用于钻柱部件操纵装置的夹持器、用于操纵控制夹持器的方法、钻柱部件装置和凿岩钻机

摘要

一种用于凿岩钻机中的钻柱部件操纵装置的夹持装置(1)，该夹持装置(1)包括夹持器元件对(3-4；3’-4’)，夹持器元件对(3-4；3’-4’)由本体(5)支承并且包括能够绕枢接部(7)在包括夹持位置的闭合位置与张开位置之间枢转地移动的至少一个夹持器元件(3、4；3’、4’)，该能够枢转地移动的夹持器元件在与轴向方向(R)形成直角的相应的夹持器平面中枢转，其中，每个可动的夹持器元件(3、4；3’、4’)均设置有致动部(8)，致动部(8)与能够沿平行于轴向方向(R)的方向移动的楔形装置(9、9’)协同操作以使所述可动的夹持器元件(3、4；3’、4’)枢转。本发明还涉及一种方法、一种用于凿岩钻机的钻柱部件操纵装置以及一种包括钻柱部件操纵装置的凿岩钻机。

说明书

技术领域

本发明涉及用于凿岩钻机的钻柱部件操纵装置的夹持装置，其中， 夹持装置包括夹持器元件。本发明还涉及用于操纵钻柱部件的装置以及 凿岩钻机。

背景技术

现今在许多凿岩钻机中用于在匣仓与凿岩钻机之间传送钻柱部 件的对钻柱部件的操纵通常手动地进行。然而，由于存在例如钻柱部 件掉落的事故，因此这种手动操纵是有风险的并且对操作者来说是有 压力的，并且可能因此导致严重的伤害。这种操纵还导致了需要提升 并定位往往较沉、笨重且较长的钻柱部件的人受到拉伤的风险。

从AU-B-64377/96先前已知一种钻柱部件操纵装置，在该钻柱部 件操纵装置中，钻柱部件设置在由具有单向孔的保持器构成的支承件 中。保持器能够枢转并且能够在用于所保持的钻柱部件的所需位置之 间移动。

根据所述AU-文献的装置存在的问题是当钻柱部件将要连接至 钻柱时由于钻柱的长度和重量并且由于在钻柱部件的仅一端处进行 保持而导致精确性不足：这造成了钻柱部件的自由端的位置的控制和 不期望的较大振动的问题。

在这个阶段精确性不足往往会导致钻柱部件上的螺纹损坏的风 险。这种构造还需要使用专门制造的零件，这预计会导致相对较高的 成本。

WO 2007/115375可能涉及具有下述夹持器的管操纵装置的示例： 该夹持器具有以彼此相距一定距离的方式定位的两个夹爪。

发明内容

本发明的目的是提供一种根据以上所述内容的夹持装置，该夹 持装置解决了并且至少减轻了背景技术的问题。这通过开头提到的夹 持装置得以实现是因为：夹持器元件由本体的一个侧部支承并从所述 一个侧部突出；夹持器元件形成至少一个夹持器元件对，其中，夹持 器元件对中的至少一个夹持器元件能够绕枢接部在包括夹持位置的 闭合位置与张开位置之间枢转地移动；每个可动的夹持器元件可在与 所述轴向方向形成直角的相应的夹持器平面中枢转；以及每个可动的 夹持器元件均设置有致动部，该致动部与能够沿平行于所述轴向方向 的方向移动的楔形装置协同操作以使所述可动的夹持器元件枢转。

选定的解决方案使得可以将夹持装置构造得非常坚固并且以此 使得可以将较大的力施加至所夹持的钻柱部件。本发明还导致了基本 提高的精确性、使得与钻机中的钻柱的接合得以简化并且更快。此外， 夹持装置可以被制造得紧凑以使得其可用在其他类型的夹持装置由 于空间原因不能被使用的地方。此外，夹持装置可以被构造得牢固且 安全以使得其可以较大的精确性夹持并递送所夹持的钻柱部件。

优选的是，每个可动的夹持器元件在用于与所夹持的钻柱部件 协同操作的接合部与致动部之间均设置有枢接部。

同样优选的是，致动部枢转地接合至与楔形装置以接触的方式 放置的接触块。接触块可以设置有用于与楔形装置协同操作的适当地 设计的滑动表面。该解决方案对夹持器的所有角位置都给予了所需的 与楔形装置的良好的表面接触并且因此给予了自楔形装置的力传递。

在本体内适当地设置有弹簧装置，用于针对张开位置致动所述 可动的夹持器元件。由此确保了夹持器元件如预期那样张开而无需例 如沿张开的方向受迫移动。

优选的是，在本体上以彼此相距一定距离的方式设置有用于夹 持钻柱部件的至少两个夹持器元件对。以此意在将夹持器元件对沿与 所夹持的钻柱部件的轴向方向平行的方向以彼此相距一定距离的方 式设置以确保夹持位置处的稳定性的提高以及操纵精确性的提高。

