專利名稱：鉆孔裝置的改進(jìn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對鉆孔裝置的改進(jìn)或涉及鉆孔裝置。尤其是但并不僅僅是，本發(fā)明涉及在苛刻條件(如采礦、隧道掘進(jìn)以及水中鉆孔工業(yè))中所用裝置的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
無論是在采礦工業(yè)還是在隧道掘進(jìn)工業(yè)中，鉆孔裝置主要應(yīng)用的領(lǐng)域為用于錨桿支護(hù)的鉆孔。進(jìn)行錨桿支護(hù)是為了防止巖石坍塌和井壁坍塌，另一方面也是為了使隧道或礦井的頂和壁穩(wěn)定。
在采礦或采石工業(yè)中，鉆孔裝置也會被部分用在掘進(jìn)過程中，例如利用鉆開的孔放置炸藥以進(jìn)行爆炸。其它應(yīng)用包括鉆小直徑孔眼，例如為了回采和探頭鉆孔。
用于上述情況的現(xiàn)有鉆孔裝置通常包括一個吊桿，沖擊式鉆具沿著該吊桿滑動。所述的吊桿通常縱向安裝在鉆架上，并且所述的鉆具可滑動地安裝在所述吊桿上。一單獨的進(jìn)給機構(gòu)用于驅(qū)動每一吊桿和鉆具。在這種裝置中，鉆機通常通過鏈條或繩索移動，所述鏈條或繩索纏繞在安裝于吊桿端部的輪子上，并且其末端被緊固到所述鉆具上。所述鏈條在液壓缸或類似裝置的作用下運動。反過來，所述吊桿通過液壓缸而相對于鉆架移動，所述液壓缸安裝在吊桿和鉆架之間。
與用于采礦和隧道掘進(jìn)中的鉆孔設(shè)備的設(shè)計相關(guān)的一個因素為在有限空間內(nèi)的尺寸和靈活性問題。
在現(xiàn)有的裝置中，如果需要鉆6m的孔，那么所述吊桿也必須具有6m長。這種結(jié)構(gòu)能夠鉆較短的孔，然而，當(dāng)需要鉆較短的孔時，具有2m鉆桿的6m吊桿在鉆具的后面具有4m的無用吊桿。
連接到有輪車輛上的鉆機常常要在地下隧道中的非常狹窄的角落周圍進(jìn)行操作。鉆孔裝置的長度常常會影響其靈活性，并且還經(jīng)常發(fā)生坍塌。為了在實踐中增加其靈活性，一般需要對其進(jìn)行拆卸。
此外為了空間的考慮，用于采礦、隧道掘進(jìn)和采石中的鉆孔裝置必須堅固結(jié)實以適應(yīng)惡劣環(huán)境的其它方面。
不幸地是，現(xiàn)有鉆孔裝置的滑動設(shè)備不能完全滿足這一需要，并且具有較高的維護(hù)需求。通常最大的損壞出現(xiàn)在向液壓缸和鉆具供應(yīng)動力的暴露的液壓軟管，所述的液壓缸使吊桿的向前推進(jìn)。另一個問題出現(xiàn)在暴露的液壓軟管卷繞工具。由于巖石坍塌或由于任意移動部件對巖石的破碎會產(chǎn)生這些固定的毀壞風(fēng)險。
此外，惡劣的工作環(huán)境會產(chǎn)生巖石坍塌破壞、過渡磨損和疲勞。用于推動鉆桿進(jìn)入巖石的滑動系統(tǒng)很難適應(yīng)來自沖洗液的細(xì)小巖屑的恒定的沖刷和磨損表面之間的工況。在使用沖擊式鉆機的情況下，這種情況被錘擊作用混合在一起，所述的錘擊作用產(chǎn)生顯著的振動分量，其加速了移動部件之間的磨損。在向前推進(jìn)鉆具的過程中，這些現(xiàn)有的系統(tǒng)還具有各種其它顯著的磨損部件，它們遭受類似的磨損模式。
現(xiàn)有裝置的滑動結(jié)構(gòu)還阻礙了其它與隧道掘進(jìn)或采礦過程結(jié)合的活動，例如噴漿的應(yīng)用。噴漿為非常耐磨的材料，其含有懸浮在噴漿中的鋼筋。為了使隧道頂部穩(wěn)定，將該材料噴灑到隧道的內(nèi)部。如果偶然將噴漿噴灑到了現(xiàn)有裝置的滑動表面上，就會加速磨損，并且修理成本也會增加。
