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1、10申请公布号CN102144072A43申请公布日20110803CN102144072ACN102144072A21申请号200880131000822申请日2008122361/094,55120080905US12/340,22320081219USE21B7/02200601E21B3/02200601E21B15/0420060171申请人长年TM公司地址美国犹他州72发明人尼尔詹姆斯罗伯茨74专利代理机构北京同达信恒知识产权代理有限公司11291代理人杨黎峰李欣54发明名称用于钻探系统的进给机构57摘要一种盒式丝杠螺母，包括主体，具有其上限定的筒形螺纹开口，并且具有侧部。该侧部包。
2、括多个侧面和多个端面。这些侧面和这些端面形成轮廓，该轮廓被成形为通过这些侧面或者这些端面的至少一个与该前汽缸垫之间的接合而防止盒式丝杠螺母相对于前汽缸垫旋转。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2011030486PCT申请的申请数据PCT/US2008/0881422008122387PCT申请的公布数据WO2010/027380EN2010031151INTCL19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5页附图4页CN102144079A1/2页21一种盒式丝杠螺母，包括主体，该主体限定有筒形螺纹开口，并且具有侧部，该侧部包括多个侧面，以及多个端面，其中所述。
3、侧面和所述端面形成如下轮廓该轮廓被成形为通过所述侧面或者所述端面的至少一个与前汽缸垫之间的接合而防止所述盒式丝杠螺母相对于该前汽缸垫旋转。2根据权利要求1所述的丝杠螺母，其中所述侧面是平行的。3根据权利要求1所述的丝杠螺母，其中所述筒形螺纹开口平行于所述侧面。4根据权利要求1所述的丝杠螺母，其中所述端面是平行的。5根据权利要求1所述的丝杠螺母，其中所述轮廓大体是矩形的。6根据权利要求5所述的丝杠螺母，其中所述矩形轮廓的至少一个角部被倒圆。7一种钻探组件，包括前汽缸垫，该前汽缸垫限定有凹槽，该前汽缸垫具有前汽缸垫轮廓；以及盒式丝杠螺母，该盒式丝杠螺母限定有筒形螺纹开口，该筒形螺纹开口具有纵轴线，。
4、其中该盒式丝杠螺母具有螺母轮廓，该螺母轮廓是互补性的，以允许该盒式丝杠螺母容纳在所述前汽缸垫的凹槽内。8根据权利要求7所述的组件，其中所述前汽缸垫连接到架式钻机汽缸。9根据权利要求7所述的组件，其中所述前汽缸垫与架式钻机汽缸形成为一体。10根据权利要求7所述的组件，其中所述盒式丝杠螺母包括形成在所述盒式丝杠螺母中的与所述纵轴线基本上成横向的销孔。11根据权利要求10所述的组件，还包括锁销，该锁销被构造成将所述盒式丝杠螺母固定至所述前汽缸垫。12根据权利要求7所述的组件，其中所述盒式丝杠螺母包括具有多个侧面和多个端面的主体，其中所述侧面和所述端面形成螺母轮廓，该螺母轮廓被成形为，通过所述侧面和所。
5、述端面的至少一个与所述前汽缸垫之间的接合而防止所述盒式丝杠螺母相对于所述前汽缸垫旋转。13根据权利要求12所述的组件，其中所述侧面是平行的。14根据权利要求12所述的组件，其中所述筒形螺纹开口平行于所述侧面。15根据权利要求12所述的组件，其中所述端面是平行的。16根据权利要求7所述的组件，其中所述盒式丝杠螺母和所述前汽缸垫具有雌雄榫结构。17一种凿岩钻机，包括盒式丝杠螺母；以及前汽缸垫，其中该盒式丝杠螺母和在该前汽缸垫内限定的凹槽具有互补形状，该互补形状被构造成，允许该盒式丝杠螺母至少部分地容纳在该前汽缸垫内，以使得该前汽缸垫与该盒式进给垫之间的几何接合防止该前汽缸垫相对于该前汽缸垫旋转。1。
