本發(fā)明總體上涉及能夠支撐重型機械(諸如，旋轉(zhuǎn)鉆井機)的下部結(jié)構(gòu)，以在地面障礙物上方橫越和工作。更具體地，本發(fā)明涉及一種下部結(jié)構(gòu)，該下部結(jié)構(gòu)具有至少一對地面接合腳和一對伸縮腿，且包括一對鉸接墊組件，該鉸接墊組件交替地從地面提升腳和墊并使腳和墊相對于彼此移動，以使下部結(jié)構(gòu)在地面障礙物(諸如，井口)上方移動。

背景技術(shù)：

重型機械由能夠在地面上方移動的多種下部結(jié)構(gòu)支撐。一種較早的實例為在授予mappin等人的美國專利3,754,790(mappin‘790)中公開的自推進平臺車輛。該車輛被描述為具有兩個地面接合底板，地面接合底板承載用于使車輛從地面升起的液壓油缸，以使車輛能夠被一對推移千斤頂推移。車輛通過底墊的交替地面接觸而在地面上方增量地行走。mappin‘790的自推進車輛的顯著缺點是缺乏在地面障礙物上方行走的裝置。

在授予smith的美國專利3,734,220(smith‘220)中公開了交替地面接觸行進器的另一實例。smith‘220的甲板或工作平臺包括八個腿和水平滑動框架，其中四個腿固定在甲板平臺的角部處，并且另外四個腿固定至水平滑動框架的角部。甲板平臺通過兩組腿的交替地面接觸而在地面上方移動。雖然腿是可延長的，但這通過能夠停留且在未適當(dāng)維護的情況下能夠失效的螺旋起重器機構(gòu)而實現(xiàn)。smith‘220的自推進平臺的其它缺點是：多個腿與地面交替接觸；使用在腿的上端處的水平滑動框架；以及缺乏在期望位置分解、運輸和重新組裝的裝置。

授予mccoll的美國專利3,804,137(mccoll‘137)的行走樹收割機處理了smith‘220的增量行走下部結(jié)構(gòu)的分解、運輸和重新組裝的缺乏。然而，mccoll‘137行走樹收割機需要使用與smith‘220的水平滑動框架類似的水平滑動框架，并且進一步缺乏維持長時間的升高移動和操作的能力。授予reed的美國專利5,921,336(reed‘336)中公開的增量行走下部結(jié)構(gòu)通過下部結(jié)構(gòu)與多個起重器墊之間的交替地面接觸克服了smith‘220和mccoll‘137的水平滑動框架的缺點，其中每一個起重器墊包括上段，該上段與附接至下段的軌道滾動接觸，從而消除對于水平滑動框架的需要。然而，在reed‘336中描述的行走下部結(jié)構(gòu)裝置不具有維持下部結(jié)構(gòu)在地面障礙物上方的長時間的升高移動和操作的裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及一種重型機械下部結(jié)構(gòu)，其能夠在離開地面伸出的障礙物上方橫越和工作。在其最基本的實施例中，本發(fā)明包括支承負(fù)載的中間段焊件，所述中間段焊件連接在一對伸縮增量步進器組件之間以在支承負(fù)載的中間段焊件和伸縮增量步進器組件的下方產(chǎn)生空隙空間，從而允許所述重型機械下部結(jié)構(gòu)在地面障礙物上方移動和工作。每一個伸縮增量步進器組件包括橋焊件，所述橋焊件連接在一對伸縮腿之間。每一個伸縮腿包括至少一對嵌套的腿段和線性致動器以調(diào)節(jié)伸縮腿的長度。每一個伸縮腿進一步包括固定的腳和鉸接墊組件。鉸接墊組件被構(gòu)造成從地面交替地提升腳及自身并將腳及自身相對于彼此移動以在地面和任何障礙物上以增量步驟移動重型機械下部結(jié)構(gòu)。每一個伸縮腿的長度是用戶可調(diào)節(jié)的，并且限定了空隙空間的高度。支承負(fù)載的中間段的寬度限定了空隙空間的寬度。增量步進器組件的長度限定了空隙空間的深度。

