用於在鑽巖中操控鑽杆柱部件的裝置和方法以及鑽巖的製造方法

2023-12-10 22:44:07 1

用於在鑽巖中操控鑽杆柱部件的裝置和方法以及鑽巖的製造方法
【專利摘要】一種用於相對於鑽巖機(1)操控鑽杆柱部件(8、8』、8」)的操控裝置，鑽巖機(1)包括旋轉裝置(4)，旋轉裝置(4)以能夠來回移動的方式支承在給送梁(2)上並且設置用於鑽杆柱部件的轉動及驅動，其中，操控裝置包括夾持單元(11)，夾持單元(11)用於夾持待置於鑽機的有效鑽杆柱位置(A)中或從該有效鑽杆柱位置(A)移除的鑽杆柱部件(8、8』、8」)。夾持單元(11)在給送梁的區域中繞第一擺動軸線(A1)在a)第一位置與b)第二位置之間以能夠擺動的方式支承，第一位置與所述有效鑽杆柱位置(A)對準，第二位置與用於待置於鑽機的有效鑽杆柱位置(A)中或從該有效鑽杆柱位置(A)移除的鑽杆柱部件的輸送位置對準，其中，操控裝置包括擺臂(7)，擺臂(7)具有用於支承鑽杆柱部件的支承裝置(7』)並且能夠繞第二擺動軸線(A2)在用於鑽杆柱部件的加載位置與所述輸送位置之間擺動，其中，導引梁(19)能夠在其與第一擺動軸線和第二擺動軸線(A1；A2)的相應區域相連的端部區域中進行緊固，並且其中，導引梁(19)形成用於所述第二位置中的夾持單元(11)以及用於輸送位置中的擺臂(7)的機械止動。本發明還涉及一種鑽巖機及一種方法。
【專利說明】用於在鑽巖中操控鑽杆柱部件的裝置和方法以及鑽巖機

【技術領域】
[0001]本發明涉及用於相對於鑽機操控鑽杆柱部件的操控裝置，其中，該操控裝置包括夾持單元，該夾持單元用於夾持待置於鑽機的有效鑽杆柱位置A中或待從鑽機的有效鑽杆柱位置A移除的鑽杆柱部件。本發明還涉及對應的方法和配備有這種操控裝置的鑽巖機。

【背景技術】
[0002]用於勘探的巖芯鑽探通常通過鑽巖機執行，其中，鑽杆柱部件安置在有效鑽杆柱位置中、藉助於絞車在鑽孔中提升或降低。絞索藉助於吊栓緊固至最上的鑽杆柱部件。由於巖芯鑽探用於提取鑽出巖芯以待研究，因此使用管狀的鑽杆柱部件。在提升鑽杆柱期間——這經常被執行用以更換鑽頭，管柱被逐個提升，由此，各個管藉助於鑽機的旋轉裝置與下管保持器的協作而彼此鬆開。
[0003]現今，管從鑽杆柱移除的最後鬆開至少部分地通過操作者手動執行，其中，該操控包括管最後脫扣、提升、以及導引至管裝料架的區域。
[0004]在降低鑽杆柱期間，反向執行工作步驟，使得呈管形式的新鑽杆柱部件相繼提升至其與鑽杆柱對準的位置並通過操作者螺紋連接在一起。這些工作步驟使人有壓力並且對操作者帶來遭受提升和夾緊傷害的不容忽視的風險。
[0005]巖芯鑽探通常執行到相當深的深度，諸如例如達到100m至2000m之間的鑽探深度。由於在操作中鑽頭經受磨損，必須相當經常地更換鑽頭，這導致必須將整個鑽頭從鑽孔中提升出來，拆卸成鑽杆柱部件，移除磨損的鑽頭並用新的鑽頭替換磨損的鑽頭，於是能夠再次將鑽杆柱降低到孔中。於是鑽探另一段距離直到鑽頭必須再次更換為止等。在鑽探過程中，衝洗液旋轉開關(swivel)連接至鑽杆柱的最上端以供給衝洗液用以將在鑽探期間崩解的巖石物質移走。


【發明內容】

[0006]本發明的目的是提供一種上述種類的裝置，其中，討論並至少部分解決了根據上文所述的問題。這根據上文所述的操控裝置得到實現，操控裝置的特徵在於，夾持單元在給送梁的區域中繞第一擺動軸線在a)第一位置與b)第二位置之間以能夠擺動的方式支承，第一位置與所述有效鑽杆柱位置對準，第二位置與用於待置於所述有效鑽杆柱位置中或從所述有效鑽杆柱位置移除的鑽杆柱部件的輸送位置對準，其中，操控裝置包括擺臂，擺臂具有用於支承鑽杆柱部件的支承裝置並且能夠繞第二擺動軸線在用於鑽杆柱部件的加載位置與所述輸送位置之間擺動，其中，導引梁能夠在其與第一擺動軸線和第二擺動軸線的相應區域相連的端部區域中進行緊固，以及其中，導引梁形成用於所述第二位置處的夾持單元以及用於輸送位置處的擺臂的機械止動。
