專(zhuān)利名稱(chēng)：沖擊鉆設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求1前序部分所述的沖擊鉆設(shè)備，以及一種按照權(quán)利要求13前序部分所述的用于運(yùn)行相應(yīng)的沖擊鉆設(shè)備的方法。
背景技術(shù)：
從現(xiàn)有技術(shù)中已知這種類(lèi)型的沖擊鉆設(shè)備，并且特別用于制造水平的地下鉆孔。 通常情況下，這種沖擊鉆設(shè)備具有沖擊活塞，該沖擊活塞在殼體內(nèi)部振蕩地(往復(fù))運(yùn)動(dòng)， 并且同時(shí)按照沖擊鉆設(shè)備的所期望的運(yùn)動(dòng)方向來(lái)沖撞殼體前面的或后面的沖擊面。在此， 沖擊活塞所傳遞的動(dòng)能用于在土層內(nèi)部使沖擊鉆設(shè)備加速。例如從DE 39 09 567 Al中已知這種類(lèi)型的沖擊鉆設(shè)備。該沖擊鉆設(shè)備具有一控制管，該控制管帶有可動(dòng)地支承在其上的沖擊活塞。該控制管在其背部端與壓縮空氣供給管固定連接，并且此外，可在縱軸向上運(yùn)動(dòng)地以及可旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)地通過(guò)預(yù)緊的螺旋彈簧與固定在殼體上的構(gòu)件相連。彈簧強(qiáng)制控制管進(jìn)入前面的位置(前進(jìn)位置)，并且通過(guò)四分之一轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)入鎖緊槽中而將該控制管鎖緊在這個(gè)位置中。為了使該裝置換向，通過(guò)使壓縮空氣供給管逆著彈簧預(yù)緊力地旋轉(zhuǎn)四分之一轉(zhuǎn)而將控制管解鎖，從而使控制管在壓縮空氣的影響下，并且逆著縱軸向的彈力被推移至后面的位置中(后退)。在此，沖擊活塞在殼體內(nèi)部的中間位置也同時(shí)被推移，從而在后退位置中，背面的沖擊面被沖擊活塞加載。如在前面的位置中一樣，控制管在后退位置中，在旋轉(zhuǎn)預(yù)緊的彈簧的影響下鎖緊在第二鎖緊槽中。通過(guò)將控制管重新旋轉(zhuǎn)四分之一轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)將沖擊鉆設(shè)備重新轉(zhuǎn)換至前進(jìn)位置，其中，同時(shí)減小供給的壓縮空氣的壓力的大小，從而使由預(yù)緊的彈簧所施加的作用力超過(guò)壓力，并且將控制管重新推移至前面的位置中。DE 39 09 567 Al的設(shè)備由此公開(kāi)了兩個(gè)運(yùn)行位置，在這兩個(gè)位置中，殼體前面的或后面的沖擊面被加載。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的就在于，將沖擊鉆設(shè)備針對(duì)于此加以改進(jìn)，使得能夠?qū)_擊頻率和/或沖擊強(qiáng)度施加影響。上述目的通過(guò)并列的權(quán)利要求的主題得以實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求要求保護(hù)一些有利的實(shí)施方式，并且這些實(shí)施方式從下文對(duì)本發(fā)明的描述中得出。本發(fā)明設(shè)置如下為開(kāi)頭所述類(lèi)型的用于制備水平鉆孔的沖擊鉆設(shè)備設(shè)置這樣的裝置，該裝置能夠以下述方式允許沖擊活塞的中間位置的推移，即，能夠?qū)崿F(xiàn)沖擊活塞運(yùn)動(dòng)的頻率和/或沖擊強(qiáng)度的改變。所說(shuō)“沖擊鉆設(shè)備”應(yīng)理解為下述任何一種設(shè)備，該設(shè)備在已有的或要制造的通道中斷續(xù)性地運(yùn)動(dòng)，以制備或擴(kuò)寬一個(gè)鉆孔，或者毀壞地或不毀壞地代替或清潔已有的管，在已有的管或其它的縱長(zhǎng)主體中拉入管道，以及所有用于地下推進(jìn)的建筑工程的設(shè)備。本發(fā)明意義下的沖擊鉆設(shè)備并不局限于地下的土地作業(yè)。因此，例如管道也在地上延伸，在該管道中運(yùn)行地下鉆孔機(jī)。本發(fā)明意義下的“水平鉆孔”包含特別是主體中各個(gè)類(lèi)型的已有的或要制備的、優(yōu)選水平的通道，特別是包含地下鉆孔、巖石鉆孔或地線(xiàn)以及地下或地上的管路的地下通道和廢水通道，它們通過(guò)采用相應(yīng)的沖擊鉆設(shè)備制造、擴(kuò)寬、毀壞、切開(kāi)或清理。