主要由于本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)緊湊，所以本發(fā)明另一公認(rèn)的應(yīng)用領(lǐng)域在于與孔鉆機結(jié)合使用，所述鉆機可在公路和高速公路上從一個地方被運輸?shù)搅硪粋€地方。
現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)通常使用塔式設(shè)計以能在基本垂直的方向向下鉆進(jìn)。這種結(jié)構(gòu)笨重，并且在將其運輸?shù)骄畧鲋蟪３Ｐ枰罅康陌惭b時間。此外，由于這種裝置的普通結(jié)構(gòu)，其本身的運輸也是一個問題。即使將其部分地拆散，在公路上移動這種裝置仍需要笨重的運輸車輛，這種運輸方式既耗時又費錢。這種公開的不便也常常會變成一個問題。
本發(fā)明的目的在于提供一種鉆孔裝置，該裝置克服了至少一些現(xiàn)有裝置的上述問題，或者至少為公眾提供一種有益的選擇。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的最寬方面，本發(fā)明提供一種鉆孔裝置，其具有一個基座，鉆具固定臂可旋轉(zhuǎn)地連接到基座上，所述的鉆具安裝臂包括內(nèi)臂和外臂，所述的內(nèi)臂具有第一端部和第二端部，所述的外臂具有樞轉(zhuǎn)連接端和自由端，所述內(nèi)臂的第一端部通過第一樞轉(zhuǎn)連接件可旋轉(zhuǎn)地連接到基座上。所述第二端部通過第二樞轉(zhuǎn)連接件可旋轉(zhuǎn)地連接到外臂的樞轉(zhuǎn)連接端，在外臂的自由端具有適于用于固定鉆具的固定設(shè)備，所述的裝置還包括適于沿著基本線性的軌跡驅(qū)動位于外臂自由端的固定設(shè)備的驅(qū)動設(shè)備。
可優(yōu)選地是，內(nèi)臂偏離外臂以允許外臂無干涉地旋轉(zhuǎn)著經(jīng)過內(nèi)臂。理想地是，外臂可相對于內(nèi)臂旋轉(zhuǎn)至少320度。
可優(yōu)選地是，內(nèi)臂可相對于基座旋轉(zhuǎn)180度。
理想地是，內(nèi)臂和外臂具有基本相同的長度，并且基座被構(gòu)造和設(shè)置成避免干涉外臂自由端的形式。
便利地是，固定設(shè)備通過第三樞轉(zhuǎn)連接件可旋轉(zhuǎn)地固定到外臂的自由端上。
可優(yōu)選地是，所述的驅(qū)動設(shè)備包括一個或多個液壓缸。最優(yōu)地是，一個或多個液壓缸驅(qū)動第一、第二和第三樞轉(zhuǎn)連接件旋轉(zhuǎn)。
理想地是，第二樞轉(zhuǎn)連接件包括一個偏離臂，該偏離臂與外臂具有相同的軸線，但是其相對于外臂偏離90度，通過兩個固定的液壓缸對第二樞轉(zhuǎn)連接件進(jìn)行驅(qū)動，從而在第一液壓缸完全伸出或縮回并因此而不能旋轉(zhuǎn)外臂時，所述的第二液壓缸處于其沖程的中間。
在本發(fā)明更加優(yōu)選的形式中，第三樞轉(zhuǎn)連接件用作鉆角矯正連接件，以便在使用中使鉆桿在鉆孔過程中處于合適的平面內(nèi)。
可優(yōu)選地是，所述裝置還包括鉆桿支承臂，以便在使用中將鉆桿在鉆孔期間支承在合適的位置。
理想地是，所述的支承臂是可縮回的，并且支承臂的縮回或推進(jìn)平行于鉆孔軸線。
便利地是，所有與驅(qū)動設(shè)備相連的液壓軟管被包在內(nèi)臂和外臂內(nèi)。最優(yōu)地是，為了在使用中使液壓流體、水和空氣到達(dá)固定在固定設(shè)備上的各個液壓設(shè)備和鉆具，旋轉(zhuǎn)密封件和端口鎖銷可用在連接件中并被設(shè)置成允許旋轉(zhuǎn)360度而不會使軟管扭在一起的形式。
理想地是，固定設(shè)備包括噴漿噴嘴，并且所述的裝置包括噴漿進(jìn)給管線以在使用中利用鉆孔裝置噴灑噴漿。
