CN105927170A - 钻机及其调整机构 - Google Patents

Abstract

一种钻机，包括：基座；钻塔，所述钻塔从所述基座延伸出来；钻杆，所述钻杆被联接至所述钻塔，并由所述钻塔支撑；驱动机构，所述驱动机构被联接至钻塔，所述驱动机构使得所述钻杆相对所述钻塔移动，所述驱动机构包括齿条和啮合所述齿条的多个小齿轮；以及调整机构，所述调整机构被联接至所述驱动机构，所述调整机构包括多个滚筒和调整部件，所述调整部件使所述多个滚筒同时移向所述小齿轮，以接触所述齿条。

Description

钻机及其调整机构

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年2月26日提交的美国临时申请62/121172的优先权，其全部内容被援引并入本文。

技术领域

本发明涉及钻机，更具体地涉及用于爆破孔钻机的调整机构。

背景技术

爆破孔钻机在采矿业中常被用于钻通坚硬的岩石。可以在世界各地的煤矿、铜矿和钻石矿中看到爆破孔钻机。爆破孔钻机典型地包括：基座；钻塔(例如，钻架)，所述钻塔从所述基座延伸出来；一根或多根钻杆，所述钻杆被联接至所述钻塔，并由所述钻塔支撑，并且延伸进入钻孔；钎头，所述钎头联接至所述一根或多根钻杆的一端，并位于所述钻孔内；钻头，所述钻头联接至所述一根或多根钻杆的另一端；以及驱动机构，所述驱动机构被联接至钻塔，所述驱动机构以可控的方式相对所述钻塔上下移动所述钻头和所连接的钻杆。

发明内容

根据一个实施方式，一种钻机，包括：基座；钻塔，所述钻塔从所述基座延伸出来；钻杆，所述钻杆被联接至所述钻塔，并由所述钻塔支撑；驱动机构，所述驱动机构被联接至钻塔，所述驱动机构使得所述钻杆相对所述钻塔移动，所述驱动机构包括齿条和啮合所述齿条的多个小齿轮；以及调整机构，所述调整机构被联接至所述驱动机构，所述调整机构包括多个滚筒和调整部件，所述调整部件使所述多个滚筒同时移向所述小齿轮以接触所述齿条。

根据另一实施方式，一种调整机构包括：联接构件；第一螺杆，所述第一螺杆在所述联接构件的一侧从所述联接构件延伸出来；第二螺杆，所述第二螺杆在所述联接构件的相反侧从所述联接构件延伸出来；第一扭矩臂，所述第一扭矩臂联接至所述第一螺杆；第二扭矩臂，所述第二扭矩臂联接至所述第二螺杆；第一偏心轴，所述第一偏心轴联接至所述第一扭矩臂；第二偏心轴，所述第二偏心轴联接至所述第二扭矩臂；第一滚筒，所述第一滚筒联接至所述第一偏心轴；第二滚筒，所述第二滚筒联接至所述第二偏心轴；其中所述联接构件的旋转使得所述第一滚筒和第二滚筒同时朝一个方向移动。

通过参考本详细说明和附图，本发明的其它方面将变得更加明显。

附图说明

图1是钻机的示意侧视图。

图2是根据一种实施方式的用于图1的钻机上的驱动机构和调整机构的透视图。

图3是所述驱动机构和调整机构的前视图。

图4是所述驱动机构和调整机构的后视图。

图5是所述驱动机构和调整机构的一部分的剖视图。

图6是驱动机构和调整机构的另一个实施方式的后视图。

在详细解释本发明的任何具体实施方式之前，需要明白，本发明的应用并不限于在下面描述中阐明的或在下面附图中示出的结构细节和部件布局。本发明能够具有其他的具体实施方式，并且能够以各种方式来实践或者实施。另外，还应当明白，在此使用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应当被认为是限制。

具体实施方式

参考图1，爆破孔钻机10被示出为具有：钻塔14；基座18(例如，机房)，所述基座在所述钻塔14下面支撑所述钻塔14；操作员驾驶室22，所述操作员驾驶室22联接至所述基座18；以及履带26，所述履带26由履带驱动器30驱动，沿着地面34驱动钻机10。所述钻塔14联接钻杆38，并支撑钻杆38和配置在所述钻杆38的一端的钎头(未显示)。所述钻杆38和钎头被配置成向下延伸穿过所述地面34并进入钻孔(未显示)。在一些实施方式中，多个钻杆38被连接在一起以形成伸入钻孔的长钻柱。所述钻机10还包括调平用千斤顶42和撑杆46，所述调平用千斤顶42将所述钻机10支撑在所述地面34上，所述撑杆46将所述钻塔14支撑在所述基座18上。

