CN104411913B - 用于在钻岩中操控钻杆柱部件的装置和方法以及钻岩机 - Google Patents
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Abstract
一种用于相对于钻岩机(1)操控钻杆柱部件(8、8’、8”)的操控装置，钻岩机(1)包括旋转装置(4)，旋转装置(4)以能够来回移动的方式支承在给送梁(2)上并且设置用于钻杆柱部件的转动及驱动，其中，操控装置包括夹持单元(11)，夹持单元(11)用于夹持待置于钻机的有效钻杆柱位置(A)中或从该有效钻杆柱位置(A)移除的钻杆柱部件(8、8’、8”)。夹持单元(11)在给送梁的区域中绕第一摆动轴线(A1)在a)第一位置与b)第二位置之间以能够摆动的方式支承，第一位置与所述有效钻杆柱位置(A)对准，第二位置与用于待置于钻机的有效钻杆柱位置(A)中或从该有效钻杆柱位置(A)移除的钻杆柱部件的输送位置对准，其中，操控装置包括摆臂(7)，摆臂(7)具有用于支承钻杆柱部件的支承装置(7’)并且能够绕第二摆动轴线(A2)在用于钻杆柱部件的加载位置与所述输送位置之间摆动，其中，导引梁(19)能够在其与第一摆动轴线和第二摆动轴线(A1；A2)的相应区域相连的端部区域中进行紧固，并且其中，导引梁(19)形成用于所述第二位置中的夹持单元(11)以及用于输送位置中的摆臂(7)的机械止动。本发明还涉及一种钻岩机及一种方法。
Description
技术领域
本发明涉及用于相对于钻机操控钻杆柱部件的操控装置，其中，该操控装置包括夹持单元，该夹持单元用于夹持待置于钻机的有效钻杆柱位置A中或待从钻机的有效钻杆柱位置A移除的钻杆柱部件。本发明还涉及对应的方法和配备有这种操控装置的钻岩机。
背景技术
用于勘探的岩芯钻探通常通过钻岩机执行，其中，钻杆柱部件安置在有效钻杆柱位置中、借助于绞车在钻孔中提升或降低。绞索借助于吊栓紧固至最上的钻杆柱部件。由于岩芯钻探用于提取钻出岩芯以待研究，因此使用管状的钻杆柱部件。在提升钻杆柱期间——这经常被执行用以更换钻头，管柱被逐个提升，由此，各个管借助于钻机的旋转装置与下管保持器的协作而彼此松开。
现今，管从钻杆柱移除的最后松开至少部分地通过操作者手动执行，其中，该操控包括管最后脱扣、提升、以及导引至管装料架的区域。
在降低钻杆柱期间，反向执行工作步骤，使得呈管形式的新钻杆柱部件相继提升至其与钻杆柱对准的位置并通过操作者螺纹连接在一起。这些工作步骤使人有压力并且对操作者带来遭受提升和夹紧伤害的不容忽视的风险。
岩芯钻探通常执行到相当深的深度，诸如例如达到1000m至2000m之间的钻探深度。由于在操作中钻头经受磨损，必须相当经常地更换钻头，这导致必须将整个钻头从钻孔中提升出来，拆卸成钻杆柱部件，移除磨损的钻头并用新的钻头替换磨损的钻头，于是能够再次将钻杆柱降低到孔中。于是钻探另一段距离直到钻头必须再次更换为止等。在钻探过程中，冲洗液旋转开关(swivel)连接至钻杆柱的最上端以供给冲洗液用以将在钻探期间崩解的岩石物质移走。
发明内容
本发明的目的是提供一种上述种类的装置，其中，讨论并至少部分解决了根据上文所述的问题。这根据上文所述的操控装置得到实现，操控装置的特征在于，夹持单元在给送梁的区域中绕第一摆动轴线在a)第一位置与b)第二位置之间以能够摆动的方式支承，第一位置与所述有效钻杆柱位置对准，第二位置与用于待置于所述有效钻杆柱位置中或从所述有效钻杆柱位置移除的钻杆柱部件的输送位置对准，其中，操控装置包括摆臂，摆臂具有用于支承钻杆柱部件的支承装置并且能够绕第二摆动轴线在用于钻杆柱部件的加载位置与所述输送位置之间摆动，其中，导引梁能够在其与第一摆动轴线和第二摆动轴线的相应区域相连的端部区域中进行紧固，以及其中，导引梁形成用于所述第二位置处的夹持单元以及用于输送位置处的摆臂的机械止动。