最優(yōu)地是，所述的裝置還包括計算機控制設(shè)備，以便根據(jù)由計算機軟件控制的模式驅(qū)動各個液壓控制器和定位液壓缸。
理想地是，計算機控制設(shè)備包括傳感器以確認(rèn)所述裝置的各個部件的位置，并且所述的計算機控制設(shè)備具有自診斷特征，以便在內(nèi)臂和外臂處于某一特定的物理位置時可檢查所述傳感器的精度。
便利地是，在液壓流體進(jìn)給管線上設(shè)有傳感器以檢測鉆桿是否開始堵塞。
可優(yōu)選地是，所述的裝置包括安裝在液壓流體進(jìn)給管線上的傳感器，所述的液壓流體進(jìn)給管線使鉆桿進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，所述的傳感器用于檢測錘擊作用的頻率以確定最優(yōu)的進(jìn)給速度/壓力設(shè)置。
理想地是，本發(fā)明還包括電子數(shù)據(jù)存儲和顯示設(shè)備，以記錄來自液壓和氣動進(jìn)給管線上各個傳感器的數(shù)據(jù)，從而確定工具和鉆桿的消耗和效率、巖石硬度和地質(zhì)數(shù)據(jù)以及在特定使用階段所安裝的錨桿數(shù)量。
本發(fā)明的優(yōu)點為其為巖石鉆具提供了一個進(jìn)給設(shè)備，其中，完成移動運動的結(jié)構(gòu)盡可能簡單并使用無滑動機構(gòu)或暴露的軟管。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點為根據(jù)本發(fā)明的裝置能夠完成多種任務(wù)，可用于本發(fā)明中的如噴灑噴漿和錨桿支護(hù)和探頭鉆孔。
本發(fā)明的又一個優(yōu)點為根據(jù)本發(fā)明的裝置可使用相同結(jié)構(gòu)的不同長度的鉆桿，不會浪費空間。
本發(fā)明的再一個優(yōu)點為為了運輸?shù)哪康模扇菀椎貙⒈景l(fā)明的裝置折疊成緊湊形式。


現(xiàn)在結(jié)合示例對本發(fā)明的兩個優(yōu)選形式進(jìn)行描述，但是其僅僅作為示例而不對如權(quán)利要求書所述的本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定。所述的優(yōu)選實施例在巖石鉆孔中具有特定的應(yīng)用，并且在下面結(jié)合附圖對其描述。所述附圖包括如下所述的圖1至圖19圖1為根據(jù)本發(fā)明的鉆孔裝置的側(cè)視圖；圖2為圖1所示裝置的平面圖；圖3為圖1所示裝置的后視圖；圖4為圖1所示裝置的正視圖；圖5為圖1至圖4所示裝置的側(cè)視圖，其用于示出各個液壓缸和鎖銷連接裝置；圖6為根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一實施例的側(cè)視圖，該裝置基本上為機械驅(qū)動型式；
圖7-圖8為處于不同驅(qū)動階段的圖6所示裝置的三維視圖；圖9至圖12為處于不同驅(qū)動階段的圖1至圖4所示裝置的系列三維視圖，其中示出了可能的運動的范圍；圖13至圖18為鉆孔過程中處于各個驅(qū)動階段的圖1至圖4所示裝置的系列側(cè)視圖；圖19為折疊起來以進(jìn)行運輸?shù)膱D1至圖4所示裝置的透視圖；圖20為從后右側(cè)所視的圖1至圖4所示裝置的透視圖；圖21為從后左側(cè)所視的圖20所示裝置的透視圖。
具體實施例方式
參看附圖，提供一種圖1所示的鉆孔裝置。裝置1具有基座2，鉆臂3可旋轉(zhuǎn)地安裝在基座2上。鉆臂3具有內(nèi)臂4和外臂5。
內(nèi)臂4具有第一端部6和第二端部7。第一端部6通過第一樞轉(zhuǎn)連接件8連接到基座2上。外臂5具有第一端部9和第二端部10。內(nèi)臂4的第二端部7通過第二樞轉(zhuǎn)連接件11連接到外臂5的第一端部9上。