继续参考图1，所述钻机10包括：钻头50；驱动机构54，所述驱动机构54被联接至所述钻头50；以及居间联接器58，所述居间联接器58既被联接至所述钻头50也被联接至所述钻杆38。所述驱动机构54驱动所述钻头50，以相对所述钻塔14移动所述钻杆38(例如，朝竖直方向上下进出钻孔)。

参考图2-5，所述驱动机构54包括：框架62(例如，托架)；第一小齿轮66，所述第一小齿轮66联接至所述框架62；第二小齿轮70，所述第二小齿轮70联接至所述框架62；以及单侧齿条74(图2和3)，所述单侧齿条74联接至所述小齿轮66、70并由所述小齿轮66、70驱动。如图2和4所示，所述小齿轮66、70由马达78旋转驱动，所述马达78被联接至所述框架62。所述齿条74被联接(例如，直接附着)至所述钻头50，从而所述齿条74的移动(例如，竖直移动)能够引起所述钻头50的移动(例如，竖直移动)。

参考图2和3，每个所述小齿轮66、70都包括齿面82以及至少一个间隔板(gap plate)86，所述间隔板86布置于所述齿面82的轴向。所述齿条74包括齿面90(图2)，所述齿面90与所述小齿轮66、70的齿面82啮合并接触，以驱动所述齿条74。所述齿条74还包括第一平坦接触面94和第二平坦接触面98。所述第一平坦接触面94(图2和3)被布置成邻近所述齿条74的齿面90，并且与小齿轮66、70上的间隔板86接合(例如，抵接)，以在所述小齿轮66、70的齿面82和所述齿条74的齿面90之间保持期望的间距。所述第二平坦接触面98(图3)被布置成与所述第一平坦接触面94相对。

如图2-5所示，在图示的实施方式中，所述小齿轮66、70被布置成相互之间竖直成线，以使得所述第一小齿轮66的位置正好在所述第二小齿轮的上方，并且使得所述齿条74能够通过所述齿面82、90的啮合和接触而沿着小齿轮66、70朝竖直方向被上下驱动。其他实施方式包括不同的安排。

继续参考图2-5，所述钻机10进一步包括调整机构102，该调整机构促进并保持小齿轮66、70的齿面82与齿条74的齿面90之间的啮合，即便沿着所述齿面82、90、间隔板86、第一和第二平坦接触表面94/98中的一个或多个会发生磨损。所述调整机构102防止或抑制齿轮间隙。

如图4和5所示，所述调整机构102包括调整部件106。所述调整部件106的长度既能伸长也能缩短以使扭矩臂彼此相对或背离地移动。例如，在图示实施方式中，所述调整部件106包括：联接构件108(例如，套筒螺母)；第一螺杆110，所述第一螺杆110从所述联接构件108的第一端114延伸出来；以及第二螺杆118，所述第二螺杆118从所述联接构件108的相反的第二端122延伸出来。如图5所示，所述螺杆110、118包括外螺纹124(例如，沿着整个或大体整个所述螺杆110、118)。所述联接构件108的第一端114和第二端122具有带有内螺纹的开口，以接纳所述第一螺杆110和第二螺杆118的外螺纹124。所述外螺纹和内螺纹被安排成，当所述联接构件108绕在所述第一螺杆110和第二螺杆118之间延伸的轴126以第一方向旋转，所述螺杆110、118沿着所述轴126以相同的速度彼此背离地线性移动。当所述联接构件108以相反的第二方向绕所述轴126旋转时，所述螺杆110、118沿着所述轴126以相同的速度彼此相对地线性移动。如图5所示，在一些实施方式中，在每个所述螺杆110、118上可以配置锁紧螺母130。所述锁紧螺母130抵靠所述联接部件108的所述第一端114和第二端122，以防止所述螺杆110、118的自我松释。

