與鑿巖鉆機(jī)相關(guān)的用于操縱鉆柱部件的裝置及鑿巖鉆機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及與鑿巖鉆機(jī)相關(guān)的用于操縱鉆柱部件的裝置，所述裝置包括用于抓持第一鉆柱部件的夾持裝置，該第一鉆柱部件待螺紋連接到第二鉆柱部件上或者待與第二鉆柱部件斷開(kāi)螺紋連接，該第二鉆柱部件包括在部分地鉆鑿到巖層中的鉆柱中。本發(fā)明還涉及包括這種裝置的鉆機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)今，對(duì)鉆柱部件的關(guān)于將新部件接合至鉆柱以及釋放鉆柱的操縱在很大程度上手動(dòng)地執(zhí)行。由此，將待與鉆柱接合的新鉆柱部件放置在鉆柱位置中，于是，首先手動(dòng)地對(duì)該新鉆柱部件進(jìn)行螺紋連接并且隨后通過(guò)鉆機(jī)的旋轉(zhuǎn)器裝置進(jìn)行最終的螺紋連接。在將鉆柱拆卸成單獨(dú)的部件期間一一例如在更換鉆頭或完成鉆鑿期間，執(zhí)行相反的過(guò)程。
[0003]出于勘查鉆探目的的取芯鉆探通常執(zhí)行到較大的深度并且具有非常長(zhǎng)的如數(shù)千米或更長(zhǎng)的鉆孔。單獨(dú)的鉆柱部件一一在此通常為鉆管一一通常具有例如3米的長(zhǎng)度。由于必須相對(duì)頻繁地執(zhí)行鉆頭的更換，因此為了替換鉆頭，需要大量對(duì)鉆柱部件的關(guān)于將其從鉆孔取出以及在下降期間的操縱。
[0004]US 6,634,443 B1是【背景技術(shù)】的示例。此文獻(xiàn)描述了一種用于鉆柱部件的操縱裝置，其中，待接合至鉆柱的鉆柱部件在裝載位置與鉆柱位置之間傳送。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種根據(jù)以上內(nèi)容的裝置和方法，該裝置和方法允許鉆柱部件的與鉆機(jī)相關(guān)的更安全且更有效的操縱，并且還以更大的靈活性允許不同的應(yīng)用，使得特別是可以使將鉆柱在鉆孔中提升及降低期間的整個(gè)過(guò)程較少地受到即將發(fā)生的有問(wèn)題的情況的影響，借此可以執(zhí)行總體上更有效的鉆探。
[0006]與根據(jù)以上內(nèi)容的裝置有關(guān)的目的因以下方面得以實(shí)現(xiàn):操縱單元包括輔助接合裝置，該輔助接合裝置用于在鉆柱位置中接合所述第二鉆柱部件，具有所述輔助接合裝置的操縱單元適于將所述所抓持的第一鉆柱部件引導(dǎo)并對(duì)準(zhǔn)成與由所述第二鉆柱部件限定的軸向方向基本一致，所述輔助接合裝置和所述抓持裝置布置在共同的承載件上，以及所述抓持裝置和所述輔助接合裝置能夠在保持所抓持的鉆柱部件的對(duì)準(zhǔn)的情況下調(diào)節(jié)成用于抓持不同尺寸的鉆柱部件。
[0007]由此以有效的方式實(shí)現(xiàn)了下述方面:意在用于接合的第一鉆柱部件實(shí)際上與位于鉆孔中的鉆柱的最上部的鉆柱部件對(duì)準(zhǔn)，使得在實(shí)踐中可以獲得對(duì)準(zhǔn)的螺旋接合，從而使得實(shí)際上按預(yù)期執(zhí)行螺紋連接在一起，以及使得鉆柱部件的易損壞的螺紋部不必經(jīng)受斜向載荷并且由此不必經(jīng)受損壞。獲得了對(duì)鉆柱部件的不同尺寸的非常適當(dāng)且有效的適應(yīng)。
[0008]這是因?yàn)樵谠S多操作情況下已顯示，位于鉆孔中的鉆柱的所述最上部的鉆柱部件與例如鉆機(jī)的進(jìn)給梁之間存在角度偏差。這種角度偏差的大小可能使得試圖關(guān)于進(jìn)給梁的方向或鉆機(jī)中的任何其他方向螺紋連接在一起會(huì)失敗。在最好的情況下，這種損壞使得無(wú)論如何可以實(shí)現(xiàn)螺紋接合，但是，微小的損壞也會(huì)導(dǎo)致鉆柱部件的工作壽命縮短并且由此導(dǎo)致不必要的花費(fèi)。