在外臂5的第二端部10處具有鉆具固定組件12。
通過液壓缸13形式的驅(qū)動設(shè)備使內(nèi)臂4和外臂5進(jìn)行動作。液壓缸13的合適操作使外臂5的第二端部10沿大致線性的軌跡運動。
內(nèi)臂4偏離外臂5以使外臂5無干涉地旋轉(zhuǎn)經(jīng)過內(nèi)臂4。所述偏離可使外臂5相對于內(nèi)臂4進(jìn)行至少320度的旋轉(zhuǎn)。
第一樞轉(zhuǎn)連接件8的作用為使鉆臂3在鉆孔過程中處于合適的角度。在圖1至圖5和圖9至圖22所示的優(yōu)選實施例(下文稱作“第一優(yōu)選實施例”)中，這是通過使用兩個液壓缸101和102來定位而實現(xiàn)的。這些液壓缸101和102互相偏離75度。這樣設(shè)置的原因是為了使至少一個液壓缸101/102在任意特定時間垂直于樞轉(zhuǎn)連接件8的旋轉(zhuǎn)軸線，從而使內(nèi)臂4能夠相對于基座2旋轉(zhuǎn)180度。
在第一優(yōu)選實施例中，液壓103和104相對控制內(nèi)臂4和外臂5。樞轉(zhuǎn)連接件11使用能夠使外臂5旋轉(zhuǎn)大于180度的設(shè)備。
在這一方面，其設(shè)置有一偏移桿105，該偏移桿與外臂5具有相同的旋轉(zhuǎn)軸線，但是其具有相對于外臂5的液壓缸104的驅(qū)動位置偏離90度的液壓缸103的驅(qū)動位置。這意味著當(dāng)一個液壓缸103/104完全伸出或縮回并從而沒有能力旋轉(zhuǎn)所述的臂時，其它液壓缸104/103處于其沖程的中間。因而，當(dāng)偏移臂液壓缸103完全縮回并且不能旋轉(zhuǎn)偏移桿105時，外臂液壓缸104處于其沖程的中間并垂直于所述軸線。
內(nèi)臂4和外臂5具有基本相同的長度，并且設(shè)置連接件8，11和臂4，5，以便鉆孔過程能夠從基座連接件8的后面開始，并且也意味著臂4，5的長度僅需要約28％的鉆桿長度。例如，當(dāng)使用4m的鉆桿時，每一內(nèi)臂4和外臂5僅僅需要接近1.2m長。因此，這一性質(zhì)為可用的鉆桿長度范圍提供了最大的靈活性。
鉆孔角度矯正連接件14安裝在外臂5的自由端10。這個連接件14的作用為在鉆孔過程期間使鉆具保持在合適的平面內(nèi)。所用的機械裝置是公知的，為類似于用于移動液壓挖掘機勺斗的機械組件。該系統(tǒng)包括一鉆架15，鉆架定位液壓缸106可將鉆架15移動達(dá)180度。
本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例還包括一鉆桿定位臂107。連接到鉆桿定位臂107前端的是鉆桿導(dǎo)塊108。定位臂107具有三個作用，即其瞄準(zhǔn)鉆桿202的頭部201，其將鉆桿202保持在合適的位置以進(jìn)行鉆孔，以及其在鉆機203工作時作為支承件而移動到鉆桿202的中部。
定位臂107是可縮回的，也就是定向縮回或線性并平行于鉆孔軸線前進(jìn)。定位臂107可旋轉(zhuǎn)地安裝到基座2上，其旋轉(zhuǎn)是由液壓缸109操縱的，所述液壓缸109在定位臂107和基座2之間伸出。
鉆孔時鉆桿202的穩(wěn)定并不是由定位臂的剛性設(shè)定而是由推入巖石的定位臂107自由端的尖端204設(shè)定的。這樣的力是通過向定位臂107施加推力而獲得的，優(yōu)選施加達(dá)8噸的力。
圖5示意性地示出了各個液壓缸、連接件和樞轉(zhuǎn)連接件的操作和驅(qū)動位置。
在第一優(yōu)選實施例中，與各個液壓設(shè)備連接的液壓軟管被包在內(nèi)臂4和外臂5之內(nèi)(在圖5中未示出)。這是超過現(xiàn)有設(shè)計的一個顯著優(yōu)點。
