CN110243344B - 包括用于连接测量垂直度用装置的装置的钻机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在地下切割竖直沟槽的钻机，该钻机包括：框架；以及‑垂直度测量装置，包括第一缆线(22)和至少第一倾斜仪(32)，第一缆线(22)的一端(22a)连接到框架(12)的顶部(12a)和第一倾斜仪(32)。根据本发明，钻机具有第一连接装置(100)，该第一连接装置包括：紧固到框架的支撑件(102)；以及‑通过旋转连杆(112)连接到支撑件(102)的本体(110)；第一倾斜仪(32)和第一缆线(22)在旋转连杆(112)的相对两侧上紧固到本体(110)。

Description

包括用于连接测量垂直度用装置的装置的钻机
技术领域
本发明涉及测量钻机移动的垂直度的领域。
背景技术
测量钻机的垂直度通常包括连续地或周期性地测量钻机竖直方向的任何偏离，该钻机特别用于切割深度大且宽度小(通常等于钻机的宽度)的沟槽。
这种钻机特别地但非排他地为转鼓式钻机。这些转鼓式钻机在文献FR 2211 027中描述。钻机通过缆线悬挂在起重机上。随着转鼓切割沟槽，钻机继续渐进地向下移动。
对于某些类型的工作，沟槽可以呈现很大的深度，该深度可以多达一百米或更多。通常需要沟槽具有关于其垂直度的高精度，特别是因为最终沟槽通常是并置竖直钻孔的结果。在水平方向上对于沟槽的每米深度，所需的精度可以是毫米级。
特别是由于待制造沟槽的地形的不规则性，存在钻机偏离其竖直路径的重大风险，且随着钻孔深度的增加，这种风险增加。
因此，对于具有能够通过检测与所需竖直路径的任何偏离来监控机器运动的垂直度的系统，存在实际需求。
为了解决这个问题，文献EP 0 841 465提出了一种用于连续测量钻机垂直度的装置，该装置还能够检测钻机的扭转运动或横向运动。
因此，该文献中描述的钻机包括用于测量钻机移动的垂直度的装置，该钻机用于从地面切割竖直沟槽，所述钻机包括顶端、底端和竖直纵向轴线，该顶端被固定到当钻机下降时用于支撑钻机的装置，
该装置还包括：
-两根小截面缆线，每根缆线具有紧固到钻机的顶端的第一端，两个紧固点不同；
-用于保持所述缆线张紧的装置；
-两个引导装置，布置在地面上方，以至少在测量时刻确保被布置在水平面中的每根缆线的部分当钻机被降低时在所述平面中保持静止，当所述缆线位于所述水平面内时，所述引导装置以与所述紧固点的空间关系限定两个固定参考点；
-用于在两个相互垂直的水平方向上测量在所述紧固点与所述引导装置之间延伸的每根缆线的部分的倾斜角度的装置；
-用于测量在钻机降低时在紧固点和引导装置之间延伸的缆线部分的长度的装置；
-固定到钻机上以测量所述钻机的纵向轴线在两个相互垂直的水平方向上的倾斜角度的装置；以及
-处理器装置，用于使用所述测量的长度和所述测量的倾斜角度来计算所述垂直方向上的两根缆线紧固点的运动，并用于使用计算后的两根缆线的紧固点的运动以及钻机的竖直轴线的两个测量的倾斜角度来计算所述钻机底端的两个不同固定点的运动。
可以理解的是，通过连续测量钻机的顶端与固定引导装置之间的缆线长度，并通过测量紧固在钻机上的缆线末端处的倾斜角度，能够连续计算缆线的两个紧固点的坐标，从而计算从使用两个固定引导装置限定的参考位置的缆线位置的任何偏离。在该文献中，提供了一种倾斜仪(inclinometer)，该倾斜仪被布置在缆线的一端与被紧固到钻机的旋转系统之间。
虽然这种系统完全令人满意，但有时会发现该装置缺乏鲁棒性(robustness，稳健性)，这可能对测量的准确性有害。