附圖說明

圖1是具有鉆井包的重型機械下部結(jié)構(gòu)的等軸測視圖。

圖2是重型機械下部結(jié)構(gòu)的等軸測視圖，示出了連接至中間段焊件的增量步進器組件。圖2進一步示出了橋焊件，橋焊件被連接到在延伸位置中的伸縮腿。在圖2中示出了鉸接墊組件的一個實施例，其中支架和主框架焊件平行于中間段焊件的縱向軸線。圖3是重型機械下部結(jié)構(gòu)的端視圖，示出了橋焊件、中間段焊件和在延伸位置中的伸縮腿。圖3進一步示出了接地的鉸接墊組件以及離地的伸縮腿。圖3a是重型機械下部結(jié)構(gòu)的可替換實施例的端視圖，示出了橋焊件、中間段焊件和在延伸位置中的伸縮腿。圖3a進一步示出了伸縮腿內(nèi)的鉸接墊組件。

圖4是重型機械下部結(jié)構(gòu)的平面圖，示出了具有延伸的伸縮腿和接地的鉸接墊組件的增量步進器組件。

圖5是延伸的延伸腿的平面圖，示出了頂部、中間和底腿段以及線性致動器。

圖5a是延伸的伸縮腿的截面圖，示出了頂部、中間和底腿段、上銷接組件和下銷接組件。圖5a進一步示出了上銷接組件和下銷接組件的接合并穿過形成于頂部、中間和底腿段中的上、中和下鎖定孔的鎖定銷。

圖5b是延伸的伸縮腿的另一截面圖，示出了頂部、中間和底腿段、上銷接組件和下銷接組件。圖5b進一步示出了上銷組件和下銷接組件的接合并穿過形成于頂部、中間和底腿段中的上、中和下鎖定孔的鎖定銷。

圖6是延伸的伸縮腿的另一平面圖，示出了頂部、中間和底腿段以及線性致動器。

圖6a是延伸的伸縮腿組件的截面圖，示出了頂部、中間和底腿段、上棘齒系統(tǒng)和下棘齒系統(tǒng)。

圖7是鉸接墊組件的等軸測視圖，示出了支架、主框架焊件、主框架組件、墊組件、分度器組件和轉(zhuǎn)向組件。

圖8是鉸接墊組件的端視圖，示出了主框架組件、墊組件、分度器組件和轉(zhuǎn)向組件。

圖8a是鉸接墊組件的截面圖，示出了主框架組件、墊組件和轉(zhuǎn)向組件。

圖9是控制和動力裝置的實施例的框圖。

具體實施方式

本發(fā)明是重型機械下部結(jié)構(gòu)10，用于使重型機械10在地面障礙物上方橫越和定位。重型機械10能夠是圖1所示的鉆井機、修井機或者需要穩(wěn)定但仍可移動的下部結(jié)構(gòu)的其它重型機械。重型機械下部結(jié)構(gòu)10包括連接在一對增量步進器組件20之間的中間段焊件30。中間段焊件30和增量步進器組件20由耐用材料構(gòu)成，該耐用材料具有足夠的強度以支撐所安裝的重型機械10，同時在地面障礙物上方移動或工作。中間段30與增量步進器組件20之間的連接能夠是永久的，或者優(yōu)選地為可移除的。

每一個增量步進器組件20包括連接至兩個伸縮腿23的橋焊件21。在一優(yōu)選實施例中，如圖2中所示，伸縮腿23連接至橋焊件21的端，使得伸縮腿23和橋焊件21彼此成一直線。設(shè)想橋焊件21與伸縮腿23之間的連接能夠是永久的或優(yōu)選可移除的。