為了使液壓流體、水和空氣到達(dá)各個液壓設(shè)備，液壓錘和鉆具203，旋轉(zhuǎn)密封件和端口鎖銷被用在連接處并被構(gòu)造和設(shè)置成用于允許進(jìn)行360度的旋轉(zhuǎn)而不會使軟管扭在一起的形式。
在第一優(yōu)選實施例中，裝置1還包括計算機控制設(shè)備，以便各個液壓控制器和定位缸可根據(jù)由計算機軟件控制的模式進(jìn)行動作。
計算機控制設(shè)備還允許使用大量與裝置1相同尺寸的不同長度的鉆桿202。所需鉆桿202的長度可簡單地從計算機菜單中選擇，計算機然后重新計算機械運動以適應(yīng)鉆桿202的長度。
在第一優(yōu)選實施例中，臂3的線性運動(在鉆孔或定位過程中使用)是通過計算控制設(shè)備實現(xiàn)的。具有大量的元件來實現(xiàn)這種控制方法。首先，臂3和連接件8，11，14的位置是利用傳感器301，302，303和304測量的。這些傳感器為不受振動影響的耐振設(shè)備，并且其用于測量旋轉(zhuǎn)位置和速度。
臂107的笛卡兒坐標(biāo)是利用所測的傳感器位置計算出的。
然后利用臂107的笛卡兒坐標(biāo)計算出所需的臂4，5的角坐標(biāo)。所需的角速度也被計算出。這是通過差分所需臂4，5的角坐標(biāo)而得到的。
所需的臂連接件8，11的速度和臂4，5的位置用于計算所需液壓缸的速度，其通過PID控制器借助脈寬調(diào)制(PWM)放大器而獲得，所述脈寬調(diào)制放大器驅(qū)動定量液壓閥。
用于PID控制器的過程變量為臂連接件8/11/14的位置。利用傳感器301，302和303測量臂連接位置的反饋。
鉆孔時臂4，5的線性運動就定位而言是相似的。然而，臂4，5和鉆架15沿著虛線通過鉆桿導(dǎo)塊108，與進(jìn)入巖石的臂107具有相同的伸入角度。
鉆孔期間臂107以鉆桿202速度的一半速度伸出。
在開始鉆孔之前，臂107引導(dǎo)著臂4，5和鉆架15。操作員調(diào)整臂107的角度及其伸長直至其與巖石接觸。
如圖9到18所示，鉆孔過程開始。除了在鉆孔過程期間臂107的位置保持固定之外，其與所述的鉆孔過程相同。
在鉆孔時水力進(jìn)給壓力用于調(diào)整鉆桿202的目標(biāo)速度。進(jìn)給壓力是通過安裝在鉆具203和鉆架15之間的鉆孔載荷傳感器305測量的。
一旦獲得了所需的鉆孔深度，鉆桿202自動縮回。除了鉆桿202不沿著直線進(jìn)入巖石而是其沿著反向直線進(jìn)入并且臂107在整個過程中保持固定之外，所述的縮回基本上類似于鉆孔。
一種自診斷部件構(gòu)成了計算機控制系統(tǒng)。在這方面，液壓定量控制閥需要校準(zhǔn)數(shù)據(jù)以便計算機能夠精確地控制液壓缸的速度。在測量每一連接件的速度時，計算機在脈沖寬度調(diào)制范圍內(nèi)移動每一連接件8，11，14。據(jù)此計算液壓缸的速度。這一調(diào)制/液壓缸數(shù)據(jù)被存儲起來并用于定位和鉆孔操作。
由于第一優(yōu)選實施例的控制系統(tǒng)的機械和電力特征，其為自己很好地提供了數(shù)據(jù)存儲和顯示，如工具和鉆桿消耗和效率、巖石硬度和地質(zhì)數(shù)據(jù)以及類似于在一次移動中所安裝錨桿的數(shù)量的簡單信息。目前可用的巖石錨桿系統(tǒng)完全是機械的并不提供記錄巖石地質(zhì)信息和其它重要數(shù)據(jù)的設(shè)備。
因此，第一優(yōu)選實施例還包括地質(zhì)探測系統(tǒng)以通過使用安裝在沖擊鉆頭上的壓力傳感器記錄巖石地質(zhì)信息。理想地是，這一信息被送至觸摸屏面板(TSCP)或者類似的設(shè)備，并且然后被轉(zhuǎn)換成隧道的3D圖像，鉆孔裝置所鉆孔眼可在圖像中顯示出來。這使得設(shè)計地質(zhì)工作者實時地看到巖石狀況。所述的孔眼可進(jìn)行顏色編碼以顯示不同的巖石硬度。
