CN103946475A - 与钻孔装置一起使用的辅助装置 - Google Patents

Abstract

一种与钻孔装置一起使用的辅助装置(10)，所述钻孔装置包含在地面(54)上支承的平台(56)，和钻杆(58)，所述钻杆延伸穿过平台中的孔以被移送到地下从而在地下钻孔(53)。钻杆是一种具有中心通道(59)的类型，压缩空气沿着通道吹送。所述辅助工作装置(10)借助辅助支承结构(12)安装到平台的下侧，所述辅助支承结构包含轮轴(14)、安装到轮轴上的若干叶片(16)、和驱动轮轴的液压马达(18)。叶片的形式是沿圆周间隔并且从轮轴向外径向延伸的柔性橡胶翼板。叶片围绕钻杆旋转从而在钻孔操作过程中移送从孔(53)吹出的碎屑，向外远离钻杆形成围绕孔并且与孔分隔的环形堆(26)。

Description

与钻孔装置一起使用的辅助装置

技术领域

本发明涉及与钻孔装置一起使用的辅助装置。

背景技术

本文设想的辅助装置，之后称为辅助工作装置，优选与矿井中使用的钻孔装置一起使用从而在地下钻孔。此类钻孔装置一般包含：支承结构，用于在要求钻孔的区域对设备进行稳固地支承；钻孔马达，安装在支承结构上；以及由若干钻杆节组成的钻杆，有效连接到钻孔马达的输出用于其旋转。此类钻孔装置还包含移送机构，将钻孔马达特别是连接到其上的钻杆沿着钻杆的纵向轴进行移送，为了钻孔，钻孔操作通常包括在钻杆同一直线上插入延长节以便能够钻“深”孔。支承结构还包含地面上间隔开位置的平台，在其内进行钻孔，钻杆通过平台中的孔从而使得平台有效地形成钻孔装置的操作部件之间的屏障，即，钻孔马达和移送机构以及进行钻孔的地面。

上述构造很重要，因为钻孔操作提供了将压缩空气沿着规定的通道通过钻杆移送到规定了钻杆头的钻杆节，钻杆头定义了比钻杆剩余部分更大的直径，因此提供了围绕已经在地下钻出孔的钻杆形成的环形空间。压缩空气除了执行冷却功能，还用于将钻孔操作移送的土壤通过环形空间从地下移送出，后文一般称为碎屑。碎屑实际上被压缩空气从环形空间“吹出”。如果没有如上所述进行分布的平台，碎屑将会直接吹到相关钻孔装置的操作部件上，由于碎屑是非常粗糙的，很明显这会导致这些部件的不必要的磨损和破损。

如上所述从正在被钻着的孔中持续地移送土壤在一定程度是很重要的，否则带有碎屑的环形空间的堵塞将会发生，从而产生对钻杆旋转的抗力以及钻孔马达上不必要的应力。然而已经发现，从相关环形空间“吹出”的碎屑，也可穿过钻杆进行延伸的平台上的孔，因此可能导致平台的用途失效，即保护钻孔装置的操作部件远离碎屑。更进一步，从环形空间吹出的碎屑将会在正被钻着的孔附近的地面上立刻聚集并且在钻杆进行延伸的孔附近的平台上立刻聚集，这种碎屑聚集会导致碎屑“堆”的产生，将随时间推移而瓦解并最终导致碎屑掉回环形空间。显然，只要空气压力是充足的，这些碎屑还会从环形空间再次“吹出”，但是当空气压力不充足或由于钻孔太深而变得不充足时，掉回环形空间的碎屑将会导致空间堵塞，继而造成对钻杆旋转的干扰以及相关钻孔马达上不必要的负载。为了避免损坏马达，需要反转钻杆移送的方向，随后再次提供前向移送，这样可导致碎屑被释放然后再次从环形空间吹出。显然这会导致钻孔操作的时间低效性。因此，本发明的目标是至少缓解上述与本文设想的钻孔装置的使用相关的问题。

以本申请人名义的WO2007/122528公开了与上述类型的钻孔装置一起使用的辅助工作装置。该辅助工作装置包含一对分别位于钻孔装置两侧的滚筒式刷子。刷子具有环绕和接触钻杆的柔性刷子毛从而困住并移送碎屑远离钻杆。