[0007]通過夾持單元的可擺動性獲得的是，夾持單元在第一位置處設置成將待彼此連接的鑽杆柱部件的端部有效地對準。據此，能夠實現待連接及待分離的鑽杆柱部件之間的總體準確對準，從而安全地允許鑽杆柱部件在螺紋連接操作期間的適當操控，並且從而避免螺紋損壞一這可能為錯誤的螺紋結合嘗試所造成的結果。同樣重要的是對準並控制螺紋連接分開。
[0008]通過能夠擺動至第二位置所獲得的是，夾持單元在該第二位置處將能夠在輸送位置處接合鑽杆柱部件的端部，以便以對應的方式在此位置在將吊栓螺紋連接到被夾持的鑽杆柱部件上或從被夾持的鑽杆柱部件鬆脫、或者將衝洗液旋轉開關(在鑽杆柱的最後一個鑽杆柱部件的情況下)螺紋連接到被夾持鑽杆柱部件上或從被夾持鑽杆柱部件鬆脫之前提供對準。夾持單元因此提供將吊栓或旋轉開關緊固到處於輸送位置處的鑽杆柱部件上。
[0009]夾持裝置的擺臂提供了被支承的鑽杆柱部件從用於鑽杆柱部件的加載位置擺動至所述輸送位置，加載位置例如適當地為水平位置，輸送位置通常為被支承鑽杆柱部件的傾斜位置。
[0010]鑽杆柱部件能夠手動地或者通過任何本身已知的運輸方法轉移至加載位置。於是提供了在輸送位置處與處於第二位置處的夾持單元的協作對準。
[0011]根據本發明，為了有效地並安全地確保夾持單元與由擺臂支承的鑽杆柱部件之間的準確對準，設置導引梁，導引梁形成處於所述第二位置的夾持單元以及處於輸送位置的擺臂的機械止動。出於此目的，導引梁能夠在其與第一軸線和第二軸線的相應區域相連的端部區域進行緊固。該結構導致例如在給送梁的不同傾斜角的情況下、在用於鑽機的支承件的變化的傾斜角和鑽機的部分的不同豎直位置的情況下，鑽機的在每個調節位置中的導引梁一方面能夠通過所述機械止動或多或少自動地提供設定基準，另一方面還能夠或多或少自動地提供由擺臂承載的鑽杆柱部件的相對於夾持單元的適當端部定位。
[0012]本發明在其操控時產生主要優點。應指出的是，對於將用於巖芯鑽探的鑽杆柱部件螺紋連接在一起的對準要求非常嚴格。因此不容許待螺紋連接在一起的部件的對準偏差多於1°。較大的角度偏差很可能導致失效的螺紋連接以及更嚴重地引起螺紋損壞。
[0013]優選的是，導引梁能夠繞與第一擺動軸線的區域相連的第一樞轉軸線以可樞轉的方式附接，以及特別地，第一樞轉軸線與第一擺動軸線至少實質上同軸。同樣地，優選的是，導引梁能夠緊固成能夠繞與第二擺動軸線的區域相連的第二樞轉軸線樞轉，以及特別地，第二樞轉軸線與第二擺動軸線至少實質上同軸。這些結構逐個地有助於、並且特別是結合在一起能夠甚至是消除了如下需要:在鑽機重新定位後、或者甚至在鑽機或用於導引梁的背離鑽機的端部的支承件(例如裝料架)無意地移動的情況下，調節導引梁和/或因此而調節在夾持單元上、相應地在擺臂上的協作裝置。
[0014]在夾持單元的第一位置處，夾持單元定位成分別接合第一鑽杆柱部件的端部和第二鑽杆柱部件的端部。在第二位置處，夾持單元定位成分別地與待進入所述有效鑽杆柱位置、在從所述有效鑽杆柱位置取出的過程中的鑽杆柱部件的端部對準以進行接合。
[0015]適當地，用於製造的導引梁具有線性延伸。
[0016]優選的，擺臂和/或夾持單元在與相應擺動軸線的區域相反的相應遠端位置中具有抵接元件以用於在所述輸送位置處與導引梁上的抵接裝置對準接觸。適當地，所述抵接元件和所述抵接裝置中的至少一者能夠調節以用於調節對準位置。
[0017]優選的，擺臂和/或導引梁包括相互的導引元件以用於擺臂在輸送位置中的橫向對準以便一定程度上消除擺臂相對於導引梁的相互橫向傾斜的效果。
[0018]優選的是，導引梁設置有縱嚮導引件和能夠沿縱嚮導引件傳動地移動的夾持穿梭件，所述夾持穿梭件設置有以樞轉的方式設置的導引夾持件以用於導引鑽杆柱部件的第一端部區域，鑽杆柱部件的另一端部區域設置成與吊栓接合。在利用吊索提升鑽杆柱部件並將鑽杆柱部件置於鑽杆柱位置的過程期間、以及在將鑽杆柱部件從鑽杆柱位置提起及移除的過程期間，該結構實質上有助於操控。根據【背景技術】原理上沒有提供對應的導引，而是替代地由操作者負責:當鑽杆柱部件懸掛在吊索中時，在鑽杆柱部件的最上提升位置處，對鑽杆柱位置的進行準確定位以及從鑽杆柱位置適當移除到輸送位置以用於進一步運輸。相反，具有夾持穿梭件的結構允許被提升的鑽杆柱部件的自由端在相應位置中的安全和準確導引。
