用于潜孔锤的具有多个工作室的加压流体流动系统及其正循环潜孔锤和反循环潜孔锤.pdf

本发明公开了一种用于潜孔锤的加压流体流动系统，加压流体流动系统具有：做功的多个室，即，除了位于活塞的相对端部处的两个主室之外还有一个或多个辅助驱动室和一个或多个辅助提升室，这些辅助室均围绕活塞上的相应腰部形成并且由相应的筒体从外部界定，所述筒体纵向串联布置。填充有加压流体的两个或更多个室由活塞的内表面中的凹陷部限定，用于以由活塞和控制管协作的方式控制加压流体向工作室的供应，所述控制管同轴布置在活塞的中央孔内。一个或多个排放室形成在外壳与筒体之间，用于通过筒体中的排放口排空工作室。本发明还提供了具有这种加压流体流动系统的反循环潜孔锤和正循环潜孔锤。

1.  一种用于反循环潜孔锤的加压流体流动系统，其中，所述潜孔锤包括以下主要部件：圆筒形的外壳(1)；后短节(2)，所述后短节固定到所述外壳(1)的后端部，用于将所述潜孔锤连接到加压流体源；有中央孔的活塞(60)，所述活塞能够滑动并且同轴布置成在所述外壳(1)内部实施往复运动；和钻头(90)，所述钻头能够滑动地安装在所述潜孔锤的前端部中的驱动器短节(110)上，所述加压流体流动系统还包括以下部件：
位于所述活塞(60)的相对端部处的主提升室(240)和主驱动室(230)，用于因包含在主提升室和主驱动室中的加压流体的压力变化而致使所述活塞(60)往复运动；
一组筒体(40a、40b、40c)，所述筒体纵向串联布置并且同轴布置在所述外壳(1)与所述活塞(60)之间，其中，所述筒体(40a、40b、40c)被支撑在所述外壳(1)上并且通过密封件(290a、290b)而相互分隔开；
一组辅助提升室(231、232)和辅助驱动室(241、242)，与所述主提升室(240)和主驱动室(230)联合地，所述辅助提升室和所述辅助驱动室同样用于因包含在辅助提升室和辅助驱动室中的加压流体的压力变化而致使所述活塞(60)往复运动，其中，所述辅助提升室(231、232)和所述辅助驱动室(241、242)分别位于所述密封件(290a、290b)的各侧部上并且由围绕所述活塞(60)机械加工而成的相应腰部(71a、71b)形成；
控制管(170)，所述控制管同轴布置在活塞(60)与样本管(130)之间并且毗邻活塞(60)，而且所述控制管在其后端部处固定到所述后短节(20)；
一组内室(70a、70b、70c)，所述一组内室至少包括一个最后端的内室(70a)和一个最前端的内室(70c)，其中，由所述活塞(60)的内表面(65)中的凹陷部限定所述一组内室(70a、70b、70c)，并 且其中，所述内室(70a、70b、70c)布置成与所述加压流体源永久流体连通，并且当所述潜孔锤操作时用所述加压流体填充所述一组内室；和
一个或多个排放室(2)，所述一个或多个排放室形成在所述外壳(1)和所述筒体(40a、40b、40c)之间，其中，当所述潜孔锤操作时，所述排放室(2)与钻孔的底部永久流体连通；
其中，所述控制管(170)具有：加压流体进入口(177)，所述加压流体进入口在控制管的后端部处钻出，所述加压流体进入口与所述加压流体源连通；一组供应口(175)，所述一组供应口在所述进入口(177)的前方钻出并且开口到所述内室(70a、70b、70c)，使得允许所述加压流体从所述加压流体源流动到所述内室(70a、70b、70c)中；加压流体密封装置，所述加压流体密封装置位于所述控制管(170)的前端部处，以防止加压流体通过所述供应口(175)从所述控制管流出；
其中，所述活塞(60)包括：贯穿钻出的一组提升室供给口(72a，72c)和一组驱动室供给口(72b，72d)，用于分别将加压流体从所述内室(70a、70b、70c)运送到所述辅助提升室(241、242)和所述辅助驱动室(231、232)；