6、8根据权利要求17所述的凿岩钻机，其中所述前汽缸垫联接到架式钻机汽缸。19根据权利要求17所述的凿岩钻机，其中所述前汽缸垫与架式钻机汽缸形成为一体。权利要求书CN102144072ACN102144079A2/2页320根据权利要求17所述的凿岩钻机，其中所述盒式丝杠螺母包括形成在所述盒式丝杠螺母上的与所述纵轴线基本上垂直的销孔。21根据权利要求20所述的凿岩钻机，还包括锁销，该锁销被构造成将所述盒式丝杠螺母固定在所述前汽缸垫上。22一种钻探方法，包括将盒式丝杠螺母联接到前汽缸垫，该盒式丝杠螺母限定有筒形螺纹开口，该筒形螺纹开口具有纵轴线，并且该前汽缸垫限定有凹槽，其中将该盒式丝杠螺母连接到该。
7、前汽缸垫包括，以相对于该纵轴线成锐角的方向移动该盒式丝杠螺母。23根据权利要求22所述的方法，还包括，利用锁销将所述盒式丝杠螺母固定至所述前汽缸。24根据权利要求22所述的方法，还包括，通过在与所述纵轴线成锐角的方向移动所述盒式丝杠螺母，来卸下所述盒式丝杠螺母。25根据权利要求24所述的方法，还包括，通过在与所述纵轴线成锐角的方向上移动所述盒式丝杠螺母，来更换所述盒式丝杠。权利要求书CN102144072ACN102144079A1/5页4用于钻探系统的进给机构技术领域0001本发明涉及钻探设备，尤其涉及凿岩设备。背景技术0002当前，许多钻探方法被公知和使用。一种钻探方法被称为凿岩，它通常包。
8、括利用钻头使岩石破裂来形成孔。如果需要，炸药也可以放入该孔内，用于进一步开裂和破碎该岩石。用于凿岩的一种钻机通常称为“架式钻机”。0003架式钻机通常包括安装在滑动架上的圆柱形钻探机构还被称为架式钻机汽缸。该架式钻机汽缸通常连接到或者包括驱动马达，该驱动马达被构造成用于产生冲击力和/或者旋转力。该冲击力和/或者旋转力从该架式钻机汽缸传递到钻头。0004架式钻机通常还包括固定在该滑动架上的丝杠和联接到该架式钻机汽缸上的丝杠螺母组件。丝杠与丝杠螺母组件啮合，以使得丝杠的旋转导致丝杠螺母组件、然后导致架式钻机汽缸相对于该滑动架平移。当前，丝杠螺母组件通常包括固定在该架式钻机汽缸上的前汽缸垫。该前汽缸。
9、垫为包括啮合该丝杠的螺纹或者其他部件的丝杠螺母提供空间。通常利用过盈配合，将该丝杠螺母压入前汽缸垫。用于丝杠螺母的螺帽进一步将该丝杠螺母固定到前汽缸垫上，且由此固定到架式钻机汽缸上。在这种结构中，在该丝杠旋转时，该丝杠螺母沿相对静止的丝杠和滑动架平移。0005例如，架式钻机汽缸通常相对于滑动架前进，以使该钻头接触结地层。丝杠可以持续使架式钻机汽缸旋转，以在架式钻机汽缸施加撞击力和/或者旋转力时对该钻头保持压力，从而使该地层破裂，并且在其上形成孔。丝杠与丝杠螺母组件之间的力使得该丝杠螺母随着时间的推移而发生磨损。这种磨损可能因为在钻探操作期间，存在岩屑和/或者砂粒落在岩石钻上并进入丝杠螺母组件内。
10、而加速。最终，这种丝杠螺母组件可能被磨坏，之后要被更换。0006传统上，通过从丝杠螺母上旋下用于丝杠螺母的螺帽，来更换该丝杠螺母组件。该丝杠螺母上的任何垫都需要被卸下。此后，通过从该前汽缸垫取下丝杠螺母，该丝杠螺母与该前汽缸垫分离。然后，将新的丝杠螺母压入前汽缸垫上的位置，之后，将用于丝杠螺母的螺帽旋转到该丝杠螺母上，以将整个丝杠螺母组件固定在前汽缸垫上。尽管这种结构可以提供可替换的丝杠螺母组件，但是替换该丝杠螺母组件可能耗时，并且难以在该丝杠螺母组件与该滑动架之间提供紧密空间。这些困难由于凿岩操作期间的总体条件，诸如位于地下环境下，而可能被加剧。0007在此要求保护的主题并不局限于克服任何缺。
11、陷或者仅在诸如上面描述的环境下工作的实施例。相反，提供背景技术仅用于说明可以实施在此描述的某些实施例的一个典型的技术区域。发明内容0008一种盒式丝杠螺母包括主体，限定有筒形螺纹开口，并且具有侧部。该侧部包括；说明书CN102144072ACN102144079A2/5页5多个侧面和多个端面。该侧面和该端面形成如下轮廓该轮廓被成形为通过该侧面或者该端面的至少一个与前汽缸垫之间的接合而防止盒式丝杠螺母相对于该前汽缸垫旋转。0009一种钻探组件可以包括前汽缸垫，限定有凹槽，该前汽缸垫具有前汽缸垫轮廓；以及盒式丝杠螺母，限定有筒形螺纹开口。该筒形螺纹开口具有纵轴线，其中该盒式丝杠螺母具有螺母轮廓。该。