[0019]本發明還涉及一種鑽巖機，該鑽巖機包括旋轉裝置和根據上文所述的操控裝置，該旋轉裝置用於鑽杆柱的旋轉及驅動並且能夠由給送梁支承來回地移動。
[0020]本發明還涉及一種用於相對於鑽巖機操控鑽杆柱部件的方法。該方法的特徵在於，夾持單元在給送梁的區域中繞第一擺動軸線在a)第一位置與b)第二位置之間擺動，第一位置與所述有效鑽杆柱位置對準，第二位置與待置於所述有效鑽杆柱位置中或從所述有效鑽杆柱位置移除的鑽杆柱部件的輸送位置對準，其中，擺臂具有用於支承鑽杆柱部件的支承裝置，並且擺臂繞第二擺動軸線在用於鑽杆柱部件的加載位置與所述輸送位置之間擺動，以及其中，導引梁能夠在其與第一擺動軸線和第二擺動軸線的相應區域相連的端部區域處進行緊固，以及其中，導引梁對所述第二位置處的夾持單元和輸送位置處的擺臂進行機械止動。
[0021]以上關於發明的操控裝置指示的優點以及從屬特徵也適用於發明的方法的方面。
[0022]現將通過實施方式的方式並參照附圖更詳細地描述本發明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1示出了用於巖芯鑽探的鑽巖機的側視圖，其設置有根據本發明的操控裝置並且與用於鑽杆柱部件的裝料架連接，
[0024]圖2以放大比例示出了孤立的夾持單元的立體圖，
[0025]圖3示出了操控裝置處於另一個位置情況下的與圖1對應的側視圖，
[0026]圖4示出了操控裝置的夾持穿梭件的立體圖，
[0027]圖5a和圖5b以較大的比例示出了與圖1和圖3中的位置大體對應的操控裝置的立體圖，
[0028]圖6以圖表的形式示出了根據本發明的方法的流程圖，以及
[0029]圖7a和圖7b以較大的比例示出了處於不同位置的操控裝置的立體圖。

【具體實施方式】
[0030]圖1示出了能夠調節為不同角度的用於巖芯鑽探的鑽巖機的給送梁2。鑽機包括旋轉裝置4，旋轉裝置4支承在給送梁2上以來回地移動。在(圖中)旋轉裝置4下方設置有管保持器5以用於在需要時暫時保持鑽杆柱。
[0031]在給送梁2旁邊設置有用於對鑽巖機提供壓力流體等的動力驅動套件(未示出)以及絞車(未示出)。裝料架6設置成用於接收以下述方式分別地進入鑽巖機、從鑽巖機取出的鑽杆柱部件(用中斷線8指示)。
[0032]裝料架6能夠以各種方式構成，但是在圖1中例示為呈大體水平的臺的形式，夾持件6能夠斜置使得鑽杆柱部件8能夠朝向用於接收鑽杆柱部件8的擺臂7滾動。
[0033]在圖1中還用點中斷線8」指示處於在提升階段期間的位置、即相對於給送梁2的傾斜位置處的鑽杆柱部件。
[0034]圖1中的線8」擬用於示出在提升階段期間的中間位置，提升階段以鑽杆柱部件處於與鑽巖機的有效鑽杆柱位置同軸的位置處結束。提升藉助於螺紋連接在鑽杆柱部件的最上部的吊栓(lifting plug) (25，參見下文)執行。在此過程期間，吊栓又連接至吊索(lifting wire)(未示出)，吊索越過給送梁的最上部的線輪(wire wheel)(未示出)並且吊索的第二部分與給送梁2實質上平行地延伸至設置在動力驅動套件3的區域中的絞車(未示出)。
[0035]此外，在圖1中示出了吊栓25由夾持單元11夾持並螺紋連接至處於鑽杆柱位置處的鑽杆柱部件8』的端部。
[0036]圖1還示出了所述端部從旋轉裝置4突出使得此鑽杆柱部件8，處於有效鑽杆柱位置A。鑽杆柱部件8』具有用於與吊栓25上的對應公螺紋接合的母螺紋。
[0037]將另外的第二鑽杆柱部件8」螺紋連接在第一鑽杆柱部件8，上以用於加長鑽杆柱以隨後降低到鑽孔中與螺紋連接在吊栓上的方法實質上對應。參見下文。
[0038]夾持單元11在圖1中示出為處於第一位置，其中，由夾持單元11在第一位置處限定夾持位置並且第一位置設置有夾持位置軸線G(參見圖1中的中斷線)，夾持位置軸線G與所述有效鑽杆柱位置A同軸。