发明内容
本发明的目的是提供一种弥补上述缺点的钻机。
为此，本发明提供了一种用于从地面切割竖直沟槽的钻机，该钻机包括：
-框架，具有顶部，该顶部固定到用于承载框架的支撑装置；以及
-垂直度测量装置，包括至少第一缆线和至少第一倾斜仪，第一缆线的一端连接到框架的顶部并连接到第一倾斜仪。
以特有的方式，钻机还包括至少一个第一连接装置，该第一连接装置包括：
-支撑件，紧固到框架；以及
-本体，通过旋转连杆连接到支撑件；
第一倾斜仪和第一缆线紧固到本体，同时设置在旋转连杆的相对两侧上。
借助于本发明，张紧的第一缆线通过旋转连杆在框架上施加牵引力，并且不再像现有技术中那样通过倾斜仪施加牵引力。第一缆线和框架之间的这种直接连接增强了施加的张力并保持张紧，从而具有提高测量精度的效果。
还应理解的是，倾斜仪布置在旋转连杆下方，使得作用在第一缆线上的张力由旋转连杆接纳，而不再像现有技术那样由倾斜仪接纳，从而提高了测量装置的鲁棒性。
有利地，框架还包括底部，该底部设有挖掘装置。
有利地，本体包括用于保持第一缆线的末端的紧固构件。紧固构件的一个优点是便于将第一缆线连接到第一连接装置以及将第一缆线从第一连接装置断开，从而便于维护操作，例如，在第一缆线断裂的情况下。
有利地，本体设置有管道，第一缆线插入该管道中。管道用于引导第一缆线插入本体，从而使连接更容易。优选地，管道位于与紧固构件配合的管内。
有利地，支撑件包括用于将支撑件紧固到框架的紧固件部分，并且所述紧固件部分被布置在第一缆线的末端与旋转连杆之间。
优点是能够将旋转连杆和第一倾斜仪放置在框架内，从而有助于减少它们暴露在将存在于沟槽中的挖掘的地面的碎片中。
具体地，可以理解的是，第一倾斜仪和旋转连杆被布置为紧固在紧固件下方，从而使得第一倾斜仪和旋转连杆能够被容纳在框架的容积内。
换言之，这种有利的构造用于通过减少它们暴露于将存在于沟槽中的挖掘的地面的碎片来保护旋转连杆和第一倾斜仪。
优选地，紧固件部分包括具有中心开口的板，本体延伸穿过该中心开口。
有利地，本体包括承载第一倾斜仪的第一端和远离第一端的第二端，该支撑件包括围绕本体的第二端的引导部。
该引导部的优点是限制本体在引导部内的移动。该引导部还具有保护本体的功能，例如，保护本体免于落石。
优选地，引导部包括穿过旋转连杆的轴线的环形元件。
环形元件形成环形支座，其用于限制本体可相对于框架枢转的角度。环形元件还有助于保护本体的第二端。
优选地，本体的第二端具有盘，上述管道通向该盘。该盘的直径大于管的直径，并用于进一步限制本体的运动。
有利地，框架具有纵向方向，并且引导部的轴线平行于框架的纵向方向。
有利地，第一连接装置包括：至少一个壳体，旋转连杆被布置在该壳体中；以及至少一个密封波纹管，被布置在壳体和本体之间。
可以理解的是，本体的管和第一倾斜仪布置在壳体的相对两侧上。此外，密封波纹管具有保护构成旋转连杆的元件的功能，特别是当在泥浆中进行钻孔时。
有利地，由第一连接装置和第一倾斜仪构成的组件的重心位于旋转连杆中。
优选地，所述钻机是具有切割鼓的切割机，所述切割鼓围绕垂直于框架的纵向轴线的轴线旋转。
附图说明
通过阅读经由非限制性示例给出的本发明实施例的以下描述并参考附图，可以更好地理解本发明，附图中：
-图1和图2示出了现有技术的钻机；
-图3示出了现有技术的连接装置；
-图4是根据本发明的连接装置的立体图；
-图5是图4装置的轴向剖视图；以及
-图6示出了包括一对图4的连接装置的本发明的钻机。
具体实施方式
参考图1至图3，下面描述了用于测量垂直度的现有技术装置，该装置安装在钻机上。