其中，前部供给通路(73a)和后部供给通路(73b)分别限定在所述活塞(60)的每个端部处、在所述活塞(60)的所述内表面(65)和所述控制管(170)的凹陷外表面(172)之间，用于分别将加压流体从所述最前端的内室(70c)运送到所述主提升室(240)以及从所述最后端的内室(70c)运送到所述主驱动室(230)；并且
其中，所述筒体(40a、40b、40c)具有一组排放口(41)，用于将加压流体从所述提升室(240、241、242)和所述驱动室(230、231、232)排放到所述排放室(2)中。

2.  一种反循环潜孔锤，包括：
根据权利要求1所述的加压流体流动系统；
样本管(130)，所述样本管同轴布置在所述外壳(1)内并且从后短节(20)延伸到钻头(90)，控制管(170)同轴布置在所述活塞(60) 与所述样本管(130)之间，其中，所述控制管与所述样本管(130)间隔开一间隙，所述间隙限定了用于所述加压流体的环形通路(176)，以使得加压流体从控制管(170)的进入口(177)通过控制管(170)的一组供应口(175)供应到内室(70a、70b、70c)；和
一个或多个端部排放口(3)，所述一个或多个端部排放口贯穿所述外壳(1)钻出，所述端部排放口(3)与形成于所述外壳(1)的外表面中的相应纵向排放通道(4)对准；
其中，所述端部排放口(3)和所述纵向排放通道(4)都由外密封套筒(190)覆盖，用于沿着所述外壳(1)的侧部将所述加压流体流运送到所述钻头(90)的前端部的外周区域。

3.  根据权利要求2所述的反循环潜孔锤，其中，所述钻头(90)具有中央孔(92)，并且所述样本管(130)的所述前端部和所述控制管(170)插入在所述中央孔(92)中，并且，位于所述控制管(170)的前端部处的加压流体密封装置包括所述钻头(90)的所述中央孔(2)中的内肩部。

4.  根据权利要求2所述的反循环潜孔锤，其中，位于所述控制管(170)的前端部处的加压流体密封装置包括位于控制管(170)的前端部处的凸缘。

5.  一种正循环潜孔锤，其中，所述正循环潜孔锤包括：
根据权利要求1所述的加压流体流动系统，
其中，所述钻头(90)具有位于其外表面上的花键(97)和形成在所述花键(97)之间的通道(98)，其中，所述通道由驱动器短节(110)覆盖，并且其中，所述钻头(90)还具有冲洗孔(93)，所述冲洗孔用于使得形成在所述花键(97)之间的所述通道(98)与所述钻孔的底部连接起来；和
钻头引导件(150)，所述钻头引导件具有一个或多个孔洞(151)，所述一个或多个孔洞使得所述排放通道(1)与所形成的通道(98)连接。

6.  根据权利要求5所述的正循环潜孔锤，其中，所述钻头(90) 具有盲孔(91)并且所述控制管(170)延伸到所述盲孔中，由此位于所述控制管(170)的前端部处的加压流体密封装置包括所述盲孔(91)。

7.  根据权利要求5所述的正循环潜孔锤，其中，位于所述控制管(170)的前端部处的加压流体密封装置包括所述控制管(170)的封闭端部。

用于潜孔锤的具有多个工作室的加压流体流动系统及其正循环潜孔锤和反循环潜孔锤
背景技术
存在很多不同的潜孔锤(DTH)，其可以用于在采矿业、土木工程和水利建设、油气和地热井中实施钻孔和样本回收。这些潜孔锤由加压流体供给动力，根据潜孔锤的设计和潜孔锤的类型(正循环潜孔锤用于进行生产，而反循环潜孔锤用于进行样本回收)，所述加压流体由不同装置交替引导到提升室和驱动室中，所述提升室和所述驱动室位于潜孔锤活塞的相对端部处。随着一个室填充有加压流体，另一个室被清空,并且提升室和驱动室之间的压差致使活塞往复运动而且通过活塞的每次工作行程活塞撞击在钻头上。
大多数已知潜孔锤仅仅具有一个驱动室和一个提升室。在这些情况中，活塞仅仅具有一个驱动区域和一个提升区域。然而，为了增加有效推动区域(即，驱动区域和提升区域)，多种潜孔锤使用多于两个室以用于使得活塞运动，在下文描述了这些示例中的两个。
专利US5915483
