岩石钻孔装置以及结合有测量钻孔机器的位置的装置的钻探设备.pdf

本发明涉及一种岩石钻孔装置，该装置包括供应梁(4)，供应梁具有在钻孔时钻尖从中伸出的钻孔端(41)以及与所述钻孔端相对的后端(42)；可沿着供应梁运动的岩石钻孔机器(5)；压力缸(6)，至少部分配置在供应梁(4)内，其一端(622)可相对于供应梁(4)运动，并且一端相对于供应梁(4)固定配置；供应线(51)，通过压力缸(6)驱动，并且连接在钻孔机器(5)上，以便沿着供应梁(4)使其来回供应，特征在于，压力缸(6)的固定端(611)配置在供应梁(4)的后端处，并且供应线(51)在固定配置在供应梁的每端(42、41)处的两个外滑轮(52、53)之上延伸，压力缸(6)适用于经由所述供应线(51)沿着供应梁(4)来回供应钻孔机器(5)。本发明还涉及一种包括所述岩石钻孔装置的钻探设备。

1.  一种岩石钻孔装置，该装置包括供应梁(4)，供应梁具有在钻孔时钻尖从中伸出的钻孔端(41)以及与所述钻孔端相对的后端(42)；可沿着供应梁运动的岩石钻孔机器(5)；压力缸(6)，至少部分配置在供应梁(4)内，其一端(622)可相对于供应梁(4)运动，并且一端相对于供应梁(4)固定配置；供应线(51)，通过压力缸(6)驱动，并且连接在钻孔机器(5)上，以便沿着供应梁(4)使其来回供应，特征在于，压力缸(6)的固定端(611)配置在供应梁(4)的后端处，并且供应线(51)在固定配置在供应梁的每端(42、41)处的两个外滑轮(52、53)之上延伸，压力缸(6)适用于经由所述供应线(51)沿着供应梁(4)来回供应钻孔机器(5)。

2.  如权利要求1所述的岩石钻孔装置，其特征在于，两个内滑轮(54、55)在供应梁(4)内布置在压力缸(6)的可动端(622)上，供应线(51)布置成使其从外滑轮(52、53)在内滑轮(54、55)之上经过到其固定布置的两个端点(512、511)。

3.  如权利要求1或2所述的岩石钻孔装置，其特征在于，压力缸(6)包括两个缸(61、62)，即一个外缸(61)和一个在外缸(61)内延伸的内缸(62)，其中外缸固定布置在供应梁(4)的后端(42)处。

