CN106812518A - 用于岩石钻孔的设备、岩石钻机和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于岩石钻孔的设备、岩石钻机和方法。该设备包括转动装置(TD)，该转动装置(TD)用于围绕钻具的纵向轴线移动钻具(8)。借助于交替转动系统(ATS)控制转动移动(T)，使得转动移动的方向连续地反向至第一转动方向和第二转动方向。所述钻具的转动角度受到限制，并且安全系统(SS)被构造用以监视操作并且保证不超过预定的转动角度。

Description

用于岩石钻孔的设备、岩石钻机和方法

技术领域

本发明涉及一种用于岩石钻孔的设备。该设备包括岩石钻孔机和可连接到岩石钻孔机的钻具。岩石钻孔机包括用于在钻孔期间围绕钻具的纵向轴线移动钻具的装置。

本发明进一步涉及一种岩石钻机和用于钻孔的方法。本发明的领域在独立的权利要求中被更具体地限定。

背景技术

在岩石钻孔中借助于布置到岩石钻机的岩石钻孔机将钻孔钻至岩石材料或土壤。可以在矿场、采石场、建设工作场所钻出钻孔并且钻孔可以是爆破孔、加固孔或具有任何其它目的的钻孔。在钻孔期间，钻孔机围绕钻具的纵向轴线旋转钻具。岩石钻孔机的旋转的钻具和旋转的机器部件可能引起纠缠(entanglement)和对于钻机的严重伤害。通常，通过防止在操作期间接近旋转部件或在人员进入危险区域之前停止旋转移动而注意对岩石钻孔单元的旋转部件的保护。已知的措施则是防止接近或在人员进入危险区域之前停止移动。固定的防护器以及其它物理保护装置诸如包围钻孔单元的危险旋转部件的保护罩可以提供适当的保护，但是它们也有一些缺点。保护罩等增加了钻孔单元的重量，增加了成本并降低了可视性。监视危险的钻孔区域的访问控制系统的缺点是：它们不提供足够的可靠性。因此，当前的解决方案具有一些问题并且它们不提供对于在不妨碍钻孔的生产率的情况下保护钻机的满意的解决方案。

发明内容

本发明的目的是提供新颖的并且改善的设备、岩石钻机和用于岩石钻孔的方法。

根据本发明的设备的特征在于，以独立的第一设备权利要求中所公开的特征为特征。

根据本发明的岩石钻机的特征在于，以独立的第二设备权利要求中所公开的特征为特征。

根据本发明的方法的特征在于，以独立的方法权利要求中所公开的特征为特征。

公开的解决方案的思想是：一种包括岩石钻孔机的设备，该岩石钻孔机设置有用于围绕钻具的纵向轴线移动钻具的转动装置。转动装置借助于一个或多个交替转动系统被控制，使得转动装置被构造用以重复地使钻具的移动的方向反向。因此，在钻孔期间，钻具具有重复地可变的转动方向。换言之，交替转动系统允许钻具在第一转动方向上并且相应地在第二转动方向上交替地移动，并且此外，交替转动系统被构造用以将第一转动移动和第二转动移动的大小限制为低于一个或多个预定的最大极限值。因此，公开的设备仅在两个转动方向上产生钻具的所允许的预定的转动移动。此外，设备包括一个或多个单独的安全系统。该一个或多个单独的安全系统用于保证钻具的所实现的转动移动的大小不超过所允许的预定的最大转动移动。安全系统可以相对于转动装置独立地操作。

公开的解决方案的优点是：它提供了对于岩石钻孔机和钻具的转动部件的简单和廉价的保护。因为没有对于物理保护盖诸如保护罩的需要，所以没有可视性障碍存在。此外，公开的解决方案不增加钻孔机的重量。应当注意，在实际测试中，与传统的旋转钻孔相比，钻具的交替转动移动的使用不降低钻孔的生产率。相反，由于交替转动移动，钻具的摩损更加均匀地分布，并且由于此，与其中钻具在一个方向上连续转动的传统的钻孔相比，钻具的使用寿命可以更长。此外，因为交替转动系统、实现的交替转动移动、或它们两者可以在持续的监视下，所以公开的解决方案是安全的。

根据实施例，公开的系统防止钻具在两个移动方向上的旋转。在两个转动方向上的所允许的预定的转动移动限制了转动移动，使得在正常钻孔期间，钻具不执行几圈完全的旋转。由于产生的转动移动重复地交替，所以在第一移动期间可能纠缠(entangled)的物件将在随后的第二移动期间在不引起严重的伤害的情况下被移除。

根据实施例，在两个转动方向上的所允许的预定的转动移动低于360°，或优选地在300°至360°之间。因此，钻具从不执行一圈完全的旋转，而是仅按照预定的角度移动而转动。因为钻具不旋转甚至一圈单个的旋转，所以不存在对于旋转的机器部件的纠缠的危险。

根据实施例，交替转动系统被构造用以在第一转动方向上和相应地在第二转动方向上在不产生一圈完全的旋转的情况下控制转动装置重复地使移动的方向反向。

根据实施例，公开的设备被构造用以为钻具产生对称的交替转动移动。此外，产生的转动移动在第一转动方向上和第二转动方向上具有相同或基本相同的大小。换言之，在两个移动方向上的转动角度相等。可以借助于交替转动系统控制对称的交替转动移动和它们的大小。

根据实施例，公开的设备被构用以产生几个转动循环，每个转动循环包括在第一转动方向上和第二转动方向上转动有限的转动角度。转动循环中的转动角度在两个方向上具有相同的大小。因此，每个转动循环的净转动角度为零。在钻孔期间，连续地执行几个转动循环。连续的转动循环的转动角度可以具有不同的大小，由此钻具围绕纵向轴线的角度位置被连续地改变。这样，可以增加钻孔效率，因为在钻具的远端处的钻头可以在每个转动循环之后影响到新的未破碎的岩石材料。

根据实施例，公开的设备被构造用以产生钻具的非对称的交替转动移动。此外，产生的转动移动在第一转动方向和第二转动方向上具有不同的大小。换言之，实现变化旋转角度的使用。可以借助于例如交替转动系统而控制在两个方向上的非对称交替转动移动和转动角度

根据实施例，至少一个安全系统相对于所述至少一个交替转动系统和转动装置在操作上是独立的而且是主导的。

根据实施例，所述至少一个安全系统物理地与所述至少一个交替转动系统和转动装置分开。

根据实施例，所述至少一个安全系统被构造用以监视岩石钻孔机的操作并且被构造用以响应于监视而保证所实现的转动移动的大小总是低于所允许的预定的转动移动。

根据实施例，转动装置是马达，该马达在结构上能够在第一方向和第二方向上产生连续的旋转。在此实施例中，转动装置是结构上能够产生旋转的旋转装置或转动马达，因而它和具有能够仅产生有限的转动运动并且因此其本身提供安全的内部结构的解决方案不同。此外，传动诸如齿轮传动也可以在结构上能够传递连续的旋转。因此，安全系统是单独的系统并且不是马达或传动的一部分。