現(xiàn)在專門參考圖6到圖8，裝置1的完整方案在其中被示出。
在第二優(yōu)選實施例中沒有計算控制設(shè)備，其只是包括液壓缸和機械連接件的機械設(shè)計。然而，其工作原理基本上與第一優(yōu)選實施例相同，并且相似的部件具有相同的附圖標(biāo)記。
如圖所示，其具有兩個并列設(shè)置的臂3，其具有兩個間隔開的內(nèi)臂4，以允許外臂對5在它們之間擺動。
當(dāng)液壓缸13縮回時，液壓缸連接件401使內(nèi)臂4逆時針旋轉(zhuǎn)。在第一個半沖程期間，收縮臂402(其處于拉伸狀態(tài))向前拉伸外臂5。在第二個半沖程期間，收縮臂402(其處于壓縮狀態(tài))向前推外臂5，所述收縮臂402連接到杠桿臂403上。在液壓缸13縮回時，杠桿臂403通過液壓缸連接件401而旋轉(zhuǎn)，從而使外臂5順時針方向旋轉(zhuǎn)。
巖石鉆具的姿態(tài)由兩個鉆具杠桿臂404維持。
盡管第一優(yōu)選實施例的液壓設(shè)備已經(jīng)被描述為由計算機控制，但是一可選擇的控制方法可通過使用分流器和不同尺寸的液壓缸而獲得，以使臂5的端部保持線性軌跡。在這一實施例中，外臂5與內(nèi)臂4的連接件11行進(jìn)兩倍于內(nèi)臂的連接件8的旋轉(zhuǎn)距離?？墒褂梅至髌饕垣@得這一比值，以便用于控制外臂5的液壓缸容量是用于控制內(nèi)臂4的液壓缸的容量的一半。
獲得這一效果的另一方法是在內(nèi)臂4與基座2之間使用輔助液壓缸。這些液壓缸的容量是用于控制外臂5的液壓缸的容量的兩倍。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到鉆孔裝置的第一優(yōu)選實施例的應(yīng)用上，裝置1可被安裝到卡車或類似運輸工具上(未示出)。裝置1的部件基本上如上面所描述的一樣，然而，鉆具203取代了公知結(jié)構(gòu)的合適鉆頭。
特別參考圖19，例如，基座2可通過固定件501和502而旋轉(zhuǎn)地安裝到車底座上。在圖示的方向上，裝置1處于其最緊湊并最適于運輸?shù)臓顟B(tài)。在使用中，基座2可通過液壓缸旋轉(zhuǎn)某一角度，例如90度，以便讓臂107在垂向上受引導(dǎo)以開始鉆孔作業(yè)。公知的車輛穩(wěn)定器和類似裝置可用于提供穩(wěn)定的鉆孔平臺。
因而，本發(fā)明的優(yōu)點在于使用本發(fā)明的巖石鉆孔裝置具有一鉆臂，其幾乎沒有磨損部件，不具有暴露的液壓軟管，從而大大減少了維護(hù)，因此降低了成本和不便利的故障時間。此外，其設(shè)計結(jié)構(gòu)可以在有限的空間內(nèi)使用而不同于常規(guī)的裝置。
可以理解，在不進(jìn)行創(chuàng)造性修改的情況下，本發(fā)明的裝置可被改進(jìn)以在隧道加襯時噴灑噴漿。在這一裝置中，可應(yīng)用相同的基礎(chǔ)的機械設(shè)計，但是噴漿噴嘴將與鉆具一起使用，以使一個鉆機進(jìn)行兩項工作?？筛倪M(jìn)控制運動的計算機控制設(shè)備以適應(yīng)這一另外的應(yīng)用。
在前面描述中已經(jīng)給予整體或部件以附圖標(biāo)記，所述整體或部件具有公知的等同物，這些等同物也被結(jié)合在這里作為參考，好象單獨闡述過一樣。
雖然已經(jīng)通過使用可能的實施例的示例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是可以理解，在不脫離如權(quán)利要求書所述的本發(fā)明的范圍的情況下可對本發(fā)明做出改進(jìn)和/或變型。
權(quán)利要求