4.  如上述权利要求任一项所述的岩石钻孔装置，其特征在于，供应梁是箱式梁。

5.  如上述权利要求任一项所述的岩石钻孔装置，其特征在于，测量钻孔机器(5)相对于供应梁的位置的测量装置布置在一个或两个外滑轮(52、53)处。

6.  如权利要求5所述的岩石钻孔装置，其特征在于，测量装置布置在外滑轮(52、53)的轴(9)上，并且滑轮(52、53)和轴(9)形成整体，使其一起转动。

7.  如权利要求6所述的岩石钻孔装置，其特征在于，测量装置布置在轴延伸部上。

8.  一种包括如上述权利要求任一项所述的岩石钻孔装置的钻探设备。

岩石钻孔装置以及结合有测量钻孔机器的位置的装置的钻探设备
技术领域
本发明涉及一种如独立权利要求的前序部分所述的钻孔装置。本发明还涉及一种包括这种钻孔装置的钻探设备。
背景技术
钻探设备的最为重要的一个特征是其耐用性和可靠性。设备的所有部件需要满足钻探设备的极端工作操作中所需的较高要求。同样重要的是其精度可经得起这些情况的影响。因此，改善该设备的耐用性、精度和可靠性的改进一直在持续。
通常(见图1)，岩石钻探设备包括可动载架1、悬臂2和经由供应梁保持件3连接在悬臂2上的供应梁4。供应梁4和供应梁保持件3相互之间沿着供应梁长度的至少一部分运动，使其之间相对运动。钻孔机器5可动地布置在供应梁4上。由于具有一个开口侧，通常使用通道梁作为其中钻孔机器可以滑动的供应梁，并且提供驱动装置经由其中连接到钻孔机器以便沿着供应梁来回运动钻孔机器的开口。
由于供应梁在操作过程中暴露于很大机械应力下，其结构强度非常重要。但是，对于供应梁的尺寸和重量存在限制，以便使其可以操纵。因此希望使用具有比开口通道梁具有更高结构强度的可选择的梁构造，但是具有与通道梁相同的厚度，或者甚至比通道梁更薄。这些特征通过箱式梁来提供。但是使用作为闭合梁的箱式梁意味着钻孔机器的供应需要以可选择的方式来配置，这是由于在最好布置有驱动装置的内部和滑动布置有钻孔机器的外部之间沿着供应梁没有连接。传统上，在使用箱式梁式，驱动装置配置成驱动经由链轮和链条连接在钻孔机器上的齿轮轴。这种配置在图2中示意表示，其中钻孔机器5’经由箱式供应梁4’上的滑动元件50’滑动配置。通过供应发动机6’驱动的链条51’用来沿着供应梁在箭头A、B的方向上运动钻孔机器5’。链条在布置在供应梁4’的每端41’、42’处的两个链轮52’、53’上延伸，由此链条51’的一部分可在梁内延伸。该配置使得箱式梁代替通道梁使用，这是由于沿着供应梁在供应梁的内部和钻孔机器之间不需要连接。
但是，已经证明有利的是使用压力缸来沿着供应梁运动钻孔机器，以便提供更加可靠和稳定的供应。
US 6550544B1披露一种岩石钻孔装置，其中压力缸用来提供沿着供应梁运动钻孔机器的装置。在此配置中，供应线在布置在压力缸的可动端处的滑轮之上延伸。如上所述，此配置不能用于箱式梁中。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种克服所述缺陷的配置，并且使其可以使用压力缸来沿着闭合供应梁运动钻孔机器。本发明的另一目的在于改进压力缸的效率，从而最大程度地利用其施加的功率。这通过独立权利要求的特征部分所述的特征来解决。
本发明的优选实施例在从属权利要求中提出。
按照主要方面，本发明涉及一种岩石钻孔装置，该装置包括供应梁，供应梁具有在钻孔时钻尖从中伸出的钻孔端以及与所述钻孔端相对的后端；可沿着供应梁运动的岩石钻孔机器；压力缸，至少部分配置在供应梁内，其一端可相对于供应梁运动，并且一端相对于供应梁固定配置。供应线通过压力缸驱动，并且连接在钻孔机器上，以便沿着供应梁使其来回供应。压力缸的固定端配置在供应梁的后端处，并且供应线在固定配置在供应梁的每端处的两个外滑轮之上延伸。
此配置使其可以使用箱式梁内部的压力缸，由此箱式梁的优点和压力缸的优点可以在一个实施例中相结合。另外，采样固定配置在供应梁后端而不是钻孔端上的压力缸，其功率可以更加有效地利用。在将钻头拉出地面而不是在钻头推入地面时，压力缸施加更多功率。
本发明的这些和其它方面将从详细描述和附图中得以明白。
附图说明
在本发明的详细描述中，对于附图进行参考，附图中：
图1是岩石钻探设备的示意图；
图2是具有现有技术驱动机构的供应梁的示意图；
图3是具有通过本发明的压力缸驱动的钻孔机器的供应梁的示意图；
图4是沿着图3的线4-4截取的截面图，表示具有本发明钻孔机器的供应梁；
图5是沿着图3的线5-5截取的截面图，表示具有本发明钻孔机器的供应梁。
具体实施方式
如上所述，图1表示岩石钻孔设备的示意图，钻孔设备包括可动载架1、悬臂2以及经由供应梁保持件3连接在悬臂2上的供应梁4。供应梁和供应梁保持件3可沿着供应梁4的长度的至少一部分相对运动。钻孔机器5可动地连接在供应梁4上，并且可沿着供应梁运动，以便影响钻柱10。钻柱10包括钻尖(钻头)以及连接杆(未示出)。连接在供应梁4上的其它设备可以是用于杆操作的设备。