根据实施例，设备包括一个或多个安全系统，该一个或多个安全系统被构造用以监视钻具的转动移动保持低于设定的最大转动值。此外，安全系统被构造用以响应于检测到超过设定的最大转动值而立即停止转动移动。除此之外，安全系统可以监视转动装置和交替转动系统的操作状况，并且可以响应于检测到所监视的装置和系统的操作故障而立即终止操作。由于钻具的立即停止和设备的终止操作，可以有效地防止危险的异常状态。例如，可以执行立即停止终止转动装置的操作电力的馈送。

根据实施例，安全系统相对于交替转动系统在操作上是独立的并且是主导的。安全系统可以包括一个或多个感测装置和其本身的处理装置，由此该安全系统不依赖于交替转动系统的装置。此外，由安全系统作出的指令和动作相对于正常操作系统的控制指令可以是优先的。

根据实施例，安全系统监视交替转动系统的操作并且响应于所检测到的交替转动系统的操作中的偏差而停止转动装置的操作。这样，安全系统通知交替转动系统是否失效，并且进一步，安全系统可以防止转动装置的进一步操作，直到系统被修复为止。

根据实施例，安全系统被构造用以终止钻具的转动移动，以便防止超过预定的最大转动大小。例如，转动移动可以被机械地限制。在交替转动系统失效的情况中，安全系统保证钻具的转动移动如所期望地保持并且没有安全问题产生。安全系统可以包括一个或多个机械止动器，该一个或多个机械止动器用于防止钻具转动多于所允许的转动。机械止动器可以被布置为与转动装置、钻具或钻柄连接。可替代地，或除此之外，机械止动器可以被定位为与辅助中间元件连接，该辅助中间元件可以被放置在钻柄与钻具之间。由于一个或多个机械或物理止动器，在转动装置的基本控制系统失效的情况中，可以安全地防止钻具的完全的旋转。

根据实施例，转动装置的构造被设计为仅允许在第一转动方向和第二转动方向上的有限的转动移动。转动装置的动力装置可以在一个移动方向上仅产生驱动力持续有限的时间段并且由此引起有限的转动移动。可替代地，或除此之外，例如动力装置和钻具之间的传动系统或元件可以仅传递具有有限大小的移动。因为转动装置的内部结构仅允许产生钻具的不连续的转动移动，所以转动装置本身为钻孔工作提供了安全。然而，设备的安全操作借助于在此专利申请中公开的安全系统和其特征额外地得到保证。此外，公开的转动装置的操作可以受交替转动系统控制，由此交替转动系统可以在已经在第一方向上执行了有限的转动移动后朝向第二方向使转动方向反向。交替转动系统可以被构造成用以两个方向上都产生最大的有限的转动移动，或可替代地，该交替转动系统可以控制转动装置在两个方向上产生具有所期望的大小的转动移动。

根据实施例，转动装置包括在转动装置的动力装置和钻具之间的传动装置。传动装置可以包括设置有有限的操作区域的一个或多个齿轮(gear wheel)或带齿表面，其中在齿轮或对应的齿轮元件的圆周的第一部分上存在用于转矩传递的合适的齿。齿轮或带齿表面的圆周的剩余的第二部分没有合适的齿并且因此用作非操作区域。因为操作区域和非操作区域，所以公开的具有缺少齿轮齿的传动系统能够仅将有限的转动移动从转动装置传递至钻具。因此，公开的传动系统可以通过利用物理装置保证传动系统在任何状态下都不会将无限的转动移动或者旋转传递至钻具。可允许的转动角度可以通过将齿轮的操作区域设定尺寸而被适合地设定。在正常的状态中，借助于交替转动系统控制转动装置的操作，并且公开的传动装置布置结构仅提供额外的安全。除了本段公开的内部安全布置结构之外，也可以采用在此专利申请中公开的其它单独的安全系统。公开的设置有具有缺失齿的齿轮的传动系统制造上廉价、耐用，且不要求额外的部件，并且其提供了用于防止过大的转动移动的可靠的物理布置结构。

根据实施例，设备的转动装置是压力介质操作的转动致动器，诸如液压或气动马达或气缸。借助于交替转动系统的一个或多个控制阀可以控制转动装置的操作。控制阀控制压力流体操作的转动致动器的压力介质端口中的当前(prevailing)压力，使得转动致动器的转动方向响应于控制阀的操作反向。设备的安全系统可以监视控制阀的操作并且可以响应于所检测到的交替转动系统的操作中的偏差而停止转动装置的操作。安全系统可以通过检测控制阀在操作期间正确的移动并且在设计的控制位置之间改变其位置而监视控制阀的操作。安全系统可以包括用于感测控制阀的物理移动的移动传感器、接近传感器和对应的检测装置。此外，在控制阀在一个控制位置中阻塞的情况中，此异常状态能够被立即检测到并且可以停止转动装置的操作。可替代地，或除此之外，安全系统还可以监视作用在连接到转动装置的压力介质端口的压力通道中的压力，并且可以基于压力数据确定控制阀的正确工作循环。

根据实施例，设备根据前述实施例所述并且进一步包括一个或多个电子监视元件。此外，安全系统的电子监视元件可以被布置为与控制阀连接，以便监视交替转动系统的控制阀的正确的操作。电子监视元件可产生感测信号，安全系统可以基于该感测信号决定继续或终止转动装置的操作。电子监视元件诸如传感器、感测装置、变换器和测量装置都是相对廉价的并且易于安装。

根据实施例，设备的转动装置是压力介质操作的转动致动器，诸如液压或气动马达或气缸。可以借助于交替转动控制系统的一个或多个控制阀控制转动装置的操作。控制阀控制压力流体操作的转动致动器的压力介质端口中的当前压力，使得转动致动器的转动方向响应于控制阀的操作反向。控制阀具有设置有至少两个操作位置的控制元件，在转动装置的操作期间，控制元件在所述至少两个操作位置之间移动；并且电子监视元件是被构造用以监视控制元件的物理位置的感测装置。

根据实施例，设备的转动装置是压力介质操作的转动致动器，诸如液压或气动马达或气缸。可以借助于交替转动控制系统的一个或多个控制阀控制转动装置的操作。控制阀控制压力流体操作的转动致动器的压力介质端口中的当前压力，使得转动致动器的转动方向响应于控制阀的操作反向。控制阀是压力控制的并且具有设置有至少两个操作位置的控制元件，在转动装置的操作期间，通过将控制压力引导至控制阀的至少一个压力端口而使控制元件在所述至少两个操作位置之间移动；并且电子监视元件是被构造用以监视控制阀的至少一个压力端口中的当前压力介质中的变化的感测装置。

根据实施例，设备的转动装置是压力介质操作的转动致动器，诸如液压或气动马达或气缸。可以借助于交替转动控制系统的一个或多个控制阀控制转动装置的操作。控制阀控制压力流体操作的转动致动器的压力介质端口中的当前压力，使得转动致动器的转动方向响应于控制阀的操作反向。控制阀是电控制的并且具有控制元件和电子监视元件，控制元件设置有至少两个操作位置，在转动装置的操作期间通过将电流引导至控制阀的至少一个电致动器而使控制元件在所述至少两个操作位置之间移动；电子监视元件是被构造用以监视控制控制阀的操作的电流的变化的感测装置。