12、螺母轮廓是互补性的，以允许该盒式丝杠螺母容纳在该前汽缸垫的凹槽内。0010一种凿岩钻机包括盒式丝杠螺母和前汽缸垫。该盒式丝杠螺母和该前汽缸垫内限定的凹槽具有互补形状，该互补形状被构造成，允许该盒式丝杠螺母至少部分地容纳在该前汽缸垫内，以使得该前汽缸垫与该盒式进给垫之间的几何接合防止该前汽缸垫相对于该前汽缸垫旋转。0011一种钻探方法可以包括将盒式丝杠螺母联接到前汽缸垫，其中该盒式丝杠螺母限定有筒形螺纹开口。该筒形螺纹开口具有纵轴线，并且该前汽缸垫限定有凹槽。将该盒式丝杠螺母连接到该前汽缸垫包括，以相对于该纵轴线成锐角的方向移动该盒式丝杠螺母。0012提供发明内容是以简化形式提供可供选择的原理，。
13、下面将在具体实施方式中对此做进一步详细描述。本发明内容不旨在描述要求保护的主题的关键特征或者本质特征，并且不旨在用于确定要求保护的主题的范围。附图说明0013为了使本发明的上述以及其他优点和特征更清楚，将参考附图所示的特定实施例对本发明提供更具体地描述。应当明白，这些附图仅示出本发明的典型实施例，因此，不认为它限定本发明的范围。将利用附图，特别具体、详细地描述和解释本发明，其中0014图1示出根据一个示例的钻探系统；0015图2A示出根据一个示例的凿岩钻机的俯视透视图；0016图2B示出根据一个示例的凿岩钻机的仰视透视图；以及0017图2C示出根据一个示例的盒式丝杠螺母和前汽缸垫组件的分解透视。
14、图；0018附图与下面的描述一起说明典型装置和方法的非限制性特征。为了清楚起见，在附图中各组成部分的厚度和结构可能被放大。在不同的附图中，相同的附图标记表示相类似但是不一定相同的部件。具体实施方式0019在此提供钻探系统和可更换的盒式丝杠螺母组件。在至少一个示例中，丝杠螺母组件包括盒式丝杠螺母、前汽缸垫以及锁销。该盒式丝杠螺母包括延伸通过该丝杠螺母的管状螺纹开口，该开口被构造成接合丝杠。纵轴线通常穿过该管状螺纹开口。因此，丝杠与丝杠螺母组件之间的接合产生沿该纵轴线的平移。0020前汽缸垫具有限定在其内的凹槽。该前汽缸垫上的凹槽和该盒式丝杠螺母具有互补的形状，以使得它们两个之间的几何接合减小或者。
15、消除了盒式丝杠螺母相对于前汽缸垫的旋转。在至少一个示例中，盒式丝杠螺母和该前汽缸垫上的凹槽的互补形状可以被描述为雌雄榫TENONANDMORTISE结构。在至少一个示例中，当从下面观看时，盒式丝杠螺母具有以一角度交叉的两个面。说明书CN102144072ACN102144079A3/5页60021可以提供任何数量的互补形状。在至少一个示例中，盒式丝杠螺母包括主体，该主体至少具有对置的侧面、对置的端面、顶面和底面。该对置的侧面基本平坦。此外，该对置的侧面的平面部分的至少一部分也基本平行。同样，该对置的端面的至少一部分也基本平坦，并且/或者基本彼此平行。在至少一个示例中，平坦部分被定向为当从上面或。
16、者下面观看时形成为基本是矩形的轮廓。0022该盒式丝杠螺母和前汽缸垫包括限定在其内的销孔，当该盒式丝杠螺母相对于该前汽缸垫被定位时，销孔至少部分地对齐。当销孔因此而对齐时，锁销通过前汽缸垫的至少一部分而被推动，并且与盒式丝杠螺母接合，从而使该盒式丝杠螺母相对于前汽缸垫固定在适当位置。盒式丝杠螺母和前汽缸垫的雌雄榫结构可以允许该盒式丝杠螺母被快速地装配在该前汽缸垫上。然后，该盒式丝杠螺母通过锁销被快速地固定在适当位置。该盒式丝杠螺母还可以被快速地卸下，并且可以将新的盒式丝杠螺母装配在前汽缸垫上。下面将更详细描述一个典型的盒式丝杠螺母和前汽缸垫组件。0023下面的描述提供具体细节，以便彻底理解。然。
