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1、10申请公布号CN101990592A43申请公布日20110323CN101990592ACN101990592A21申请号200880128532622申请日2008121961/054,40520080519US12/337,51020081217USE21B7/02200601E21B3/02200601E21B15/0420060171申请人长年TM公司地址美国犹他州72发明人威廉詹姆斯默里74专利代理机构北京攀腾专利代理事务所普通合伙11374代理人彭蓉54发明名称具有可替换式底座件的气动架式钻机57摘要本文描述了包括带有可替换式底座的架式钻机筒柱的气动架式钻机以及使用气动架式钻机。
2、的相关方法。可替换式底座通过多个紧固件与钻机筒柱的底座垫相连接。底座与底座垫的配合面与设置有互补特征构形以限制当岩石钻机作业时在紧固件上的剪切力。可替换式底座能够被快速且方便地更换而不需更换整个钻机筒柱，从而节约了时间并降低了成本。对其他具体实施方式也进行了描述。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2010100886PCT申请的申请数据PCT/US2008/0877992008121987PCT申请的公布数据WO2009/142666EN2009112651INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书4页附图5页CN101990592A1/2页21一种。
3、岩石钻机，包括筒柱，其与钻头连接；滑架；以及支持构件，可拆卸地连接于所述筒柱，其中所述支持构件被设置为通过接触所述滑架来引导所述筒柱相对于所述滑架的运动。2根据权利要求1的钻机，其中所述支持构件用多个紧固件连接到所述筒柱。3根据权利要求2的钻机，其中所述多个紧固件是螺栓。4根据权利要求1的钻机，其中所述筒柱具有设置为与所述支持构件的配合面相衔接的表面。5根据权利要求4的钻机，其中所述筒柱的所述配合面与所述支持构件的所述配合面包括有互补特征构形以限制所述筒柱和所述支持构件之间的剪切运动。6根据权利要求5的钻机，其中所述互补特征构形包括棱脊，锯齿状，凹陷，齿形或者它们的任何组合。7根据权利要求1的。
4、钻机，其中所述支持构件被设置为至少部分地安装在所述滑架内。8根据权利要求1的钻机，其中所述岩石钻机包括气动或液动冲击钻机。9根据权利要求1的钻机，进一步包括多个支持构件。10一种岩石钻机，包括筒柱，其与钻头连接；滑架；以及支持构件，其通过多个紧固件可拆卸地连接于所述筒柱，其中所述支持构件具有表面其被设置为与所述筒柱的配合面相衔接并且滑动地与所述滑架相衔接。11根据权利要求10的钻机，其中所述多个紧固件包括螺栓。12根据权利要求10的钻机，其中所述筒柱的所述配合面和所述支持构件的所述配合面包括互补特征构形以限制所述筒柱和所述支持构件之间的剪切运动。13根据权利要求12的钻机，其中所述互补特征构形。
5、包括棱脊，锯齿状，凹陷，齿形或者它们的任何组合。14根据权利要求13的钻机，其中所述互补特征构形包括锯齿状。15根据权利要求10的钻机，其中所述岩石钻机包括气动或液动冲击钻机。16根据权利要求10的钻机，进一步包括多个支持构件。17一种维护岩石钻机的方法，包括提供岩石钻机，其具有与钻头相连接的筒柱、框架以及通过多个紧固件可拆卸地连接到所述筒柱的支持构件，其中所述支持构件具有设置为与所述筒柱的配合面相衔接的表面并且被设置为靠着所述框架滑动；监测所述支持构件的磨损；从所述岩石钻机卸下所述筒柱；从筒柱卸下所述支持构件；将支持构件替换件装配于所述筒柱；以及将所述筒柱装配于所述岩石钻机。权利要求书CN1。
6、01990592A2/2页318根据权利要求17的方法，其中所述多个紧固件包括螺栓。19根据权利要求17的方法，其中所述筒柱的所述配合面和所述支持构件的所述配合面包括互补特征构形其设计为限制所述筒柱和所述支持构件之间的剪切运动。20根据权利要求19的方法，其中所述互补特征构形包括棱脊，锯齿状，凹陷，齿形或者它们的任何组合。21根据权利要求20的方法，其中所述互补特征构形包括锯齿状。22根据权利要求17的方法，其中所述岩石钻机包括气动或液动冲击钻机。23根据权利要求17的方法，进一步包括多个支持构件。权利要求书CN101990592A1/4页4具有可替换式底座件的气动架式钻机技术领域0001本发。