优选的是，所述楔形装置连接至液压缸，其中适当地，每个夹 持器元件对由单独的楔形装置操纵控制，该单独的楔形装置连接至单 独的相关联的液压缸。然而，具有由连接至相关联的液压缸的共用的 楔形装置来操纵控制的两个夹持器元件对也是可以的。

每个液压缸设置有液压锁是合适的，该液压锁在相关联的液压 管道中液压压力丧失的情况下阻止液压缸的运动。由此避免了夹持装 置因此发生钻柱部件掉落的故障。

然而，楔形机构能够构造成自制动的，自制动的意思是：要求 在楔形机构需要打开方向上的主动致动，并且在没有致动的情况下， 夹持装置将会自锁定。这是防止钻柱部件在力丧失或任何其他故障的 情况下掉落的重要的安全方面。

楔形装置优选地在设置本体内的固定的引导元件之间被线性地 控制以确保可预见的夹持器运动。

最优选地，每个夹持器元件对中的两个夹持器元件均为能够枢 转地移动的夹持器元件，并且楔形装置由此具有面向不同方向的用于 与夹持器元件对中的可动的夹持器元件协同操作的楔形表面。

本体具有用于覆盖相应的致动部和相关联的可动的楔形装置的 防护罩以减少灰尘等进入的风险是合适的。

本发明还涉及一种用于操纵控制用于凿岩钻机中的钻柱部件操 纵装置的夹持装置的方法，其中，每个可动的夹持器元件在与所述轴 向方向形成直角的相应的夹持器平面中枢转，并且其中，每个可动的 夹持器元件上的致动部与楔形装置协同操作以使所述可动的夹持器元 件枢转。

就夹持装置而言优选的特征同样适用于该方法的变型。

本发明还涉及一种用于凿岩钻机的钻柱部件操纵装置，该钻柱 部件操纵装置包括本发明的用于夹持钻柱部件的夹持装置以及能够 附接至凿岩钻机并支承夹持装置的移位机构。

本发明还涉及一种包括这种钻柱部件操纵装置的凿岩钻机。

本发明另外的特征和优点在下面的详细描述中进行说明。

附图说明

现在将通过实施方式并参照附图更进一步地描述本发明，在附 图中：

图1示出了具有配备有根据本发明的夹持装置的钻柱部件操纵 装置的凿岩钻机；

图2示出了配备有根据本发明的夹持装置的钻柱部件操纵装置；

图3以分解立体图详细地示出了根据本发明的夹持装置；

图4a和图4b以不同的视图示出了图2的夹持装置的细节，以 及

图5示意性地示出了根据本发明的方法序列。

具体实施方式

图1中示出了用于勘查钻探的凿岩钻机，其中，在钻探期间通 常操纵许多钻柱部件。勘查钻探通常在较大或非常大的深度处进行， 导致不得不定期地将整个钻柱提升至地表以更换钻头。

在这个过程期间，首先必须将钻柱的独立的钻柱部件从钻柱松 开、使其离开钻机并定位在匣仓中，直到已经从钻孔取走最后一个钻 柱部件为止。随后进行钻头的更换，于是，通过将钻柱部件一个接一 个地添加至钻柱直到已经达到先前的深度为止，钻柱继续地被重新组 装。随后，钻机可以行进更深的长度，然后，必须反复进行根据以上 所述的方法。

勘查钻探基本上根据两个原理，即通过取芯钻探以及通过所谓 的RC钻探。在取芯钻探期间，对待研究的岩石材料的岩芯进行钻探 并且以规则的间隔从钻孔中将其拾取。在RC钻探或RC勘查(RC 意指反循环)期间，通过钻探已经被松动的钻屑从孔中被连续不断地 向上涌出。岩屑随后在地表处进行处理，岩屑连续不断地被存储以使 得它们可用于检验并能够与切削处的钻探深度相关。

RC钻探勘查通常在比取芯钻探勘察小的深度处进行。

就用于这两种勘查钻探的钻机而言，本发明均是适用的。

能够固定至如图2中观察到的钻机的进给梁的操纵装置包括线 性引导件L，滑动件S能够在线性引导件L上驱动地移位。转动臂A 能够借助于此处没有更加详细地描述的旋转器来转动以及旋转，以便 定位成能够在钻机中的钻柱位置、匣仓中的递送位置、或者任何其他 外部位置中相应地夹持、移动及释放钻柱部件。

图3示出了夹持装置1包括纵向本体2，纵向本体2支承呈两个 夹爪对3、4和3’、4’的形式的夹持器元件对。当沿所夹持的钻柱部 件6(用虚线表示)的轴向方向R观察时，所述夹爪对以彼此相距一 定距离的方式设置。夹持器元件对/夹爪对的轴向间隔导致稳定的操纵 并且使得能够以有利的方式控制较长、较重的钻柱部件的移动。夹爪 对3、4和3’、4’从纵向本体2的一个侧部5突出，并且在示出的实 施方式中，在每个夹爪对中，成对的两个夹爪能够在与所述轴向方向 R形成直角的夹持器平面中枢转地移动(用双箭头表示)。