17、而，熟练技术人员明白，不采用这些具体细节，也可以实现和使用该装备和使用该装备的相关方法。的确，通过修改所示的装备和相关方法，可以实施该装备和相关方法，并且可以结合在该行业中传统上采用的任何其他装备和技术使用该装备和相关方法。例如，尽管下面的描述集中于在气动架式钻机凿岩操作期间的架式钻机汽缸，但是该装备和相关方法同样可以应用于其他处理，诸如液压架式钻机凿岩、各种气动钻探处理等等。0024图1示出根据一个示例的钻探系统100。如图1所示，钻探系统100包括架式钻机汽缸110、钻杆120、滑动架130以及驱动机构140。架式凿岩钻机100可以用于在地球上的岩层或者其他硬质地层上钻孔。然后，该孔用于通。
18、过炸药或者其他装置使该岩层破裂，从而除掉该破裂的岩石。0025如图1所示，架式钻机汽缸110位于滑动架130上。钻探系统100可以使钻杆120在架式钻机汽缸110内旋转，并且/或者将冲击运动传递到架式钻机汽缸110和钻杆120。在至少一个示例中，可以单独施加旋转力和冲击力。驱动机构140可以包括安装在滑动架130上的丝杠150。丝杠150与连接到架式钻机汽缸110的盒式丝杠螺母200接合图2。在丝杠150旋转时，丝杠螺母组件200图2在期望的方向上沿丝杠150并相对于滑动架130平移。0026图2A示出根据一个示例的凿岩钻机20的俯视局部透视图。所示的凿岩钻机20与丝杠诸如图1中的150和滑动。
19、架诸如图2中的130分离。凿岩钻机20还包括支座205和架式钻机汽缸210。如图2A所示，在至少一个示例中，盒式丝杠螺母200可以被固定在架式钻机汽缸210的下部。盒式丝杠螺母200允许架式钻机汽缸210在丝杠旋转时平移，同时支座205沿滑动架引导架式钻机汽缸210。0027图2B示出根据一个示例的凿岩钻机20的仰视透视图。如图2B所示，凿岩钻机20包括架式钻机汽缸210。架式钻机汽缸210包括和/或者具有连接到其的前汽缸垫220。在至少一个示例中，前汽缸垫220可以与架式钻机汽缸210一体形成，而在其他示例中，该前汽缸垫220可以单独形成并被固定在该架式钻机汽缸210上。0028凿岩钻机20。
20、还包括可替换的盒式丝杠螺母200。在所示的示例中，盒式丝杠螺母200具有雄榫结构，该雄榫结构构造成至少部分地位于雌榫内，该雌榫包括在前汽缸垫220说明书CN102144072ACN102144079A4/5页7上限定的相应形状的凹槽。如图3所示，利用锁销230或者其他的保持装置或者结构，盒式丝杠螺母200可以相对于前汽缸垫220固定在适当位置。0029图2C示出根据一个示例的盒式丝杠螺母200和前汽缸垫220的分解透视图。如图2C所示，盒式丝杠螺母200可以包括其内限定的螺纹筒形开口240。该螺纹筒形开口240被构造成当盒式丝杠螺母200位于前汽缸垫220内时接合驱动螺杆，以使架式钻机汽缸21。
21、0移动。0030在至少一个示例中，前汽缸垫220包括在其内限定的凹槽250。该凹槽250可以具有与盒式丝杠螺母200互补的形状。这种结构可以在它们两个之间形成雌雄榫的关系，这样，该盒式丝杠螺母200上的一个或者多个面之间的几何接合可以减少或者防止盒式丝杠螺母200和前汽缸垫220的旋转。特别是，当从垂直于该纵轴线的线测量时，盒式丝杠螺母200为了使盒式丝杠螺母200移动至与前汽缸垫220接合而前进的方向或者连接方向，相对于架式钻机汽缸210的纵轴线通常成锐角。在其他示例中，该移动线可以是钝角。盒式丝杠螺母200与前汽缸垫220之间的几何接合可以减少或者防止盒式丝杠螺母200相对于与由连接方向和。
22、该纵轴线构成的平面成横向的平面旋转。0031图2C还示出操作钻探系统的第一步骤。特别是，第一步骤可以包括，盒式丝杠螺母200联接到前汽缸垫220，然后，移动锁销230，以将该丝杠螺母200固定在前汽缸垫200上。在至少一个示例中，将盒式丝杠螺母200联接到前汽缸垫220包括，使盒式丝杠螺母200以与该纵轴线成锐角的方向移动。获得的结构是图2B所示的组装结构。然后，该凿岩钻机可以根据要求工作。0032有些时候，可能希望替换该盒式丝杠螺母200。替换该盒式丝杠螺母200可以包括卸下该盒式丝杠螺母200。在至少一个示例中，卸下该盒式丝杠螺母200可以包括卸下与前汽缸垫220和盒式丝杠螺母200接合的。