尽管一定程度有效，已经发现在很多方面刷子都不能令人满意。首先，申请已经发现位于钻杆两侧的刷子的位置不能充分地困住和移送围绕整个钻杆周边的环形流中正在被钻着的孔产成的碎屑。为了移送碎屑环形流远离钻杆，刷子要足够柔性地包裹并借此接触钻杆，可造成刷子的磨损和破损并降低刷子的使用寿命。为了在使用过程中接触并包裹钻杆，要求刷子的刷子毛具有柔性，因此刷子在碎屑上施加的离心力相对较小，导致碎屑相对正在被钻着的孔只被扔出较短的距离。这可导致碎屑在孔附近形成不断壮大的堆，必须定期进行移除以避免堆瓦解然后碎屑掉回孔中。此外，还需要分隔片以确保碎屑与刷子分隔开。这增加了使用刷子移送碎屑远离钻杆的相关费用。

本发明的一个目标是改善WO2007/122528中公开的使用刷子相关的上述问题。

由于本发明的辅助工作装置一定程度特别适用于上面设想的类型的钻孔装置的使用，后文任何对钻孔装置的引用必须被解释为特别是对上述类型的钻孔装置的引用。

发明内容

根据本发明提供了与钻孔装置一起使用的辅助工作装置用于在地下钻孔，钻孔装置包含：支承结构，位于地面上，并且包括平台，该平台在有效安置所述支承结构的地面之上间隔开的位置处形成屏障，钻孔马达，被支承结构有效支承在平台之上的钻杆移送机构，以及有效连接到钻孔马达的钻杆延伸穿过平台中的孔被移送到地下以在地下钻孔，在与此类钻孔装置相关的有效配置中，辅助工作装置包含：

辅助支承结构，被所述钻孔装置的支承结构有效地支承于所述钻孔装置的平台底下，辅助支承结构包括限定了中心孔的轮轴，钻杆通过中心孔有效延伸；

移送装置，由安装在辅助支承结构的轮轴上的若干叶片组成，并且可围绕钻杆有效旋转以便移送碎屑，即在使用过程中将碎屑从钻杆正在钻的孔中移送到与孔分隔的位置；以及

操作机构，用于旋转轮轴。

移送装置的叶片可从辅助支承结构的轮轴径向地向外延伸。在一种实施例中，叶片在轮轴顶视图中可沿着与轮轴相交的径向轴向外延伸。在另一实施例中，叶片可被安装在轮轴上从而相对所述径向轴以一定的倾角向外延伸。更具体地说，叶片可相对轮轴旋转的方向有效向后延伸。

在优选实施例中，叶片的形式可以是面板元件，更具体地说，叶片的形式可以是柔性面板元件。再具体地说，叶片的形式可以是橡胶翼板。

本发明的辅助工作装置的辅助支承结构以要求的有效配置包含可支承移送装置的结构，该配置与钻杆以及在使用过程中被钻孔装置的钻杆正在钻的孔有关，辅助工作装置与钻孔装置一起有效使用。更具体地说，为了通过相关钻孔装置的支承结构对辅助工作装置的辅助支承结构进行支承，辅助工作装置可包含一组细长柔性元件，在悬挂配置中借助钻孔装置的支承结构有效支承辅助支承结构。这样的支承可便捷地提供为一组链条或缆线，然而也可以设想，这样的支承可提供用于各种不同的配置。

辅助工作装置的操作机构可包括耦合布置，将移送装置耦合到钻孔装置相关的功率输出。或者，操作机构可包括驱动机构，有效连接到移送装置用于操作移送装置。更具体地说，操作机构可包括至少一个由液压电源驱动的液压马达，有效连接到轮轴用于旋转叶片。显然操作机构的配置可变性是很强的，优选通过被操作的移送装置的操作模式来决定。

