CN101063399A - 用于在地中安装钻探柱的钻探工具和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于在地中安装或竖立钻探柱的一种钻探工具,它有井架杆、可移动地安装在井架杆上的支架、位于支架上用于转动驱动钻杆的转动驱动器和可与钻杆连接并有充填材料存储区的杆料斗,充填材料用于充填拉出钻杆后的钻孔。按照本发明,装设杆料斗,该杆料斗相对支架是轴向可调节地安装在所述支架上。本发明还涉及用于安装或竖立钻探柱的一种方法,用按照本发明的钻探工具可以执行这种方法。
Description
技术领域
本发明涉及按照权利要求1的前文用于在地中安装或竖立钻探柱的一种钻探工具,它有井架杆、可移动地安装在井架杆上的支架、位于支架上用于转动驱动钻杆的钻探驱动器和可与钻杆连接并有充填材料存储区的杆料斗,充填材料用于充填拉出钻杆后的孔。
本发明还涉及按照权利要求10的前文用于在地中安装或竖立钻探柱的一种方法,该方法包括借助位于支架上在钻探方向沿着井架杆可以移动的钻探驱动器以转动的方式将钻杆钻入地中,和在达到所需深度之后将钻杆拉出并通过钻杆将位于所述钻杆上的杆料斗中的充填材料充填到所形成的空穴中。
背景技术
这样的钻探工具如已知的EP 1580325 A1。在这种已知的钻探工具中在多段钻杆的顶部装设用于接纳充填钻孔的混凝土的杆料斗。将杆料斗保持在转动驱动器的上面,而转动驱动器借助沿着井架杆的支架可以移动。在钻探时使用转动驱动器使杆料斗转动和所述的杆料斗将转动传给钻杆。为了充填得到的钻孔,通过钻杆将混凝土从杆料斗输送到地中。
从US 5,647,690已知另一种有杆料斗位于钻杆顶部的钻探工具。
发明内容
本发明的目的是进一步开发这样的钻探工具和这样的方法,使它们获得特别良好的可用性和通用性。
按照本发明通过具有权利要求1特性的钻探工具和具有权利要求10特性的方法达到了该目的。在从属的权利要求中给出优选的实施例。
按照本发明的钻探工具其特征在于,相对支架,该杆料斗是轴向可调节地安装在该支架上。
本发明的第1个基本概念是提供相对支架轴向可调节的杆料斗,即特别是使它在几个轴向位置上轴向可移动和可以固定。因此有可能相对支架改变杆料斗的轴向间隔,而同时用于转动驱动的钻杆仍可用防扭矩的方式与钻探驱动器保持连接。所以,为了用充填材料进行充填,可以相对支架将杆料斗移动到一个特别容易工作的位置。特别是,通过杆料斗的轴向调节在钻入和拔出钻杆期间可以增加轴向的行驶。
特别可将杆料斗理解为可以连接钻杆的充填材料的容器。将杆料斗适当地轴向定位在顶部,即在钻杆离钻头的远端。按照本发明可将杆料斗定位在钻杆的延伸部。按照本发明的意思特别可将轴向理解为钻杆的纵向和/或支架在井架杆(mast)上移动的方向。
还有,按照本发明杆料斗与钻杆一起是相对支架轴向可调地安装的。以轴向固定的方式适当地将钻杆装配到杆料斗。特别是,可在杆料斗上装设杆接头用于可拆卸地装配钻杆。钻杆有多段的结构是恰当的。
按照本发明可以获得有很大钻探行程的特别结实的钻探工具,其中将杆料斗轴向定位在钻探驱动器和/或支架的上面以及将钻杆至少分段地轴向定位在钻探驱动器和/或支架的下面。按照这个实施例由杆料斗和钻杆构成的装置轴向通过钻探驱动器和/或支架。
因为充满的杆料斗通常有很大的转动惯量,将它以防扭矩的方式安装在支架上这可能是有利的。这使它有可能保持较低的必需的钻探驱动功率并确保杆料斗很容易充装。
但是,对一种结构特别简单和经济的钻探工具来说,也可以将杆料斗以转动的方式装设在支架上和特别以防扭矩的方式装设在钻杆上。在这种情况下在连接的钻杆转动时通过钻探驱动器可以转动杆料斗。由于在这种情况下允许杆料斗的充装相当简便。装设用于将充填材料送料到杆料斗中适当的装置和将它以防扭矩的方式相对支架和/或井架杆布置。这种送料装置可以有与混凝土供给线的管路连接。