通过夹持单元的可摆动性获得的是，夹持单元在第一位置处设置成将待彼此连接的钻杆柱部件的端部有效地对准。据此，能够实现待连接及待分离的钻杆柱部件之间的总体准确对准，从而安全地允许钻杆柱部件在螺纹连接操作期间的适当操控，并且从而避免螺纹损坏——这可能为错误的螺纹结合尝试所造成的结果。同样重要的是对准并控制螺纹连接分开。
通过能够摆动至第二位置所获得的是，夹持单元在该第二位置处将能够在输送位置处接合钻杆柱部件的端部，以便以对应的方式在此位置在将吊栓螺纹连接到被夹持的钻杆柱部件上或从被夹持的钻杆柱部件松脱、或者将冲洗液旋转开关(在钻杆柱的最后一个钻杆柱部件的情况下)螺纹连接到被夹持钻杆柱部件上或从被夹持钻杆柱部件松脱之前提供对准。夹持单元因此提供将吊栓或旋转开关紧固到处于输送位置处的钻杆柱部件上。
夹持装置的摆臂提供了被支承的钻杆柱部件从用于钻杆柱部件的加载位置摆动至所述输送位置，加载位置例如适当地为水平位置，输送位置通常为被支承钻杆柱部件的倾斜位置。
钻杆柱部件能够手动地或者通过任何本身已知的运输方法转移至加载位置。于是提供了在输送位置处与处于第二位置处的夹持单元的协作对准。
根据本发明，为了有效地并安全地确保夹持单元与由摆臂支承的钻杆柱部件之间的准确对准，设置导引梁，导引梁形成处于所述第二位置的夹持单元以及处于输送位置的摆臂的机械止动。出于此目的，导引梁能够在其与第一轴线和第二轴线的相应区域相连的端部区域进行紧固。该结构导致例如在给送梁的不同倾斜角的情况下、在用于钻机的支承件的变化的倾斜角和钻机的部分的不同竖直位置的情况下，钻机的在每个调节位置中的导引梁一方面能够通过所述机械止动或多或少自动地提供设定基准，另一方面还能够或多或少自动地提供由摆臂承载的钻杆柱部件的相对于夹持单元的适当端部定位。
本发明在其操控时产生主要优点。应指出的是，对于将用于岩芯钻探的钻杆柱部件螺纹连接在一起的对准要求非常严格。因此不容许待螺纹连接在一起的部件的对准偏差多于1°。较大的角度偏差很可能导致失效的螺纹连接以及更严重地引起螺纹损坏。
优选的是，导引梁能够绕与第一摆动轴线的区域相连的第一枢转轴线以可枢转的方式附接，以及特别地，第一枢转轴线与第一摆动轴线至少实质上同轴。同样地，优选的是，导引梁能够紧固成能够绕与第二摆动轴线的区域相连的第二枢转轴线枢转，以及特别地，第二枢转轴线与第二摆动轴线至少实质上同轴。这些结构逐个地有助于、并且特别是结合在一起能够甚至是消除了如下需要：在钻机重新定位后、或者甚至在钻机或用于导引梁的背离钻机的端部的支承件(例如装料架)无意地移动的情况下，调节导引梁和/或因此而调节在夹持单元上、相应地在摆臂上的协作装置。
在夹持单元的第一位置处，夹持单元定位成分别接合第一钻杆柱部件的端部和第二钻杆柱部件的端部。在第二位置处，夹持单元定位成分别地与待进入所述有效钻杆柱位置、在从所述有效钻杆柱位置取出的过程中的钻杆柱部件的端部对准以进行接合。
适当地，用于制造的导引梁具有线性延伸。
优选的，摆臂和/或夹持单元在与相应摆动轴线的区域相反的相应远端位置中具有抵接元件以用于在所述输送位置处与导引梁上的抵接装置对准接触。适当地，所述抵接元件和所述抵接装置中的至少一者能够调节以用于调节对准位置。
优选的，摆臂和/或导引梁包括相互的导引元件以用于摆臂在输送位置中的横向对准以便一定程度上消除摆臂相对于导引梁的相互横向倾斜的效果。
优选的是，导引梁设置有纵向导引件和能够沿纵向导引件传动地移动的夹持穿梭件，所述夹持穿梭件设置有以枢转的方式设置的导引夹持件以用于导引钻杆柱部件的第一端部区域，钻杆柱部件的另一端部区域设置成与吊栓接合。在利用吊索提升钻杆柱部件并将钻杆柱部件置于钻杆柱位置的过程期间、以及在将钻杆柱部件从钻杆柱位置提起及移除的过程期间，该结构实质上有助于操控。根据背景技术原理上没有提供对应的导引，而是替代地由操作者负责：当钻杆柱部件悬挂在吊索中时，在钻杆柱部件的最上提升位置处，对钻杆柱位置的进行准确定位以及从钻杆柱位置适当移除到输送位置以用于进一步运输。相反，具有夹持穿梭件的结构允许被提升的钻杆柱部件的自由端在相应位置中的安全和准确导引。