在这个专利中描述的正循环潜孔锤设计具有有中央孔的活塞，所述活塞成形为在活塞与潜孔锤外壳的内壁之间提供了额外的驱动室和额外的提升室。这两个额外的室由活塞的外径上的凹陷部产生且由隔离构件分隔开。
为了控制加压流体流入和流出这些室，设置了控制杆，所述控制杆从潜孔锤的后端板或后短节沿轴向向下延伸到活塞的中央钻孔，所述控制杆具有一条纵向延伸的供应通道和一条纵向延伸的排放通道。在活塞往复运动期间，当控制杆中的口与活塞中的口对准时，控制杆中的口和活塞中的口分别使得这些通道与提升室和驱动室连通。
主驱动室连续连接到加压流体源并且从此处将加压流体运送到控 制杆的纵向供应通道，用于在利用控制杆由活塞的相对位置控制的条件下向额外的提升室和驱动室交替地供应加压流体。
由活塞与底阀或已延伸的控制杆之间的相对位置控制加压流体从主提升室的排放，而由活塞和控制杆之间的相对位置控制加压流体从额外的提升室和驱动室的排放。
这种设计的一个劣势在于：主驱动室中压力的平均值等于工作流体的供应压力，这意味着由加压流体对这个活塞区域所做的功为零，使得对潜孔锤的功率造成负面影响。另一个劣势在于：横截面面积由控制杆占据，从而导致前推动区域和后推动区域减小。
专利US5992545
本专利描述了正循环潜孔锤设计，其中，活塞包括：向前活塞头；设置有主驱动区域的向后活塞头；和位于这些活塞头之间的腰部。中间壁围绕活塞腰部布置，使得两个室在中间壁的每个侧部上形成在活塞腰部与置于潜孔锤壳体中的前衬里和后衬里之间。销布置成穿过中间壁，以将衬里锁止在相对于中间壁的固定角度位置中。
在前衬里和后衬里与壳体之间布置有相应的通道。这些通道中的第一通道通过后衬里中的径向孔与活塞后方的空间连通，所述空间连续连通到加压流体源。这些通道中的第二通道与位于活塞前方中的空间连通，前活塞头位于所述空间中并且在所述空间中限定了主提升区域。
形成于向前活塞头和中间壁之间的室经由中间壁中的第一通道和后衬里中的孔与后衬里和壳体之间的通道连续连通，由此来自该流体源的加压流体连续填充所述室。向后活塞头和中间壁之间的室经由中间壁中的第二通道连通到前衬里和壳体之间的通道并且从此处与活塞的前端部中的空间连通。
由布置在管上的阀部分控制将加压流体供应到在向后活塞头内部主驱动区域所位于的空间，所述管连接到锤柱，所述管具有开口到该空间的孔。通过活塞的内表面与所述管中的径向孔重叠控制所述空间的排放，所述径向孔运送加压流体通过活塞中的中央通道至钻头的冲 洗孔。底阀用于控制活塞前端部中空间的排放。
由活塞的外表面与前衬里的内表面的相对位置来控制将加压流体供应到活塞前端部中的空间中。
因为在这个设计中形成在向前活塞头和中间壁之间的室连续地连通到加压流体源，所以由活塞的这个区域所做的功为零。
本发明的目的
上述现有技术的潜孔锤具有下述缺陷：它们不能利用所提供的额外的驱动室和提升室的整体容量，原因在于这些室中的至少一个连续地连接到加压流体源，因此由室所做的功为零。
因此，由于操作钻孔设备的高成本以及在诸如油气和矿产勘探的某些应用中需要更大深度的井，因此期望具有用于潜孔锤的加压流体流动系统，所述潜孔锤可够包含以下改进而同时又不会影响锤的使用寿命。
·加压流体消耗更大并且结果功率更高且进尺速度更大，
·在能量转换过程中具有更高效率，以提供甚至更高的功率和甚至更大的进尺速度，和
·在更大的深度处的钻进能力增大。
还期望就控制提升室和驱动室的状态而言，本发明的加压流体流动系统既可应用于正循环潜孔锤又可应用于反循环潜孔锤。
发明内容
在本发明的第一方面中，提供了用于潜孔锤的改进的加压流体流动系统，其特征在于，存在对活塞做功的多个室，即，除了位于活塞的相对端部处的两个主室之外还有一个或多个辅助驱动室和一个或多个辅助提升室。这些辅助室围绕相应腰部形成并且由相应的筒体从外部界定，所述腰部围绕活塞机械加工而成。筒体纵向串联布置并且同轴布置在锤的外壳与活塞之间，所述筒体通过密封件而相互分隔开并且被支撑在外壳上。