[0039]另外，在該圖中更詳細地示出了導引梁19，導引梁19設置成對於在所支承的鑽杆柱部件8的向上擺動輸送位置中的擺臂7提供止動。此外，導引梁19對在其第二位置處的夾持單元11提供止動。此外，用7』指示了用於支承鑽杆柱部件的呈託盤形式的支承裝置。
[0040]在圖2中較詳細地示出的夾持單元11具有用於與所述第一鑽杆柱部件8』(在圖1中)接合的第一組夾持件12以及呈旋轉夾持單元形式的旋轉器14，旋轉器14具有驅動輥20和用於這些驅動輥的驅動馬達21，驅動輥20用於與諸如待被旋轉的鑽杆柱部件之類的部件接合。此外，夾持單元11設置有第二組夾持件13以與旋轉夾持單元協作而與部件接合。每組夾持件12和13均包括諸如夾爪之類的一對夾持元件，所述一對夾持元件能夠適當地單獨操縱以便也用作用於前進的鑽杆柱部件的止動件。這同樣適合於包括一對旋轉夾持裝置的旋轉夾持單元。
[0041]第一組夾持件12通過由15指示的液壓缸操縱，第二組夾持件藉助於液壓缸17操縱。
[0042]具有驅動輥的旋轉器14支承在能夠擺動的旋轉夾緊裝置上，旋轉夾緊裝置通過液壓缸其中Iv液壓缸已不出並由16指不與待轉動的部件接合。
[0043]夾持單元11的包括旋轉器14以及通常還有第二組夾持件13的部分能夠沿平行於所述夾持位置軸線3的方向移置。參見雙箭頭。此可移置性的目的為對夾持單元11的部分、並且特別是對旋轉器14施加軸向移動以及施加驅動輥的轉動，使得對於在待旋轉部件的旋轉驅動期間的螺距進行補償。
[0044]圖2還示出了擺動單元18，擺動單元18附接至鑽機並且支承夾持單元11，以繞第一擺動軸線Al在圖1和圖2所示的位置(第一位置)與向外擺動位置(第二位置)之間擺動，這在下文進行描述。
[0045]在圖2中，各組夾持件12和13示出為一個相應的夾爪打開。通常來說，與鑽杆柱部件的吊栓相接合的打開的第二組夾持件和旋轉器14允許在不阻礙吊栓或鑽杆柱部件8與第二組夾持件13接合的情況下吊栓或鑽杆柱部件8旋轉。在將另一個鑽杆柱部件帶到位置A處的現有的鑽杆柱部件上方的位置中後(取代圖1的吊栓25)，鑽杆柱部件因此通過旋轉器螺紋連接在一起，接頭照常通過旋轉裝置4最後擰緊。於是能夠通過放鬆吊索來降下鑽杆柱。(當然在鑽杆柱通過鑽探下沉時以同樣方式執行結合)。
[0046]於是，鑽杆柱降低至圖1所示的位置，由此，下一個鑽杆柱部件已到達用8』指示的位置，其端部從旋轉裝置4突出並且吊栓25在該鑽杆柱部件上方。該吊栓現將從鑽杆柱鬆開。
[0047]吊栓25為迴轉裝置並且因此具有兩個能夠相互旋轉的部分——這在圖2中示出——即，接合部26和提升部27，在接合部26的下部設置有公螺紋26』，公螺紋26』在自由端處指向鑽杆柱部件，提升部27在其最外部設置有用於與上述的吊索協作的吊耳。
[0048]夾持單元11的旋轉夾持單元包括驅動棍20,驅動棍20包括帶有用於確保抵靠待旋轉部件進行良好接合夾持的接合裝置的表面。在所示的示例中，驅動馬達21布置在驅動輥20的側部並且與驅動輥20 —起支承在對旋轉器14進行支承的擺臂構造上。
[0049]當啟用夾持單元11使得旋轉器14和第二組夾持件13沿從鑽杆柱部件8起的方向在軸向上移置時，使驅動輥20旋轉以用於接合部26的旋轉驅動。吊栓25沿從鑽杆柱部件一吊栓25將要從該鑽杆柱部件釋放一起的方向軸向運動。同時，提升部27由所述第二組夾持件13保持以防止提升部27旋轉並用於防止施加至吊索的不需要的旋轉。
[0050]由此，第一組夾持件12夾持鑽杆柱部件8』的端部，而旋轉器14與吊栓25的接合部接觸，且第二組夾持件13與吊栓25的提升部27接觸，吊栓25的鬆開通過旋轉器14的旋轉執行。
[0051]當吊栓25從鑽杆柱部件8』鬆開時(圖1)，其通過擺動單元18的動作擺動，吊栓25從第一位置起在所述第二位置的方向上承載夾持單元11。為了允許該擺動，在旋轉器14和第二組夾持件13與吊栓25仍然接合時，第一組夾持件12已打開。