[0009]因此，通過(guò)本發(fā)明借助于輔助接合裝置提供了將所抓持的第一鉆柱部件對(duì)準(zhǔn)成與第二鉆柱部件的最外面的區(qū)域一致或者至少基本一致的可能性，其中，該第二鉆柱部件為鉆孔中的鉆柱的最上部的鉆柱部件。
[0010]由于通過(guò)本發(fā)明確保了這種對(duì)準(zhǔn)，因此有助于螺紋連接在一起，并且損壞鉆柱部件的上述問(wèn)題以及試圖接合失敗得以避免。
[0011]為了達(dá)到好的效果，所述輔助接合裝置設(shè)置成與第二鉆柱部件的的部分接合，定位成彼此相距一定的軸向距離或至少具有至少一定的軸向長(zhǎng)度。所述輔助接合裝置的變體適當(dāng)?shù)赜蓙?lái)自下述組的具有夾持表面的單個(gè)夾持裝置構(gòu)成:在沿所抓持的鉆柱部件的軸向方向觀察時(shí)定位成彼此相距一定距離的接合元件比如夾持脊?fàn)畈浚由煸竭^(guò)所抓持的鉆柱部件的在軸向方向上的部分的接合元件——比如，在沿所述軸向方向觀察時(shí)具有與鉆柱部件的至少直徑大致對(duì)應(yīng)的寬度的爪。
[0012]所述輔助接合裝置和所述抓持裝置適當(dāng)?shù)夭贾迷诠餐某休d件上，這非常有助于對(duì)準(zhǔn)。該承載件連同所述輔助接合裝置和所述抓持裝置有助于角度的改變以及對(duì)準(zhǔn)。
[0013]優(yōu)選地，出于調(diào)節(jié)的目的，所述抓持裝置和所述輔助接合裝置能夠相對(duì)于擺動(dòng)軸線移位?？蓜?dòng)性適當(dāng)?shù)匕l(fā)生在下述方向/多個(gè)方向上:該方向/多個(gè)方向與相對(duì)于擺動(dòng)軸線徑向地延伸的方向偏離。優(yōu)選地，所述抓持裝置和所述輔助接合裝置由所述承載件以可移位且固定的方式支承。可固定性適當(dāng)?shù)亟柚诳缀玩i定元件，其中，所述孔在充分復(fù)位時(shí)彼此對(duì)齊，所述鎖定元件隨后被引入到這些對(duì)齊的孔中。在保持所抓持的鉆柱部件的對(duì)準(zhǔn)的情況下，抓持空間能夠進(jìn)一步進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)成適于所述抓持裝置以及所述輔助接合裝置。
[0014]優(yōu)選地，每個(gè)抓持裝置均包括可驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)輪以及自由旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)輥，該旋轉(zhuǎn)輪用于所抓持的鉆柱部件的螺紋旋轉(zhuǎn)，其中，至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)輥能夠相對(duì)于旋轉(zhuǎn)輪進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0015]適當(dāng)?shù)?，所述輔助接合裝置包括固定爪和可動(dòng)爪。特別地，所述固定爪包括V形凹部，其中，該凹部沿所述輔助接合裝置的擺動(dòng)方向指向以用于抓持鉆柱部件。
[0016]優(yōu)選地，承載件繞擺動(dòng)軸線樞轉(zhuǎn)，該擺動(dòng)軸線與所抓持的鉆柱部件的軸向方向基本平行。
[0017]所述輔助接合裝置適當(dāng)?shù)赜蓙?lái)自下述組的具有夾持表面的夾持裝置構(gòu)成:在沿所抓持的鉆柱部件的軸向方向觀察時(shí)彼此相距一定距離定位的接合元件、延伸越過(guò)所抓持的鉆柱部件的在軸向方向上的部分的接合元件。