1.一種鉆孔裝置，其具有一個基座，鉆具固定臂可旋轉(zhuǎn)地連接到基座上，所述的鉆具安裝臂包括內(nèi)臂和外臂，所述的內(nèi)臂具有第一端部和第二端部，所述的外臂具有樞轉(zhuǎn)連接端和自由端，所述內(nèi)臂的第一端部通過第一樞轉(zhuǎn)連接件可旋轉(zhuǎn)地連接到基座上，所述第二端部通過第二樞轉(zhuǎn)連接件可旋轉(zhuǎn)地連接到外臂的樞轉(zhuǎn)連接端，在外臂的自由端具有用于固定鉆具的固定設(shè)備，所述的裝置還包括用于沿著基本線性的軌跡驅(qū)動外臂自由端的固定設(shè)備的驅(qū)動設(shè)備。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述內(nèi)臂偏離外臂以允許外臂不受影響地旋轉(zhuǎn)著經(jīng)過內(nèi)臂。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述外臂可相對于內(nèi)臂旋轉(zhuǎn)至少320度。
4.如權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于所述內(nèi)臂可相對于基座旋轉(zhuǎn)180度。
5.如前述任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于內(nèi)臂和外臂具有基本相同的長度，并且基座被構(gòu)造和設(shè)置成避免干涉外臂自由端的形式。
6.如前述任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于固定設(shè)備通過第三樞轉(zhuǎn)連接件可旋轉(zhuǎn)地固定到外臂的自由端上。
7.如前述任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于所述的驅(qū)動設(shè)備包括一個或多個液壓缸。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于所述一個或多個液壓缸驅(qū)動第一、第二和第三樞轉(zhuǎn)連接件旋轉(zhuǎn)。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于第二樞轉(zhuǎn)連接件包括一個偏離臂，該偏離臂與外臂具有相同的軸線，但是其相對于外臂偏離90度，通過兩個固定的液壓缸對第二樞轉(zhuǎn)連接件進(jìn)行驅(qū)動，從而在第一液壓缸完全伸出或縮回并因此而不能旋轉(zhuǎn)外臂時，所述的第二液壓缸處于其沖程的中間。
10.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于第三樞轉(zhuǎn)連接件用作鉆角矯正連接件，以便在使用中使鉆桿在鉆孔過程中處于合適的平面內(nèi)。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于所述裝置還包括鉆桿支承臂以便在使用中將鉆桿在鉆孔期間支承在合適的位置。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于所述的支承臂是可縮回的，并且支承臂的縮回或推進(jìn)平行于鉆孔軸線。
13.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于所有與驅(qū)動設(shè)備相連的液壓軟管被包在內(nèi)臂和外臂內(nèi)。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于其還包括安裝在固定設(shè)備上的鉆具。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于為了使液壓流體、水和空氣到達(dá)固定在固定設(shè)備上的各個液壓設(shè)備和鉆具，旋轉(zhuǎn)密封件和端口鎖銷可用在連接件中并被設(shè)置成允許旋轉(zhuǎn)360度而不會使軟管扭在一起的形式。