夹爪对能够在闭合位置与张开位置之间进行操纵控制，其中， 该闭合位置为用于夹持钻柱部件6的夹持位置，在该张开位置中，夹 爪相对于彼此枢转，使得相应地所夹持的钻柱部件被释放以及可以被 引入到夹爪之间并被夹持。

每个可动的夹爪3、4、3’、4’均设置有致动部8，致动部8与楔 形装置9、9’协同操作。楔形装置9能够沿与所述轴向方向R平行的 方向移动。

每个夹爪的致动部8还枢转地接合至接触块11，接触块11进而 设置成抵接楔形装置9并且因此设置有呈滑动引导件的形式的接触表 面，接触块11的该表面以与楔形装置9的协同操作的楔形表面的角 度对应的角度延伸。

每个接触块8均通过枢轴销12(示出了两个)与包括相应的夹 爪的致动部8的端部连接，使得楔形装置9的运动触发了接触块11 的对应运动、致动部8的对应运动并由此触发包括相应的夹爪的接合 所夹持的钻柱部件的表面的接合部10的对应运动。

夹爪3、4、3’、4’绕相应的枢接部7进行转动，其中，枢接部7 由定位在为此设置在本体的所述侧部5上的枢轴销座中的枢轴销构 成。

14表示弹簧装置，该弹簧装置紧固在本体中并且其通过力沿张 开位置的方向影响所述可动的夹爪3、4。此外，弹簧装置14由构造 为一对剪刀状装置的弹簧构成，弹簧装置14的柄部与设置在相应的 夹爪的致动部8的最末端处的销或螺钉等接合。

楔形装置9、9’各自通过液压缸15、15’来进行操纵控制以来回 地移动。每个液压缸15、15’优选地配备有液压锁16、16’，液压锁 16、16’在有液压压力存在于邻接的液压管道中时允许液压油通过并 且以此仅允许液压缸15的运动，并且在液压压力丧失的情况下中断 液压油的通过并且因此防止上述运动。

楔形装置9通过呈帽状元件的形式并定位在楔形装置的每一侧 处的引导元件17在本体2中被线性地引导。引导元件提供横向上的 以及在楔形装置的高度方向上的引导。

为了更加清楚起见，图4a和图4b示出了与本体5和其他部件 脱离的根据图3的夹爪对。作为对上面的图3的说明——基于图4a 和图4b该说明也是完全可读的——的补充，这些图更清楚地示出了 用于由相应的枢轴销构成的枢接部7的紧固型材18。19表示楔形装 置9上的用于属于液压缸15的活塞杆的紧固件。20表示附接至楔形 装置9的底面以用于促进在本体中的滑移路径上的滑动的滑动垫。21 表示用于与弹簧14的弯曲自由端协同操作以用于夹爪3和4的张开 致动的螺钉。

图5中的框图示意性地示出了根据本发明的方法序列，在图5 中：

位置22表示该序列的开始。

位置23表示在夹持钻柱部件之前定位具有张开的夹爪的夹持装置。

位置24表示使每个夹爪对中的至少一个能够枢转地移动的夹爪由相 应的楔形装置控制绕枢接部从张开位置枢转至闭合位置以夹持钻柱 部件。

位置25表示定位钻柱部件以将钻柱部件添加至凿岩机中的钻柱。

位置26表示通过本体中的与缩回相应的楔形装置有关的弹簧装置沿 张开位置的方向致动所述可动的夹爪。

位置27表示回复至初始位置以及序列的结束。

本发明可以在权利要求的范围内进行修改。因此，每个夹爪对 可以包括可动的夹爪和固定的夹爪，其中，在这种情况下，将需要单 侧楔形装置。可动的夹爪在这种情况下通常必须经受相对显著的转动 运动以允许夹爪对的适当的张开，这导致在该变型中可能需要较长的 楔形运动。还可以提供设置有两个分离的楔形表面的单个楔形装置， 该楔形装置因而延伸经过了该本体的大部分长度以操纵控制两个夹 爪对，所述楔形装置在这种情况下由一个液压缸适当地驱动。

夹持器元件适当地为夹爪，但也可以为以其他方式定形状的夹 持器元件，如配备有板状抵接板等的夹持器元件。优选的是，设置有 彼此分离的至少两个夹持器元件对，但也不排除设置下述单个夹持元 件对：所述单个夹持元件对可以从引导部获得辅助，该引导部设置在 本体上并且钻柱部件通过处于夹持位置中的夹持器元件压靠所述引 导部以确保在该夹持位置处的稳定性。然而，具有单个夹持器元件对 的解决方案并非优选。

术语“夹持器元件对”应当被解释为意指包括第一、可动的夹 持器元件和第二、固定的或可动的夹持器元件的一个单元，该第二、 固定的或可动的夹持器元件可以由与第一夹持器元件类似的元件或 以其他方式构造的元件构成。下述实施方式例如也是可以的，其中第 二夹持器被分成两个轴向上分隔开的相对的保持元件。下述另一实施 方式也是可以的，其中一对夹持器元件中的一个或两个夹持器元件具 有纵向的条形形状等。