压流动。因此，该回流的使用不会导致任何的效果减弱或者从钻 岩机带走其他能量。替代性地，源是可调节的恒流源，这将会导致某 些能量消耗，但会提供更大的控制流动的可能性。

对制造而言，通过其中容纳有所述室的密封座来支承活塞密封单 元是适当且合理的。

适当地，活塞密封单元设置有布置成彼此间隔轴向距离的两个密 封装置。

所述室优选地经过至少一个连接通道邻接至辅助室，借此能够确 保增加可进入的液压液体量。优选的是所述液压供给流动通道设置成 经过辅助室与所述室相连接。

在发明的液压钻岩机中，优选在所述室与活塞导向件之间设置有 排渗结构。该排渗结构经过中间空间适当地连接至收集池。

在室与排渗结构之间有利地设置有朝向冲击活塞的狭槽，所述狭 槽具有狭窄的狭槽宽度及短的轴向长度，以便尽可能地提供良好的效 果。

在本发明的优选方面中，液压钻岩机包括用于实现响应于由压力 传感器所感测的压力变化而对所述液压液体供给进行调节的处理器和 调节装置。优选地，压力传感器感测在所述室中或者在所述辅助室中 发生的压力变化。

本发明还涉及一种用于保护活塞密封单元的方法，该活塞密封单 元用于钻岩机的壳体内的缸体与冲击活塞之间的密封，其中，在活塞 密封单元与缸体内的工作空间之间定位有活塞导向件。液压液体从液 压液体供给部供应至环绕的环形的向内敞开的室，该环绕的环形的向 内敞开的室设置在活塞导向件与活塞密封单元之间，用于容纳液压液 体体积。

如上文所指出的关于该装置的对应特征和优点在发明的方法方面 也是有效的。

当响应于所感测的压力变化而调节液压液体供给时，所述液压液 体供给通常会响应于压力变化增大的指示而增加。

附图说明

现在将通过实施方式的方式和参照附图来更详细地描述本发明， 其中：

图1以轴向局部截面的形式示出了发明的钻岩机，

图2以更大的比例示出了图1中的钻岩机的一部分，以及

图3图解说明了发明的方法。

具体实施方式

图1以轴向截面的形式示出了液压钻岩机1，该液压钻岩机1包括 壳体2内的冲击活塞4，该冲击活塞4可以在缸体3的内部往复移动。 冲击活塞4在壳体2的内部由导向套形式的活塞导向件5导向。布置 用于防止液压液体延伸到钻岩机的下部中的活塞密封单元6设置有两 个轴向分离的密封装置，该两个轴向分离的密封装置分别呈活塞密封 件10和活塞密封件11的形式。

在操作中，冲击活塞4抵靠钎尾8执行冲击作用，该钎尾8容纳 在钻岩机的内部，并且阻尼活塞7以本身已知的方式抵接该钎尾8， 以便减弱冲击反射。阻尼活塞7具有用于其供给的阻尼流动回路29。

活塞密封单元6处形成有环形室9，该环形室9抵靠冲击活塞4向 内敞开，并且该环形室9位于活塞密封件10、11与活塞导向件5之间。 在所示实施方式中，将基本上连续并且适当恒定的液压流体流动供给 至环形室9，该液压流体流动为从阻尼单元经过包括通道12和辅助通 道13(一败涂地个辅助通道)(见图2)的供给通道的回流的形式。该 流动通过通道12到达室9，并且还经过位于离室9较近的位置处的辅 助室14。通过辅助室14，在靠近环形室9的位置提供了额外的液压液 体体积，这有益于增加本发明的效果。

通过整体以29表示的阻尼流动回路来说明用于向室9提供液压液 体流动的变体，该阻尼流动回路包括液压泵30和可控制的限制件31。 通过回路29供给的液压液体通过导管33传送至阻尼布置，并且随即 根据上文从阻尼布置经过通道12到达室9。替代性地，流动可以从液 压泵30和限制件31(或任意的其他液压液体源)直接到达室9，这由 虚线32表示。

图2更详细地示出了位于活塞密封件处的布置，其中，显而易见 的是，在活塞导向件5与活塞密封件10、11之间布置有整体由34表 示的排渗结构。该排渗结构34的抵靠活塞的最向内的位置处设置有向 内敞开的连续延伸的环绕的槽，该槽经过径向延伸的通道19与收集空 间15相连通，收集空间15进而经过通道17将收集到的液压液体引至 收集池18。