继续参考图2-5，在图示的实施方式中，每个螺杆110、118都被联接至扭矩臂138(图4和5)。每个扭矩臂138都被联接至偏心轴142(图5)，并且每个偏心轴142都被联接至滚筒146(图2、3和5)。在图示的实施方式中，每个滚筒146都包括钢制轮毂147以及绕着所述钢制轮毂147的外径的滚筒表层148(例如，聚氨酯层)。其他实施方式可以包括不同的材料。用一个或多个定位螺丝150(图4和5)将每个所述扭矩臂138联接至所述偏心轴142中的相应的一个，所述定位螺丝150支撑着所述联接构件108和所述螺杆110、118的重量。

参考图2和3，所述滚筒146被配置成与所述齿条74上的所述第二接触面98相接合。例如，当所述联接构件108以第一方向绕所述轴126旋转时，所述螺杆110、118以相同的速度彼此背离地移动，使得所述扭矩臂138也以相同的速度彼此背离地转动。所述扭矩臂138以相同的速度相互移开将使得所述滚筒146(和所述齿条74)能够以相同的速度朝所述小齿轮66、70移动，并压靠在所述第二平坦接触面98上。在图示的实施方式中，所述滚筒146朝垂直所述轴126的方向移动，这使得所述齿条74凭借每个滚筒146所施加的相同或大体相同的力被压紧在所述滚筒146和所述小齿轮66、70之间。在图示的实施方式中，每个滚筒146被布置成与所述小齿轮66、70中的一个大致相对。

参考图5，在图示的实施方式中，所述偏心轴142被配置成至少部分地位于固定轴套152内，并且在所述固定轴套152内旋转。在一些实施方式中，所述轴套152包括一个或多个衬套(例如，所述轴套152的每端上各一个)，以促进所述偏心轴142的旋转。所述轴套152被联接(例如，安装)至所述框架62。用紧固件156将端板154联接(例如，紧扣)至所述轴套152，并且所述端板154限制所述偏心轴142的轴向移动。锁紧板158被联接(例如，紧扣)至所述偏心轴142。垫片162和卡环166也被联接至所述偏心轴142，并且被配置在所述端板154和所述锁紧板158之间。密封轴承170被联接至所述偏心轴142和所述滚筒146。所述密封轴承170促进所述滚筒146绕垂直于所述轴126的轴的旋转。

参考图2和3，在一定时间之后，所述滚筒表层148由于在所述驱动机构54的运行过程中所产生的摩擦而发生磨损。此外，所述间隔板86以及所述第一接触面94和第二接触面98也会经历一些磨损。这些部件的磨损会降低所述齿面82、90的接触或啮合的程度，进而危及所述驱动机构54有效并高效操作的能力。为了维持期望的啮合和接触水平，可以用所述调整机构102使所述齿面82、90更加靠近彼此。所述调整机构102因此帮助维持在所述齿面82、90之间的紧密、持续的接触，以使得所述驱动机构54能够继续高效操作。

在一些实施方式中，提供了初始的间隙设置(也就是，为维持所述齿面82、90之间具有期望的啮合和接触的滚筒146的初始位置)。当所述滚筒表层148由于接触所述接触面98而开始磨损时，可以通过使用所述调整机构102改变所述间隙设置，以移动所述滚筒146，使其更加靠近所述小齿轮66、70。

在一些实施方式中，所述调整机构102可以被操作成将所述滚筒146从远离所述小齿轮66、70的第一位置移动向靠近所述小齿轮66、70的第二位置移动大约8mm至12mm。在一些实施方式中，所述调整机构102可以被操作成将所述滚筒146从远离所述小齿轮66、70的第一位置向靠近所述小齿轮66、70的第二位置移动大约10mm。其他实施方式包括不同的范围和数值。在一些实施方式中，所述第一位置是所述齿面82、90不再彼此接触的位置。在其他实施方式中，所述第一位置是一个或多个所述齿面82、90的至少一部分还彼此接触的位置，从而所述滚筒146向所述第二位置的移动能够致使所述一个或多个齿面82、90之间具有更大的表面接触，和/或有更多齿面90与所述小齿轮66、70上的齿面82发生啮合。在一些实施方式中，所述第一位置是滚筒146不再接合第二接触表面98的位置。在另外的实施方式中，所述滚筒146在所述第一位置和所述第二位置都与所述第二接触面98啮合。