[0052]圖3示出了所述擺動單元18已將夾持單元11與被支承的吊栓25擺動至第二位置，在第二位置處，對準夾持位置以與由連接至所述裝料架6的擺臂7支承的鑽杆柱部件8協作。夾持單元11的該確定位置由導引梁19確保，導引梁19形成夾持單元11的擺動移動在所述第二位置處的機械止動。
[0053]圖3還示出了擺臂7繞第二擺動軸線A2擺動至輸送位置，其中，對應地，導引梁19為擺臂7的擺動移動在輸送位置處的機械止動。
[0054]擺臂7和夾持單元11中的至少任一者在分別與第一擺動軸線和第二擺動軸線的位置相反的相應遠端位置中適當地承載用於與導引梁對準接觸的抵接元件(未示出)，導引梁在此處適當地設置有呈金屬板、抵接臂等形式的特別的抵接元件(未示出)。在圖5a和圖5b中示出用於與支承夾持單元11的擺動單元8協作的抵接臂的示例。所述抵接元件和所述抵接裝置中的至少一者能夠藉助適合的本身已知的距離調節裝置(未示出)適當地進行調節以調節對準位置。在擺臂上還具有叉形導弓丨元件30，導引元件30用於擺臂在輸送位置的橫向對準，通過該導引元件30，叉在輸送位置中夾持在導引梁的側邊緣的周圍。在導引梁上能夠設置對應物，並且夾持單元也能夠相應地設置與對應的導引元件接合的對應物。
[0055]應指出的是，所述第一組夾持件12處於當鑽杆柱部件8到達所述輸送位置時與鑽杆柱部件8夾持接合的位置。現在，鑽杆柱部件8的具有最外側母螺紋的端部在輸送位置中將能夠由夾持單元11接近以進行夾持。
[0056]吊栓25由第二組夾持件13以及形成旋轉夾持單元的旋轉器14同時地保持並且現已準備好與鑽杆柱部件8螺紋連接在一起。
[0057]為了對螺紋連接期間的螺距進行補償，包括旋轉器14和第二組夾持件13的單元在該情況下也將沿鑽杆柱部件8的方向在軸向上移置並且旋轉驅動輥。
[0058]在接合部26上的公螺紋26』 (參見圖2)完成螺紋連接到鑽杆柱部件8的母螺紋中後，第一組夾持件12以及旋轉器14和第二組夾持件13打開。據此，鑽杆柱部件8藉助於吊索自由地提升，使得鑽杆柱部件8通過用點中斷線8」示出的位置並隨後在沿著圖1中用G指示的「夾持位置軸線」的第二鑽杆柱部件的位置處結束。
[0059]在鑽杆柱部件8從夾持件釋放前，在與吊栓螺紋連接在一起的端部相反的第二端部的區域中，鑽杆柱部件8通過以樞轉的方式附接至夾持穿梭件40的導引夾持件41夾持，所述導引夾持件41通過液壓缸操縱。導引夾持件41的實施方式在圖4中較詳細地示出。於是，擺臂7降低至加載位置(圖1)，在加載位置處，擺臂7避開以用於夾持穿梭件40的移動。
[0060]導引梁19設置有用於能夠傳動地移置夾持穿梭件40的縱嚮導引件42。樞軸43具有與第一擺動軸線Al和第二擺動軸線A2實質上平行的樞轉軸線，以允許在包括鑽杆柱位置和輸送位置的相同平面中擺動。
[0061]導引夾持件設置成使得:在夾持了所述鑽杆柱部件8後，導引夾持件導引鑽杆柱部件8的自由端以控制鑽杆柱部件8在提升過程期間的移動並導引該自由端與鑽機中的鑽杆柱位置A排齊。通過啟用導引夾持件夾持鑽杆柱部件並運行夾持穿梭件，導引夾持件設置成使得導引夾持件在自身不被旋轉地控制的情況下依循樞轉移動。然而，為了進行導引以到達用以夾持鑽杆柱部件的正確位置，一方面在如圖3所示的最外位置、另一方面在與給送梁相鄰的靠內位置，必須繞樞軸43的軸線執行導引夾持件的有效旋轉控制。這通過設置有用於導引夾持件41的旋轉致動器的夾持穿梭件適當地完成，所述旋轉致動器能夠為液壓缸的形式或任何其他的本身已知的旋轉致動器的類型，從而根據上文所述在兩個端位置之間起作用。
[0062]再次參照圖3，示出了夾持穿梭件40與其導引夾持件41處於導引梁的第一最外位置中的第一位置(用實線表示)，以便夾持要被提升的鑽杆柱部件8的第一端部，鑽杆柱部件8的另一端部擬用於與吊栓等螺紋接合以與所述絞車協作。
[0063]在圖7a中較清楚地示出的中間位置中，用附圖標記40』(在圖1和圖3中用中斷線)指示的夾持穿梭件正在導引鑽杆柱部件8」。
[0064]在圖7b中也較清楚地示出用附圖標記40」(在圖3中用中斷線)指示的夾持穿梭件處於導引梁的靠近給送梁2的第二靠內位置的第二位置。此處，夾持穿梭件與導引夾持件41 一起設置成將所述被夾持的鑽杆柱部件排齊在鑽杆柱位置的區域中。通常，能夠通過通常設置在給送梁處並能夠往復移動的對準輔助物(此處未示出)執行這種對準以將鑽杆柱部件的移來的下端導入。