沖擊活塞的“中間位置”在本發(fā)明的意義下是指居中地處于沖擊活塞的振蕩運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)轉(zhuǎn)向點(diǎn)之間的位置。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的一個(gè)有利的實(shí)施方式中，該設(shè)備除了包括殼體和通過(guò)供給的壓力流體即氣體或液體而在殼體內(nèi)部進(jìn)行振蕩運(yùn)動(dòng)的沖擊活塞外，還包括控制套筒，該控制套筒可動(dòng)地設(shè)置在沖擊活塞的內(nèi)部。此外，沖擊活塞還以在其外殼上的至少一個(gè)控制口為特征，其中，控制口的位置在控制套筒之前、之間以及之后的位置使處于殼體和沖擊活塞之間的壓力室交替地充氣和排氣。沖擊活塞的中間位置的推移可通過(guò)改變控制套筒的長(zhǎng)度 (加長(zhǎng)或縮短)和/或通過(guò)改變控制套筒在殼體內(nèi)部的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。改變控制套筒的位置的可能性可如此實(shí)現(xiàn)控制套筒在背面，也就是說(shuō)在用于壓力流體供給管的連接件的方向上與一導(dǎo)向套筒相連，該導(dǎo)向套筒自己被加長(zhǎng)/縮短，或者在殼體內(nèi)部轉(zhuǎn)移，以通過(guò)與控制套筒的連接來(lái)實(shí)現(xiàn)沖擊活塞的中間位置的根據(jù)本發(fā)明的推移。在一個(gè)可選的實(shí)施方式中，也可通過(guò)以下方式來(lái)改變控制套筒的位置，S卩，通過(guò)連接元件來(lái)相對(duì)于導(dǎo)向套筒推移該控制套筒。根據(jù)本發(fā)明并不要求“控制套筒”或“導(dǎo)向套筒”具有管狀的構(gòu)造；確切地說(shuō)可能是各種任意的形狀，通過(guò)該形狀可滿(mǎn)足所設(shè)置的功能。長(zhǎng)度可改變的控制套筒或者導(dǎo)向套筒可具有至少兩個(gè)分套筒，該分套筒至少在縱軸向上可相對(duì)彼此運(yùn)動(dòng)，并且通過(guò)它們彼此之間的相對(duì)位置來(lái)確定控制套筒或者導(dǎo)向套筒的長(zhǎng)度。優(yōu)選如此構(gòu)造分套筒使一個(gè)分套筒滑動(dòng)地支承在另外一個(gè)分套筒上。為此，第二個(gè)套筒可具有外徑較小的節(jié)段，該外徑大體上與第一分套筒的內(nèi)徑一致。此外，有利地還可設(shè)置用于調(diào)節(jié)兩個(gè)分套筒彼此之間的相對(duì)位置的裝置。該裝置可在兩個(gè)方向(縮短和加長(zhǎng)控制套筒或?qū)蛱淄?或只在一個(gè)方向上實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。在第二種情況下優(yōu)選設(shè)置彈性件，該彈性件設(shè)置在兩個(gè)分套筒之間，并且產(chǎn)生逆著裝置的調(diào)節(jié)力的回位力。然而該彈性件例如也可設(shè)置在一個(gè)或兩個(gè)分套筒的對(duì)立的側(cè)面上，并且產(chǎn)生相應(yīng)的作用力，該作用力使分套筒彼此靠近或彼此遠(yuǎn)離地運(yùn)動(dòng)。此外，該裝置還特別優(yōu)選能夠在沖擊運(yùn)行的過(guò)程中相互調(diào)節(jié)兩個(gè)分套筒。調(diào)節(jié)裝置的功能可以不同的物理學(xué)原理為基礎(chǔ)。特別地，調(diào)節(jié)力可通過(guò)液壓、氣動(dòng)或磁作用的方式來(lái)產(chǎn)生。同樣，純機(jī)械的調(diào)節(jié)可行性也是可能的，例如通過(guò)兩個(gè)分套筒的被驅(qū)動(dòng)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)連同螺紋狀的連接來(lái)實(shí)現(xiàn)。不言而喻，也可通過(guò)將上述的調(diào)節(jié)可能性組合起來(lái)使用。優(yōu)選如此鋪設(shè)或者緊固長(zhǎng)度可變化的控制套筒或者導(dǎo)向套筒，S卩，使控制套筒的長(zhǎng)度變化只產(chǎn)生推移套筒棱邊的效果，該棱邊背離殼體被加載的沖擊面。處于殼體的沖擊面的側(cè)面上的控制套筒棱邊由此(在沖擊鉆設(shè)備的運(yùn)行位置上(向前/向后))位置固定地設(shè)置在殼體內(nèi)部。根據(jù)本發(fā)明的用于在殼體內(nèi)部轉(zhuǎn)移控制套筒或者導(dǎo)向套筒的裝置優(yōu)選包括一控