本发明的辅助工作装置可包含特别适于与钻孔装置的一起使用的装置用于在地下打孔，为此可有效地作为专用碎屑移送设备。

进一步设想，本发明的辅助工作装置可提供为钻孔装置的一部分，这样的话，本发明同样可延伸为根据本发明的包含辅助工作装置作为其一部分的钻孔装置。

附图说明

后面将参考此类装置的一个示例进一步详细阐述本发明的辅助工作装置的特性及其操作，示例在所附的示意性附图中进行描述。在附图中：

图1是根据本发明的辅助工作装置的部分剖面侧视图，其安装在钻孔装置的支承结构上用于在地下钻孔；以及

图2是图1中安装在钻孔装置上的辅助工作装置的剖面侧视图，描述了钻孔操作过程中移送碎屑的方式；

图3是图1中辅助工作装置的透视图；

图4是图1中辅助工作装置的侧视图；以及

图5是图1中辅助工作装置的底部平面图。

具体实施方式

参考附图，根据本发明与钻孔装置一起使用的用于在地下钻孔的辅助工作装置由参考数字10表示。辅助工作装置10大体上由包含轮轴14的辅助支承结构12、安装到轮轴上的若干叶片16以及驱动轮轴的液压马达18组成。

辅助工作装置10适于与参考数字50表示的钻孔装置一起使用，用于在地下钻孔。钻孔装置50一般包含：支承结构，由位于地表面54上的直立的支承柱52组成；平台56，在水平配置中由安排的支承柱进行支承，其中平台在地面之上在间隔开的位置形成屏障。钻孔装置还包含：钻孔马达(未示出)，由支承柱支承的钻杆移送机构(未示出)，以及有效连接到钻孔马达钻杆58延伸穿过平台56中的孔以被移送到地下以钻孔53。钻杆限定了中心纵向通道59，压缩空气沿其向下沿钻杆行走。钻杆在其下端有一个开口，空气通过开口离开钻杆进入到钻杆和钻孔侧壁之间的环形空间。

辅助工作装置10通过辅助支承结构12安装到可操作的平台56的下侧，同时也安置液压马达18。轮轴14规定了中心通道20，钻杆58可在其中旋转。辅助支承结构包括四个沿圆周等间隔的细长支承元件17，在平台56的悬挂配置中支承辅助支承结构。更具体地说，这些支承元件在其上端和下端分别枢转地连接至平台和轮轴。

叶片16通过安装支架25安装到轮轴14上并且从那里径向地向外延伸。更具体低说，叶片的形式是柔性橡胶翼板。每个翼板都具有对角延伸加强肋22。

参考附图中的图5，橡胶翼板沿圆周间隔排列并安装在轮轴14上从而以10°到30°之间的倾角α向外延伸，该角定义为沿着翼板16的中心延伸的平面“X”和相交于轮轴的旋转轴P的径向轴R之间的角。更具体地说，翼板相对轮轴的旋转方向A有效向后延伸。

在使用辅助工作装置10及其相关钻孔装置50期间，翼板16围绕钻杆58旋转并借此将正被钻杆58钻着的孔53吹出的碎屑移送到与孔间隔开的位置。从附图中的图2可以看出，碎屑的环状堆26围绕孔53形成并且与其间隔开。在图2中，箭头表示压缩空气沿着钻杆中心向下行走的方向，之后压缩空气与碎屑一起在那里产生，然后在环形空间中围绕钻杆向上，最后碎屑的行走方向是通过橡胶翼板向外抛掷。碎屑从孔中一产生就与橡胶翼板接触并且有效地向外移送，即，作为离心力作用在碎屑上的结果，有效地将碎屑向外扔到与孔间隔开的位置，并且在那里形成碎屑的环形堆26和收集碎屑。

碎屑被移送到与正在被钻着的孔间隔开的位置的事实确保了这些碎屑不会再次掉回孔中，在设想的环境中，这通常是一个与钻孔相关的问题并且会导致孔被碎屑堵塞，特别是从规定的环形空间提供用于吹送碎屑的压缩空气的压力不再充足时，特别是钻孔很深时也会发生。通过防止此类堵塞，可避免钻孔马达上不必要的负载，否则可能需要从环形空间中释放碎屑，可也能不再需要立刻反转钻杆的移送。这将确保钻孔相关的时间有效性，如果没有辅助工作装置，通常会受到负影响。