特别是如果以防扭矩方式在支架上装设杆料斗,那么在杆料斗和钻杆之间装设转动接头是有利的,它并不将钻杆的转动传给杆料斗。在钻探驱动器上面轴向装设适当的转动接头。这样的转动接头也可称为活节。
在送料装置和杆料斗之间可以装设有辅助的或代替的转动接头。
按照本发明,在支架上有扭矩支持件用于防扭矩支持杆料斗和/或将充填材料送料到杆料斗中的送料装置,这是特别有利的。
在扭矩支持件上轴向可移动地引导杆料斗和/或送料装置也是有利的。扭矩支持件例如可以有位于支架上的轴向悬臂和在该悬臂上,例如通过支架或套管的引导,轴向可移动地引导杆料斗和/或送料装置。
相对支架轴向移动杆料斗基本上是可能的,例如通过重力作用和/或通过固定杆料斗的支架的移动。但是,装设驱动机构用于杆料斗主动的轴向移动是特别有利的,尤其特别是装设在支架上。如可以装设线性驱动器,它一方面是位于杆料斗上,而另一方面是位于支架上。优选地驱动机构是位于扭矩支持件上。
按照本发明在钻杆和杆料斗之间装设杆的延伸部,优选地将它以轴向可移动、防扭矩的方式连接到钻探驱动器的被驱动轴。因此杆延伸部可以有花键轴齿系统。适当地使杆延伸部轴向穿过转动驱动器和通过支架。杆延伸部例如可以有套筒式结构,特别是方钻杆(kellybar)的形式带有传递扭矩的纵向板条和加轴向力的锁紧槽。按照本发明,在杆延伸部的下端可以装设连接装置用于连接钻杆。
钻探驱动器的被驱动轴构造成中空的轴也是有利的,在它的一侧上定位杆料斗而在它的另一侧上通过至少分段的钻杆。特别是杆延伸部和/或钻杆可在中空轴内以轴向可移动的方式运动。
装设关闭装置也是有利的,用它可以关闭从杆料斗到钻杆的充填材料的出口。关闭装置例如可以有一个闸门,它装设在杆料斗的底部、在杆延伸部上和/或在钻杆的顶部。当用多段钻杆工作时这样的关闭装置是特别有利的。
按照本发明的方法其特征在于,在插入钻杆时杆料斗和所述钻杆一起相对支架朝向地面运动。这使它有可能增加该钻探工具的轴向行程和以特别简单的方式可以竖立起特别深的钻探柱。在收回钻杆时杆料斗和所述钻杆一起相对支架离开地面,即向上运动。
用按照本发明的钻探工具特别可以实现按照本发明的方法,从而可以获得所述相关解释中的各种优点。
附图说明
下面相对优选的实施例和所附的示意图详细描述本发明,附图有:
图1用于实行发明的方法的发明的钻探工具的一个实施例。
图2在支架附近图1的钻探工具的细节图。
图3用于发明的钻探工具的另一种设计的杆料斗。
具体实施方式
在所有图中相同或类似作用的元件都给予相同的参考数字。
在图1和2中表示发明的钻探工具的第1实施例。钻探工具有底盘1,井架杆2可转动地位于底盘上。在井架杆2的前面装设沿着它可移动地引导的支架22。
在支架22上装设钻探驱动器11,它与所述支架22一起沿着井架杆2可以移动,用它可以转动钻杆(drill pipe)6,钻杆有沿着井架杆2运动的可替换的钻头80。钻探驱动器有上驱动部12,其中装设没有表示的驱动马达,以及位于它下面的齿轮箱部13。在所述齿轮箱部13的底部装设中空轴形式的被驱动轴19。
在钻杆6的延伸中在所述钻杆6的顶部装设杆延伸部40。这个杆延伸部40通过杆接头18以轴向固定和防扭矩的方式与钻杆6连接。杆延伸部40轴向穿过钻探驱动器11。在杆延伸部40的顶端和在钻探驱动器11的上面和在杆延伸部40和钻杆6的延伸中装设杆料斗(pipebunker)30。该杆料斗30用作接纳充填材料,可以将该充填材料通过延伸部40由钻探驱动器11引入到钻杆6中。