每一個伸縮腿23包括至少一個伸縮接頭24。在一優(yōu)選實施例中，如圖2中所示，每一個伸縮腿23具有兩個伸縮接頭24，通過將底腿段233的上部嵌套在中間腿段232的下部內(nèi)并且將中間腿段232的上部嵌套在頂腿段231的下部中，從而形成這兩個伸縮接頭24，從而給予伸縮腿23向下堆疊的形式。在另一實施例中，每一個伸縮腿23具有至少一個伸縮接頭24。通過將腿段的下部嵌套在下腿段的上部內(nèi)，從而形成所述至少一個伸縮接頭24，從而給予伸縮腿23向上堆疊的形式。伸縮腿23的每一個段能夠包括實心壁、敞開框架或其組合。圖5示出了敞開框架伸縮腿23。而且，伸縮腿23的截面能夠是多邊形的、圓形的、弓形的或其組合。

通過在相鄰的兩個腿段之間連接至少一個線性致動器239或以其它方式實現(xiàn)伸縮腿23的延伸或收回。線性致動器239的一端固定至底腿段233，并且線性致動器239的另一端固定至頂腿段231。換言之，伸縮腿23的延伸或收回(部分地或以其它方式)需要將至少一個線性致動器239固定至伸縮腿23的不同段且跨過至少一個伸縮接頭24。在一優(yōu)選實施例中，線性致動器239連接在頂腿段231與底腿段233之間，從而允許伸縮腿23的完全或部分延伸或收回。見圖5。進一步設(shè)想線性致動器239能夠是機電線性致動器、液壓線性致動器、氣動線性致動器、伸縮線性致動器或其任何組合。在一優(yōu)選實施例中，使用伸縮線性致動器使伸縮腿23延伸或收回。進一步設(shè)想線性致動器239可以位于伸縮腿23的內(nèi)部或外部。圖5示出了位于伸縮腿23內(nèi)的線性致動器239。

腳234固定至伸縮腿23的下區(qū)域，以用于與地面接觸。至少一個鉸接墊組件29通過主框架焊件27連接至伸縮腿23。在一優(yōu)選實施例中，線性致動器239在一端處被固定至肩部2391，該肩部2391進而被固定至頂腿段231的上部；并且另一端被固定至腳234。見圖3a。在一優(yōu)選實施例中，主框架焊件27連接至伸縮腿的下部。見圖2、圖3、圖4和圖7。在一優(yōu)選實施例中，支架25在主框架焊件27上方被連接至伸縮腿23。見圖2、圖3、圖4和圖7。在另一實施例中，鉸接墊組件29位于伸縮腿23內(nèi)，并且腳234位于鉸接墊組件29的周緣周圍。見圖3a。在這種實施例中，支架25一體形成到伸縮腿23中，以支撐鉸接墊組件29。在任一實施例中，鉸接墊組件29、主框架焊件27、支架25和伸縮腿23之間的連接能夠是永久的或優(yōu)選可移除的。

每一個鉸接墊組件29包括連接在主框架組件291與滾動組件293之間的提升線性致動器2911。見圖7。主框架組件291連接至主框架焊件27。提升線性致動器2911的下端可滑動地連接至墊2931。墊2931的上部被構(gòu)造有至少一個軌道2953，并且墊2931的下部被構(gòu)造成與地面接觸。在一優(yōu)選實施例中，墊2951具有兩個軌道2953，這兩個軌道2953具有“t”形截面，從而在這兩個軌道2953之間產(chǎn)生狹槽2955。見圖8。提升線性致動器2911的下端被連接至板條式滾筒焊件2931。見圖8。滾輪柜2937被形成在板條式滾筒焊件2931的下部中。見圖8。滾輪柜2937被構(gòu)造成容納至少一組希爾曼滾輪2935。在一優(yōu)選實施例中，滾輪柜2937被構(gòu)造成保持兩組希爾曼滾輪2935。見圖8。在任一實施例中，希爾曼滾輪2935與至少一個軌道2953滾動接觸。在一優(yōu)選實施例中，引導(dǎo)件2939被構(gòu)造成在狹槽2955中滑動，以將希爾曼滾輪2935保持在軌道上。類似地，引導(dǎo)件2939被構(gòu)造成鉤在軌道2953的外側(cè)部的下方，以在墊組件295被提升線性致動器2911提升離開地面時保持希爾曼滾輪2935與軌道2953滾動接觸。橫越線性致動器2957在一端處被連接至墊2951，并且另一端被連接至板條式滾筒焊件2931。提升線性致動器2911和橫越線性致動器2957兩者可以是機電線性致動器、液壓線性致動器、氣動線性致動器、伸縮線性致動器或其任何組合。