根据实施例，岩石钻孔机的转动装置是压力介质操作的马达。例如，马达可以被液压地或气动地操作。

根据实施例，岩石钻孔机的转动装置是借助于压力管道连接到液压回路的液压马达。交替转动系统包括至少一个控制阀，该至少一个控制阀用于控制所述压力管道中的压力介质流，使得产生所期望的连续的反向转动移动。安全系统包括至少一个额外的第二液压马达，该至少一个额外的第二液压马达连接到所述至少一个上述的压力介质管道。第二液压马达与液压转动装置串联连接，由此使两个液压马达同时地操作。此外，额外的第二液压马达的所实现的转动移动的大小被机械地限制，因此额外的第二液压马达被构造用以防止转动装置超过所允许的预定的转动移动。可以与安全系统的控制装置连通的限制开关或感测装置可以与机械止动器或限制元件连接。在此实施例中，电子感测装置以及最终的机械的止动器防止钻具旋转或超过任何其它预定的转动角度极限。由于额外的串联连接的第二马达，机械止动器和电子感测装置可以位于钻孔单元的外部，因此存在更多它们的空间并且环境更加方便。

根据实施例，设备的安全系统包括至少一个感测装置，该至少一个感测装置用于检测由转动装置产生并被传递或引导至钻具的转动移动的转动角度。安全系统进一步设置有限定在第一转动方向和第二转动方向上的最大的可允许的转动移动的至少一个最大转动角度极限。一个或多个感测装置或检测器可以被布置用以监视转动装置和其部件、钻柄或钻具的转动移动。检测可以直接或间接地执行。产生的检测信号可以被传送到安全装置，该安全装置可以包括用于计算和确定钻孔的所实现的转动角度的处理装置。安全装置可以考虑岩石钻孔机的转动系统的传动比并且可以因此基于与系统的转动移动相关的任何接收到的检测信号而计算钻具的转动角度。因此，安全装置确定所实现的转动角度，将经确定的所实现的转动角度和设定的最大转动角度比较并且响应于检测到超过最大转动角度极限而停止转动。此实施例为进一步改善产生安全转动移动的设备的可靠性提供了廉价并且相当简单的解决方案。

根据实施例，设备的所实现的产生的转动移动通过感测钻具的所实现的转动移动而直接地确定。因此，安全系统设置有用于检测钻具的所实现的转动移动的一个或多个感测装置或检测器。感测装置可以被布置在钻具的附近处并且其可以产生被传送至安全系统以用于进一步处理的检测信号。安全系统基于接收到的检测数据确定或计算钻具的所实现的转动角度的大小，并且可以将检测到的转动角度值与设定的最大转动角度极限比较。在安全系统检测到所实现的转动移动超过最大转动角度极限的情况中，系统停止转动。这样，钻具的所实现的转动移动的大小总是低于所允许的预定的转动移动。

根据实施例，设备的所实现的产生的转动移动通过感测钻具的所实现的转动移动而被直接地确定，并且为了进一步确保钻具不转动多于所允许的而采用这个数据。安全系统设置有用于检测钻具的所实现的转动移动的一个或多个感测装置或检测器。感测装置可以被布置在钻具的附近处，并且钻具设置有至少一个监视带，该至少一个监视带布置在钻具周围。监视带可以包括几个标记、标签或检测器，该标记、标签或检测器可以借助于布置为接近监视带的感测装置检测。监视带的几个标记可以被定位，使得它们提供仅部分地覆盖围绕工具的监视带的整个圆周的感测区域。因此，没有任何标记的剩下的其余圆周提供了用于监测带的非感测区域。感测装置位于感测区域处，因此当它们和使预定的角度转动移动交替的钻具一起移动时，感测装置检测标记。监视带的感测区域根据所允许的转动角度设定尺寸。在钻具的转动超过所允许的转动角度的情况中，则没有标记的非感测区域变成位于感测装置处并且然后不产生检测信号。换言之，超过所允许的转动角度终止了检测信号的产生，并且这被解释为意指设备的故障。缺少检测信号的信息被传送至可以立即停止转动的安全系统。此外，如果监视带被移除，或如果标记或感测装置失效，则安全系统防止转动装置的操作，因为在这些情况中也没有正确的信号产生并且被安全系统接收。这样，防止操作者的任何误用并且不能够关闭安全系统和禁用监视。标记可以借助于感应式感测装置被远程检测，或可替代地，例如，感测可以基于磁性。再一个可能性是标记是可以通过采用读取器读取或检测的标签，该读取器的操作基于射频识别。监视带或条可以由塑料材料制成，并且标记可以嵌入塑料材料或固定到带的表面。此外，感测装置可以被安装到专用的支撑元件上，或其可以连接到位于钻具周围的任何结构。在进一步额外的实施例中，监视带可以被布置在与钻具一起移动的钻柄的周围。此外，可以采用与在监视钻具时相同的操作原理。

根据实施例。设备的所实现的产生的转动移动通过感测钻具的所实现的转动移动而直接地确定，并且为了进一步确保钻具不转动多于所允许的而采用这个数据。实施例与以前的实施例中公开的内容基本相似，但是不同在于，代替公开的监视带，钻具本身设置有可以借助于感测装置检测的标记。因此，在第一附加实施例中，几个标记或检测器被直接地固定在钻具的外表面上，因此它们能够借助于布置为接近钻具的感测装置感测。标记可以通过例如胶水固定而被安装到钻具。在第二附加实施例中，钻具的外表面设置有几个标记沟槽、突起或借助于感测装置可检测的任何其它表面特性或拓形(topographical)特征。应该提及的是，当监视钻具借助于其连接到转动装置的钻柄的所实现的转动时，也可以采用公开的特征。

根据实施例，钻具的横截面的外表面是有角度的。例如，钻具的横截面可以是六角形。此外，钻具的外表面包括边缘，当钻具转动时，该边缘可以借助于安全系统的感测装置被检测。感测装置产生检测信号，基于该检测信号，安全系统可以计算钻具的转动角度。如果监视检测到所实现的转动角度大于预定的所允许的转动角度，则安全系统停止转动移动。

根据实施例，岩石钻孔机包括用于连接钻具的钻柄，并且转动装置被构造成借助于钻柄转动钻具。安全系统被构造用以借助于一个或多个感测装置监视钻柄的所实现的转动移动。当然，钻柄和钻具具有相同的所实现的转动移动。安全系统基于钻柄的检测数据确定钻具的所实现的转动角度的大小。安全系统设置有至少一个最大转动角度极限并且当安全系统检测到超过最大角极限时，转动装置的操作被停止。可替代地，钻柄可以设置有限定围绕钻柄的圆周的有限的感测区域的几个标记或标签。如上述在先前的一个实施例中所讨论的，标记或标签被感测装置或读取器确定，并且当转动移动是根据有限的转动角度时，则产生正确的信号。当转动角度大于所允许的转动角度时，钻柄转动，使得在感测装置处不存在标记或标签并且不产生监视信号，因此安全系统停止转动移动。相似地，如果标记或标签丢失或失效，则不产生正确的监视信号并且设备被停止。