在根据本发明的装置的操作中，由于冲击活塞的运动，在某些操 作情形中，在冲击活塞4与缸体3的壁之间的空间3′内将会发生很大 的压力变化。空间3′在此为缸体内部的工作空间。

在压力变化足够大的情况下，压力变化进而将导致空化气泡的形 成，这些空化气泡趋向于跟随泄漏的液压液体并且通过形成在活塞导 向件5与冲击活塞4之间的狭缝泄漏出去。在液体中具有大量空化气 泡的情况下，在传统的钻岩机中存在如下风险：至少一些气泡会一直 到达活塞密封件10、11，从而在空化气泡崩溃时对这些活塞密封件造 成损坏。

一些空化气泡经过排渗结构34被带走，但是如上文所指出的，已 经注意到的是这种布置不能完全令人满意地消除损坏密封件的风险。 还显示出的是，当钻机内的收集空间15与来自钻岩机中的其他部件的 其他排放结构相连接时，传统布置将会出现问题。由此已经注意到的 是，这些其他部件中所产生的空化气泡的不期望的压力变化能够经过 排渗结构34传递至活塞导向件5与活塞密封件10、11之间的区域， 并且损坏活塞密封件10、11。

该见解是在活塞导向件5与活塞密封单元之间建立抵靠活塞的向 内敞开的环形室9的总体背景。该室9形成为用于容纳液压液体体积， 并且液压供给流通道12、13布置用于向该室9供给液压液体。PS表 示替代性的液压液体源。

根据上文，优选地，该液压供给流通道起始于钻岩机的阻尼布置 的回流通道。供应至室9的液压液体随即经过狭槽16通过排渗结构 34被引导至贮池。

14表示辅助室，该辅助室呈环形并且径向地定位在室9的外部。 室9经过多个径向延伸的辅助通道13与辅助室14相连通。额外的辅 助室14的提供使得优选地增加了活塞密封件与活塞导向件之间的区 域中的液压液体体积，这对于减小压力脉动的影响以及由此降低空化 损坏的风险而言是有利的。

在所示实施方式中，活塞密封单元6由双重密封件形成，在该双 重密封件中，活塞密封件10和活塞密封件11通过形成密封座6′的装 置支承，该密封座6′还容纳所述环形室9。

可以在下文权利要求的范围内修改本发明。因此，活塞密封单元6 可以包括一个或更多个活塞密封件。优选将室9与渗漏排水排气结构 34之间的狭槽16的宽度控制得尽可能小，并且使其轴向尺寸尽可能 小。优选将狭槽宽度设定成活塞直径的0.5-1％，并将狭槽的轴向长度 设定成活塞直径的1-10％。室9的体积应当优选尽可能大，但是已经 观察到的是：就标准机械而言，0.5-5.0cm²的体积给予非常好的效果。 辅助室14的体积应当超过室9的体积，并且优选为室9的体积的至少 两倍。

优选地，液压液体供给流动为可调节的，使得其能够适应于钻岩 机的操作并且适应于主要需求。在此应当注意的是，优选地该流动为 基本上连续的和/或恒定的，并且不允许其在例如钻岩机的冲击周期内 波动。另一方面，能够响应于感测到的室9或辅助室14内的压力变化 而调节流动的量级是一个优点。借助于本身已知的具有小尺寸的压力 传感器能够实现对这些情形内的压力变化的感测。图2中为作为示例 示出的定位在辅助室14中的压力传感器27。通常将流动调节成使得 所感测的压力变化增大会引起流向室9的液压液体增多。

图3中图解说明了根据本发明的方法，其中：

位置20表示方法工序的起始。

位置21表示将液压液体从液压液体源供给至室9，该液压液体源 例如是钻机中的阻尼单元的回流导管。

位置22表示感测室9内或辅助室14内的压力变化。

位置23表示对来自于压力传感器27的经过信号电缆28传递至处 理器26的信号进行评估。

位置24表示响应于处理器26的评估结果而调节流向室9的液压 液体。

位置25表示工序的终止。

应当理解的是重复该方法工序直到达到机器的良好操作所适于 的、并且所需要的程度。