[0065]導引梁以樞轉的方式附接在與第一擺動軸線Al的區域相連的第一樞轉軸線LI處，優選地使得第一樞轉軸線LI與第一擺動軸線Al同軸。導引梁19也以樞轉的方式附接在與第二擺動軸線A2的區域相連的第二樞轉軸線L2處，優選地使得第二樞轉軸線L2與第二擺動軸線A2同軸。據此，由於當用於導引梁的在從給送梁所指向的端部上的支承件(諸如裝料架6)錨定於地面時，在鑽機的調節後導引梁會自動地具有適當的方向，故而當在不要求應用複雜測量方法的情況下以簡單方式設定並重新定位鑽機時，就具有了用於擺臂和夾持單元的擺動移動的止動的所期望的基準。
[0066]如在圖中顯而易見且示出的，在所示實施方式中以及在鑽巖機的所示設定的情況下，擺臂以及夾持單元在豎直平面中、或至少在包括鑽機中的鑽杆柱位置A的軸線的平面中、或在與這種平面平行的平面中擺動，由此，軸線Al和A2是(實質上)水平的。如果需要在橫向上傾斜地定位給送梁，則當然應需要分別使軸線Al和A2以及LI和L2具有對應的傾斜度。
[0067]優選地是，擺臂7在豎直平面、或在包括鑽機中的鑽杆柱位置A的軸線的平面、或在與這種平面平行的平面中擺動，直到擺臂到達與導引梁對準的位置。然而，不排除在變型實施方式中擺臂具有至導引梁從而允許對準的聯接，其中，擺臂作出例如水平和豎直擺動移動的組合的替代性移動。也不排除例如兩個樞轉軸線L2』和L2」彼此成角度地延伸的變型。可能有所關注的是，例如為了進行操控而存在使加載位置不同於圖中所示的位置地設置的要求。
[0068]在新的鑽杆柱部件的安置及導入後，新的鑽杆柱部件能夠如上所述與鑽杆柱螺紋連接在一起。
[0069]至此已描述了根據本發明的操控裝置的用於例如在更換鑽頭之後降低鑽杆柱的操作功能。在取起鑽杆柱期間，原則上使用反向過程，即，將吊栓螺紋連接到處於有效鑽杆柱位置中的鑽杆柱部件上，將吊栓與所連接的鑽杆柱拔起到下述位置:在所述位置中，旋轉裝置以本身已知的方式設置成將最上的鑽杆柱部件與隨後的鑽杆柱部件拆開。
[0070]於是，將鑽杆柱進一步提升使得下一個鑽杆柱部件使其端部處於圖1所示的位置，因此夾持單元11開始起作用，並且使得旋轉器14夾持最上的鑽杆柱部件，並且使得第一組夾持件12夾持下一個鑽杆柱部件(「第一」)以用於與旋轉器14對準，旋轉器14被驅動以進行該鑽杆柱部件的受控制的拆開。
[0071]於是，由此而鬆開的鑽杆柱部件由所述導引夾持件夾持，並且以受控的方式在吊索放鬆的同時經由夾持穿梭件40離開給送梁2的移動而通過該鑽杆柱部件的下端將其帶離與有效鑽杆柱位置平行的位置，使得鑽杆柱部件最終到達輸送位置。此處，鬆開的鑽杆柱部件和吊栓能夠由夾持單元11的夾持件夾持以將吊栓拆開。現在進行擺臂7的提升以接收鑽杆柱部件，並且在拆開完成時，擺臂能夠降低以將所支承的鑽杆柱部件運走到裝料架等。因此，能夠按照需要多次重複該過程。
[0072]圖5a和圖5b出於清楚起見以放大比例分別示出了在對應於圖1和圖3部分的位置處的局部立體圖。
[0073]44指示用於纜線/管鏈(未示出)的支承件。V指示用於由擺臂7支承的鑽杆柱部件的V形支承件。7」指示用於定位在擺臂的自由端處的鑽杆柱部件的V形調節叉。
[0074]在圖6中以圖表方式示出包括根據本發明的關於在鑽巖機中取起鑽杆柱以便例如更換鑽頭的方法的方法序列，其中:
[0075]位置31指示序列的開始。
[0076]位置32指示將鑽杆柱拉起至最上位置並且確保旋轉裝置在將最上鑽杆柱部件從下一個鑽杆柱部件鬆開後處於其最下位置中。
[0077]位置33指示夾持單元擺動到第一位置。
[0078]位置34指示啟動第一組夾持件以用於夾持最下鑽杆柱部件(圖1中8』)的端部並且啟動旋轉夾持單元以用於夾持最上鑽杆柱部件的端部(圖1中8」)。
[0079]位置35指示最上鑽杆柱部件通過旋轉夾持單元鬆開以及因此打開夾持單元的所有夾持件。