5制管，該控制管至少在控制套筒或?qū)蛱淄矁?nèi)部的一個(gè)節(jié)段內(nèi)延伸，并且此外，至少在縱軸向上是可動(dòng)的。相對(duì)于控制套筒可動(dòng)地構(gòu)造的控制管在此優(yōu)選與殼體固定連接。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，控制管(至少在縱軸向上)與控制套筒連接， 并且可動(dòng)地支承在導(dǎo)向套筒內(nèi)部，由此，控制管相對(duì)于導(dǎo)向套筒的推移導(dǎo)致控制套筒的轉(zhuǎn)移，在該實(shí)施方式中，控制管在導(dǎo)向套筒中的相對(duì)位置在多個(gè)位置中是可固定的，由此可產(chǎn)生不同的、確定的運(yùn)行位置。此外，優(yōu)選地，可使控制管通過(guò)彈性件相對(duì)導(dǎo)向套筒在縱軸向上以及在旋轉(zhuǎn)方向上預(yù)緊，其中，在縱軸向上的預(yù)緊使控制套筒在殼體內(nèi)部向前轉(zhuǎn)移，也就是說(shuō)，沿前進(jìn)的方向，并且在旋轉(zhuǎn)方向上的預(yù)緊使(至少)一個(gè)鎖緊元件嚙合到對(duì)應(yīng)的側(cè)凹部中；后者還會(huì)導(dǎo)致控制管相對(duì)于導(dǎo)向套筒的相對(duì)位置的定位。例如，鎖緊元件可構(gòu)造為設(shè)置在控制管處的凸起，該凸起可旋入導(dǎo)向套筒中相應(yīng)的凹處。另外一個(gè)獲得控制套筒或?qū)蛱淄蚕鄬?duì)于控制管的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的可能性可通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)使控制管和控制套筒或者導(dǎo)向套筒共同構(gòu)造成一個(gè)壓力室，該壓力室的大小由兩個(gè)構(gòu)件彼此之間的相對(duì)位置來(lái)確定。例如，導(dǎo)向管的外側(cè)面和帶有相應(yīng)設(shè)置的環(huán)形棱邊的控制套筒或?qū)蛱淄驳膬?nèi)側(cè)面構(gòu)成一環(huán)形的壓力室，該壓力室被處于壓力下的流體填充。為了固定或改變壓力室的大小，可依據(jù)外部壓力或另外一種對(duì)抗力例如彈力來(lái)改變流體壓力的大小。不言而喻，壓力室除了環(huán)形外還可具有別的任意形狀。特別地，壓力室可只由導(dǎo)向管或者控制套筒或?qū)蛱淄驳耐庵芑蛘邇?nèi)周的部分圓周構(gòu)成。壓力室的大小通過(guò)控制套筒的套筒棱邊的位置確定了振蕩的沖擊活塞在殼體中的中間位置。控制套筒在殼體內(nèi)部的推移或加長(zhǎng)/縮短使沖擊活塞的中間位置同樣被推移。由此可改變沖擊活塞的沖擊頻率，并且同時(shí)影響沖擊強(qiáng)度。在一個(gè)實(shí)施方式中，可通過(guò)一例如在控制管內(nèi)部延伸的附加的管道為壓力室供應(yīng)壓力流體。在此可以是壓縮空氣，該壓縮空氣同樣優(yōu)選當(dāng)用于沖擊活塞的驅(qū)動(dòng)介質(zhì)來(lái)使用， 并且優(yōu)選由控制管輸入活塞的內(nèi)部。另外一個(gè)實(shí)施方式中可設(shè)置壓力液體的供給管。該液體可例如同時(shí)用于在鉆頭的區(qū)域內(nèi)，或在其它位置處被引導(dǎo)入土層中，以對(duì)鉆探的進(jìn)步施加正面的影響。在這種情況下可采用這樣的鉆探液體，通過(guò)混合添加劑，該鉆探液體的特性能夠適配于相應(yīng)的鉆探作業(yè)。優(yōu)選地，控制套筒或?qū)蛱淄驳拈L(zhǎng)度和/或位置可無(wú)級(jí)地在特定的調(diào)節(jié)區(qū)域內(nèi)變化。由此可實(shí)現(xiàn)沖擊頻率/沖擊強(qiáng)度對(duì)給出的鉆探作業(yè)的特別好的適配。以下仍然是可行的在調(diào)節(jié)區(qū)域內(nèi)確定多個(gè)位置，該位置能夠?qū)崿F(xiàn)分級(jí)調(diào)節(jié)。根據(jù)本發(fā)明的沖擊鉆設(shè)備的一個(gè)可選的實(shí)施方式，可以包括可動(dòng)地設(shè)置在沖擊活塞內(nèi)部的控制套筒和至少兩個(gè)在沖擊活塞的外殼中的控制口，其中，控制口在控制套筒之前和之后的交替定位使得處于殼體和沖擊活塞之間的壓力室充氣和排氣。