本发明还涉及一种钻岩机，该钻岩机包括旋转装置和根据上文所述的操控装置，该旋转装置用于钻杆柱的旋转及驱动并且能够由给送梁支承来回地移动。
本发明还涉及一种用于相对于钻岩机操控钻杆柱部件的方法。该方法的特征在于，夹持单元在给送梁的区域中绕第一摆动轴线在a)第一位置与b)第二位置之间摆动，第一位置与所述有效钻杆柱位置对准，第二位置与待置于所述有效钻杆柱位置中或从所述有效钻杆柱位置移除的钻杆柱部件的输送位置对准，其中，摆臂具有用于支承钻杆柱部件的支承装置，并且摆臂绕第二摆动轴线在用于钻杆柱部件的加载位置与所述输送位置之间摆动，以及其中，导引梁能够在其与第一摆动轴线和第二摆动轴线的相应区域相连的端部区域处进行紧固，以及其中，导引梁对所述第二位置处的夹持单元和输送位置处的摆臂进行机械止动。
以上关于发明的操控装置指示的优点以及从属特征也适用于发明的方法的方面。
现将通过实施方式的方式并参照附图更详细地描述本发明。
附图说明
图1示出了用于岩芯钻探的钻岩机的侧视图，其设置有根据本发明的操控装置并且与用于钻杆柱部件的装料架连接，
图2以放大比例示出了孤立的夹持单元的立体图，
图3示出了操控装置处于另一个位置情况下的与图1对应的侧视图，
图4示出了操控装置的夹持穿梭件的立体图，
图5a和图5b以较大的比例示出了与图1和图3中的位置大体对应的操控装置的立体图，
图6以图表的形式示出了根据本发明的方法的流程图，以及
图7a和图7b以较大的比例示出了处于不同位置的操控装置的立体图。
具体实施方式
图1示出了能够调节为不同角度的用于岩芯钻探的钻岩机的给送梁2。钻机包括旋转装置4，旋转装置4支承在给送梁2上以来回地移动。在(图中)旋转装置4下方设置有管保持器5以用于在需要时暂时保持钻杆柱。
在给送梁2旁边设置有用于对钻岩机提供压力流体等的动力驱动套件(未示出)以及绞车(未示出)。装料架6设置成用于接收以下述方式分别地进入钻岩机、从钻岩机取出的钻杆柱部件(用中断线8指示)。
装料架6能够以各种方式构成，但是在图1中例示为呈大体水平的台的形式，夹持件6能够斜置使得钻杆柱部件8能够朝向用于接收钻杆柱部件8的摆臂7滚动。
在图1中还用点中断线8”指示处于在提升阶段期间的位置、即相对于给送梁2的倾斜位置处的钻杆柱部件。
图1中的线8”拟用于示出在提升阶段期间的中间位置，提升阶段以钻杆柱部件处于与钻岩机的有效钻杆柱位置同轴的位置处结束。提升借助于螺纹连接在钻杆柱部件的最上部的吊栓(liftingplug)(25，参见下文)执行。在此过程期间，吊栓又连接至吊索(liftingwire)(未示出)，吊索越过给送梁的最上部的线轮(wire wheel)(未示出)并且吊索的第二部分与给送梁2实质上平行地延伸至设置在动力驱动套件3的区域中的绞车(未示出)。
此外，在图1中示出了吊栓25由夹持单元11夹持并螺纹连接至处于钻杆柱位置处的钻杆柱部件8’的端部。
图1还示出了所述端部从旋转装置4突出使得此钻杆柱部件8’处于有效钻杆柱位置A。钻杆柱部件8’具有用于与吊栓25上的对应公螺纹接合的母螺纹。
将另外的第二钻杆柱部件8”螺纹连接在第一钻杆柱部件8’上以用于加长钻杆柱以随后降低到钻孔中与螺纹连接在吊栓上的方法实质上对应。参见下文。
夹持单元11在图1中示出为处于第一位置，其中，由夹持单元11在第一位置处限定夹持位置并且第一位置设置有夹持位置轴线G(参见图1中的中断线)，夹持位置轴线G与所述有效钻杆柱位置A同轴。
另外，在该图中更详细地示出了导引梁19，导引梁19设置成对于在所支承的钻杆柱部件8的向上摆动输送位置中的摆臂7提供止动。此外，导引梁19对在其第二位置处的夹持单元11提供止动。此外，用7’指示了用于支承钻杆柱部件的呈托盘形式的支承装置。