根据实施例，安全系统包括安装在钻具或钻柄附近处的一个或多个非接触感测装置、传感器、读取器或测量装置并且被构造用以确定由转动装置和控制转动装置的交替转动系统产生的所实现的转动移动。例如，与钻具或钻柄连接的感测装置可以是感应传感器。可替代地，或除此之外，感测装置的操作可以基于磁性或射频识别。

根据实施例，钻具的所实现的转动角度的大小通过感测转动装置或岩石钻孔机的一个或多个转动机器元件的移动而被确定。此外，安全系统可以包括一个或多个感测装置，该一个或多个感测装置安装到岩石钻孔机，以用于检测转动装置的所实现的转动移动。安全系统设置有需要的计算装置，用于基于旋转装置或传动装置系统的一个或多个机器元件的转动移动而确定钻具的转动角度。此外，安全系统设置有至少一个最大转动角度极限，并且安全系统可以将计算的钻具的转动角度和转动角度极限比较并且响应于超过最大转动角度极限而停止转动装置的操作。这样，钻具的所实现的转动移动的大小保持总是低于所允许的预定的转动移动。被布置为与岩石钻孔机连接的感测装置可以是安装在岩石钻孔机的机器元件的附近处的非接触传感器或者测量装置。例如，感测装置可以是感应传感器。可替代地，或除此之外，感测装置的操作可以基于磁性。此实施例可以在难以将任何指示器或标记安装到钻具或钻柄的情况中采用。

根据实施例，岩石钻孔机的转动装置是借助于压力管道连接到压力流体回路的压力流体操作的马达。加压流体被分批馈送至马达，因此马达可以在配量(dosed)的成批压力流体(batch)的影响下在两个转动方向上仅产生有限的转动移动。马达可以是液压马达。控制转动装置的操作的交替转动系统可以包括一个或多个控制阀。此外，安全系统可以包括一个或多个配量气缸机构，该一个或多个配量气缸机构连接到马达的压力管道。交替转动系统的控制阀可以控制配量气缸机构的往复运动。然后，配量气缸机构的每个行程可以将有限体积的加压流体配量至马达，因此配量的成批加压流体产生马达的有限的转动移动。由马达产生的最大转动移动可以通过影响配量的成批流体的体积而被调节。在可替代的解决方案中，往复的配量气缸可以替代为另一配量机构，诸如转动或旋转配量元件或空间。

根据实施例，岩石钻孔机的转动装置是借助于压力介质线路连接到压力介质系统的压力介质操作的转动致动器。转动致动器通过改变在转动致动器的一个或多个压力腔中的加压流体的特性操作。可以借助于交替转动系统控制加压流体的特性。例如，加压流体可以是气体或液压油。设备的安全系统可以包括一个或多个感测装置，该一个或多个感测装置被构造用以感测作用在连接至压力介质操作的转动致动器的至少一个压力介质线路中的压力介质的特性。可替代地，一个或多个感测装置可以被布置为与转动装置的压力端口或压力腔连接，以用于确定压力介质的特性。感测数据被安全系统收集，该安全系统构造用以借助于接收的感测数据监视交替转动系统的操作。通常，感测数据可以是压力或流量数据。

根据实施例，岩石钻孔机的转动装置是连接到压力介质系统的压力介质操作的转动致动器，并且设备的安全系统被构造用以接收与影响转动装置的操作的压力介质的特性相关的感测数据。安全系统可以包括一个或多个流量感测装置，该一个或多个流量感测装置被布置用以检测输送到转动致动器的压力介质流。安全系统被构造用以借助于感测的流量数据监视交替转动系统的操作。当转动装置的特性和尺寸诸如压力腔的体积是已知的时，可以基于感测的流量数据计算实现的转动移动的大小。可替代地，安全系统可以设置有流量的极限值，并且当监视转动装置的操作状况时，安全系统可以将感测的流量值和设定的极限值比较。

根据实施例，岩石钻孔机的转动装置是连接到压力介质系统的压力介质操作的转动致动器，并且安全系统包括一个或多个流动感测装置，该一个或多个流动感测装置被布置用以检测输送到转动致动器的压力介质流。安全系统被构造用以基于流量数据计算钻具的转动角度的大小。

根据实施例，岩石钻孔机的转动装置是连接到压力介质系统的压力介质操作的转动致动器，并且安全系统包括一个或多个流量感测装置，该一个或多个流量感测装置被布置用以检测输送到转动致动器的压力介质流。安全系统被构造用以监视流量的变化并且基于流量的变化确定交替转动系统的操作状况。因为压力介质操作的转动装置执行连续的反向转动移动，所以压力流在连接至转动装置的压力线路或端口中改变，并且这些流数据的改变可以被监视，以便确定执行正确的反向转动移动并且不存在大于设定的最大值的转动角度。所监视的流的变化可以是流的流向。压力介质操作的转动致动器包括一个或多个压力腔，每个压力腔设置有至少一个压力介质端口和线路。压力线路或端口中的压力流的方向可以被感测，并且基于感测的数据，可以检测到转动致动器的正确的反向转动移动。可替代地，或除此之外，监视的流的变化可以是流的持续时间。

根据实施例，岩石钻孔机的转动装置是连接到压力介质系统的压力介质操作的转动致动器，并且设备的安全系统被构造用以接收与影响转动装置的操作的压力介质的特性相关的感测数据。安全系统可以包括一个或多个压力感测装置，该一个或多个压力感测装置被布置用以检测转动致动器的至少一个压力介质线路中的压力。可替代地，压力感测装置可以被布置为与转动装置的一个或多个压力端口或腔连接。安全系统被构造用以借助于感测的压力数据监视交替转动系统的操作。因为转动装置执行反向转动移动，所以压力在转动装置的压力线路、端口和工作压力腔中波动，并且此特征可以被采用，以监视交替转动系统和转动装置的正确的操作状况。

根据实施例，岩石钻孔机的转动装置是连接到压力介质系统的压力介质操作的转动致动器，并且设备的安全系统被构造用以接收来自一个或多个压力传感器或压力测量装置的感测的压力数据。借助于将压力介质引导至转动装置的压力端口以便执行反向转动移动的交替转动系统控制转动装置的操作。通过测量影响转动装置的当前压力，可以检测交替转动系统的操作状况。可替代地，压力感测装置是压力开关，该压力开关被构造成：当压力介质线路中的压力超过极限值时，产生对于安全系统的指示。压力开关可以是电操作的并且可以产生电检测信号。当压力介质被馈送到用于产生反向转动移动的转动装置的工作压力腔时，安全系统可以基于接收到的检测信号确定时间段的持续时间。安全系统可以基于检测到的数据计算所实现的转动移动，或者其可以将检测数据与参考数据比较，从而确定压力介质的馈送的最大持续时间。

根据实施例，借助于位于转动钻具或钻柄的附近处且借助于可弯曲的导线或条带连接至钻具或钻柄的特殊开关而监视钻具的转动运动。连接导线具有预定的长度，该长度被设定尺寸，使得在不引起触发开关的情况下允许期望的有限的转动移动。当钻具和钻柄转动时，可弯曲的导线收紧并且对开关引起力效果。超过有限的转动移动被布置为引起开关被触发并且停止转动装置的操作。开关可以是紧急停止开关。包括用于可弯曲的导线或条带的可旋转卷筒的起伏(yoyo)型元件可以与开关连接。卷筒的旋转可以引起对紧急开关的力效果并且可以由此当检测到转动移动超过预定的极限时使转动装置停止。