23、锁销230。这可以通过利用适当尺寸的冲头敲出锁销来实现。还可以以希望的任何方式卸下与前汽缸垫220和盒式丝杠螺母200接合的锁销230。在至少一个示例中，从前汽缸垫220卸下盒式丝杠螺母200包括，在与该纵轴线成锐角的方向上移动该盒式丝杠螺母200。0033该锁销230一旦被卸下，该盒式丝杠螺母200就可以从前汽缸垫220上拔出。拔出该盒式丝杠螺母200可以包括，在与该盒式丝杠螺母200的螺纹筒形开口240限定的轴线的方向成横向的方向上移动该盒式丝杠螺母200。沿着至少一个方向，这样可以远离凿岩钻机20的中心线，而非平行于该凿岩钻机20的中心线。此后，再将新的盒式丝杠螺母200装配到该凿岩钻机。
24、20上。通过在与拔下该盒式丝杠螺母200相反的方向上移动该盒式丝杠螺母200，可以实现再装配。0034因此，如图2C所示，再装配盒式丝杠螺母200可以包括清洁该前汽缸垫220上限定的凹槽250。在至少一个示例中，再装配该盒式丝杠螺母200还可以包括，对该前汽缸垫和/或者盒式丝杠螺母涂敷诸如润滑脂的润滑剂。在至少一个示例中，这种润滑脂或者润滑剂可以包括诸如添铜润滑脂的添金属润滑脂。此后，该新的盒式丝杠螺母200可以被装配在该前汽缸垫220上。0035再装配该盒式丝杠螺母200还可以包括相对于该前汽缸垫220定位丝杠螺母200，并且通过使锁销230穿过该前汽缸垫220的至少一部分并与该盒式丝杠螺母。
25、200接合，将该丝杠螺母200固定在适当位置。说明书CN102144072ACN102144079A5/5页80036如图2C所示，该盒式丝杠螺母200包括至少两个对置面，诸如侧面260A、260B。该盒式丝杠螺母200还可以包括其他对置面，诸如对置端面270A、270B。从上面的描述可以看出，侧面260A、260B和对置的端面270A、270B形成的轮廓与该前汽缸垫220上限定的凹槽250的轮廓互补。与盒式丝杠螺母200和前汽缸垫220相关的轮廓可以具有任何形状，以由于任意数量的侧面260A、260B和端面270A、270B与前汽缸垫220发生接合而用于减少或者防止盒式丝杠螺母200相对于前。
26、汽缸垫220旋转。例如，在至少一个示例中，含有侧面260A、260B和端面270A、270B之一或者它们二者的平面之间的交叉形成锐角和/或者直角。在所示的示例中，端面270A、270B和/或者侧面260A、260B基本是平坦的，并且还平行。此外，侧面260A、260B可以基本平行于筒形螺丝开口240的轴线。因此，在至少一个示例中，这些面的至少之一的交叉基本是垂直的。0037在至少一个示例中，侧面260B与端面270A、270B之间的过渡中的二者之一或者二者可以与侧面260A与端面270A、270B之间的过渡不同。这种结构有助于，通过在它们二者之间实现特定装配而确保该前汽缸垫220与该盒式丝杠螺。
27、母200正确对准。0038本发明还可以以其他特定形式实现，而不脱离本发明的实质或者本质特征。无论从哪个方面来说，所描述的实施例都被认为是说明性的，而非限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求书限定，而非由上面的描述限定。落入权利要求书的等同意义和范围内的所有变更都包括在本发明范围内。说明书CN102144072ACN102144079A1/4页9图1说明书附图CN102144072ACN102144079A2/4页10图2A说明书附图CN102144072ACN102144079A3/4页11图2B说明书附图CN102144072ACN102144079A4/4页12图2C说明书附图CN102144072A。