[0080]位置36指示取出自由的鑽杆柱部件並將其置於輸送位置中，在輸送位置中自由的鑽杆柱部件藉助導引夾持件支承在擺臂上。
[0081]位置37指示夾持單元擺動至第二位置並且夾持吊栓和自由的鑽杆柱部件的端部以用於通過旋轉夾持單元釋放吊栓。
[0082]位置38指示擺臂擺動至加載位置以用於移除鑽杆柱部件。
[0083]位置39指示序列的結束。
[0084]該序列用於根據需要進行多次重複。相反，當例如在更換鑽頭之後涉及降低鑽杆柱時，通常以反向順序執行步驟，這在附圖的背景下進行了詳細描述。
[0085]本發明已經在用於巖芯鑽探的鑽巖機的背景下進行了描述，但其也適用於諸如石油開採等的其他類型的鑽機。
[0086]本發明能夠在權利要求的限定範圍內進行修改。夾持單元和擺臂的擺動移動通過不同類型的部件能夠是不同的並且其能夠附接至任何其他部件而非鑽機的給送梁。
[0087]導引梁能夠與樞轉銷附接，該樞轉銷與用於所述擺動軸線的銷為共用元件。鑽機/給送梁和支承件/裝料架能夠通過螺釘裝置、通過焊接等分別面對面固定。縱嚮導引件能夠包括諸如H型梁、E型梁等的凸緣的側邊緣之類的導引梁上的外部部分。優選地，夾持穿梭件通過驅動馬達在線材等之上被驅動，夾持穿梭件還能夠承載抵靠導引梁起作用的驅動馬達。
[0088]擺臂能夠以各種方式構造並且具有諸如斜槽形、叉形等的不同的眾所周知種類的裝置，以與被支承的鑽杆柱部件協作。為了適應不同長度的鑽杆柱部件，支承裝置7』或擺臂上的斜槽中的任一者適當地設置有可調節或可更換的端部止動件。
[0089]優選的是，夾持單元設置有所述第一組夾持件以夾持第一鑽杆柱部件的所述端部。然而，不排除用沒有夾持功能的導引對準裝置更換第一組夾持件。
【權利要求】
1.一種用於相對於鑽巖機(I)操控鑽杆柱部件(8、8』、8」)的操控裝置,所述鑽巖機(I)包括旋轉裝置(4)，所述旋轉裝置(4)以能夠來回移動的方式支承在給送梁(2)上並且設置成用於所述鑽杆柱部件的旋轉和驅動，其中，所述操控裝置包括夾持單元(11)，所述夾持單元(11)用於夾持將要被置於所述鑽機的有效鑽杆柱位置(A)中或將要從所述有效鑽杆柱位置(A)移除的所述鑽杆柱部件(8、8』、8」)， 其特徵在於， -所述夾持單元(11)在所述給送梁的區域中繞第一擺動軸線(Al)在a)第一位置與b)第二位置之間以能夠擺動的方式支承，所述第一位置與所述有效鑽杆柱位置(A)對準，所述第二位置與用於將要被置於所述有效鑽杆柱位置(A)中或從所述有效鑽杆柱位置(A)移除的鑽杆柱部件的輸送位置對準， 其中，所述操控裝置包括擺臂(7)，所述擺臂(7)具有用於支承鑽杆柱部件的支承裝置(7』)並且能夠繞第二擺動軸線(A2)在用於鑽杆柱部件的加載位置與所述輸送位置之間擺動， 其中，導引梁(19)能夠在其與所述第一擺動軸線(Al)和所述第二擺動軸線(A2)的相應區域相連的端部區域處進行緊固，以及 其中，所述導引梁(19)形成用於所述第二位置處的所述夾持單元(11)以及用於所述輸送位置處的所述擺臂(7)的機械止動。
2.根據權利要求1所述的操控裝置，其特徵在於， 所述導引梁(19)能夠繞與所述第一擺動軸線(Al)的區域相連的第一樞轉軸線(LI)以樞轉的方式固定。
3.根據權利要求2所述的操控裝置，其特徵在於， 所述第一樞軸線(LI)與所述第一擺動軸線(Al)至少實質上同軸。
4.根據前述權利要求中的任一項所述的操控裝置，其特徵在於， 所述導引梁(19)能夠繞與所述第二擺動軸線(A2)的區域相連的所述第二樞轉軸線(L2)以樞轉的方式固定。
5.根據權利要求4所述的操控裝置，其特徵在於， 所述第二樞轉軸線(L2)與所述第二擺動軸線(A2)至少實質上同軸。
6.根據前述權利要求中的任一項所述的操控裝置，其特徵在於， 在所述第一位置處，所述夾持單元(11)定位成接合第一鑽杆柱部件(8』 )的端部和第二鑽杆柱部件(8」)的端部。
7.根據前述權利要求中的任一項所述的操控裝置，其特徵在於， 在所述第二位置中，所述夾持單元定位成與分別地將要被置於所述有效鑽杆柱位置(A)中、從所述有效鑽杆柱位置(A)移除的鑽杆柱部件的端部對準接合。