[0018]優(yōu)選的是，用于改變角度的所述裝置包括接頭裝置，該接頭裝置在其部分之間具有游隙或撓曲。所述接頭裝置在其部分之間在徑向方向上適當(dāng)?shù)匦纬捎杏蜗痘驌锨约?或者在旋轉(zhuǎn)方向上適當(dāng)?shù)匦纬捎星＿€優(yōu)選的是，接頭裝置的各部分之間的所述游隙或撓曲以及屈服適于抵抗彈性元件或多個(gè)元件的作用。用于改變角度的所述裝置優(yōu)選地包括分開(kāi)的支承臂，該支承臂定位在所述支承裝置與所述抓持裝置之間，并且該支承臂在支承臂的部分之間包括至少一個(gè)彈性元件。
[0019]非常優(yōu)選的是，所述抓持裝置設(shè)置成使所抓持的第一鉆柱部件經(jīng)受同將所抓持的第一鉆柱部件與第二鉆柱部件螺紋連接在一起或與該第二鉆柱部件斷開(kāi)螺紋連接有關(guān)的軸向運(yùn)動(dòng)。
[0020]所述支承裝置優(yōu)選地包括用于緊固至鉆機(jī)的本體，所述本體支承呈用于使操縱單元在鉆柱位置與裝載位置之間擺動(dòng)的擺動(dòng)馬達(dá)的形式的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器。
[0021]所述抓持裝置設(shè)置成使所抓持的第一鉆柱部件經(jīng)受同將所述第一鉆柱部件與所抓持的第二鉆柱部件螺紋連接在一起或與該第二鉆柱部件斷開(kāi)螺紋連接有關(guān)的軸向運(yùn)動(dòng)，比如旋轉(zhuǎn)與該軸向運(yùn)動(dòng)相關(guān)以適應(yīng)于當(dāng)前螺紋的節(jié)距。
[0022]在本發(fā)明的范圍內(nèi)，支承裝置包括滑動(dòng)梁，該滑動(dòng)梁設(shè)置成與鉆機(jī)的進(jìn)給梁基本平行，并且滑動(dòng)件能夠在該滑動(dòng)梁上來(lái)回驅(qū)動(dòng)，其中，操縱單元連接至此滑動(dòng)件。這使得可以針對(duì)普遍情況和要求設(shè)定裝載位置。優(yōu)選地，操縱單元通過(guò)下述角度調(diào)節(jié)裝置以可移動(dòng)的方式連接至所述滑動(dòng)件以使帶有所抓持的鉆柱部件的操縱單元在和鉆柱位置平行的位置與水平裝載位置之間擺動(dòng):該角度調(diào)節(jié)裝置包括旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，該旋轉(zhuǎn)馬達(dá)具有定位在與滑動(dòng)梁的縱向軸線垂直的平面中的旋轉(zhuǎn)軸線。由此有助于裝載并且特別是簡(jiǎn)化了自動(dòng)裝載，借此，根據(jù)本發(fā)明的鉆機(jī)連接有具有水平地定位的鉆柱部件的匣倉(cāng)。應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的裝置來(lái)說(shuō)，還可以存在豎向裝載位置和傾斜裝載位置。
[0023]優(yōu)選的是，操縱單元能夠移位成在鉆柱位置中與用于接納巖芯試樣的內(nèi)管接合。這通過(guò)下述方面來(lái)實(shí)現(xiàn):操縱單元能夠移位成使得所述輔助接合裝置在鉆柱位置中將軸向地終止于固定在鉆柱位置中的鉆柱部件的上方，以便而是能夠在內(nèi)管被從固定的鉆柱部件拉出時(shí)接合所述內(nèi)管。如在不同類型的鉆柱部件的對(duì)應(yīng)操縱中那樣，操縱內(nèi)管可以在完成提取之后執(zhí)行。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的鑿巖鉆機(jī)包括本發(fā)明的操作裝置。此鑿巖鉆機(jī)適當(dāng)?shù)貥?gòu)造成