在图2中较详细地示出的夹持单元11具有用于与所述第一钻杆柱部件8’(在图1中)接合的第一组夹持件12以及呈旋转夹持单元形式的旋转器14，旋转器14具有驱动辊20和用于这些驱动辊的驱动马达21，驱动辊20用于与诸如待被旋转的钻杆柱部件之类的部件接合。此外，夹持单元11设置有第二组夹持件13以与旋转夹持单元协作而与部件接合。每组夹持件12和13均包括诸如夹爪之类的一对夹持元件，所述一对夹持元件能够适当地单独操纵以便也用作用于前进的钻杆柱部件的止动件。这同样适合于包括一对旋转夹持装置的旋转夹持单元。
第一组夹持件12通过由15指示的液压缸操纵，第二组夹持件借助于液压缸17操纵。
具有驱动辊的旋转器14支承在能够摆动的旋转夹紧装置上，旋转夹紧装置通过液压缸——其中一个液压缸已示出并由16指示——与待转动的部件接合。
夹持单元11的包括旋转器14以及通常还有第二组夹持件13的部分能够沿平行于所述夹持位置轴线3的方向移置。参见双箭头。此可移置性的目的为对夹持单元11的部分、并且特别是对旋转器14施加轴向移动以及施加驱动辊的转动，使得对于在待旋转部件的旋转驱动期间的螺距进行补偿。
图2还示出了摆动单元18，摆动单元18附接至钻机并且支承夹持单元11，以绕第一摆动轴线A1在图1和图2所示的位置(第一位置)与向外摆动位置(第二位置)之间摆动，这在下文进行描述。
在图2中，各组夹持件12和13示出为一个相应的夹爪打开。通常来说，与钻杆柱部件的吊栓相接合的打开的第二组夹持件和旋转器14允许在不阻碍吊栓或钻杆柱部件8与第二组夹持件13接合的情况下吊栓或钻杆柱部件8旋转。在将另一个钻杆柱部件带到位置A处的现有的钻杆柱部件上方的位置中后(取代图1的吊栓25)，钻杆柱部件因此通过旋转器螺纹连接在一起，接头照常通过旋转装置4最后拧紧。于是能够通过放松吊索来降下钻杆柱。(当然在钻杆柱通过钻探下沉时以同样方式执行结合)。
于是，钻杆柱降低至图1所示的位置，由此，下一个钻杆柱部件已到达用8’指示的位置，其端部从旋转装置4突出并且吊栓25在该钻杆柱部件上方。该吊栓现将从钻杆柱松开。
吊栓25为回转装置并且因此具有两个能够相互旋转的部分——这在图2中示出——即，接合部26和提升部27，在接合部26的下部设置有公螺纹26’，公螺纹26’在自由端处指向钻杆柱部件，提升部27在其最外部设置有用于与上述的吊索协作的吊耳。
夹持单元11的旋转夹持单元包括驱动辊20，驱动辊20包括带有用于确保抵靠待旋转部件进行良好接合夹持的接合装置的表面。在所示的示例中，驱动马达21布置在驱动辊20的侧部并且与驱动辊20一起支承在对旋转器14进行支承的摆臂构造上。
当启用夹持单元11使得旋转器14和第二组夹持件13沿从钻杆柱部件8起的方向在轴向上移置时，使驱动辊20旋转以用于接合部26的旋转驱动。吊栓25沿从钻杆柱部件——吊栓25将要从该钻杆柱部件释放——起的方向轴向运动。同时，提升部27由所述第二组夹持件13保持以防止提升部27旋转并用于防止施加至吊索的不需要的旋转。
由此，第一组夹持件12夹持钻杆柱部件8’的端部，而旋转器14与吊栓25的接合部接触，且第二组夹持件13与吊栓25的提升部27接触，吊栓25的松开通过旋转器14的旋转执行。
当吊栓25从钻杆柱部件8’松开时(图1)，其通过摆动单元18的动作摆动，吊栓25从第一位置起在所述第二位置的方向上承载夹持单元11。为了允许该摆动，在旋转器14和第二组夹持件13与吊栓25仍然接合时，第一组夹持件12已打开。
图3示出了所述摆动单元18已将夹持单元11与被支承的吊栓25摆动至第二位置，在第二位置处，对准夹持位置以与由连接至所述装料架6的摆臂7支承的钻杆柱部件8协作。夹持单元11的该确定位置由导引梁19确保，导引梁19形成夹持单元11的摆动移动在所述第二位置处的机械止动。
图3还示出了摆臂7绕第二摆动轴线A2摆动至输送位置，其中，对应地，导引梁19为摆臂7的摆动移动在输送位置处的机械止动。