这些图示出了钻机10，例如，转鼓式切割型的钻机。该钻机必要地包括框架12和两个转鼓14和16。该钻机在沟槽18中示出，其处于切割过程中。
钻机10通过未示出的滑轮组悬挂在起重机20上。
在本发明中，第一缆线22和第二缆线24的第一端22a和24a分别紧固在钻机的框架12的顶端26处的两个不同的点A和B处。缆线22和24具有小的截面，从而呈现小的刚度。这没有任何缺点，因为它们不支撑钻机。
优选地但非必须地，点A和B在钻机的宽度方向上，即在水平截面中的钻机的长尺寸方向上布置在钻机的框架的中平面中。
每根缆线22、24的另一端22b、24b安装在由起重机20承载的鼓28上。该鼓装配有用于在钻机降低时保持缆线22和24张紧的系统。
此外，规定每根缆线具有装置30，该装置用于测量在钻机降低时已经卷绕的缆线的长度。因此，可以连续地获知钻机的鼓14和16相对于其中挖掘沟槽18的地面S的表面的深度Z。
关于所述装置的操作的进一步说明，可以参考文献EP 0 841 465。
图3更详细地示出了缆线22的末端22a如何紧固到现有技术中的钻机的框架12的顶端26。紧固装置具有固定到顶端26并紧固到A点的底板31。
板31通过旋转系统34连接到倾斜仪32。倾斜仪固定到第一缆线22的末端22a。由倾斜仪32提供的信息对应于第一缆线22的末端的倾斜角度，并且该信息不会受到缆线的任何扭曲或缆线在其紧固区域中的任何刚度的干扰。
本发明提供了图3中所示的现有技术连接装置的替代方案。
图4示出了根据本发明的第一连接装置100的实施例。
该第一连接装置100包括支撑件102，该支撑件被构造成紧固到框架12的顶部12a。为此目的，支撑件102具有用于通过螺栓108将支撑件紧固到框架的紧固件部分104。
第一连接装置100还具有本体110，该本体经由旋转连杆(swivel link)112连接到支撑件102，在图5的剖视图中可以更好地看到。
本体110具有用于保持第一缆线22的末端22a的紧固构件120。从图5中可以看出，本体110具有管121，管121设有直径略大于第一缆线的直径的管道122。第一缆线22插入管道122中，使得缆线的末端22a或至少一个端部与紧固构件120接合。
在该示例中，紧固构件120包括多个螺钉121，用于将第一缆线22的末端22a固定到本体110。
紧固构件还具有通道123，通道123与管道122连续设置，第一缆线22的末端22a被插入该管道122中。
参考图5，可以看出紧固件部分106具有带有中心开口109的板107，本体110延伸穿过所述中心开口109。该中心开口109具有基本上为圆形的横截面。
第一连接装置100还具有第一倾斜仪32，该第一倾斜仪32被紧固到本体110。
更确切地说，根据本发明，第一倾斜仪32和第一缆线22的末端22a在旋转连杆112的相对两侧上紧固到本体110。
在该示例中，旋转连杆112具有中心O并且其由第一枢轴连杆140构成，该第一枢轴连杆具有横向于管道122的纵向方向X延伸的枢转轴线I。该第一枢轴连杆140，在图5中可见，与第二枢轴连杆142相关，该第二枢轴连杆具有垂直于第一枢转轴线I并同样垂直于管道122的纵向方向X的第二枢转轴线J。枢转轴线I和J相交于旋转连杆的中心O。
借助于旋转连杆112，由本体110和第一倾斜仪32构成的组件可相对于支撑件102旋转。
此外，本体110具有承载第一倾斜仪32的第一端110a。在该示例中，第一倾斜仪32紧固到支撑件33。支撑件33自身连接到旋转连杆140的可移动元件143，该可移动元件143自身固定到本体110的杆111。该杆111固定到紧固构件120，该紧固构件本身固定到管121。
