CN101858197A - 用于钻孔或建筑设备的驱动单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及带有桅杆的钻孔或建筑设备的驱动单元。该驱动单元包括能够沿桅杆移动的托架和用于驱动钻杆的钻孔机驱动器，其中钻孔机驱动器布置在托架上。托架具有能够沿桅杆移动的下托架部分和布置有钻孔机驱动器的上托架部分。上托架部分相对于下托架部分能够绕两个互成一定角度的枢转轴线枢转。

Description

用于钻孔或建筑设备的驱动单元

技术领域

本发明涉及用于根据权利要求1的前序部分的带有桅杆的钻孔或建筑设备的驱动单元。

背景技术

这种类型的驱动单元具有可沿钻孔或建筑设备的桅杆移动的托架和用于驱动钻杆的钻孔机驱动器。钻孔机驱动器布置在托架上。

这种驱动单元被熟知并应用在很多种带有桅杆或导杆的钻孔或建筑设备上。例如从EP 0525 186 A1或US 4,800,968可了解此类钻孔设备。驱动单元以可移位的方式布置在亦可称为所谓支架的桅杆上，并能沿后者的轴向移动。例如为了进行土壤钻孔，驱动单元具有钻孔机驱动器，采用该驱动器能够以旋转方式驱动钻杆。籍由驱动单元沿桅杆的轴向移动，钻杆可向钻孔方向前进并在钻孔完成时从钻洞缩回。

特别是对于产生极深钻孔来说，例如地热领域所要求的，为了能够达到所需钻孔深度，钻杆通过更多钻杆节段接连地增补或延长。为此，当采用钻杆节段达到最大钻孔深度时，钻杆从驱动单元上拆开，驱动单元沿桅杆移出钻洞，另外的钻杆节段连接到钻孔机驱动器并连接到位于钻洞中的钻杆节段上，遂采用这样形成的延长的钻杆继续进行钻孔。

在已知钻孔或建筑设备的情况中，采用若干钻杆节段的钻孔产品较为费力。此外，已知驱动单元的维护常常需要很多时间且费用很高。

发明内容

本发明基于改进用于钻孔或建筑设备的驱动单元及相应的钻孔或建筑设备以便能容易地对驱动单元进行维护及装备钻杆的目的。

根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的驱动单元及具有权利要求11的特征的钻孔或建筑设备来实现。本发明优选的实施方式在从属权利要求中陈述。

根据本发明的驱动单元的特征在于：托架具有可沿桅杆移动的下托架部分，托架还具有布置有钻孔机驱动器的上托架部分，以及上托架部分相对于下托架部分可绕两个互成一定角度的枢转轴线枢转。

本发明的基本思想在于驱动单元特别出于维护目的及装备钻杆而设计为铰接方式。更具体地，将钻孔机驱动器设置成相对于下托架部分因而相对于钻孔或建筑设备的桅杆能够倾斜。因此，钻孔机驱动器更好接近，从而一方面提高维护简易性，另一方面使安装钻杆更容易。

本发明的另一个基本思想在于钻孔机驱动器设计为相对于下托架部分因而相对于桅杆以两种方式枢转或铰接。布置了钻孔机驱动器的上托架部分能在两个方向相对于下托架部分枢转，即绕两个不同枢转轴线。因此，根据意图目的，带有钻孔机驱动器的上托架部分能可选地被枢转进第一或第二方向。

依据本发明，特别优选的情形是枢转轴线大致互相垂直延伸并具有一个交点。带有钻孔机驱动器的上托架部分可相对于下托架部分绕第一枢转轴线和绕大致与第一枢转轴线垂直的第二枢转轴线铰接着伸出。

优选地，通过绕第一枢转轴线旋转，上托架部分可被铰接至第一侧向枢转位置；并且通过绕第二枢转轴线旋转，它可被铰接至第二上或下枢转位置。

侧向枢转位置要被特别理解为上托架部分绕驱动单元或钻孔机驱动器的纵向轴线枢转的位置，该纵向轴线平行于桅杆的纵向轴线延伸。侧向枢转位置特别用于给钻孔机驱动器更容易地安装钻杆。在侧向枢转位置，钻孔机驱动器布置为侧向偏离并平行于其工作位置，从而更好接近。这样，钻孔机驱动器的纵向轴线位于侧向偏离待生成的钻洞的纵向轴线。于是在此位置可借助如操纵器简单地将钻杆连接至钻孔机驱动器。