参考图2-5，在图示的实施方式中，所述调整机构102有利地仅需要单个部件(即，所述联接构件108)的操作来使得多个滚筒146朝相同的方向移动。因此，不是使用多次调整，而是使用单次调整来缩小所述单侧齿条74和多个小齿轮66、70之间的间隙。这节约了终端用户宝贵的停机时间。此外，通过使用所述联接构件108、所述螺杆110、118以及所述扭矩臂138，存在无限数量的调整点(即，所述滚筒146的位置)。因此，所述滚筒146的调整能够根据期望被便利地调整，从而增强所述驱动机构54的性能。

在一些实施方式中，所述调整部件106包括替代所述联接构件108和螺杆110、118的一个或多个液压缸。所述液压缸被联接至所述扭矩臂138，并且它的操作能够产生上面描述的所述扭矩臂138和所述滚筒146的移动，这使得当所述液压缸以第一方向移动时，所述滚筒146朝向所述小齿轮66、70移动，而当所述液压缸以相反的第二方向移动时，所述滚筒146远离所述小齿轮66、70移动。

在一些实施方式中，提供了单独的液压缸、单独的联接构件或者两者的结合，每个小齿轮66、70各配一个，以使得每个液压缸或联接构件分别只驱动一个滚筒146朝向或远离所述小齿轮66、70中的一个移动。其他的实施方式包括联接构件、液压缸和/或其他类型的调整部件的不同的安排和结合。

在一些实施方式中，一个或多个所述滚筒146的位置被递增地调整。例如，参考图5，在一些实施方式中，至少一个所述端板154被安装至所述偏心轴142中的一个或者形成所述偏心轴142中的一个的一部分，这使得所述端板154能够与所述偏心轴142一起旋转。在这些实施方式中，所述端板154和所述轴套152都包括一个或多个开口(例如，在所述端板154内的一个或多个通透孔，以及在所述轴套152内的一系列锥形螺纹孔)。当所述偏心轴142旋转时，在所述端板154上的一个开口随所述偏心轴142一起旋转，并且最终与固定轴套152上的一个开口对齐。当开口如期望的那样对齐时，可以将紧固件插入所述开口以锁定所述端板154的相对旋转位置(以及最终锁定所述偏心轴142和所述滚筒146的位置)。这使得所述滚筒146的位置能够朝向或远离所述小齿轮66递增地移动预先确定的距离。

参考图6，在另一实施方式中，调整机构202包括位于所述扭矩臂138中的一个内的至少一个开口206。在图6图示的实施方式中，每个扭矩臂138包括两个呈弓形槽形式的开口206。所述开口206提供了通往所述扭矩臂138后面的固定轴套152的通道，以及通往所述轴套152内的一个或多个开口210(例如，螺纹的)的通道。紧固件214(例如，螺纹的)可以被插入所述开口206、210(图6图示了一个紧固件214)。当所述紧固件214被拧紧时，所述紧固件214的头部压靠所述扭矩臂138，并且固定所述扭矩臂138相对所述轴套152的位置，从而固定所述滚筒146的位置。通过将所述紧固件214从所述轴套152内的开口210松开，并且以期望的方式操作所述调整部件108(例如，旋转所述联接构件108)，进而允许所述紧固件214在所述开口206(例如，沿着所述槽)内滑动直至获得不同的旋转位置，所述滚筒146的位置可以被再次调整。一旦获得不同的旋转位置，所述紧固件214然后可以被重新插入所述开口210，从而再次锁定所述滚筒146的位置。

尽管参考一些优选实施方式详细描述了本发明，但是可以根据需要在本发明的一个或多个独立方面的范围和精神内做出多种变化和修改。

Claims (20)