在這個(gè)實(shí)施方式中，至少兩個(gè)控制口在沖擊活塞的縱向上彼此錯(cuò)開(kāi)地設(shè)置。通過(guò)用于按照需要遮蓋或者露出一個(gè)控制口的裝置可實(shí)現(xiàn)特定的控制口對(duì)壓力室的充氣和排氣負(fù)責(zé)?；诳刂瓶谥g在沖擊活塞的縱向上的間距，可通過(guò)相應(yīng)地遮蓋或者露出單獨(dú)的控制口來(lái)實(shí)現(xiàn)沖擊活塞的不同的沖擊路程。為此，沖擊活塞優(yōu)選構(gòu)造成兩部分的，例如具有另外一個(gè)(分)套筒，該套筒可動(dòng)地設(shè)置在(剩余)沖擊活塞的內(nèi)部，并且通過(guò)在(剩余)沖擊活塞內(nèi)部的被確定的旋轉(zhuǎn)和 /或平移而相應(yīng)地露出或遮蓋所述控制口中的一個(gè)或多個(gè)。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備，對(duì)于開(kāi)頭所描述類(lèi)型的沖擊鉆設(shè)備能夠按下述方式來(lái)運(yùn)行， 艮口，通過(guò)沖擊活塞的中間位置的推移來(lái)改變沖擊活塞運(yùn)動(dòng)的頻率和/或沖擊強(qiáng)度。由此可使沖擊的頻率和強(qiáng)度適配所給出的土地情況。特別有利的是，這一點(diǎn)可在鉆探運(yùn)行的過(guò)程中實(shí)施。


下文中借助于附圖所示的實(shí)施例來(lái)詳細(xì)解釋本發(fā)明，示圖中示出圖1為根據(jù)本發(fā)明的沖擊鉆設(shè)備在第一個(gè)實(shí)施方式中剖切的側(cè)視圖；圖2為圖1中的控制套筒包括毗鄰的構(gòu)件的細(xì)節(jié)圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的沖擊鉆設(shè)備在第二個(gè)實(shí)施方式中的剖視圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明的沖擊鉆設(shè)備在第三個(gè)實(shí)施方式中剖切的側(cè)視圖；和圖5為根據(jù)本發(fā)明的沖擊鉆設(shè)備在第四個(gè)實(shí)施方式中的控制元件。
具體實(shí)施例方式圖1示出的根據(jù)本發(fā)明的沖擊鉆機(jī)的實(shí)施方式基本上包含一殼體1，鉆頭2旋入在該殼體中。在壓縮空氣的影響下，沖擊活塞3在殼體1中來(lái)回運(yùn)動(dòng)，其中，在每個(gè)周期中，依據(jù)控制套筒4的位置，沖擊活塞3撞擊前面的沖擊面5，或者撞擊后面的沖擊面6。特別可從圖2中看出，控制套筒4包括兩個(gè)分套筒7、8。在示圖中的右側(cè)所示出的分套筒8具有一節(jié)段，該節(jié)段具有減小的外徑，該外徑基本上與左邊的分套筒7的內(nèi)徑一致。套筒4通過(guò)一中間元件9與控制管10相連，又為了轉(zhuǎn)換沖擊鉆設(shè)備在殼體內(nèi)部沿縱軸向的運(yùn)動(dòng)方向，該控制管是可推移的，并且在兩個(gè)位置_ 一個(gè)用于前進(jìn)、一個(gè)用于設(shè)備的后退-是可固定的。準(zhǔn)確來(lái)講，在此所實(shí)施的換向與借助于在DE 39 09 567 Al中所公開(kāi)的沖擊鉆設(shè)備的說(shuō)明書(shū)的開(kāi)頭部分所描述的方式相同。為了運(yùn)行沖擊鉆設(shè)備，壓縮空氣通過(guò)與空心的控制管10的后端相連的壓縮空氣軟管11而被引入沖擊活塞3的壓力室12中。在沖擊活塞示出的位置中，在壓力室12以及由沖擊活塞3的外側(cè)面與殼體1的內(nèi)側(cè)面構(gòu)成的壓力室14之間通過(guò)控制口 13進(jìn)行壓力補(bǔ)償。由于與壓力室12相比，壓力室14具有較大的有效面，合成的壓力使沖擊活塞3向后運(yùn)動(dòng)。一旦控制口 13完全越過(guò)控制套筒4的前面的(左邊的)棱邊，就不再在壓力室12 與壓力室14之間進(jìn)行壓力補(bǔ)償。盡管由于壓力室14的增大，壓力室14中的壓力隨著后移不斷減小，但是沖擊活塞3由于慣性繼續(xù)向回運(yùn)動(dòng)，直到控制口 13越過(guò)控制套筒4的后面的(右邊的)棱邊。接著，在壓力室14與鉆孔機(jī)外部的大氣之間通過(guò)控制口 13與排氣口 15進(jìn)行壓力補(bǔ)償。壓力室14中的過(guò)壓消除后，由壓力室12生成的(指向前方)壓力使沖擊活塞3 制動(dòng)，并且然后向相反的方向，也就是說(shuō)向前方?jīng)_著鉆頭加速。這樣引入的向前推移通過(guò)沖擊活塞3撞擊在前面的沖擊面5上而中止。在這個(gè)時(shí)刻，控制口 13已經(jīng)再一次越過(guò)控制套筒4的前面的(左邊的)棱邊，從而開(kāi)始新的工作循環(huán)。