在一優(yōu)選實施例中，每一個伸縮腿23包括棘齒系統(tǒng)235、236以防止在線性致動器239失效的情況下伸縮腿23自身折疊。如圖6a中所示，上棘齒系統(tǒng)235被連接在頂腿段231與中間腿段232之間。上棘齒系統(tǒng)包括被連接至頂腿段231的上線性齒條2351。多個不對稱齒23511離開上線性齒條2351伸出。上棘爪2353被連接至中間腿段232，并且上棘爪2353被構(gòu)造成選擇性地接合上線性齒條2351的所述多個不對稱齒23511，以防止頂腿段朝向中間腿段232移動。類似的棘齒系統(tǒng)被安裝在伸縮腿23的下部上，以防止在線性致動器239失效的情況下伸縮腿23自身折疊。如圖6a中所示，下棘齒系統(tǒng)236被連接在中間腿段232與底腿段233之間。下棘齒系統(tǒng)236包括被連接至底腿段233的下線性齒條2361。多個不對稱齒23611離開下線性齒條2361伸出。見圖6a。下棘爪2363被連接至底腿段233，并且下棘爪2363被構(gòu)造成選擇性地接合下線性齒條2361的所述多個不對稱齒23611，以防止中間腿段232朝向底中間腿段233移動。

在重型機械下部結(jié)構(gòu)01的另一優(yōu)選實施例中，銷接組件237、238被連接至伸縮腿23，并被構(gòu)造成將伸縮腿23的長度固定為預(yù)定長度。在伸縮腿23的最基本的形式中，上鎖定孔2317被形成在每一個伸縮腿的頂腿段231中；兩個中間鎖定孔2327被形成在中間腿段232中；并且下鎖定孔2339被形成在底腿段233中。第一中間鎖定孔2327位于第二中間鎖定孔2327的上方。見圖5、圖5a和圖5b。上銷接組件237被安裝在中間腿段232的上部上。下銷接組件238被安裝在底腿段233的上部上。見圖5a。上銷接組件237包括足夠長度的鎖定銷2373，以在上鎖定孔2317和第一中間鎖定孔對準(zhǔn)時穿過上鎖定孔2317和第一中間鎖定孔2327。上線性致動器2371被安裝至中間腿段232并連接至上鎖定銷2373的一端，上線性致動器2371被構(gòu)造成將上鎖定銷2373打入對準(zhǔn)的上鎖定孔2317和第一中間鎖定孔2327中或者從對準(zhǔn)的上鎖定孔2317和第一中間鎖定孔2327打出。下銷接組件238包括足夠長度的鎖定銷2383，以在下鎖定孔2339和第二中間鎖定孔2327對準(zhǔn)時穿過下鎖定孔2339和第二中間鎖定孔2327。下線性致動器2381被安裝至底腿段233并連接至下鎖定銷2383的一端，下線性致動器2381被構(gòu)造成將下鎖定銷2383打入對準(zhǔn)的下鎖定孔2339和第二中間鎖定孔2327中或者從對準(zhǔn)的下鎖定孔2339和第二中間鎖定孔2327打出。在一優(yōu)選實施例中，每一個伸縮腿23將具有四個上銷接組件237和四個下銷接組件238。見圖5、圖5a和圖5b。

在重型機械下部結(jié)構(gòu)01的又一實施例中，轉(zhuǎn)向組件299被安裝在主框架焊件27與鉸接墊組件29之間。見圖8。具體地，球面軸承2913被安裝在提升線性致動器2911與墊組件294之間；齒輪2991被安裝至墊組件295；并且小齒輪旋轉(zhuǎn)致動器2993被安裝至主框架焊件27。小齒輪旋轉(zhuǎn)致動器2993與齒輪2991嚙合，從而允許鉸接墊組件繞與提升線性致動器2911平行的軸線旋轉(zhuǎn)。見圖7、圖8和圖8a。小齒輪旋轉(zhuǎn)致動器2993能夠是機電旋轉(zhuǎn)致動器、液壓旋轉(zhuǎn)致動器或氣動旋轉(zhuǎn)致動器。