16.如權(quán)利要求13至15中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于所述固定設(shè)備包括噴漿噴嘴，并且所述的裝置包括噴漿進(jìn)給管線，以在使用中利用鉆孔裝置噴灑噴漿。
17.如權(quán)利要求6至16中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于所述的裝置還包括計算機控制設(shè)備，以便根據(jù)由計算機軟件控制的模式驅(qū)動各個液壓控制器和定位液壓缸。
18.如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于所述的計算機控制設(shè)備包括傳感器以確認(rèn)所述裝置各個部件的位置，并且所述的計算機控制設(shè)備具有自診斷特征，以便在內(nèi)臂和外臂處于某一特定的物理位置時可檢查傳感器的精度。
19.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于在液壓流體進(jìn)給管線上設(shè)有傳感器，以檢測鉆桿是否開始堵塞。
20.如權(quán)利要求18或19所述的裝置，其特征在于所述的裝置包括安裝在液壓流體進(jìn)給管線上的回程管線上的傳感器，所述的液壓流體進(jìn)給管線使鉆桿進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，所述的傳感器用于檢測錘擊作用的頻率以確定優(yōu)化的進(jìn)給速度/壓力設(shè)置。
21.如權(quán)利要求18至20中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于所述裝置還包括電子數(shù)據(jù)存儲和顯示設(shè)備，以記錄來自液壓和氣動進(jìn)給管線上各個傳感器的數(shù)據(jù)，從而確定工具和鉆桿的消耗和效率、巖石硬度和地質(zhì)數(shù)據(jù)以及在特定使用階段所安裝的錨桿數(shù)量。
22.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于其基本上是如本文所述或結(jié)合附圖所示的裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鉆孔裝置(1)，其具有一個基座(2)，鉆具固定臂可旋轉(zhuǎn)地連接到基座(2)上。鉆臂(3)包括內(nèi)臂(4)和外臂(5)。第一端部(6)通過第一樞轉(zhuǎn)連接件(8)可旋轉(zhuǎn)地連接到基座(2)上。所述的外臂(5)具有第一端部(9)和第二端部(10)。內(nèi)臂(4)的第二端部(7)通過第二樞轉(zhuǎn)連接件(11)可旋轉(zhuǎn)地連接到外臂(5)的第一端部(9)。在外臂的第二端部(10)具有鉆具固定設(shè)備(12)。所述的內(nèi)臂(4)和外臂(5)可通過液壓缸(13)形式的驅(qū)動設(shè)備獲得驅(qū)動。液壓缸(13)的合適的操作可使外臂(5)的第二端部(10)沿著基本線性的軌跡運動。
文檔編號E21BGK1759401SQ200480006451
公開日2006年4月12日 申請日期2004年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月10日
發(fā)明者T·G·威廉斯 申請人:阿特拉斯.科普科巖石鉆探公司