包括分軸套7和8的控制軸套4可通過(guò)(未示出的)調(diào)節(jié)裝置改變其長(zhǎng)度，其中， 該調(diào)節(jié)裝置可克服螺旋彈簧16的彈力來(lái)將軸套4推到一起并且由此縮短該軸套。前面的分軸套7在縱軸向上與控制管10固定連接，從而使軸套長(zhǎng)度的改變不會(huì)改變前面的控制棱邊的位置。依據(jù)軸套4的長(zhǎng)度，控制口 13由此在殼體內(nèi)部的不同位置越過(guò)軸套4后面的控制棱邊，也就是說(shuō)，控制軸套4越長(zhǎng)，控制活塞越晚反向運(yùn)動(dòng)，從而使該活塞從后面的反向點(diǎn)到前面的沖擊面5必須經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的行程。由此減小了活塞的沖擊頻率。而同時(shí)，至沖擊面5的較長(zhǎng)的行程產(chǎn)生了沖擊活塞3的較長(zhǎng)持續(xù)的加速，從而與較短的控制套筒4相比，在沖擊活塞3撞擊沖擊面5時(shí)的速度以及由此而來(lái)的動(dòng)能較大。因此同時(shí)實(shí)現(xiàn)了沖擊強(qiáng)度的提高。在圖3中公開(kāi)了長(zhǎng)度可調(diào)節(jié)的控制套筒104的一個(gè)可選的實(shí)施方式。這個(gè)套筒可代替圖2中示出的控制套筒4而應(yīng)用在根據(jù)圖1所示的沖擊鉆設(shè)備中。圖3中的控制套筒 104同樣包含前面的分套筒107和后面的分套筒108。這兩個(gè)分套筒構(gòu)成一壓力室117，該壓力室由在控制管110的側(cè)壁的節(jié)段內(nèi)部延伸的壓力介質(zhì)管道118供給壓力流體。通過(guò)升高壓力室117中的壓力將后面的分套筒108向沖擊鉆設(shè)備的后端方向(圖3中向右)推移，由此延長(zhǎng)了由兩個(gè)分套筒107和108構(gòu)成的控制套筒的總長(zhǎng)度，并且_因?yàn)榍懊娴姆痔淄?07與控制管110固定連接-控制套筒104的后面的控制棱邊被向后推移；由此實(shí)現(xiàn)了沖擊活塞103在殼體101內(nèi)部的反向運(yùn)動(dòng)的推遲。后面的分套筒108的推移使設(shè)置在分套筒107、108之間的彈簧壓縮，由此提高了該彈簧的預(yù)緊力。若又一次減小壓力室17中的壓力，這個(gè)預(yù)緊力又減小了控制套筒104的總長(zhǎng)度。圖4中示出的沖擊鉆設(shè)備是基于通過(guò)在殼體201內(nèi)部推移控制套筒的相對(duì)位置來(lái)改變沖擊頻率和/或沖擊強(qiáng)度。在此，長(zhǎng)度固定的控制套筒204的較小的推移導(dǎo)致了沖擊頻率和/或沖擊強(qiáng)度的改變，而較大的推移導(dǎo)致了沖擊鉆機(jī)的反向運(yùn)動(dòng)，因?yàn)闆_擊活塞203 不再撞擊前面的沖擊面205，而是撞擊后面的沖擊面206。為了改變控制套筒204的位置而設(shè)置有一壓力介質(zhì)管道218，該管道在壓縮空氣輸入管道211內(nèi)部被導(dǎo)向沖擊鉆機(jī)，并且在該沖擊鉆機(jī)中穿過(guò)控制管210，并且繼續(xù)延伸至鉆頭202的尖頂。連接件219為環(huán)形的壓力室217提供了從壓力介質(zhì)管道218流出的流體， 該壓力室由控制管210的外側(cè)面與控制套筒204的內(nèi)側(cè)面構(gòu)成?？赏ㄟ^(guò)壓力室217中的壓力，連同壓力室212內(nèi)部施加在控制套筒204上的反壓力，以及必要時(shí)連同例如可由彈簧施加的反壓力來(lái)改變和固定控制套筒204在殼體201內(nèi)部的相對(duì)位置。如圖1和2中所示的那樣，控制套筒204在沖擊鉆設(shè)備的背端的方向上的推移使沖擊活塞203同樣向著沖擊活塞203的后面所處的中間位置作反向運(yùn)動(dòng)。由此，沖擊活塞 203所經(jīng)過(guò)的反向點(diǎn)和前面的沖擊面205之間的行程變得較長(zhǎng)，這樣減小了沖擊活塞203的沖擊頻率。