本发明的加压流体流动系统的特征还在于具有两个或更多个内 室，其包括由活塞的内表面中的凹陷部限定的至少一个最前端的内室和至少一个最后端的内室，所有内室均与加压流体源流体连通并且用加压流体进行永久填充，用于用所述加压流体供应多个驱动室和提升室。
由活塞和控制管协作的方式在本发明中控制将加压流体供应到所述室中，其中，控制管共轴布置在活塞的中央孔内并且毗邻活塞，而且控制管通过其后端部固定到后短节。一组进入口设置在控制管的后端部中，以使得来自所述加压流体源的加压流体能够行进至控制管的内部，并且从该处通过在控制管中钻出的一组供应口流入到内室中。密封装置设置在控制管的前端部处，以防止通过所述控制管的所述端部流出任何加压流体，而仅仅允许加压流体通过所述控制管的供应口流出。
在本发明中，活塞具有一组供给口，用于将加压流体从内室运送到辅助提升室和辅助驱动室，通过限定在活塞的内表面与控制管的每个端部处的凹陷外表面之间的相应供给通路用加压流体轮流依次供给主提升室和主驱动室。
本发明的加压流体流动系统的特征还在于具有一个或更多个排放室，所述排放室形成在外壳和筒体之间，所述排放室与通过用潜孔锤钻出的钻孔的底部流体连通，以从多个驱动室和提升室排放加压流体。为此，在筒体中设置了一组排放口，用于使得驱动室和提升室与排放室连通。以这种方式，由活塞和筒体，具体地通过活塞的外滑动表面和筒体的内表面以协作的方式控制从驱动室和提升室排放加压流体。
在本发明的第二方面中，提供了反循环潜孔锤，其特征在于，反循环潜孔锤包括在此描述的改进的加压流体流动系统和贯穿钻出外壳的一个或多个端部排放口，所述端部排放口连接到排放室并且与相应的纵向排放通道对准，所述纵向排放通道形成在外壳的外表面中，其中，端部排放口和纵向排放通道都由外密封套筒覆盖，以便将加压流体引导至钻头的前端部的外周区域。反循环潜孔锤本身包括样本管，所述样本管同轴布置在外壳内并且从后短节延伸至钻头。这个情况中， 控制管特别地布置在活塞和样本管之间，其中，在控制管和样本管之间存在一间隙，所述间隙限定了用于加压流体的环形通路。
在本发明的第三方面中，提供了正循环潜孔锤，其特征在于，正循环潜孔锤包括在此描述的改进的加压流体流动系统和钻头引导件，所述钻头引导件具有一个或多个孔洞，所述孔洞使得排放室与形成在钻头的花键之间的通道连通，所述钻头具有冲洗孔，所述冲洗孔使得钻头花键之间的这些通道与钻孔底部连通。
附图说明
为了有助于理解先前的理念，在下文参照附图描述了本发明。
在附图中：
图1描绘了根据本发明的反循环潜孔锤的纵向剖视图，所述潜孔锤包括本发明的改进的加压流体流动系统，图1具体示出了当用加压流体供应多个提升室以及多个驱动室将加压流体排放到钻孔底部时活塞相对于筒体、密封件、钻头和控制管的布置。
图2描绘了根据本发明的反循环潜孔锤的纵向截面图，所述潜孔锤包括本发明的改进的加压流体流动系统，其具体示出了在用加压流体供应多个驱动室以及多个提升室将加压流体排放到钻孔底部时活塞相对于筒体、密封件、钻头和控制管的布置。
图3描绘了根据本发明的反循环潜孔锤的纵向截面图，所述潜孔锤包括本发明的改进的加压流体流动系统，图3具体示出了当潜孔锤处于冲洗模式中时活塞相对于筒体、密封件、钻头和控制管的布置。
图4描绘了根据本发明的正循环潜孔锤的纵向截面图，所述潜孔锤包括本发明的改进的加压流体流动系统，图4具体示出了当用加压流体供应多个提升室以及多个驱动室将加压流体排放到钻孔底部时活塞相对于筒体、密封件、钻头和控制管的布置。
具体实施方式
在图1、2和3中已经示出了应用于反循环潜孔锤的本发明的加压 流体流动系统，示出了在本发明条件下设计的解决方案，以将加压流体运送至多个提升室和驱动室，并且从这些室将加压流体运送到排放室而且从排放室运送到由潜孔锤钻出的钻孔的底部，在这些室的所有状态中，包括将加压流体排出到钻头的前端部的外周区域，用于冲洗岩石碎屑。用箭头示出了加压流体流动的方向。