摆臂7和夹持单元11中的至少任一者在分别与第一摆动轴线和第二摆动轴线的位置相反的相应远端位置中适当地承载用于与导引梁对准接触的抵接元件(未示出)，导引梁在此处适当地设置有呈金属板、抵接臂等形式的特别的抵接元件(未示出)。在图5a和图5b中示出用于与支承夹持单元11的摆动单元8协作的抵接臂的示例。所述抵接元件和所述抵接装置中的至少一者能够借助适合的本身已知的距离调节装置(未示出)适当地进行调节以调节对准位置。在摆臂上还具有叉形导引元件30，导引元件30用于摆臂在输送位置的横向对准，通过该导引元件30，叉在输送位置中夹持在导引梁的侧边缘的周围。在导引梁上能够设置对应物，并且夹持单元也能够相应地设置与对应的导引元件接合的对应物。
应指出的是，所述第一组夹持件12处于当钻杆柱部件8到达所述输送位置时与钻杆柱部件8夹持接合的位置。现在，钻杆柱部件8的具有最外侧母螺纹的端部在输送位置中将能够由夹持单元11接近以进行夹持。
吊栓25由第二组夹持件13以及形成旋转夹持单元的旋转器14同时地保持并且现已准备好与钻杆柱部件8螺纹连接在一起。
为了对螺纹连接期间的螺距进行补偿，包括旋转器14和第二组夹持件13的单元在该情况下也将沿钻杆柱部件8的方向在轴向上移置并且旋转驱动辊。
在接合部26上的公螺纹26’(参见图2)完成螺纹连接到钻杆柱部件8的母螺纹中后，第一组夹持件12以及旋转器14和第二组夹持件13打开。据此，钻杆柱部件8借助于吊索自由地提升，使得钻杆柱部件8通过用点中断线8”示出的位置并随后在沿着图1中用G指示的“夹持位置轴线”的第二钻杆柱部件的位置处结束。
在钻杆柱部件8从夹持件释放前，在与吊栓螺纹连接在一起的端部相反的第二端部的区域中，钻杆柱部件8通过以枢转的方式附接至夹持穿梭件40的导引夹持件41夹持，所述导引夹持件41通过液压缸操纵。导引夹持件41的实施方式在图4中较详细地示出。于是，摆臂7降低至加载位置(图1)，在加载位置处，摆臂7避开以用于夹持穿梭件40的移动。
导引梁19设置有用于能够传动地移置夹持穿梭件40的纵向导引件42。枢轴43具有与第一摆动轴线A1和第二摆动轴线A2实质上平行的枢转轴线，以允许在包括钻杆柱位置和输送位置的相同平面中摆动。
导引夹持件设置成使得：在夹持了所述钻杆柱部件8后，导引夹持件导引钻杆柱部件8的自由端以控制钻杆柱部件8在提升过程期间的移动并导引该自由端与钻机中的钻杆柱位置A排齐。通过启用导引夹持件夹持钻杆柱部件并运行夹持穿梭件，导引夹持件设置成使得导引夹持件在自身不被旋转地控制的情况下依循枢转移动。然而，为了进行导引以到达用以夹持钻杆柱部件的正确位置，一方面在如图3所示的最外位置、另一方面在与给送梁相邻的靠内位置，必须绕枢轴43的轴线执行导引夹持件的有效旋转控制。这通过设置有用于导引夹持件41的旋转致动器的夹持穿梭件适当地完成，所述旋转致动器能够为液压缸的形式或任何其他的本身已知的旋转致动器的类型，从而根据上文所述在两个端位置之间起作用。
再次参照图3，示出了夹持穿梭件40与其导引夹持件41处于导引梁的第一最外位置中的第一位置(用实线表示)，以便夹持要被提升的钻杆柱部件8的第一端部，钻杆柱部件8的另一端部拟用于与吊栓等螺纹接合以与所述绞车协作。
在图7a中较清楚地示出的中间位置中，用附图标记40’(在图1和图3中用中断线)指示的夹持穿梭件正在导引钻杆柱部件8”。
在图7b中也较清楚地示出用附图标记40”(在图3中用中断线)指示的夹持穿梭件处于导引梁的靠近给送梁2的第二靠内位置的第二位置。此处，夹持穿梭件与导引夹持件41一起设置成将所述被夹持的钻杆柱部件排齐在钻杆柱位置的区域中。通常，能够通过通常设置在给送梁处并能够往复移动的对准辅助物(此处未示出)执行这种对准以将钻杆柱部件的移来的下端导入。