若控制套筒204在沖擊鉆設(shè)備的后端方向上運(yùn)動(dòng)得足夠遠(yuǎn)，則控制活塞203碰撞后面的沖擊面206，而同時(shí)在向前行程時(shí)不再接觸前面的沖擊面205。由此實(shí)現(xiàn)了沖擊鉆設(shè)備的運(yùn)動(dòng)方向的轉(zhuǎn)換，從而例如在撞擊到障礙物時(shí)，可將其從鉆孔中取出。圖5示出根據(jù)本發(fā)明的沖擊鉆設(shè)備的一個(gè)實(shí)施方式，其與前面所描述的實(shí)施方式的區(qū)別基本如下控制套筒304與控制管310固定連接，通過(guò)控制管310在殼體內(nèi)部的推移實(shí)現(xiàn)整個(gè)控制套筒以及由此沖擊活塞的中間位置的推移。
在圖5中只示出了沖擊鉆設(shè)備的控制元件；這個(gè)控制元件可例如與圖1至3中所示出的沖擊鉆設(shè)備的其它構(gòu)件(特別是殼體、沖擊活塞，鉆頭等等)組合。控制管310可推移地支承在導(dǎo)向套筒320的內(nèi)部，該導(dǎo)向套筒通過(guò)彈性的連接件 321固定地設(shè)置在殼體的背部的節(jié)段中。控制管310構(gòu)造了三個(gè)相繼的凹槽322，其中，依據(jù)控制管310相對(duì)于導(dǎo)向套筒320的縱軸向的相對(duì)位置，構(gòu)造在導(dǎo)向套筒的內(nèi)側(cè)面上的凸起323可嚙合在凹槽322的一個(gè)中。在控制管310容納凹槽322的節(jié)段中，該控制管具有如下的橫截面，該橫截面能夠使凸起323在控制管310處于相對(duì)于導(dǎo)向套筒320的一個(gè)特定的旋轉(zhuǎn)的相對(duì)位置時(shí)，可嚙合在凹槽322中(鎖緊位置)，由此阻止了縱軸向的相對(duì)推移，并且在兩個(gè)回轉(zhuǎn)的相對(duì)位置的至少一個(gè)(轉(zhuǎn)換位置)上，該位置相對(duì)于第一個(gè)位置優(yōu)選錯(cuò)開(kāi) 90°，凸起323不會(huì)嚙合在凹槽322的一個(gè)中，并且因此能夠?qū)崿F(xiàn)縱軸向的相對(duì)推移?？刂乒?10以及相應(yīng)的導(dǎo)向套筒320的相應(yīng)的橫截面在DE 39 09 567 Al中，特別是在圖3至5 中，并且在說(shuō)明書(shū)的第4欄、第1至22行中公開(kāi)；該公開(kāi)通過(guò)引用而構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容。通過(guò)固定在導(dǎo)向套筒320和控制管310的前端之間的彈簧324而使控制管310在縱軸向和旋轉(zhuǎn)方向上相對(duì)于導(dǎo)向套筒320被預(yù)緊；并且由此使控制管310相對(duì)于導(dǎo)向套筒 320向前(圖5中向左)、并且同時(shí)向鎖緊位置推移。通過(guò)沖擊鉆設(shè)備的壓縮空氣軟管處的旋轉(zhuǎn)(該軟管通過(guò)轉(zhuǎn)接件325與控制管固定連接)，可將控制管從鎖緊位置旋轉(zhuǎn)至轉(zhuǎn)換位置。只要由控制管310與沖擊活塞所構(gòu)成的壓力室被施加高壓力，那么作用在控制管310的正面以及與此相連的控制套筒304上的壓力超過(guò)彈簧324的彈力，并且將控制管310包括控制套筒304相對(duì)于導(dǎo)向套筒320向后(圖5 中向右)推移。不言而喻地，這一點(diǎn)也可無(wú)壓力地或僅以較小的壓力通過(guò)在壓縮空氣軟管上施加拉力來(lái)實(shí)現(xiàn)。在解除壓縮空氣軟管上的旋轉(zhuǎn)力時(shí)，導(dǎo)向套筒320的凸起323則嚙合在一個(gè)前面的凹槽322中，由此，通過(guò)沖擊活塞只還撞擊后面的沖擊面，相對(duì)于第一位置， 前面的沖擊面上的沖擊的頻率和強(qiáng)度都被改變，或作反向運(yùn)動(dòng)。在圖5中，控制管310固定在其最前面的位置；這與凸起323嚙合在后面的凹槽 323中相對(duì)應(yīng)。在這個(gè)位置中，控制管310和由此還有控制套筒盡可能接近地定位在殼體前面的沖擊面處。這就使得沖擊活塞以相對(duì)小的強(qiáng)度、但是以高的沖擊頻率進(jìn)行短的沖程。只要凸起323嚙合在中間的凹槽322中，沖擊鉆設(shè)備繼續(xù)處在其前進(jìn)位置中，然而其中，通過(guò)控制套筒和由此沖擊活塞的中間位置向后的轉(zhuǎn)移，沖擊活塞在每個(gè)沖擊循環(huán)中實(shí)行具有較高強(qiáng)度的、較長(zhǎng)的沖程；同時(shí)實(shí)現(xiàn)較小的沖擊頻率。