上枢转位置或下枢转位置要被特别理解为上托架部分绕驱动单元的横向轴线枢转的位置，该横向轴线横切于钻孔机驱动器的纵向轴线延伸。第一和第二枢转轴线大致在上托架部分与下托架部分之间延伸。

本发明的另一个优选实施方式的特征在于提供一种用于使上托架部分相对于下托架部分主动枢转的枢转装置。特别优选单个枢转装置被设置用于绕第一枢转轴线的枢转运动和绕第二枢转轴线的枢转运动。从而与采用若干枢转装置相比可以节省生产和维护成本。

在优选实施方式中，枢转装置包括定位缸体。定位缸体一方面连接到下托架部分，另一方面连接到上托架部分，并优选由液压和/或电力驱动。优选地，定位缸体具有缸体主体和能在缸体主体中轴向移动的往复式活塞。通过往复式活塞从缸体主体的伸出，上托架部分可被枢转，从而引起驱动单元铰接地打开。通过往复式活塞的缩回，驱动单元被带至无枢转的工作位置。

特别地，为了能够使用枢转装置影响绕两个不同枢转轴线的枢转运动，优选所述枢转装置以铰接方式连接至上托架部分和/或下托架部分。在这种连接中，特别优选枢转装置经球形接头连接件至少连结到上托架部分或下托架部分。

该驱动单元的特别紧凑型结构在枢转装置布置在下托架部分与上托架部分之间时获得。这带来进一步的好处，在上托架部分相对于下托架部分大致平行定向且无枢转的工作位置，枢转装置以很大程度被保护的方式被收纳。为此，枢转装置的容纳空间优选设置在下托架部分和/或上托架部分上。

为允许上托架部分绕两个不同枢转轴线的枢转运动，优选上托架部分与下托架部分通过至少两个可释放的旋转接头连接，由此第一可释放的旋转接头布置在第一枢转轴线上，第二可释放的旋转接头布置在第二枢转轴线上。可释放的旋转接头要被特别理解为待连接部件即上托架部分和下托架部分的铰接连接可被建立及撤销或释放的接头。在释放的位置，上托架部分可绕相应其他当时闭合的旋转接头旋转。

为了能更容易且轻松地释放及闭合旋转接头，优选设置用于释放和/或闭合至少一个可释放的旋转接头的闭合装置。该闭合装置可具有例如能使旋转接头的连接销沿轴向移动的定位缸体，使得能释放或闭合铰接连接。闭合装置的定位缸体优选由液压和/或电力驱动。

为了使上托架部分总是能够安全地固定在下托架部分上，两个旋转接头不能同时打开。为了避免两个旋转接头同时释放，优选设置用以总是保持至少一个旋转接头闭合的控制装置。控制装置可包括旋转接头之间的机械和/或电子操作的连接件。

特别简单的驱动单元可通过设置布置在两枢转轴线交点区域且允许绕两个枢转轴线枢转运动的双接头来获得。例如，可分别在第一和第二枢转轴线上设置可释放的旋转接头，而双接头可布置在枢转轴线的交点处。双接头总是闭合，且包括用于绕第一枢转轴线枢转运动的额外铰接连接和用于绕第二枢转轴线枢转运动的额外铰接连接。因此，双接头组合了两个独立的旋转接头。

依据本发明，钻孔或建筑设备的特征在于设置根据权利要求1至10中任一项的驱动单元。

在钻孔或建筑设备情况下，优选地，带有钻孔机驱动器的上托架部分既可绕与桅杆纵向轴线平行延伸的纵向轴线枢转，又可绕大致与该纵向轴线垂直延伸的横向轴线枢转。当上托架部分相对于下托架部分枢转时，上托架部分与下托架部分之间产生开放空间。在绕纵向轴线枢转运动的情况下，开放空间在关于桅杆的侧向打开。在绕横向轴线枢转运动的情况下，开放空间基本上在待生成的钻洞的方向或相反方向打开。然而，特别优选上托架部分可枢转成使得开放空间在钻洞方向打开。