导引梁以枢转的方式附接在与第一摆动轴线A1的区域相连的第一枢转轴线L1处，优选地使得第一枢转轴线L1与第一摆动轴线A1同轴。导引梁19也以枢转的方式附接在与第二摆动轴线A2的区域相连的第二枢转轴线L2处，优选地使得第二枢转轴线L2与第二摆动轴线A2同轴。据此，由于当用于导引梁的在从给送梁所指向的端部上的支承件(诸如装料架6)锚定于地面时，在钻机的调节后导引梁会自动地具有适当的方向，故而当在不要求应用复杂测量方法的情况下以简单方式设定并重新定位钻机时，就具有了用于摆臂和夹持单元的摆动移动的止动的所期望的基准。
如在图中显而易见且示出的，在所示实施方式中以及在钻岩机的所示设定的情况下，摆臂以及夹持单元在竖直平面中、或至少在包括钻机中的钻杆柱位置A的轴线的平面中、或在与这种平面平行的平面中摆动，由此，轴线A1和A2是(实质上)水平的。如果需要在横向上倾斜地定位给送梁，则当然应需要分别使轴线A1和A2以及L1和L2具有对应的倾斜度。
优选地是，摆臂7在竖直平面、或在包括钻机中的钻杆柱位置A的轴线的平面、或在与这种平面平行的平面中摆动，直到摆臂到达与导引梁对准的位置。然而，不排除在变型实施方式中摆臂具有至导引梁从而允许对准的联接，其中，摆臂作出例如水平和竖直摆动移动的组合的替代性移动。也不排除例如两个枢转轴线L2’和L2”彼此成角度地延伸的变型。可能有所关注的是，例如为了进行操控而存在使加载位置不同于图中所示的位置地设置的要求。
在新的钻杆柱部件的安置及导入后，新的钻杆柱部件能够如上所述与钻杆柱螺纹连接在一起。
至此已描述了根据本发明的操控装置的用于例如在更换钻头之后降低钻杆柱的操作功能。在取起钻杆柱期间，原则上使用反向过程，即，将吊栓螺纹连接到处于有效钻杆柱位置中的钻杆柱部件上，将吊栓与所连接的钻杆柱拔起到下述位置：在所述位置中，旋转装置以本身已知的方式设置成将最上的钻杆柱部件与随后的钻杆柱部件拆开。
于是，将钻杆柱进一步提升使得下一个钻杆柱部件使其端部处于图1所示的位置，因此夹持单元11开始起作用，并且使得旋转器14夹持最上的钻杆柱部件，并且使得第一组夹持件12夹持下一个钻杆柱部件(“第一”)以用于与旋转器14对准，旋转器14被驱动以进行该钻杆柱部件的受控制的拆开。
于是，由此而松开的钻杆柱部件由所述导引夹持件夹持，并且以受控的方式在吊索放松的同时经由夹持穿梭件40离开给送梁2的移动而通过该钻杆柱部件的下端将其带离与有效钻杆柱位置平行的位置，使得钻杆柱部件最终到达输送位置。此处，松开的钻杆柱部件和吊栓能够由夹持单元11的夹持件夹持以将吊栓拆开。现在进行摆臂7的提升以接收钻杆柱部件，并且在拆开完成时，摆臂能够降低以将所支承的钻杆柱部件运走到装料架等。因此，能够按照需要多次重复该过程。
图5a和图5b出于清楚起见以放大比例分别示出了在对应于图1和图3部分的位置处的局部立体图。
44指示用于缆线/管链(未示出)的支承件。7’指示用于由摆臂7支承的钻杆柱部件的V形支承件。7”指示用于定位在摆臂的自由端处的钻杆柱部件的V形调节叉。
在图6中以图表方式示出包括根据本发明的关于在钻岩机中取起钻杆柱以便例如更换钻头的方法的方法序列，其中：
位置31指示序列的开始。
位置32指示将钻杆柱拉起至最上位置并且确保旋转装置在将最上钻杆柱部件从下一个钻杆柱部件松开后处于其最下位置中。
位置33指示夹持单元摆动到第一位置。
位置34指示启动第一组夹持件以用于夹持最下钻杆柱部件(图1中8’)的端部并且启动旋转夹持单元以用于夹持最上钻杆柱部件的端部(图1中8”)。
位置35指示最上钻杆柱部件通过旋转夹持单元松开以及因此打开夹持单元的所有夹持件。
位置36指示取出自由的钻杆柱部件并将其置于输送位置中，在输送位置中自由的钻杆柱部件借助导引夹持件支承在摆臂上。
位置37指示夹持单元摆动至第二位置并且夹持吊栓和自由的钻杆柱部件的端部以用于通过旋转夹持单元释放吊栓。
位置38指示摆臂摆动至加载位置以用于移除钻杆柱部件。
位置39指示序列的结束。