现在参考图3，供应梁4具有钻尖在钻孔时从中伸出的钻孔端41以及与钻孔端41相对的后端42。压力缸6布置在供应梁4的内部。压力缸6适用于使用供应线51沿着供应梁前后驱动钻孔机器5。供应线可以是链条或钢丝，或者足够牢固并且坚固的其它线。在本发明的优选实施例中，钢丝用作供应线。实际上，有利的是使用两个供应线，一个位于钻孔机器的每侧，固定在钻孔机器的相对侧上。但是除了用于将一个或多个供应线紧固在钻孔机器上的紧固配置之外，供应线的数量不影响本发明涉及的总体概念。适当的紧固配置在本领域是公知的，并且因此这只简单地通过本发明覆盖。
用于供应线51低摩擦穿过的装置52、53、54、55配置在供应梁的两端及其内部。最好是这些装置包括具有提供与各自轴形成低摩擦的内部轴承的轮子或滑轮52、53、54、55。本发明中使用的术语滑轮应该被广义地理解，不排除适用于使得供应线低摩擦穿过的任何其它类型的公知装置。
压力缸6可以是涉及两个缸的任何传统形式，一个外缸61和一个在外缸内液压滑动的内缸62。外缸61具有最好固定配置在供应梁的后端42上的外端611以及内缸62从中延伸的一个内端612。自然的是，并且在通过所附权利要求限定的本发明的范围内，本发明不局限于唯一一个压力缸6的使用，而是可以使用配置成实现所需运动的两个或多个压力缸的任何适当的组合。压力缸可布置在供应梁的同一端处或者相对端处。但是，如图3的优选实施例所示，在一个压力缸配置在后端处，在它膨胀时所施加的另外功率可用来将钻拉出地面。在钻推入地面时，主要工作通过钻孔机器进行的钻孔来完成，通过缩回压力缸来供应的功率因此是足够的。又一选择例是将内缸固定在供应梁上，并且使得外缸自由运动。但是从机械观点有利的是连接较重的外缸，并且使得内缸来回运动。
内缸62具有一直位于外缸内的一端。内缸的另一端622设置容纳供应线从其上经过的两个滑轮54、55的保持件625。供应线51的一端固定在传统类型的固定装置511和512上，还包括避免供应线任何松弛的拉伸装置(未示出)。第一固定装置511配置在外缸61的内端612上。供应线从此第一固定装置511在布置在内缸上的保持件625上的两个滑轮的最靠近的滑轮5 5经过到达钻孔端的滑轮52，其中它离开供应梁并逐渐到达钻孔机器5。供应线51在钻孔机器的另一侧继续，并经过供应梁的后端42处的滑轮53，其中它进入供应梁4，接着经过内缸上的保持件65上的两个滑轮的最前面的滑轮，其第二端固定布置在第二固定装置512上。因此，供应线大部分在供应梁内延伸。通常，只有在供应梁外部延伸的部分是连接到钻孔机器5上的部分，位于供应梁的各自端部42、41处的两个滑轮52、53之间。
参考作为分别沿着图3的线4-4和5-5截取的截面图的图4和5，钻孔机器通过螺栓56布置在滑板43上。滑板经由螺栓58保持滑动元件50。每个滑动元件包括两个低摩擦阻力的接触元件45，该元件在供应梁4上直接滑动。供应线通过放置在滑板43之下的紧固配置57连接在滑板43上。在使用各自位于钻孔机器的每侧的两个供应线时，这些供应线的端部最好紧固在滑板4 3的每侧处的两个分离的紧固配置57上。如果使用唯一一个供应线，只需要一个紧固配置。但是为了保持准确供应，重要的是紧固配置足够紧密，使得滑轮以及钻孔机构两个方向上对于通过压力缸经由供应线施加其上的任何运动直接进行响应。
压力缸具有紧密安装在供应梁内的外壳体63。供应梁4的内部设置安装壳体突出部66的凹口46。外缸61连接在壳体63内部，而较小的内缸62布置成在液压流体的影响下在外缸61内滑动。
图4表示保持件625如何可滑动地布置在供应梁内。保持件保持供应线在其上延伸的两个滑轮54、55。滑轮经由轴承541布置在轴627上。保持件625在两侧设置突出部626，突出部布置成在供应梁的凹口46内滑动。突出部626在供应梁4内引导内缸62的可动端622。为了不磨损缸，它们最好设置低摩擦涂层，并最好它们可以互换，并且比梁材料软，使得突出部磨损，而不是梁磨损。
在供应梁的各自端部处具有两个外滑轮52、53的这种配置使其可以使用箱式梁作为供应梁，另外滑轮52、53构成放置测量钻孔机器沿着供应梁的准确位置的测量装置的理想位置。测量装置可以放置在任一或两个外滑轮处。但是，在优选实施例中，如涂所示，测量装置放置在后滑轮52的轴9的延伸部上。测量装置的放置如箭头7所示。为了使得该配置操作，滑轮52必须固定布置在轴9上，使得轴和滑轮52一起转动。那么可以通过测量轴的转动来监测供应线51以及钻孔机器5的运动。
压力缸布置在供应梁后端处的所述配置自然同样适用于作为通道供应梁的箱式供应梁。