8.根據前述權利要求中的任一項所述的操控裝置，其特徵在於， 所述導引梁(19)具有線性延伸。
9.根據前述權利要求中的任一項所述的操控裝置，其特徵在於， 所述擺臂(7)和/或所述夾持單元(11)在與相應的所述擺動軸線的區域相反的相應遠端位置中設置抵接元件以用於在所述輸送位置處與所述導引梁上的抵接裝置對準接觸。
10.根據前述權利要求中的任一項所述的操控裝置，其特徵在於，所述抵接元件和所述抵接裝置中的至少一者能夠調節以調節對準位置。
11.根據前述權利要求中的任一項所述的操控裝置，其特徵在於， 所述擺臂和/或所述導引梁設置導引元件(30)以用於所述擺臂在所述輸送位置中的橫向對準。
12.根據前述權利要求中的任一項所述的操控裝置，其特徵在於， 所述導引梁(19)設置有縱嚮導引件(42)和能夠沿所述縱嚮導引件傳動地移動的穿梭件(40)，所述穿梭件設置有以樞轉的方式設置的導引夾持件(41)以用於引導鑽杆柱部件的第一端部區域，所述鑽杆柱部件的另一端部區域設置成與吊栓接合。
13.根據前述權利要求中的任一項所述的操控裝置，其特徵在於，所述擺臂(7)和所述夾持單元(11)能夠在豎直平面、或在包括所述有效鑽杆柱位置(A)的軸線的平面、或在與所述平面平行的平面中擺動。
14.一種鑽巖機，包括旋轉裝置(4)，所述旋轉裝置(4)用於鑽杆柱的旋轉和驅動並且由給送梁(2)支承而能夠來回地移動，所述鑽巖機的特徵在於，所述鑽巖機包括根據權利要求I至13中的任一項所述的操控裝置。
15.—種用於相對於鑽巖機(I)操控鑽杆柱部件(8、8』、8」)的方法,其中,鑽杆柱通過在給送梁(2)上以能夠來回地移動的方式支承的旋轉裝置(4)旋轉及驅動，其中，所述方法包括夾持將要被置於所述鑽機的有效鑽杆柱位置中、或從所述有效鑽杆柱位置移除的鑽杆柱部件(8、8，、8，，)， 其特徵在於， -所述夾持單元(11)在所述給送梁的區域中繞第一擺動軸線在a)第一位置與b)第二位置之間擺動，所述第一位置與所述有效鑽杆柱位置(A)對準，所述第二位置與將要被置於所述有效鑽杆柱位置(A)中、或從所述有效鑽杆柱位置(A)移除的所述鑽杆柱部件的輸送位置對準， 其中，擺臂(7)繞第二擺動軸線在用於鑽杆柱部件的加載位置與所述輸送位置之間擺動，所述擺臂(7)具有用於支承鑽杆柱部件的支承裝置， 其中，導引梁(19)能夠在其與所述第一擺動軸線和所述第二擺動軸線的相應區域相連的端部區域處進行緊固，所述導引梁(19)對於所述第二位置處的所述夾持單元和處於所述輸送位置處的所述擺臂進行機械止動。
16.根據權利要求15所述的方法，其特徵在於，在所述第一位置處，所述夾持單元接合第一鑽杆柱部件(8』)的端部以及第二鑽杆柱部件(8」)的端部，並且在所述第二位置處，所述夾持單元與分別地將要被置於所述有效鑽杆柱位置(A)中、從所述有效鑽杆柱位置(A)移除的鑽杆柱部件的端部對準接合。
17.根據權利要求15或16所述的方法，其特徵在於，所述擺臂和/或所述夾持單元在所述輸送位置處抵接所述導弓I梁而與所述導引梁對準接觸。
18.根據權利要求15至17中的任一項所述的方法，其特徵在於，所述抵接元件和所述抵接裝置中的至少一者被調節以用於調節對準位置。
19.根據權利要求15至18中的任一項所述的方法，其特徵在於， 所述擺臂的所述抵接元件和/或所述抵接裝置相互引導以用於所述擺臂在所述輸送位置中的橫向對準。
20.根據權利要求15至19中的任一項所述的方法，其特徵在於， 所述擺臂(7)和所述夾持單元(11)在豎直平面、或在包括有所述有效鑽杆柱位置(A)的軸線的平面、或在與所述平面平行的平面中擺動。
【文檔編號】E21B19/15GK104411913SQ201380034682
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2013年6月25日 優先權日:2012年6月28日
【發明者】裡卡德·古斯塔夫松 申請人:阿特拉斯科普柯克雷柳斯有限公司