另一方面，应用于根据本发明的正循环潜孔锤的图4仅仅示出了一种状态，在所述状态中，用加压流体供应多个提升室而且多个驱动室将加压流体排放到钻孔的底部。然而，本领域中的技术人员将容易设想其它状态，即，在钻孔期间正循环潜孔锤的多个提升室和驱动室承受操作，原因在于该加压流体流动系统与在图1至图3种描绘的反循环潜孔锤的加压流体流动系统相同。
本发明的第一优选实施例的详细描述(图1至图3)
参照图1至图3，根据本发明的第一优选实施例的加压流体流动系统包括以下主要部件：
圆筒形的外壳(1)；
后短节(20)，所述后短节固定到所述外壳(1)的后端部，用于将潜孔锤连接到加压流体源；
有中央孔的活塞(60)，所述活塞可滑动并且同轴布置成在外壳(1)内部实施往复运动；
钻头(90)，所述钻头具有中央孔(92)并且可滑动安装在潜孔锤的前端部中的驱动器短节(110)上，其中，钻头(90)通过钻头引导件(150)与外壳(1)对准，所述钻头引导件布置在所述外壳(1)内部；和
样本管(130)，所述样本管共轴布置在外壳(1)内部并且从后短节(20)延伸至钻头(90)，所述样本管在其前端部处插入到钻头(90)的中央孔(92)中。
如这些附图所示，本发明的加压流体流动系统还包括以下部件：
位于活塞(60)的相对端部处的主提升室(240)和主驱动室(230)，用于因包含在其中的加压流体的压力变化致使活塞(60)往复运动；
一组筒体(40a、40b、40c)，在这个情况中为三个筒体，所述筒体纵向串联布置并且同轴布置在外壳(1)与活塞(60)之间，筒体(40a、40b、40c)被支撑在外壳(1)上并且通过密封件(290a、290b)相互分隔开；
一组辅助提升室(241、242)和辅助驱动室(231、232)，在这种情况中为两个辅助提升室和两个辅助驱动室，所述辅助提升室和所述辅助驱动室分别位于所述密封件(290a、290b)的各侧部处并且分别由围绕活塞(60)机械加工而成的后腰部(71a)和前腰部(71b)形成，用于因包含在其中的加压流体压力变化而与主提升室和驱动室(240、230)联合致使活塞(60)往复运动；
控制管(170)，所述控制管同轴布置在活塞(60)与样本管(130)之间，控制管(170)通过其后端部固定到后短节(20)，并且布置成毗邻活塞(60)而与样本管(130)间隔开一间隙，所述间隙限定了环形通路(176)；
一组内室(70a、70b、70c)，所述一组内室由活塞(60)的内表面(65)中的凹陷部限定，内室(70a、70b、70c)与加压流体源永久流体连通并且用加压流体进行填充；和
一个或多个排放室(2)，所述一个或多个排放室通过外壳(1)的内表面中的一组凹陷部形成在外壳(1)与筒体(40a、40b、40c)之间，所述凹陷部面向筒体(40a、40b、40c)，所述排放室(2)与钻孔的底部永久流体连通。
应当指出的是，控制管(170)具有拥有凹陷外表面(172)的部分。而且，控制管(170)具有加压流体进入口(177)，所述加压流体进入口控制管的后端部处钻出，使得环形通路(176)与加压流体源连通。此外，控制管(170)具有一组供应口(175)，所述一组供应口在所述进入口(177)的前部钻出，使得允许加压流体通过环形通路(176)从加压流体源流入到内室(70a、70b、70c)中。更进一步地，控制管(170)在其前端部处具有加压流体密封装置。
在图1至图3描绘的本发明的优选实施例的情况中，控制管(170) 延伸到钻头(90)的中央孔(92)中并且密封装置特别地由钻头(90)的中央孔(92)的内肩部限定。然而，在本发明的其它实施例中，控制管(170)可以不必延伸到钻头(90)的中央孔(92)中，在这种情况中，密封装置可以包括控制管(170)自身的端部凸缘。
活塞(60)包括贯穿钻出的一组提升室供给口(72a、72c)和一组驱动室供给口(72b、72d)，用于分别将加压流体从内室(70a、70b、70c)运送到辅助提升室(241、242)和辅助驱动室(231、232)。