该序列用于根据需要进行多次重复。相反，当例如在更换钻头之后涉及降低钻杆柱时，通常以反向顺序执行步骤，这在附图的背景下进行了详细描述。
本发明已经在用于岩芯钻探的钻岩机的背景下进行了描述，但其也适用于诸如石油开采等的其他类型的钻机。
本发明能够在权利要求的限定范围内进行修改。夹持单元和摆臂的摆动移动通过不同类型的部件能够是不同的并且其能够附接至任何其他部件而非钻机的给送梁。
导引梁能够与枢转销附接，该枢转销与用于所述摆动轴线的销为共用元件。钻机/给送梁和支承件/装料架能够通过螺钉装置、通过焊接等分别面对面固定。纵向导引件能够包括诸如H型梁、E型梁等的凸缘的侧边缘之类的导引梁上的外部部分。优选地，夹持穿梭件通过驱动马达在线材等之上被驱动，夹持穿梭件还能够承载抵靠导引梁起作用的驱动马达。
摆臂能够以各种方式构造并且具有诸如斜槽形、叉形等的不同的众所周知种类的装置，以与被支承的钻杆柱部件协作。为了适应不同长度的钻杆柱部件，支承装置7’或摆臂上的斜槽中的任一者适当地设置有可调节或可更换的端部止动件。
优选的是，夹持单元设置有所述第一组夹持件以夹持第一钻杆柱部件的所述端部。然而，不排除用没有夹持功能的导引对准装置更换第一组夹持件。
Claims (20)
1.一种用于相对于钻岩机(1)操控钻杆柱部件(8、8’、8”)的操控装置，所述钻岩机(1)包括旋转装置(4)，所述旋转装置(4)以能够来回移动的方式支承在给送梁(2)上并且设置成用于所述钻杆柱部件的旋转和驱动，其中，所述操控装置包括夹持单元(11)，所述夹持单元(11)用于夹持将要被置于所述钻岩机的有效钻杆柱位置(A)中或将要从所述有效钻杆柱位置(A)移除的所述钻杆柱部件(8、8’、8”)，
其特征在于，
-所述夹持单元(11)在所述给送梁的区域中绕第一摆动轴线(A1)在a)第一位置与b)第二位置之间以能够摆动的方式支承，所述第一位置与所述有效钻杆柱位置(A)对准，所述第二位置与用于将要被置于所述有效钻杆柱位置(A)中或从所述有效钻杆柱位置(A)移除的钻杆柱部件的输送位置对准，
其中，所述操控装置包括摆臂(7)，所述摆臂(7)具有用于支承钻杆柱部件的支承装置(7’)并且能够绕第二摆动轴线(A2)在用于钻杆柱部件的加载位置与所述输送位置之间摆动，
其中，导引梁(19)能够在其与所述第一摆动轴线(A1)和所述第二摆动轴线(A2)的相应区域相连的端部区域处进行紧固，以及
其中，所述导引梁(19)形成用于所述第二位置处的所述夹持单元(11)以及用于所述输送位置处的所述摆臂(7)的机械止动。
2.根据权利要求1所述的操控装置，其特征在于，
所述导引梁(19)能够绕与所述第一摆动轴线(A1)的区域相连的第一枢转轴线(L1)以枢转的方式固定。
3.根据权利要求2所述的操控装置，其特征在于，
所述第一枢轴线(L1)与所述第一摆动轴线(A1)至少实质上同轴。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的操控装置，其特征在于，
所述导引梁(19)能够绕与所述第二摆动轴线(A2)的区域相连的第二枢转轴线(L2)以枢转的方式固定。
5.根据权利要求4所述的操控装置，其特征在于，
所述第二枢转轴线(L2)与所述第二摆动轴线(A2)至少实质上同轴。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的操控装置，其特征在于，
在所述第一位置处，所述夹持单元(11)定位成接合第一钻杆柱部件(8’)的端部和第二钻杆柱部件(8”)的端部。
7.根据权利要求1至3中的任一项所述的操控装置，其特征在于，
在所述第二位置中，所述夹持单元定位成与分别地将要被置于所述有效钻杆柱位置(A)中、从所述有效钻杆柱位置(A)移除的钻杆柱部件的端部对准接合。
8.根据权利要求1至3中的任一项所述的操控装置，其特征在于，
所述导引梁(19)具有线性延伸。
9.根据权利要求1至3中的任一项所述的操控装置，其特征在于，