附图说明

以下借助于简要示于附图中的优选的实施方式来更进一步描述本发明，其中：

图1示出了根据本发明在工作位置的驱动单元的侧视图；

图2示出了在第一枢转位置的驱动单元的透视图；和

图3示出了在第二枢转位置的驱动单元的透视图。

具体实施方式

在图1至图3中示出了具有下托架部分20和上托架部分30的驱动单元10。为了沿钻孔或建筑设备的桅杆滑动，下托架部分20具有导块或导爪22。导爪22布置在下托架部分20的后侧。

在下托架部分20的上侧，设置有通过可旋转或可倾斜的方式与下托架部分20连接的上托架部分30。用于旋转地驱动钻管的钻孔机驱动器40布置在上托架部分30上。钻孔机驱动器40包括外管驱动器42和内管驱动器44，分别用于旋转地驱动钻杆的外管和内管。外管驱动器42和内管驱动器44可彼此独立工作。为此每个情况配有单独的驱动马达。内管驱动器44以可轴向移动方式被引导在上托架部分30的上侧，并且借助于移位缸体45相对于外管驱动器44移位。

图1示出了驱动单元在为执行钻孔或建筑工作所提供的工作位置。在这个工作位置，下托架部分20和上托架部分30以固定方式互相连接，且互相大致平行定向。钻孔机驱动器40的纵向轴线定位成与下托架部分20和上托架部分30的纵向大致平行。如果驱动单元10布置在钻孔或建筑设备的桅杆上，那么钻孔机驱动器40的纵向轴线也与桅杆的纵向轴线平行。

上托架部分30可绕两个不同枢转轴线相对于下托架部分20倾斜或旋转。第一枢转轴线12沿与下托架部分20的纵向轴线和钻孔机驱动器40的纵向轴线大致平行的方向延伸。第二枢转轴线14在下托架部分20与上托架部分30之间的下区域或上区域沿与第一枢转轴线12大致垂直的方向延伸。

图2示出驱动单元10在上托架部分30被枢转至侧位的第一侧向枢转位置。与工作位置相比，上托架部分30绕第一枢转轴线12枢转。

为绕第一枢转轴线12枢转，驱动单元10具有第一旋转接头60和设计为双接头70的另外的旋转接头。第一旋转接头60包括布置在上托架部分上并从其伸出的第一轴承套64。此外，第一旋转接头60具有以固定方式设计在下托架部分20上的第二和第三轴承套66。轴承套64和66可通过轴承销68相互连接，使得上托架部分30以可转动的方式悬挂在下托架部分20上。

双接头70具有与第一旋转接头60的轴承销68同轴的轴承销，上托架部分30同样以可转动的方式通过双轴承套72悬挂在该轴承销上。

图3示出了驱动单元10在上托架部分30相对于下托架部分20绕第二枢转轴线14枢转的第二枢转位置。这样，上托架部分30可达向下或向上枢转的倾斜位置。

类比于第一旋转接头60，为使上托架部分30相对于下托架部分20绕第二枢转轴线14枢转，设置有包括三个轴承套64、66和轴承销68的第二旋转接头62。第二旋转接头62的轴承销68布置成垂直于第一旋转接头60的轴承销68。双接头70用作第二铰接连接，为此其具有第二轴承销76，第二轴承销76可定向为与第二旋转接头62的轴承销68同轴。

在下托架部分20和上托架部分30之间设置有枢转装置50。枢转装置50具有带缸体主体52和往复式活塞54的定位缸体。往复式活塞54通过球形接头56与上托架部分30连接。还可在三个空间方向枢转的缸体主体52与下托架部分20连接。

第一旋转接头60和第二旋转接头62可被闭合及释放。为此，轴承销68可轴向移动从而使其能插入及移出至少第一轴承套64，使得下托架部分20与上托架部分30之间的铰接连接能被闭合及释放。轴承销68可借助闭合装置80致动，在此情况所述闭合装置80优选包括定位缸体。定位缸体具有缸体主体82和往复式活塞84。通过往复式活塞84的收缩或伸长，可轴向调节轴承销80。