根据实施例，借助于从钻具或钻柄的外表面突出的一个或多个物理止动元件监视钻具的转动运动，该钻具或钻柄借助于转动装置转动。在钻具或钻柄的附近处以及平行于钻具或钻柄地定位有一个或多个安全线或对应的纵向元件，该对应的纵向元件被设定在突出的止动元件的范围(reach)内。根据设备的所允许的最大转动角度布置一个或多个止动元件以及一个或多个安全线的相互位置。安全线可以连接到紧急开关，以用于在转动装置执行超过设定的最大值的转动角度的情况中提供立即的止动。

根据实施例，交替转动系统包括电控制装置。电控制装置可以是包括用于执行软件程序代码的一个或多个处理器的计算机。软件程序的执行可以被构造用以使交替转动系统控制转动装置，以重复地使转动移动的方向反向并且确保转动运动的大小总是低于所允许的最大转动角度。电控制装置还可以接收与由转动装置产生的所实现的转动移动相关的测量信号和数据。此外，电控制装置可以监视设备的操作并且如果检测到到不期望的操作，则可以执行软件程序中限定的安全措施。因此，可以借助于软件手段控制和监视转动装置的安全操作。

根据实施例，通过采用两个或更多个上面公开的实施例保证转动装置的安全操作。因此，通过使用几个安全布置结构、物理装置、电子装置和控制原理可以确保钻具的有限的转动移动。

根据实施例，在安全系统检测到系统中的任何异常的情况中，设备可以防止转动装置的操作。这样，防止了操作者的任何误用并且不能够关闭安全系统以及禁用监视。设备可以包括用于确定系统的操作状态和安全性的自检查特征。

根据实施例，转动装置是电转动致动器。此外，交替转动系统包括用于控制被引导至电转动致动器的电流的至少一个电控制元件，因而转动致动器的转动方向响应于控制元件的操作反向。设备的安全系统可以被构造用以监视交替转动系统及其控制元件的操作状况。可替代地，或除此之外，安全系统可以监视钻具的所实现的转动角度，并且如果检测到的转动角度超过预定的最大转动角度极限，则终止转动。此外，岩石钻孔机、钻柄或钻具可以装备有用于防止钻具的完全旋转的机械止动器。

根据实施例，设备和系统可以包括与正常钻孔模式不同的受限制的操作模式。例如，当钻孔是所谓的延伸杆钻孔时，可以在将钻杆联接到一起的持续时间选择受限制的操作模式。受限制的操作模式可以允许钻具旋转一圈或多圈完全旋转但是旋转速度被限制为非常低，因而缓慢的旋转部件不会引起危险。当受限制的操作模式被连接时，操作者可以通过使用警告信号和指示器得到通知。

根据实施例，安全系统被构造用以响应于检测到的交替转动系统的故障和/或检测到的安全系统的故障而为设备的操作者产生检测信号，并使旋转立即停止，因而操作者变得知道设备的操作状况。因此，设备包括一个或多个指示器。

根据实施例，公开的解决方案在冲击钻孔中实施，诸如顶锤钻孔(top-hammerdrilling)、潜孔钻孔。

根据实施例，公开的解决方案在旋转钻孔中实施。

以上公开的实施例可以在公开的设备以及公开的岩石钻机和方法中实施。因此，以上实施例和从属的设备权利要求包括适合的附加特征，该适合的附加特征可以被用作用于修正的附加步骤和过程以及此专利申请的独立的方法权利要求。

以上公开的实施例能够组合，以形成设置有必要的特征的适合的解决方案。

附图说明

在附图中更详细地描述了一些实施例，其中

图1是示出用于地面工作场所并且被布置为实施公开的设备和方法的岩石钻机的示意性侧视图，

图2是示出设置有转动装置和用于产生重复地反向转动移动的交替转动系统的岩石钻孔单元的示意侧视图，

图3示出呈现收集用于安全系统的感测数据的公开的设备和示例的元件和特征的示意图，

图4示出呈现根据公开的解决方案的适合于用于转动钻具的一些可替代转动装置的示意图，

图5示出呈现交替转动系统和其控制装置的一些可替代实施例的示意图，

图6示出呈现用于安全系统以监视交替转动系统的操作的一些可替代方式的示意图，

图7示出呈现用于安全系统以监视由转动装置产生的所实现的交替转动移动的一些可行方式的示意图，

图8示出呈现与不同类型的转动装置的结构差异以及它们的产生旋转的结构能力相关的一些特征的示意图，

图9示意地示出设置有岩石钻孔机的液压回路，该岩石钻孔机包括用作转动装置的主液压马达，并且其中安全系统包括与主液压马达串联连接的额外的第二液压马达，

图10a至图10d示意地示出用于保证所产生的转动移动的大小总是有限的一些可替代安全系统，

图11示意地示出设置有配量气缸机构的液压回路，该配量气缸机构用于给转动装置提供在两个转动方向上引起交替转动移动的配量的成批压力流体，

图12a至12d示意地示出安全布置，其中，钻具设置有监视带，该监视带包括远程可读标记，远程可读标记位于感测区域处并且被构造成：当钻具在期望的转动范围中正确的操作时，产生检测信号，并且

图13示意性示出机械安全布置结构，其中，齿轮传动设置有不完全的齿轮齿系统，因而传动不能够将旋转传递至钻具。

为了清楚起见，附图以简化的方式示出公开的解决方案的一些实施例。在附图中，相同的附图标记指示相同的元件。

具体实施方式

图1示出岩石钻机1，该岩石钻机1包括：可移动载架2、一个或多个钻臂3和布置在钻臂3中的钻孔单元4。钻孔单元4包括馈送梁5，能够借助于馈送装置7使岩石钻孔机6在馈送梁5上移动。此外，钻孔单元4包括钻具8，由岩石钻孔机6的冲击装置产生的冲击脉冲利用钻具8传递至待被钻孔的岩石。岩石钻孔机6还设置有用于在钻孔期间围绕钻具的纵向轴线移动钻具8的转动装置。如被箭头和附图标记T所指示的那样，转动装置被控制用以重复地使钻具的移动的方向反向。应该提及的是，在一些钻孔技术中，可以在不提供具有冲击脉冲的钻具的情况下执行钻孔，因此则岩石钻孔机6不具有任何冲击装置。

岩石钻机1可以包括一个或多个控制单元CU1，该一个或多个控制单元CU1可以被构造用以控制交替转动系统，以便给钻具8提供重复地反向转动运动T。可替代地，交替转动系统可以是被布置用以控制压力流体操作的转动装置的压力介质或电控制的控制阀。因此，可以在软件程序和其它电控制装置的控制下或借助于液压或者气动控制装置而控制交替转动移动。