1.一种钻机，包括：

基座；

钻塔，所述钻塔从所述基座延伸出来；

钻杆，所述钻杆被联接至所述钻塔并由所述钻塔支撑；

驱动机构，所述驱动机构被联接至所述钻塔，所述驱动机构使得所述钻杆相对所述钻塔移动，所述驱动机构包括齿条和啮合所述齿条的多个小齿轮；以及

调整机构，所述调整机构被联接至所述驱动机构，所述调整机构包括多个滚筒和调整部件，所述调整部件使所述多个滚筒同时移向所述小齿轮以接触所述齿条。

2.如权利要求1所述的钻机，其特征在于，所述齿条包括齿面和接触面，所述齿面啮合所述小齿轮，所述接触面被布置在所述齿面的相反面并接触所述多个滚筒。

3.如权利要求1所述的钻机，其特征在于，所述调整部件被联接至两个扭矩臂，并且被配置成既能伸长也能缩短以使得所述扭矩臂能够远离彼此和朝向彼此移动。

4.如权利要求3所述的钻机，其特征在于，所述调整部件包括联接构件和两个螺杆，所述两个螺杆从所述联接构件的相反的两端延伸出来，所述扭矩臂被联接至所述两个螺杆。

5.如权利要求4所述的钻机，其特征在于，所述调整机构包括偏心轴，所述偏心轴联接至所述扭矩臂，所述滚筒被联接至所述偏心轴。

6.如权利要求5所述的钻机，其特征在于，所述调整机构包括固定轴套和端板，所述固定轴套被布置成至少部分地围绕所述偏心轴中的一个，所述端板被联接至所述偏心轴并与所述偏心轴一起旋转。

7.如权利要求6所述的钻机，其特征在于，所述端板和所述固定轴套都包括开口，所述开口接纳紧固件以锁定所述偏心轴的旋转位置。

8.如权利要求1所述的钻机，其特征在于，所述调整机构包括扭矩臂，所述扭矩臂包括弓形槽和紧固件，所述紧固件延伸穿过所述弓形槽。

9.如权利要求8所述的钻机，其特征在于，所述调整机构包括偏心轴和固定轴套，所述固定轴套被布置成至少部分地围绕所述偏心轴，所述紧固件被配置成延伸进入所述固定轴套以锁定所述偏心轴的旋转位置。

10.如权利要求1所述的钻机，其特征在于，每个所述小齿轮都包括多个小齿轮齿和被布置成邻近所述多个小齿轮齿的间隔板，其中所述齿条包括多个齿条齿，所述多个齿条齿啮合所述小齿轮上的多个小齿轮齿，所述齿条进一步包括接触面，所述接触面被布置成与所述多个齿条齿相邻并且接触所述间隔板。

11.一种调整机构，其特征在于，所述调整机构包括：

联接构件；

第一螺杆，所述第一螺杆在所述联接构件的一侧从所述联接构件延伸出来；

第二螺杆，所述第二螺杆在所述联接构件的相反侧从所述联接构件延伸出来；

第一扭矩臂，所述第一扭矩臂联接至所述第一螺杆；

第二扭矩臂，所述第二扭矩臂联接至所述第二螺杆；

第一偏心轴，所述第一偏心轴联接至所述第一扭矩臂；

第二偏心轴，所述第二偏心轴联接至所述第二扭矩臂；

第一滚筒，所述第一滚筒联接至所述第一偏心轴；

第二滚筒，所述第二滚筒联接至所述第二偏心轴；

其中所述联接构件的旋转使得所述第一滚筒和第二滚筒同时朝一个方向移动。

12.如权利要求11所述的调整机构，其特征在于，进一步包括固定轴套和端板，所述固定轴套被布置成至少部分地围绕所述第一偏心轴，所述端板被联接至所述第一偏心轴并与所述第一偏心轴一起旋转。

13.如权利要求12所述的调整机构，其特征在于，所述端板和所述固定轴套都包括开口，所述开口接纳紧固件以锁定所述第一偏心轴的旋转位置。

14.如权利要求11所述的调整机构，其特征在于，所述第一扭矩臂包括弓形槽和紧固件，所述紧固件延伸穿过所述弓形槽。

15.如权利要求14所述的调整机构，其特征在于，进一步包括固定轴套，所述固定轴套被布置成至少部分地围绕所述第一偏心轴，其中所述紧固件被配置成延伸进入所述固定轴套以锁定所述第一偏心轴的旋转位置。

16.如权利要求11所述的调整机构，其特征在于，所述第一滚筒和第二滚筒都可沿着单个方向移动大约8mm至大约12mm。

17.如权利要求11所述的调整机构，其特征在于，所述第一滚筒和第二滚筒都包括钢制轮毂和聚氨酯表层。

18.如权利要求11所述的调整机构，其特征在于，所述联接构件的旋转使得所述第一扭矩臂以第一方向旋转，并且使得所述第二扭矩臂以相反方向旋转。

19.如权利要求11所述的调整机构，其特征在于，所述第一偏心轴被多个定位螺丝联接至所述第一扭矩臂。

20.一种用权利要求11所述的调整机构调整钻机的方法，其特征在于，所述方法包括：

旋转所述联接构件，使得所述第一滚筒和第二滚筒朝在所述钻机上的齿条移动并啮合所述齿条；以及

锁定所述第一偏心轴和第二偏心轴的旋转。