當(dāng)凸起323嚙合在前面的凹槽322中時(shí)，沖擊活塞的中間位置如此遠(yuǎn)地向后移動(dòng)， 使沖擊活塞不再撞擊沖擊鉆設(shè)備前面的沖擊面，而是撞擊后面的沖擊面，由此可實(shí)現(xiàn)沖擊鉆設(shè)備進(jìn)行運(yùn)動(dòng)方向的反轉(zhuǎn)。凹槽322 (特別是前面的兩個(gè)凹槽)可(旋轉(zhuǎn)地)彼此錯(cuò)開(kāi)地定向/定位，由此可以在各個(gè)單獨(dú)的轉(zhuǎn)換位置上逐級(jí)地轉(zhuǎn)換。從而可避免以下情況，即，代替在兩個(gè)用于前進(jìn)的轉(zhuǎn)換位置之間的轉(zhuǎn)換，無(wú)意地直接從例如后面的凹槽轉(zhuǎn)換到前面的凹槽中，由此便會(huì)使沖擊鉆設(shè)備的運(yùn)動(dòng)方向反轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求
1.用于制備水平鉆孔的沖擊鉆設(shè)備，其包括殼體(1；101 ；201)以及沖擊活塞(3 ；103 ； 203)，該沖擊活塞通過(guò)供給的壓力流體而進(jìn)行振蕩運(yùn)動(dòng)，并且將其動(dòng)能傳遞到一個(gè)或多個(gè)沖擊面(5、6 ；205, 206)上，其特征在于，設(shè)有用于推移所述沖擊活塞(3 ；103 ；203)的中間位置以改變沖擊活塞運(yùn)動(dòng)的頻率和/或沖擊強(qiáng)度的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的沖擊鉆設(shè)備，其包括可動(dòng)地設(shè)置在所述沖擊活塞(3； 103 ；203) 內(nèi)部的控制套筒(4 ；104 ；204 ；304)和至少一個(gè)在所述沖擊活塞(3 ；103 ；203)的外殼中的控制口(13 ;113 ;213)，其中，這個(gè)或這些控制口(13;113;213)在所述控制套筒G ;104 ； 204 ；304)之前和之后的交替定位使得處于所述殼體(1 ；101 ；201)和所述沖擊活塞(3 ； 103 ；203)之間的壓力室(14 ； 114)充氣和排氣，其特征在于，通過(guò)所述控制套筒G ； 104)的長(zhǎng)度變化和/或所述控制套筒O04 ；304)在所述殼體(1 ；101 ；201)內(nèi)部的位置轉(zhuǎn)移來(lái)改變所述頻率和/或所述沖擊強(qiáng)度。
3.如權(quán)利要求2所述的沖擊鉆設(shè)備，其特征在于，所述控制套筒與一在背部設(shè)置于所述殼體內(nèi)的導(dǎo)向套筒相連，其中，通過(guò)所述導(dǎo)向套筒的長(zhǎng)度變化和/或所述導(dǎo)向套筒在所述殼體內(nèi)部的位置轉(zhuǎn)移來(lái)使所述控制套筒轉(zhuǎn)移。
4.如權(quán)利要求2或3所述的沖擊鉆設(shè)備，其特征在于所述控制套筒(304)通過(guò)一控制管(310)與一在背部設(shè)置于所述殼體(301)內(nèi)的導(dǎo)向套筒(320)相連，其中，通過(guò)所述控制管(310)相對(duì)于所述導(dǎo)向套筒(320)在所述殼體內(nèi)部的相對(duì)推移來(lái)使所述控制套筒(304) 轉(zhuǎn)移。
5.如權(quán)利要求2或4之任一項(xiàng)所述的沖擊鉆設(shè)備，其特征在于所述控制套筒G； 104) 或所述導(dǎo)向套筒具有至少兩個(gè)分套筒(7，8 ；107，108)，這些分套筒至少在縱軸向上是可彼此運(yùn)動(dòng)的，并且通過(guò)它們相對(duì)彼此的位置來(lái)確定所述控制套筒G ； 104)或所述導(dǎo)向套筒的長(zhǎng)度。
6.如權(quán)利要求5所述的沖擊鉆設(shè)備，其特征在于，設(shè)有用于改變兩個(gè)所述分套筒(7，8； 107,108)的相對(duì)位置的調(diào)節(jié)裝置。
7.如權(quán)利要求6或7所述的沖擊鉆設(shè)備，其特征在于，在兩個(gè)所述分套筒(7，8;107， 108)之間設(shè)置有彈性件，該彈性件逆著由所述調(diào)節(jié)裝置施加的調(diào)節(jié)力產(chǎn)生一種回位力。