所述摆臂(7)和/或所述夹持单元(11)在与相应的所述摆动轴线的区域相反的相应远端位置中设置抵接元件以用于在所述输送位置处与所述导引梁上的抵接装置对准接触。
10.根据权利要求9所述的操控装置，其特征在于，所述抵接元件和所述抵接装置中的至少一者能够调节以调节对准位置。
11.根据权利要求1至3中的任一项所述的操控装置，其特征在于，
所述摆臂和/或所述导引梁设置导引元件(30)以用于所述摆臂在所述输送位置中的横向对准。
12.根据权利要求1至3中的任一项所述的操控装置，其特征在于，
所述导引梁(19)设置有纵向导引件(42)和能够沿所述纵向导引件传动地移动的夹持穿梭件(40)，所述夹持穿梭件设置有以枢转的方式设置的导引夹持件(41)以用于引导钻杆柱部件的第一端部区域，所述钻杆柱部件的另一端部区域设置成与吊栓接合。
13.根据权利要求1至3中的任一项所述的操控装置，其特征在于，所述摆臂(7)和所述夹持单元(11)能够在竖直平面、或在包括所述有效钻杆柱位置(A)的轴线的平面、或在与所述平面平行的平面中摆动。
14.一种钻岩机，包括旋转装置(4)，所述旋转装置(4)用于钻杆柱的旋转和驱动并且由给送梁(2)支承而能够来回地移动，所述钻岩机的特征在于，所述钻岩机包括根据权利要求1至13中的任一项所述的操控装置。
15.一种用于相对于钻岩机(1)操控钻杆柱部件(8、8’、8”)的方法，其中，钻杆柱通过在给送梁(2)上以能够来回地移动的方式支承的旋转装置(4)旋转及驱动，其中，所述方法包括夹持将要被置于所述钻岩机的有效钻杆柱位置中、或从所述有效钻杆柱位置移除的钻杆柱部件(8、8’、8”)，
其特征在于，
-所述夹持单元(11)在所述给送梁的区域中绕第一摆动轴线在a)第一位置与b)第二位置之间摆动，所述第一位置与所述有效钻杆柱位置(A)对准，所述第二位置与将要被置于所述有效钻杆柱位置(A)中、或从所述有效钻杆柱位置(A)移除的所述钻杆柱部件的输送位置对准，
其中，摆臂(7)绕第二摆动轴线在用于钻杆柱部件的加载位置与所述输送位置之间摆动，所述摆臂(7)具有用于支承钻杆柱部件的支承装置，
其中，导引梁(19)能够在其与所述第一摆动轴线和所述第二摆动轴线的相应区域相连的端部区域处进行紧固，所述导引梁(19)对于所述第二位置处的所述夹持单元和处于所述输送位置处的所述摆臂进行机械止动。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在所述第一位置处，所述夹持单元接合第一钻杆柱部件(8’)的端部以及第二钻杆柱部件(8”)的端部，并且在所述第二位置处，所述夹持单元与分别地将要被置于所述有效钻杆柱位置(A)中、从所述有效钻杆柱位置(A)移除的钻杆柱部件的端部对准接合。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于，所述摆臂和/或所述夹持单元的抵接元件在所述输送位置处抵接所述导引梁上的抵接装置而与所述导引梁对准接触。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述抵接元件和所述抵接装置中的至少一者被调节以用于调节对准位置。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，
所述摆臂的所述抵接元件和/或所述抵接装置相互引导以用于所述摆臂在所述输送位置中的横向对准。
20.根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于，
所述摆臂(7)和所述夹持单元(11)在竖直平面、或在包括有所述有效钻杆柱位置(A)的轴线的平面、或在与所述平面平行的平面中摆动。
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