后部供给通路(73a)和前部供给通路(73b)分别形成在活塞(60)的每个端部处、在活塞(60)的内表面(65)与控制管(170)的凹陷外表面(172)之间，用于分别将加压流体从最前端的内室(70c)运送到主提升室(240)以及从最后端内室(70a)运送到主驱动室(230)。
筒体(40a、40b、40c)具有贯穿钻出的一组排放口(41)，用于将加压流体从提升室(240、241、242)和驱动室(230、231、232)排放到排放室(2)中。
下面进行对不同驱动室和提升室的精确边界:
潜孔锤的主驱动室(230)由后短节(20)、后筒体(40a)、控制管(170)和活塞(60)的主驱动表面(62a)限定。
第一辅助驱动室(231)由后密封件(290a)、中间筒体(40b)、活塞的后腰部(71a)和活塞(60)的第一辅助驱动表面(62b)限定。
第二辅助驱动室(232)由前密封件(290b)、前筒体(40c)、活塞的前腰部(71b)和活塞(60)的第二辅助驱动表面(62c)限定。
主提升室(240)由钻头(90)、钻头引导件(150)、下筒体(40c)、控制管(170)和活塞(60)的主提升表面(63c)限定。
潜孔锤的第一辅助提升室(241)由前密封件(290b)、中间筒体(40b)、活塞的前腰部(71b)和活塞(60)的第一辅助提升表面(63b)限定。
第二辅助提升室(242)由后密封件(290a)、后筒体(40a)、活塞的后腰部(71a)和活塞(60)的第二辅助提升表面(63a)限定。
根据活塞的位置，驱动室(230、231、232)和提升室(240、241、 242)的体积可以变化。
如图1至图3所示的根据本发明的反循环潜孔锤具有一组端部排放口(3)，所述端部排放口贯穿外壳体(1)钻出，优选地毗邻排放室(2)的后端部分并且连接到形成于外壳(1)的外表面中的纵向排放通道(4)。端部排放口(3)和纵向排放通道(4)由圆柱外密封套筒(190)覆盖，所述排放口(3)和排放通道(4)具有下述功能：沿着外壳(1)的侧部将加压流体流从排放室(2)至外壳(1)的外侧运送到钻头(90)的前端部的外周区域。
控制提升室(240、241、242)的状态
当在锤击周期中，活塞(60)的撞击面(61)与钻头(90)的撞击面(95)接触，并且钻头(90)处于其行程的最后部位处，即，潜孔锤位于撞击位置中(见图1)，提升室(240、241、242)与内室(70a、70b、70c)流体连通。具体地，主提升室(240)与最前端内室(70c)通过前部供给通路(73b)流体连通，所述前部供给通路形成在活塞(60)的前部部分与控制管(170)之间，并且辅助提升室(241、242)通过一组辅助提升室供给口(72c、72a)与内室(70a、70b、70c)流体连通。以这种方式，加压流体可从内室(70a、70b、70c)流向提升室(240、241、242)并且开始活塞(60)的向后运动。
加压流体的这种流动将在活塞(60)沿着其行程的前端部至后端部的方向行进直到活塞(60)的前供应边缘(66)抵达控制管(170)的前供应表面(173)时停止。当活塞(60)继续沿着其行程的前端部至后端部的方向运动时，将达到一部位，在所述部位处，活塞(60)的前排放边缘(68)匹配筒体(40a、40b、40c)的一组排放口(68)的前极限。当活塞继续进一步运动时，潜孔锤的提升室(240、241、242)将与排放室(2)流体连通(见图2)。以这种方式，包含在提升室(240、241、242)中的加压流体将被排放到排放室(2)中并且从这些排放室(2)其能够通过外壳(1)的端部排放口(3)自由流出外壳(1)，加压流体从该处通过外壳(1)的纵向排放通道(4)并且沿着外壳(1)的外表面被引导到钻头(90)的前端部的外周区域。 这些口(3)和通道(4)均被外密封套筒(190)覆盖。
控制驱动室(230、231、232)的状态