在钻孔操作期间，围绕钻杆旋转的橡胶翼板是耐用的并且有效地将碎屑移送到相对钻杆一定距离的位置。此外，由于翼板围绕钻杆旋转，从围绕钻杆的环形空间的完整圆周产生的碎屑都被移送远离钻杆。这可用于从围绕钻杆的完整圆周状区域有效地收集和移除碎屑。此外，由于在操作过程中翼板并未接触钻杆，它们不易遭受由于接触钻杆而造成的磨损和破损。

可以理解，辅助工作装置10可被提供为专用部件，即碎屑移送设备，并且该装置可相对钻孔装置独立提供或提供为钻孔装置的一部分。当提供为钻孔装置的一部分时，本发明也可清晰地延伸为这样的钻孔装置，其包含如上所述的辅助工作装置作为其一部分。

Claims (14)

1.一种与钻孔装置一起使用的辅助工作装置，所述钻孔装置用于在地下钻孔并且包含：位于地面上的支承结构，并包括平台，该平台在有效安置所述支承结构的地面之上间隔开的位置处形成屏障，钻孔马达，被支承结构有效支承在平台之上的钻杆移送机构，以及有效连接到所述钻孔马达的钻杆延伸穿过平台中的孔被移送到地下以在地下钻孔，在与此类钻孔装置相关的有效配置中，所述辅助工作装置包含：

辅助支承结构，被所述钻孔装置的支承结构有效地支承于所述钻孔装置的平台底下，所述辅助支承结构包括限定了中心孔的轮轴，所述钻杆通过所述中心孔有效延伸；

移送装置，由安装在所述辅助支承结构的轮轴上的若干叶片组成，并且可围绕所述钻杆有效旋转以便移送碎屑，即在使用过程中将碎屑从钻杆正在钻的孔中移送到与孔分隔的位置；以及

操作机构，用于旋转所述轮轴。

2.如权利要求1中的所述辅助工作装置，其中所述轮轴具有密封器件，在使用过程中可在所述轮轴和所述钻杆之间形成密封，防止碎屑的移送穿过所述轮轴的所述中心孔。

3.如权利要求1或权利要求2中的所述辅助工作装置，其中所述移送装置的叶片从所述辅助支承结构的轮轴径向地向外延伸。

4.如权利要求3中的所述辅助工作装置，其中所述叶片在轮轴顶视图中沿着与所述轮轴的相交的径向轴向外延伸。

5.如权利要求4中的所述辅助工作装置，其中所述叶片安装在所述轮轴上从而相对所述径向轴以一定的倾角向外延伸。

6.如权利要求5中的所述辅助工作装置，其中所述叶片可相对所述轮轴旋转的方向有效向后延伸。

7.如权利要求1-6中的任一所述辅助工作装置，其中所述叶片的形式是面板元件。

8.如权利要求7中的所述辅助工作装置，其中所述叶片的形式是柔性面板元件。

9.如权利要求8中的所述辅助工作装置，其中所述叶片的形式是橡胶翼板。

10.如权利要求1-9中的任一所述辅助工作装置，其中所述发明的所述辅助工作装置的所述辅助支承结构以要求的有效配置包含可支承所述移送装置的结构，所述配置与钻杆以及在使用过程中被所述钻孔装置的钻杆正在钻的孔有关，所述辅助工作装置与所述钻孔装置一起有效使用。

11.如权利要求10中的所述辅助工作装置，其中所述辅助工作装置的辅助支承结构借助所述钻孔装置的支承结构进行支承，所述辅助工作装置包含一组细长柔性元件，可在悬挂配置中借助所述钻孔装置的支承结构有效支承所述辅助支承结构。

12.如权利要求1-11中的任一所述辅助工作装置，所述辅助工作装置的所述操作机构包括耦合布置，用于将所述移送装置耦合到所述钻孔装置相关的功率输出。

13.如权利要求1-12中的任一所述辅助工作装置，其中所述操作机构包括有效连接到所述移送装置用于操作所述移送装置的驱动机构。

14.一种钻孔装置，包含如权利要求1-13中的任一所述辅助工作装置作为其一部分。