7、明一般涉及钻掘方法和用于钻掘的装置。特别地，本发明涉及包括带有可替换式底座件的钻机筒柱的气动架式钻机以及使用气动架式钻机的相关方法。背景技术0002目前有很多钻掘操作方法为人们所知晓和使用。其中一种钻掘方法，岩石钻掘，通常包括在岩石或其他坚硬物体上钻孔而使岩石发生开裂而能被移动。必要时，也可将炸药置于孔内，使岩石进一步开裂和破碎。一种用于岩石钻掘的钻机通常称为架式钻机。0003架式钻机一般是通过气压或液压驱动的。由于维修方面的因素，气动架式钻机PNEUMATICDRIFTERS比液压架式钻机HYDRAULICDRIFTERS更为常用。气动架式钻机包括圆筒形钻掘机构也称为架式钻机筒柱，该机构被安。
8、装在滑架上并且朝着由空气驱动的驱送机构，例如螺杆或链条，的钻进方向驱动。架式钻机通过撞击、旋转和挤压在坚硬的物体上钻出所需的孔洞。0004架式钻机的滑架，也称进给滑板，可以用铝来制造以节省重量和便于携带。筒柱体是通过使用两个整体的底座部件连接在进给滑板上。架式钻机筒柱，包括整体的底座部件，是经过精密制作的组件因而不仅体积大而且成本高。在操作过程中，筒柱的底座部件会因为钻掘作业中所产生的砂砾而被迅速磨损。虽然滑架通常由比钻机筒柱较软的材料制成，但钻机筒柱的底座部件比滑架磨损得更快，因为当钻机筒柱在滑架上滑动时嵌进滑架软质材料的砂砾会对钻机筒柱造成磨损。这样的磨损导致架式钻机底座的损坏，从而要求对。
9、整个钻机筒柱进行更换或昂贵的维修。发明内容0005本申请描述气动架式钻机，其包括架式钻机筒柱和可替换式底座，以及使用气动架式钻机的相关方法。可替换式底座通过多个紧固件连接于架式钻机筒柱的底座垫。底座的配合面和底座垫设有互补特征构形用以减少架式岩石钻机操作时紧固件上的剪切力。可替换式底座可以被快速而方便地更换而无需更换整个钻机筒柱，从而节省了时间并降低了成本。0006本发明的上述和其他的目的和特征由以下的描述和所附的权利要求会变得更为明了，或者能够通过后面所陈述发明的实施而得到理解。附图说明0007为了进一步阐明本发明的上述或其他方面的内容，有关本发明更为详细的描述将通过参照附图所显示的有关本发。
10、明的具体实施方式来呈现。应该理解，这些附图仅仅是披露本发明的一些具体实施方式而不是用来限制本发明的范围。本发明的具体实施方式将利用下列附图进行进一步的具体而详细的描述和解释，其中0008图1是显示架式岩石钻机的一个示例的具体实施方式的透视图；说明书CN101990592A2/4页50009图2是显示架式岩石钻机之一部分的剖面图；0010图3是显示架式钻机筒柱的一个示例的具体实施方式的透视图；0011图4是显示架式钻机筒柱的一个示例的具体实施方式的透视图；0012图5是显示架式钻机筒柱的一个示例的具体实施方式的分解图；以及0013图6是显示架式钻机筒柱的一个示例的具体实施方式的组合图。具体实施方。
11、式0014下文的描述中所体现的具体细节是为了提供整体的理解。然而，本技术领域人员将会理解所述装置以及使用这些装置的相关方法能够被制备和使用而无需运用这般具体细节。当然，这些装置及相关方法能够通过对所列举的装置和相关方法做些变动或调整的方式来实施，也能够与其他目前工业上通常使用的装置和技术结合使用。例如，尽管下面描述的重点放在用于气动架式岩石钻机作业中的架式钻机筒柱，所提供的装置和相关方法同样也适用于其他的，比如液压架式岩石钻机、各种冲击钻机以及其它类似的装置和方法。0015附图描述了架式岩石钻机的一个示例的具体实施方式，该架式岩石钻机包括带有可替换式底座的架式钻机筒柱。图1显示架式岩石钻机10。
12、0，其包括架式钻机筒柱110，钻头150，滑架160和驱动机构180。架式岩石钻机100可以用于在地层中的岩石或其他坚硬物体中钻出孔洞200。孔洞200则可以用来通过炸药或其他手段在岩体产生开裂以移动开裂的岩石。架式钻机筒柱110可以由钢或任何其他适合于岩石钻机100的架式钻机筒柱的材料来制造。滑架160可以由铝、铝合金或任何其他适合用于滑架的材料来制造。0016如图12所示，架式钻机筒柱110置于滑架160上。架式岩石钻机100能够转动与架式钻机筒柱110相连接的钻头150并将一种冲击运动传递给架式钻机筒柱110和钻头150。当驱动机构180产生冲击运动时，架式钻机筒柱110在可替换式底座，。