当在锤击周期中时，活塞(60)的撞击面(61)与钻头(90)的撞击面(95)接触，并且钻头(90)处于其行程的最后端部位处，即，潜孔锤位于撞击位置中(见图1)，驱动室(230、231、232)通过筒体(40a、40b、40c)的一组排放口(41)与排放室(2)直接流体连通。以这种方式，包含在驱动室(230、231、232)内部的加压流体能够自由流至排放室(2)并且从排放室(2)通过外壳的端部排放口(3)排放到外壳(1)的外部。在离开外壳(1)之后，随后将加压流体通过外壳(1)的纵向排放通道(4)并且沿着外壳的外表面引导到钻头(90)的前端部的外周区域。这些口(3)和通道(4)由外密封套筒(190)覆盖。
加压流体从驱动室(230、231、232)流出将在活塞(60)沿着其行程的前端部至后端部的方向行进直到活塞(60)的后排放边缘(69)抵达筒体(40)的一组排放口(41)的后极限时停止。当活塞(60)继续沿着其行程的前端部至后端部的方向运动时，将达到一部位，在所述部位处，活塞(60)的后供应边缘(67)匹配控制管(170)的后供应边缘(174)。当活塞继续进一步运动时，潜孔锤的驱动室(230、231、232)与活塞(60)的内室(70a、70b、70c)流体连通。具体地，主驱动室通过后部供给通路(73a)与最后端内室(70a)流体连通，所述后部供给通路形成在活塞(60)的后部部分与控制管(170)之间(见图2)，而辅助驱动室(231、232)通过一组驱动室供给口(72b、72d)与内室(70a、70b、70c)流体连通。以这种方式，用来自内室(70a、70b、70c)的加压流体填充驱动室(230、231、232)。
冲洗模式操作
在潜孔锤的冲洗模式中，即，当钻头(90)没有与岩石接触时，潜孔锤的冲击停止，活塞(60)的撞击面(61)抵接在钻头(90)的撞击面(95)上并且加压流体沿着以下路径直接运送到钻头(90)的前端部的外周区域：从加压流体源至控制管(170)的一组进入口 (177)，穿过形成在样本管(130)的外表面与控制管(170)的内表面之间的通路(176)，穿过控制管(170)的一组供应口(175)进入到驱动室(230、231、232)，通过筒体(40a、40b、40c)的一组排放口(41)进入到排放室(2)，并且最后从排放室(2)加压流体能够通过外壳的端部排放口(3)自由流出外壳(1)，从此处加压流体通过外壳(1)的纵向排放通道(4)并且沿着外壳的外表面引导到钻头(90)的前端部的外周区域。这些口(3)和通道(4)由外密封套筒(190)覆盖。
本发明的第二优选实施例的详细描述(图4)
参照图4，根据本发明第二优选实施例的加压流体流动系统在这个情况中关于正循环潜孔锤，并且就提升室(240、241、242)和驱动室(230、231、232)的不同模式和状态以及对这些室的状态所实施的控制与图1至图3的反循环潜孔锤基本相同，除了控制管(170)内部的通路的几何结构之外，在这个情况中，与反循环潜孔锤不同，所述通路并不由样本管(130)界定。
因此，图4的正循环潜孔锤的特征为包括一种正循环钻头(90)，所述正循环钻头(90)在其外表面上具有花键(97)和形成在花键(97)之间的通道(98)，其中，由驱动器短节(110)覆盖通道(98)，钻头(90)还具有冲洗孔(93)，用于使得这些通道(98)与钻孔的底部相连。
如图所示，本发明的正循环潜孔锤还包括钻头引导件(150)，所述钻头引导件具有一个或多个孔洞(151)，所述孔洞使得排放室(2)与形成在钻头(90)的花键(97)之间的通道(98)连通。
加压流体被从排放室(2)沿着以下路径运送到钻孔的底部：通过钻头引导件(150)中的孔洞(151)进入到钻头(90)的花键(97)之间的通道(98)，并且最后通过冲洗孔(93)至钻孔底部。
在图4示出的实施例中，钻头(90)具有盲孔(91)并且控制管(170)延伸到所述盲孔(91)中，由此盲孔(91)作为位于控制管(170)的前端部处的加压流体密封装置。然而，在不存在所述盲孔 (91)的情况中，位于控制管(170)的前端部处的加压流体密封装置可包括控制管(170)自身的封闭端部。