相对钻探驱动器11和支架22,杆料斗30和杆延伸部40位于其上面和钻杆6是轴向可移动地定位,即在箭头A的方向上。在图1和2中杆料斗30是在上位置,在该位置它与钻探驱动器11有比较大的距离。从所述位置和定位在那里的钻杆6一起,它可以朝地面向下运动,从而使在支架22和钻探驱动器11下面的钻杆6的现有长度增加。
为了在钻探驱动器11和相对那里轴向可运动的钻杆6之间传送扭矩,以防扭矩的方式连接在钻杆6的杆延伸部40外部装有与被驱动轴19中内齿相对应的花键。
为了固定杆料斗30和钻杆6相对支架22的轴向相对位置,在钻探驱动器11上装设未表示的夹持装置,例如它正面和/或非正面地夹住杆延伸部40。
在杆料斗30的底面上装设转动接头60,它使杆料斗30脱离钻杆6和位于其上面的杆延伸部40的转动。
在支架22上装有扭矩支持件50,它以防扭矩的方式将杆料斗30连接在支架22上。扭矩支持件有轴向悬臂52,通过侧臂将杆料斗30轴向可移动地引导在该悬臂上。通过另一个侧臂在悬臂52上轴向可移动地和防扭矩的方式引导转动接头60,特别是它的固定部分。扭矩支持件50的轴向悬臂52也可以是,例如套筒式的。
杆料斗30有大致圆筒形的存储区33,它通过位于其下面的锥形出口区34与杆延伸部40连接。
图3表示用于发明的钻探工具的另一种构造的杆料斗30。图3的杆料斗在圆筒形存储区33的上面有大体圆锥形构造的盖36。在所述盖36中装设几个充装孔37用于将充填材料充装到杆料斗30的内部。在盖上还装设几个环38、38’,使用辅助设备用该环提起杆料斗30。
图3的杆料斗还有构造如闸门的关闭装置71装设在出口区34和杆延伸部40之间,使它可以关闭在杆料斗30内部与杆延伸部40内部因而也是钻杆6内部之间的充填材料通道。
Claims (10)
1.用于在地中竖起钻探柱的钻探工具,具有:
-井架杆,
-可移动地安装在井架杆上的支架,
-位于支架上用于转动驱动钻杆的钻探驱动器和
-可与钻杆连接和有充填材料存储区的杆料斗,充填材料用于充填拉出钻杆后的钻孔,
其特征在于,
相对支架,杆料斗是轴向可调节地安装在所述支架上。
2.按照权利要求1所述的钻探工具,
其特征在于,
杆料斗,与钻杆一起,是相对支架轴向可调节地安装的。
3.按照权利要求1所述的钻探工具,
其特征在于,
杆料斗是轴向位于钻探驱动器上面和钻杆是至少分段轴向位于钻探驱动器下面。
4.按照权利要求1所述的钻探工具,
其特征在于,
转动接头装设在杆料斗和钻杆之间并且使钻杆的转动脱离杆料斗。
5.按照权利要求1所述的钻探工具,
其特征在于,
在支架上装设扭矩支持件用于防扭矩支持杆料斗和/或用于将充填材料送入到杆料斗中的送料装置。
6.按照权利要求5所述的钻探工具,
其特征在于,
在扭矩支持件上轴向可移动地引导杆料斗和/或送料装置。
7.按照权利要求1所述的钻探工具,
其特征在于,
在钻杆和杆料斗之间装设杆延伸部,将它以轴向可移动地和防扭矩的方式连接在钻探驱动器的被驱动轴。
8.按照权利要求7所述的钻探工具,
其特征在于,
杆延伸部构造为带纵向槽的方钻杆用于传送扭矩和锁紧槽用于传送轴向力。
9.按照权利要求1所述的钻探工具,
其特征在于,
装设关闭装置使它可以关闭充填材料从杆料斗到钻杆的出口。
10.用于在地中竖起钻探柱的方法,特别是使用按照权利要求1的钻探工具,其中
-使用钻探驱动器以转动的方式使钻杆钻入到地中,钻探驱动器位于支架上沿着井架杆在钻进方向上可以移动和
-到达所需深度后,收回钻杆并从位于钻杆上的杆料斗以充填材料通过钻杆充填到形成的空穴中,
其特征在于,
在钻入钻杆时该杆料斗和所述钻杆一起相对支架可以朝地面移动。
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