8.如權(quán)利要求2至6之任一項(xiàng)所述的沖擊鉆設(shè)備，其特征在于，設(shè)置有這樣的控制管 (210 ；310)，該控制管至少在所述控制套筒(204)或所述導(dǎo)向套筒(320)內(nèi)部的一個(gè)節(jié)段中延伸，并且此外還至少在縱軸向上是可動(dòng)的；以及設(shè)置有用于調(diào)節(jié)控制套筒或?qū)蛱淄埠涂刂乒躋lO ；310)之間的相對(duì)位置的機(jī)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求2至8之任一項(xiàng)所述的沖擊鉆設(shè)備，其特征在于，所述控制管(310)與所述控制套筒(304)相連，并且可動(dòng)地支承在所述導(dǎo)向套筒(320)的內(nèi)部，其中，所述控制管 (310)相對(duì)于所述導(dǎo)向套筒(320)的相對(duì)位置是可固定在多個(gè)位置中的。
10.如權(quán)利要求2至9之任一項(xiàng)所述的沖擊鉆設(shè)備，其特征在于，所述控制管(310)通過(guò)彈性件在縱軸向上以及在旋轉(zhuǎn)方向上相對(duì)所述導(dǎo)向套筒(320)預(yù)緊，其中，在縱軸向上的預(yù)緊使得所述控制套筒(304)在所述殼體內(nèi)部向前轉(zhuǎn)移，而在旋轉(zhuǎn)方向上的預(yù)緊使得一鎖緊元件嚙合到一對(duì)應(yīng)的側(cè)凹部中，由此固定所述控制管(310)相對(duì)于所述導(dǎo)向套筒 (320)的相對(duì)位置。
11.如權(quán)利要求2至10之任一項(xiàng)所述的沖擊鉆設(shè)備，其特征在于，在所述控制套筒(204)或?qū)蛱淄埠退隹刂乒?210)之間設(shè)置有這樣的壓力室017)，該壓力室的大小由控制套筒(204)與控制管(210)彼此間的相對(duì)位置來(lái)確定。
12.如權(quán)利要求1至4之任一項(xiàng)所述的沖擊鉆設(shè)備，其特征在于，設(shè)有一附加的、獨(dú)立于沖擊鉆機(jī)的驅(qū)動(dòng)流體的輸入管道011)的、用于壓力流體的輸入管道(118 ；218)，該壓力流體是用于壓力室017)的加載。
13.如權(quán)利要求1所述的沖擊鉆設(shè)備，其包括可動(dòng)地設(shè)置在沖擊活塞內(nèi)部的控制套筒和至少兩個(gè)在所述沖擊活塞的外殼中的控制口，其中，這些控制口在所述控制套筒之前和之后的交替定位使得處于所述殼體和所述沖擊活塞之間的壓力室充氣和排氣，其特征在于，所述至少兩個(gè)控制口在所述沖擊活塞的縱向上彼此錯(cuò)開(kāi)地設(shè)置，并且設(shè)置有用于按照要求來(lái)覆蓋所述控制口之一的裝置。
14.如權(quán)利要求13所述的沖擊鉆設(shè)備，其特征在于，設(shè)有另外一個(gè)套筒，該套筒在縱向上可動(dòng)地和/或可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述沖擊活塞內(nèi)部，并且依據(jù)該套筒在所述沖擊活塞內(nèi)部的位置，不覆蓋控制口、覆蓋所述沖擊活塞的所述控制口中的一個(gè)或多個(gè)。
15.用于運(yùn)行沖擊鉆設(shè)備的方法，其中，通過(guò)壓力流體使沖擊活塞(3；103 ；203)進(jìn)行振蕩運(yùn)動(dòng)，并且將其至少一部分動(dòng)能通過(guò)一個(gè)或多個(gè)接觸面(5，6;205，206)傳遞到所述沖擊鉆設(shè)備的殼體(1 ；101)上，其特征在于，通過(guò)所述沖擊活塞(3 ；103 ；203)的中間位置的推移來(lái)改變沖擊活塞運(yùn)動(dòng)的頻率和/或沖擊強(qiáng)度。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，使所述頻率和/或所述沖擊強(qiáng)度在運(yùn)行過(guò)程中適配于土地特性。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制備水平鉆孔的沖擊鉆設(shè)備，其包括可在沖擊鉆設(shè)備的殼體內(nèi)部作振蕩運(yùn)動(dòng)的沖擊活塞，可以通過(guò)推移沖擊活塞在殼體內(nèi)部的中間位置來(lái)改變沖擊頻率或者沖擊強(qiáng)度。
文檔編號(hào)E21B4/14GK102482917SQ201080037586
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月24日
發(fā)明者F-J·皮特曼 申請(qǐng)人:Tracto技術(shù)有限責(zé)任兩合公司