通過選擇性地將來自動力裝置40的動力施加至線性致動器239、提升線性致動器2911和橫越線性致動器2957而實現(xiàn)重型機械下部結(jié)構(gòu)01和重型機械10的移動，以使得從地面交替地提升腳234和墊2951并使墊2951和腳234相對于彼此移動。更具體地，重型機械10在地面障礙物上方的增量移動包括：將每一個腳234放置在地面上；通過移動線性致動器239調(diào)節(jié)每一個伸縮腿23的長度，以在地面障礙物上方獲得用戶限定的空隙；通過延伸提升線性致動器2911將每一個墊2951放置在地面上并提升腳234；移動橫越線性致動器2957，以使重型機械10下部結(jié)構(gòu)滾動跨過軌道2953的一部分；以及降低提升線性致動器2911，以將每一個腳234放置在地面上并使墊2951提升離開地面。這些步驟的重復(fù)導(dǎo)致重型機械10在地面障礙物上方的增量移動。一旦重型機械10在期望位置中，腳234就被放置在地面上，并且鉸接墊組件能夠被提升或放置在地面上。

在安裝有銷接組件237、238的優(yōu)選實施例中，通過選擇性地將來自動力裝置40的動力施加至上線性致動器2371和下線性致動器2381，能夠?qū)崿F(xiàn)伸縮接頭24的鎖定。在安裝有轉(zhuǎn)向組件299的另一實施例中，通過選擇性地將來自動力裝置40的動力施加至小齒輪旋轉(zhuǎn)致動器2993，能夠?qū)崿F(xiàn)墊組件295的旋轉(zhuǎn)。設(shè)想動力裝置40是能夠以液壓、電動液壓、電動、氣動、電動氣動、氣動或其組合的形式產(chǎn)生能量的發(fā)生器。在一優(yōu)選實施例中，這里描述的致動器是液壓的，并且動力裝置40是流體連接至這里描述的每一個致動器的液壓泵。在又一優(yōu)選實施例中，控制裝置50被連接至動力裝置40和這里描述的致動器，以協(xié)調(diào)這里描述的致動器以及動力裝置40的啟動和停用，以實現(xiàn)并維持重型機械下部結(jié)構(gòu)01和重型機械10在地面障礙物上方的期望運動和空隙。見圖9。在一實施例中，控制裝置50包括感測系統(tǒng)51和命令系統(tǒng)53，以協(xié)調(diào)來自動力裝置40的動力分配。感測系統(tǒng)51包括傳感器網(wǎng)絡(luò)，所述傳感器網(wǎng)絡(luò)被構(gòu)造成感知重型機械下部結(jié)構(gòu)10在地面或地面障礙物上方的姿態(tài)以及增量步進器組件20的部件之間的空間關(guān)系。見圖9。來自感測系統(tǒng)51的感測信息由命令系統(tǒng)53發(fā)送和處理，并且命令信號被生成并分配至被連接到動力裝置40和這里描述的每一個致動器的控制器55，以獲得重型機械下部結(jié)構(gòu)10在地面或地面障礙物上方的姿態(tài)和/或增量步進器組件20的部件之間的空間關(guān)系。見圖9。

在一優(yōu)選實施例中，可移除連接被用于允許中間段焊件30、橋焊件21、伸縮腿23、支架25、主框架焊件27和鉸接墊組件29容易地斷開連接并裝運、運輸或存儲。進一步設(shè)想這些部件中的每一個可以被定尺寸使得這些部件的外部尺寸不超過由政府實體對于公路、軌道、空中或水上運輸所強加的重量、長度、寬度和高度限制。在一優(yōu)選實施例中，這些部件被定尺寸使得這些部件的外部尺寸不超過大約15短噸、大約53英尺的長度、大約8英尺6英寸的寬度以及9英尺10英寸的高度。