机载控制单元CU1还可以被构造作为安全系统的一部分操作，该安全系统被构造用以保证所实现的转动移动T的大小总是低于所允许的预定值。此外，控制单元CU1可以设置有安全软件程序。钻孔单元4可以设置有一个或多个用于监视例如钻具8、钻柄9或岩石钻孔机6的内部元件的所实现的转动移动的感测装置SD1至SD3。感测装置SD的产生的感测数据可以被传送至控制单元CU1并且可以在其中被处理。在安全系统检测到转动移动超过设定的最大极限值的情况中，则停止钻孔机6的操作。

可替代地，安全系统可以包括控制单元CU2或其本身的适合的电子装置。专用控制单元CU2可以位于载架上，或者其可以是岩石钻机1的外部的装置。专用控制单元CU2可以与岩石钻机的控制单元CU1连通，用于接收感测数据并且传送用于触发紧急停止的控制数据。因此，可以借助于岩石钻机的主控制单元CU1控制交替转动系统和安全系统，或可替代地，系统可以具有一个共享的控制单元或一个或多个它们自己的专用控制单元。此外，在此专利申请中，术语“控制单元”可以指适合于处理感测数据并且执行限定的动作的控制单元以及对应的电控制装置中的任一个。

如图1所示，不需要在钻具8和岩石钻孔机6的周围使用保护罩，因为公开的交替转动系统重复地产生用于钻具8的反向转动移动而非连续的旋转，并且因为安全系统保证正确的设备的操作。由于此，钻孔位置的可视性是良好的并且钻孔单元具有较小的外尺寸和重量。

图2公开了包括岩石钻孔机6的岩石钻孔单元4，该岩石钻孔机6设置有液压操作的转动装置TD和用于控制转动装置TD的交替转动系统ATS。岩石钻孔单元4进一步包括用于保证岩石钻孔机6的操作的安全系统SS。转动装置TD可以是连接至液压系统10的液压马达15，该液压系统10包括压力介质管道11或流体管道、压力源12和容器13。交替转动系统ATS可以包括控制阀14，该控制阀14连接至液压系统10并且被布置用以改变液压马达15的压力端口中的压力介质的方向。例如，可以借助于岩石钻机的控制单元CU控制控制阀14。如图2中的箭头所指示，控制阀14可以在至少两个控制位置之间线性地移动，或在可替代的构造中，阀可以在控制位置之间转动。当控制阀14重复地改变其控制位置时，转动装置TD产生反向的转动运动。换言之，控制阀14连续地改变转动装置TD和钻具8的转动方向。

安全系统SS可以包括用于检测控制阀14的正确的移动或位置的一个或多个移动或位置感测装置SD4。因此，感测装置SD4可以监视控制阀14的工作循环。可替代地，或除此之外，压力或流量感测装置SD5和SD6可以被布置至液压马达的压力端口、或被布置至由控制阀14控制的压力管道。借助于感测装置SD5和SD6，可以检测被控制的压力线路中的液压流体的特性和变化，并且可以基于感测的数据确定正确的操作。此外，可以布置一个或多个感测装置SD7以监视液压马达15的所实现的转动移动或液压马达15内部的加压流体的特性。也能够借助于感测装置SD1至SD3以与图1中相似的方式监视所实现的转动移动。感测装置SD3可以被布置用以检测例如岩石钻孔机6的传动元件的移动。因此，安全系统SS可以包括一个或多个感测装置SD并且存在几个可替代的方式，以监视岩石钻孔机和交替转动系统ATS的正确的操作。

由一个或多个感测装置SD1至SD7产生的感测数据可以被传送至安全系统SS的控制单元CU。控制单元CU确定转动装置TD和交替转动系统ATS是否正确地操作，并且如果缺陷被指出，则系统控制一个或多个紧急停止ES，以停止转动装置TD的操作。在图2中，紧急停止ES可以包括至少一个阀，该阀被构造成：当致动时，防止压力介质流进压力介质管道11。

图3示出以更加一般的概念呈现图1和2的已经公开的特征的示意图。安全系统SS可以包括控制单元CU或其本身的电控制装置，因而其可以是相对于岩石钻机的控制单元独立的装置。安全系统SS包括输入装置16，该输入装置16例如用于馈送感测数据、软件程序、控制原理和转动角度极限值。安全系统还包括一个或多个处理器17，该一个或多个处理器17用于执行输入软件程序、用于进行需要的计算和用于产生控制指令。可以借助于显示装置、指示器灯或对应的指示装置18向岩石钻机的操作者提供所需要的信息，因而操作者知道公开的设备的操作状态。安全系统SS可以致动紧急停止ES，以防止将操作电力传送至转动装置TD。例如，当转动装置是流体操作的时，紧急停止ES可以是阀，并且当转动装置是电操作的时，紧急停止可以是电开关。

图4示出呈现根据公开的解决方案的适合用于转动钻具的一些可替代转动装置TD的示意图。转动装置TD可以是电操作的马达或致动器，或可替代地，其可以是压力流体操作的致动器诸如液压或气动马达或气缸。

图5示出呈现交替转动系统的一些可替代实施例的示意图。交替转动系统ATS可以包括电控制元件，该电控制元件可以控制电转动装置的操作。例如，电控制元件可以是开关，并且可以被控制单元中执行的软件程序控制。可替代地，交替转动系统ATS可以包括液压或气动控制阀14，该液压或气动控制阀14被构造用以控制压力介质流动。控制阀14可以是压力控制的或电控制的，以便在控制位置之间移动阀。

图6示出呈现用于安全系统以监视交替转动系统的操作的一些可替代方式的示意图。如上面已经公开的那样，安全系统可以包括用于检测控制阀的物理位置的感测装置和/或用于监视被引导至交替转动系统的流体操作控制阀的控制流体的当前压力和流量的感测装置。此外，当交替转动系统被在交替转动系统的控制单元中执行的软件程序控制时，可以在没有感测装置的情况下执行监视。此外，安全系统可以监视软件程序的执行和控制单元的操作。

图7示出呈现用于安全系统以监视由转动装置产生的实现的交替转动运动的一些可行方式的示意图。如连同先前的附图所公开的那样，安全系统可以包括用于感测钻具、钻柄和/或转动装置机器或传动部件的所实现的转动移动的大小的一个或多个感测装置。进一步可替代是，当借助于转动装置转动的钻具或任何其它部件转动至所允许的预定的转动区域内部时，产生和接收检测信号。连同图12a至图12d更详细地公开此解决方案。

图8示出用一般方式呈现与不同类型的可能的转动装置的结构差异相关的一些特征的示意图。岩石钻孔机可以设置有转动装置，该转动装置的内表面仅允许在不旋转的情况下产生有限的转动角度。转动装置还可以设置有能够仅传递具有有限的转动移动的移动的传动装置。因此，转动装置其本身可以关于转动是安全的。然而，在转动装置结构上能够产生旋转的情况中，有限的转动移动可以通过控制执行，借助于交替转动系统，转动装置仅执行有限的移动。可替代地，或除此之外，可以采用用于限制转动移动的机械止动器。机械止动器可以被认为作为机械安全系统单独地操作，或与设置有电感测、处理和致动装置的电安全系统一起操作。