双接头70总是闭合的，从而允许可选地或同时绕第一枢转轴线12及第二枢转轴线14枢转。

作为枢转装置50与下托架部分20及上托架部分30铰接连接的结果取决于旋转接头60、62中哪个打开，借助于单一枢转装置可实现绕第一枢转轴线12和第二枢转轴线14的枢转。如果第一旋转接头60闭合而第二旋转接头62打开，那么借助于枢转装置50的伸长，将伴随上托架部分30绕第一枢转轴线12的枢转。如果第一旋转接头60打开而第二旋转接头62闭合，借助于枢转装置50的伸长，将伴随上托架部分30绕第二枢转轴线14的枢转。

枢转装置50安装在驱动单元10的轴向，即在驱动单元沿钻孔或建筑设备桅杆移动路径的方向。在驱动单元10的工作位置，枢转装置50在下托架部分20与上托架部分30之间布置成大致平行于钻孔机驱动器40和下托架部分20的纵向轴线。在第一枢转位置(图2)枢转装置50在下托架部分20与上托架部分30之间布置在大致为对角线的方向。在第二枢转位置(图3)枢转装置50布置在垂直于第二枢转轴线14的面上。

为将枢转装置50容纳在工作位置，下托架部分20中设有第一容纳空间24。类似地，在上托架部分30中设置有第二容纳空间34。在每个情况下枢转装置50的连接点位于容纳空间24、34的区域中。为容纳球形接头56，上托架部分30上大约在第二容纳空间34的内端布置有倾斜的容纳盘36。

为了能够在工作位置以固定方式连接上托架部分30和下托架部分20，除旋转接头60、62和双接头70之外还设置有闭锁体90。闭锁体90大致构造成与第一旋转接头60相似，并也具有轴承套64、66和可连接第一轴承套64与第二、第三轴承套66的轴承销68。在工作位置，上托架部分30通过旋转接头60、62、双接头70和闭锁体90以固定方式与下托架部分20连接。在第一枢转位置，闭锁体90和第二旋转接头62打开，而在第二枢转位置，闭锁体90和第一旋转接头60打开。

总的来说，本发明提供了可容易轻松地安装钻杆、并为在钻杆上安装如温度探头等构件而设计的驱动单元。为安装构件，该钻探机驱动器可铰接到侧向枢转位置；为安装钻杆元件，该钻探机驱动器可铰接到向下或向上倾斜的枢转位置。

Claims (11)

1.一种用于带桅杆的钻孔或建筑设备的驱动单元，

包括：

-能够沿桅杆移动的托架，和

-用于驱动钻杆的钻孔机驱动器，钻孔机驱动器布置在所述托架上，

其中

-所述托架具有能够沿桅杆移动的下托架部分，

-所述托架具有布置有所述钻孔机驱动器的上托架部分，且

-所述上托架部分相对于所述下托架部分能够绕两个互成一定角度的枢转轴线枢转。

2.如权利要求1所述的驱动单元，

其中

所述枢转轴线基本上互相垂直且具有相交点。

3.如权利要求1所述的驱动单元，

其中

设置用于使上托架部分相对于下托架部分主动枢转的枢转装置。

4.如权利要求3所述的驱动单元，

其中

所述枢转装置包括定位缸体。

5.如权利要求3所述的驱动单元，

其中

所述枢转装置以铰接方式连接至所述上托架部分和/或所述下托架部分。

6.如权利要求3所述的驱动单元，

其中

所述枢转装置布置在所述下托架部分和所述上托架部分之间。

7.如权利要求1所述的驱动单元，

其中

所述上托架部分与所述下托架部分通过至少两个能够释放的旋转接头连接，由此第一能够释放的旋转接头布置在第一枢转轴线上，第二能够释放的旋转接头布置在第二枢转轴线上。

8.如权利要求7所述的驱动单元，

其中

设置用于释放和/或闭合至少一个能够释放的旋转接头的闭合装置。

9.如权利要求7所述的驱动单元，

其中

设置适于总是保持所述旋转接头中至少一个闭合的控制装置。

10.如权利要求1所述的驱动单元，

其中

设置了布置在两枢转轴线交点区域且允许绕两个枢转轴线的枢转运动的双接头。

11.一种带有桅杆的钻孔或建筑设备，

其中

设置了根据权利要求1的驱动单元。

Images