13、比如右底座120和左底座130，见图3之上的滑架160上滑动。随着孔洞200在坚硬物体中加深，架式钻机筒柱110沿着滑架160的长度方向进一步移进。当孔洞200钻成后，钻掘作业所产生的碎片和砂砾连同钻掘过程中产生的钻掘液，会落到岩石钻机100上面。在某些情况下，碎片和砂砾会进到底座120、130和滑架160之间的位置，造成底座120、130因相对滑架160移动的磨损。0017在如图36所示的实施例中，架式钻机筒柱110包含中心通道140。需要的话，中心通道140可以具有与岩石钻机100的其他部件相适应的任何结构。例如，中心通道可以构造成包含能够将钻头150向坚硬物体驱动的部件。0018架式钻机。
14、筒柱110包括可替换式底座120、130。可替换式底座120、130被设置与滑架160接触并沿其滑动。底座120和130在此显示为一个连续的部件，然而其中之一或两者都可以是由沿着架式钻机筒柱的长度方向间隔配置的较小部件组成。同样的，尽管图中显示的是两个底座，架式钻机筒可以包含任何数量的可替换式底座。0019右底座120的底部可以构造为与滑架160的相应部分连接或相配。例如，如图5所示，右底座120底部的构造可以包括棱脊。特别地，右底座120可以具有一个或一系列的棱脊122，设置为与滑架160上的相应构形相配合而使得右底座120处在架式岩石钻机100中的恰当位置。同样地，左底座130也可以带有功。
15、能类似的一个或一系列的棱脊132。说明书CN101990592A3/4页60020右底座120和左底座130可以利用本领域已知的任何机构而可拆卸地与架式钻机筒柱110相连接。在一些具体实施方式中，底座120和130可以通过紧固件118连接到架式钻机筒柱110的筒柱体112上。所述紧固件118可以是螺栓、螺钉、栓子或任何其他可以使底座120和130能够可选择地从筒柱体112上卸除的元件。紧固件118可沿底座120、130的长度以任意所需的间距分布。紧固件的类型可以因其用于的底座不同而不同，甚至也可以在沿着底座的长度方向上而变化。0021紧固件118使用的数目可取决于各种因素，例如间距、所需的连接。
16、强度、钻机筒柱110的大小以及架式岩石钻机100的设计。在一些实施例中，底座120、130各自可以具有任意数目的紧固件。在另一些实施例中，各个底座120和130上紧固件的数目可为6到8。0022如图4所示，右底座120包括配合面124以与筒柱体112下方部位的底座垫114接触。同样的，左底座130可具有配合面134以与筒柱体112上的底座垫116接触。底座垫114和116可以被设置为具有与各自相连的底座120、130相配合的任何构形。例如，当底座120、130具有基本平坦的构形时，底座垫也可以具有大致平坦的构形。0023配合面124和底座垫114可以具有互补特征构形使得右底座120和筒柱体11。
17、2具有紧密的配合，从而限制右底座120和筒柱体112之间的滑动。同样的，左底座130的配合面134也可以与底座垫116具有互补特征构形。0024配合面124、134和底座垫114、116可以通过紧固件118固定在一起。例如，紧固件118可以啮合于底座垫114、116中的凹穴126、136。特别地，紧固件118可以穿过底座120、130中各自形成的通孔128、138，再与凹穴126、136啮合。在所列举的实施例中，底座垫114、116中的凹穴126、136可以带有内螺纹而使得有螺纹的紧固件118能够拧进底座垫114、116。这样，底座120、130便能够通过紧固件118可拆卸地固定于筒柱体112。
18、。将底座120、130固定于筒柱体112能够确保配合面124、134和底座垫114、116上对应表面之间的接触，进而可以限制底座120、130与筒柱体112之间的运动。0025通过限制底座120、130与筒柱体112之间的滑动，架式钻机筒柱110相对于滑架160移动时紧固件118上的剪切应力可以被减少或者消除，因为这些互补特征构形，而不是紧固件118，吸收了剪切力。0026配合面124与底座垫114和/或配合面134与底座垫116可以具有任何互补特征构形以减少在架式岩石钻机100操作过程中紧固件118所受的剪切力。在一些具体实施方式中，互补特征构形可以是棱脊、齿形、凹陷或者如图5和6所示的锯齿。