图9公开了连接至液压回路10的液压岩石钻孔机6，该液压回路10包括流体管道11a和11b、压力介质源12和容器13。岩石钻孔机6的转动装置TD是连接到流体管道11a和11b的第一液压马达15。交替转动系统ATS包括控制阀14，该控制阀14用于控制压力介质在流体管道11a和11b中流动的方向。安全系统SS包括额外的第二液压马达19，该第二液压马达19连接到流体管道11b。第二液压马达19与第一液压马达15串联连接，因此两个液压马达15、19同时地操作。可以根据第一液压马达15的液压体积和岩石钻孔机的传动装置设定第二液压马达19的液压体积，因此第二液压马达19和钻具8的转动移动具有相同的大小。

可以借助于可被布置在转动元件21(诸如轴)上的机械止动器20限制第二液压马达19的所实现的转动移动的大小。止动表面22或对应的配合元件可以在转动元件21的周围，用于限制止动器20的转动运动。因此，公开的机械止动器系统将第二液压马达19停止在由止动表面22设定的移动范围的极限位置处，在该位置之后没有液压流体流过第二液压马达19。因此，流体管道11b被阻塞并且第一液压马达15也被停止。能够认为第二液压马达19使成批液压流体配量通过第二液压马达并且因此在两个转动方向上都对第一液压马达15有影响。借助于控制阀14，流体在液压回路10中流动的方向和液压马达15、19的操作方向可以反向。抗气蚀元件(anticavitation element)23可以处在流体管道11a和11b之间，通过允许在特定状态中流体流过气蚀元件23，从而防止液压泵15、19的气蚀。

此外，限制开关或用于在止动器20接触抵靠止动表面22之前就已经感测到接近的止动器20的感测装置SD8、SD9可以与止动表面22连接。产生的感测数据被传递到安全系统SS的控制单元CU，该控制单元CU可以产生用于控制交替转动系统ATS的控制阀14的控制数据。因此，可以采用与第二液压马达19连接的公开的系统，以产生用于控制阀14的控制数据，因此在正常操作期间，不会发生机械止动。相反，第二液压马达19被液压地止动。第二液压马达19可以用作允许流体批量流进液压系统10的转动配量机构。控制阀14重复地改变液压回路10中的流的方向。换言之，止动器20用于监视所实现的转动移动并且采用监视数据用于控制交替转动系统ATS。在交替转动系统ATS或安全系统SS的电子部件失效的情况中，则安全系统SS的机械止动装置20、22防止过大的转动移动。此外，安全系统SS还可以包括紧急开关ES，该紧急开关ES(诸如紧急阀)用于在检测到安全系统SS中的失效的情况下关闭流体管道11a、11b。

图10a至图10d公开了用于保证由转动装置产生的转动移动是有限的一些可替代的安全系统。在图10a中，转动元件24设置有机械止动系统，该机械止动系统包括在转动元件24上的止动器20和围绕转动元件的止动表面22。转动元件24可以是钻具、钻柄、或岩石钻孔机的机器部件或传动系统。进一步可能性是布置设置有在岩石钻孔机和钻具之间的机械止动系统的辅助部件。图10b的布置结构与图10a中示出的布置结构不同在于，止动表面22被安全线25替换。当止动器20和安全线25相遇时，这能够被开关或感测装置感测到并且安全系统可以停止转动装置。此外，在图10c中，图10b的安全线被限制开关26替换，该限制开关26在超过设定的最大转动角度值的情况下通过止动器20致动。在图10d中公开了包括特殊开关27的所谓的起伏型安全装置，该特殊开关27借助于可转动卷筒29的可弯曲导线28或条带连接到转动元件24。当转动元件24被转动装置转动时，可弯曲导线28收紧并且引起开关27的力效果。.超过有限的转动移动被布置为引起触发开关27并且随后停止转动装置的操作。导线28的长度被设定尺寸，使得在不引起触发开关27的情况下允许期望的有限的转动移动。

图11公开设置有配量气缸机构30的液压回路10，该配量气缸机构30用于给转动装置TD提供在两个转动方向上引起交替转动移动的配量的成批压力流体。配量气缸机构30包括工作气缸31和连接为一起移动的配量气缸32。借助于交替转动系统ATS的控制阀14控制工作气缸31执行往复的工作循环。工作气缸31的每个行程都使得配量气缸32将有限体积的加压流体配量至用作转动装置TD的液压马达15。配量的成批加压流体可以允许借助于转动装置仅产生有限的转动移动。因此，配量气缸机构30用作液压安全系统SS。

在图11中阀装置33(诸如单向阀)允许压力流体被馈送到配量气缸29的两个气缸空间上，使得系统中的压力被维持。液压马达15的泄漏流可以被引导至容器13b。液压回路10还可以包括压力释放阀34，该压力释放阀34用于当液压系统中的压力超过设定的大小时允许旁通流动。

图12a至12d公开了以下安全布置，其中，钻具8设置有监视带35，该监视带35包括远程可读标记36，该远程可读标记36位于感测区域37处并且被构造成：当钻具8在期望的转动范围中正确的操作时，产生检测信号。安全系统SS包括感测装置SD10，该感测装置SD10用于检测监视带35的标记36。在图12b和12d中，感测区域37的标记36和钻具38一起移动，产生交替的预定的角度转动移动和检测信号。在钻具8的转动超过所允许的转动角度的情况中，则没有标记36的非感测区域38变成位于感测装置SD10处并且不产生感测信号。这在图12d中公开。换言之，超过所允许的转动角度，则检测信号的产生被终止。缺少检测信号的信息被传送至安全系统SS的控制单元CU，控制单元CU可以致动用于停止转动的紧急停止ES。

使用监视带35的可替代解决方案是感测装置SD10检测钻具8的边缘39或其它表面特性或形状并且控制单元CU基于该数据确定转动移动。

图13示意地示出额外的安全系统SS，其中齿轮传动40设置有不完全的齿轮齿系统，因此在任何状态中，传动40都不能够将旋转传递到钻具。借助于交替转动系统ATS控制转动装置TD，以重复地产生经由齿轮传动40向前传递的有限的转动移动。如果交替转动系统ATS失效，则传动40机械地防止过大的转动移动。传动可以包括第一齿轮41和第二齿轮42，第一齿轮41和第二齿轮42两者都具有带齿的齿轮表面43和44。第二齿轮42包括没有正确的齿的非操作区域或部分45。非操作区域45可以包括敞开空间46诸如切口(cutting)或腔、不完全的制造的齿轮齿或没有任何齿的实体外表面。

附图和相关的描述仅旨在说明本发明的思想。在其细节中，本发明可以在权利要求书的范围内变化。

Claims (15)

1.一种用于岩石钻孔的设备，

其中，所述设备包括岩石钻孔机(6)和纵向钻具(8)，所述纵向钻具(8)能够连接到所述岩石钻孔机(6)；

并且所述岩石钻孔机(6)包括转动装置(TD)，所述转动装置(TD)用于围绕所述钻具(8)的纵向轴线移动所述钻具(8)；

并且所述设备包括至少一个交替转动系统(ATS)，所述至少一个交替转动系统(ATS)用于控制所述转动装置(TD)重复地使所述钻具(8)的移动的方向反向并且由此在第一转动方向上且相应地在第二转动方向上产生所允许的预定的转动移动(T)；