19、状。同样的，在榫眼和榫头结构中，配合面124以及配合面134可以带有隆起或凹下的部位以配合于底座垫114以及底座垫116的隆起或凹下的部位。用于一个底座/底座垫组合的互补特征构形可以与用于另一个底座/底座垫组合的互补特征构形相同或不同。此外，所采用的互补特征构形可以在某一底座/底座组合的长度方向上发生变化。0027紧固件118以足够的力度与筒柱体112形成所需要的连接。在某些实施例中，各个紧固件118能够通过适当的力度，例如大约50至90NM的扭矩，连接于筒柱体112。在一些实施例中，紧固件118可以各自地沿着底座120、130的配合面124、134以及筒柱体112的底座垫114、116的长度。
20、方向，以提供相近和均匀接触压力的顺序进行紧固。例如，紧固件118可以按照任何顺序进行紧固以至该顺序可以保证没有相邻紧固件118是连续紧固的。一种这样的顺序可以包括将一个紧固件放置在底座120的中心位置，然后拧紧与第一个紧说明书CN101990592A4/4页7固件外向相邻的第二个紧固件。接着，便可拧紧与第一个紧固件外向相邻的第三个紧固件。其余的紧固件可以通过移到底座的对侧并由内向外操作的方式来被拧紧，直到所有的紧固件118被拧紧。同样，紧固件118可以按照一定的顺序先用低扭矩拧紧，例如50NM，接着按照同样的顺序根据要求以最终的扭矩来拧紧。在至少一个实施例中，紧固件118可以首先拧紧到大约50。
21、NM，然后大约70NM，最后大约80NM。0028通过使用紧固件118，底座120和/或底座130在需要的时候可被卸除。提供可替换式底座可以使得底座120、130能够被替换而无需对整个架式钻机筒柱110进行替换或者维修。例如，在整个架式钻机筒柱110或其任何部件需要更换或维修之前，底座120和130可以被更换十次或更多次。这样的替换方式无论是在时间还是金钱上都是相当划算的。0029在配合面124和134采用互补特征构形可以使紧固件118具有更长的使用时限。当配合面124和134带有互补特征构形时，因带振动的钻掘运动而施加于紧固件118上的应力就会减少。这里，应力主要是被所述互补特征构形所吸收了。
22、。因此，紧固件118不会在操作过程中松弛或破损，而这种松弛和破损可能会损坏架式岩石钻机100的不同部件，包括滑架160。0030底座120和130可以采用下列方式进行拆卸和更换。底座的状况由人工或者通过现有仪器进行检测。当任何单个或多个的底座需要拆卸时比如被损坏或磨损且需要更换时，架式钻机筒柱110就从滑架160卸除。相应底座的紧固件118便可以按任何合适的顺序拆卸。新的带有与底座垫相配的配合面的单个或多个底座便被选出并用紧固件按任何合适的顺序进行固定。选择性地，架式钻机筒柱110的其它部件也可以被更换。然后，架式钻机筒柱110能够被重新连接到滑架160和岩石钻机100的其他部件上。0031除。
23、了任何前面提到的改动外，其他许多的变化和替代方案也能够由本技术领域人员所想到而不会脱离本发明的精神和范围，而所附的权利要求则用来包涵此类修改和方案。因此，虽然在上文中对有关目前被视作最为实用和优选的内容做了特别和详细的描述，本领域技术人员应该能够理解许多针对所述内容的包括但不限于形式、功能、操作方式和用途等方面的各种修改或变动并不脱离本文所体现的原则和概念。同样，此处所举出的实施例也只是为了说明而不应当被解释为具有任何限制作用。0032本发明可以被体现为其他的特定形式而不脱离本发明的主旨精神或本质特征。所描述的具体实施方式从各方面来说都只是用来说明而不具有限制作用。因此，本发明的范围是由所附的权利要求而不是由前面的描述来定义的。在权利要求的等同内容所包含的意思和范围内所做的任何变化都应被包含在本发明的范围之内。说明书CN101990592A1/5页8FIG1说明书附图CN101990592A2/5页9FIG2FIG3说明书附图CN101990592A3/5页10FIG4说明书附图CN101990592A4/5页11FIG5说明书附图CN101990592A5/5页12FIG6说明书附图。