其特征在于：

所述设备进一步包括至少一个单独的安全系统(SS)，所述至少一个单独的安全系统(SS)被构造用以相对于所述转动装置(TD)独立地保证所实现的所述转动移动(T)的大小总是低于所允许的预定的转动移动。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：

所述安全系统(SS)被构造用以监视所述交替转动系统(ATS)的操作；并且

所述安全系统(SS)被构造用以响应于检测到的所述交替转动系统(ATS)的操作的偏差来停止所述转动装置(TD)的操作。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于：

所述转动装置(TD)是压力介质操作的转动致动器；

所述交替转动系统(ATS)包括至少一个控制阀(14)，所述至少一个控制阀(14)用于控制所述转动致动器的压力介质端口中的当前压力，从而响应于所述控制阀(14)的操作而使所述转动致动器的转动方向反向；并且

所述设备的所述安全系统(SS)被构造用以监视所述控制阀(14)的操作。

4.根据权利要求2或3所述的设备，其特征在于：

所述安全系统(SS)包括至少一个电子监视元件，所述至少一个电子监视元件被布置为与所述控制阀(14)连接，用于监视所述控制阀(14)的操作。

5.根据前述权利要求1至4中的任一项所述的设备，其特征在于：

所述岩石钻孔机(6)的所述转动装置(TD)是压力介质操作的马达。

6.根据前述权利要求1至5中的任一项所述的设备，其特征在于：

所述岩石钻孔机(6)的所述转动装置(TD)是液压马达(15)；

所述转动装置(TD)借助于压力管道(11)连接到液压回路(10)；

所述交替转动系统(ATS)包括至少一个控制阀(14)，所述至少一个控制阀(14)用于控制所述压力管道(11)中的压力介质流；

所述安全系统(SS)包括至少一个额外的第二液压马达(19)，所述至少一个额外的第二液压马达(19)连接到至少一个所述压力介质管道(11)，由此所述第二液压马达(19)与所述液压转动装置(TD)串联连接；并且

所述额外的第二液压马达(19)的所实现的转动移动的大小机械地受到限制，由此所述额外的第二液压马达(19)被构造用以防止所述转动装置(TD)超过所允许的预定的转动移动。

7.根据前述权利要求1至6中的任一项所述的设备，其特征在于：

所述安全系统(SS)包括至少一个感测装置(SD)，所述至少一个感测装置(SD)用于检测所产生的被引导至所述钻具(8)的转动移动(T)的转动角度；

所述安全系统(SS)设置有至少一个最大转动角度极限；并且

所述安全系统(SS)被构造用以响应于检测到超过所述最大转动角度极限而停止转动。

8.根据前述权利要求1至7中的任一项所述的设备，其特征在于：

所述安全系统(SS)包括至少一个感测装置(SD)，所述至少一个感测装置(SD)用于检测所述钻具(8)或钻柄(9)的所实现的转动移动；

所述安全系统(SS)被构造用以基于检测数据计算所述钻具(8)的所实现的转动角度的大小；

所述安全系统(SS)设置有至少一个最大转动角度极限；并且

所述安全系统(SS)被构造用以响应于检测到超过所述最大转动角度极限而停止所述转动装置(TD)的操作，由此所述钻具(8)的所实现的转动移动的大小总是低于所允许的预定的转动移动。

9.根据前述权利要求1至8中的任一项所述的设备，其特征在于：

所述安全系统(SS)包括至少一个感测装置(SD)，所述至少一个感测装置(SD)被安装到所述岩石钻孔机(6)，用于检测所述转动装置(TD)的所实现的转动移动；

所述安全系统(SS)被构造用以基于所述岩石钻孔机(6)的检测数据而计算所述钻具(8)的所实现的转动角度的大小；

所述安全系统(SS)设置有至少一个最大转动角度极限；并且

所述安全系统(SS)被构造用以响应于检测到超过所述最大转动角度极限而停止所述转动装置(TD)的操作，从而所述钻具(8)的所实现的转动移动的大小总是低于所允许的预定的转动移动。

10.根据前述权利要求1至9中的任一项所述的设备，其特征在于：

所述岩石钻孔机(6)的所述转动装置(TD)是液压马达(15)；

所述转动装置(TD)借助于压力管道(11)连接到液压回路(10)；

所述交替转动系统(ATS)包括至少一个控制阀(14)；

所述安全系统(SS)包括至少一个配量气缸机构(30)，所述至少一个配量气缸机构(30)连接到所述液压马达(15)的所述压力管道；

所述控制阀(14)被构造用以控制所述配量气缸机构(30)的往复运动；并且

所述配量气缸机构(30)的每个行程被构造用以将有限体积的液压流体配量至所述液压马达(15)，由此所配量的成批的液压流体被构造用以产生所述液压马达(15)的有限的转动移动。

11.根据前述权利要求1至10中的任一项所述的设备，其特征在于：

所述岩石钻孔机(6)的所述转动装置(TD)是借助于压力介质线路连接到压力介质系统的压力介质操作的转动致动器；

所述安全系统(SS)包括至少一个感测装置(SD5、SD6)，所述至少一个感测装置(SD5、SD6)被构造用以感测作用在连接到所述压力介质操作的转动致动器的至少一个压力介质线路中的压力介质的特性；并且

所述安全系统(SS)被构造用以借助于感测数据来监视所述交替转动系统(ATS)的操作。

12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于：

所述安全系统(SS)包括至少一个流量感测装置，所述至少一个流量感测装置被布置用以检测输送到所述转动致动器的压力介质流量；并且

所述安全系统(SS)被构造用以借助于所感测的流量数据监视所述交替转动系统(ATS)的操作。

13.根据权利要求11或12所述的设备，其特征在于：

所述安全系统(SS)包括至少一个压力感测装置，所述至少一个压力感测装置被布置用以检测所述转动致动器的至少一个压力介质线路中的压力；并且

所述安全系统(SS)被构造用以借助于所感测的压力数据监视所述交替转动系统(ATS)的操作。

14.一种岩石钻机，包括

可移动载架(2)；和

至少一个钻臂(3)，所述至少一个钻臂(3)设置有至少一个钻孔单元(4)，所述至少一个钻孔单元(4)包括岩石钻孔机(6)和用于移动所述岩石钻孔机(6)的进给装置(7)；

其特征在于：

所述岩石钻孔机(6)是根据前述权利要求1至13中的任一项所述的岩石钻孔机。

15.一种用于岩石钻孔的方法，其中，借助于岩石钻孔机(6)和连接到所述岩石钻孔机(6)的钻具(8)钻出钻孔；

并且其中所述岩石钻孔机(6)被构造成在钻孔期间，围绕所述钻具(8)的纵向轴线转动所述钻具(8)；

并且重复地使所述钻具(8)的所述转动移动(T)的方向反向，从而使所述钻具(8)在第一转动方向上且相应地在第二转动方向上交替地转动；

其特征在于：

借助于至少一个单独的并且相对于所述转动装置(TD)独立地操作的安全系统(SS)，保证在所述第一转动方向和所述第二转动方向上的所实现的转动移动的大小总是低于所允许的预定的转动移动。