本体110还具有远离第一端110a的第二端110b。该第二端110b位于管121的远离紧固构件120的末端处。支撑件102还具有围绕本体110的第二端110b的引导部150。该引导部150包括环形元件152，该环形元件的轴线C穿过旋转连杆的中心O。
该环形元件152通过接合元件154连接到板107。
框架还具有纵向方向L，并且如图6所示，环形元件152的轴线C平行于框架的纵向方向L。
再次参考图5，可以看出，本体110具有安装在管121的末端处的盘160，盘160包括：通道162，与管道122连通；以及出口孔164，具有通向外面的截头圆锥形状。
还应理解的是，环形元件152用于限制围绕旋转连杆的中心O的角运动，并且在该示例中，从锥体的顶点O看到的角运动在5°至9°的范围内，且优选地为约7°或8°。
再次参考图5，可以看出第一连接装置100具有包含旋转连杆112的壳体170，以及设置在壳体与本体110之间以保护构成旋转连杆112的元件的密封波纹管172。
在该元件中，由第一连接装置100和第一倾斜仪32构成的组件的重心G位于旋转连杆112处，在所述旋转连杆的中心O附近。通过这种设置，连接装置不会妨碍缆线22的移动，因此能够获得非常精确的垂直度测量。
参考图6，可以看出，框架设置有如上所述的第一连接装置100和与第一连接装置100相同的第二连接装置100’。如上所述，第一连接装置100和第二连接装置100’的板紧固到框架12。

Claims (12)

1.一种用于从地面(S)切割竖直沟槽的钻机(10)，该钻机包括：
-框架(12)，具有顶部(12a)，该顶部固定到用于承载所述框架的支撑装置(13)；
-两个转鼓(14)和(16)；以及
-垂直度测量装置，包括至少第一缆线(22)和至少第一倾斜仪(32)，所述第一缆线(22)的一端(22a)连接到所述框架(12)的顶部(12a)和所述第一倾斜仪(32)；
所述钻机的特征在于，所述钻机还包括至少一个第一连接装置(100)，所述第一连接装置包括：
-支撑件(102)，紧固到所述框架(12)；以及
-本体(110)，通过旋转连杆(112)连接到所述支撑件(102)；
所述第一倾斜仪(32)和所述第一缆线(22)紧固到所述本体(110)，同时设置在所述旋转连杆(112)的相对两侧上。
2.根据权利要求1所述的钻机，其中，所述本体(110)包括用于保持所述第一缆线(22)的末端(22a)的紧固构件(120)。
3.根据权利要求1所述的钻机，其中，所述本体(110)设置有管道(122)，所述第一缆线插入所述管道中。
4.根据权利要求1所述的钻机，其中，所述支撑件(102)包括用于将所述支撑件紧固到所述框架的紧固件部分(104)，并且其中所述紧固件部分被布置在所述第一缆线的末端与所述旋转连杆之间。
5.根据权利要求4所述的钻机，其中，所述紧固件部分(106)包括具有中心开口(109)的板(107)，并且其中所述本体延伸穿过所述中心开口。
6.根据权利要求1所述的钻机，其中，所述本体(110)包括承载所述第一倾斜仪(32)的第一端(110a)和远离所述第一端的第二端(110b)，并且其中所述支撑件(102)包括围绕所述本体的第二端(110b)的引导部(150)。
7.根据权利要求6所述的钻机，其中，所述引导部包括环形元件(152)，该环形元件具有穿过所述旋转连杆的轴线(C)。
8.根据权利要求7所述的钻机，其中，所述框架具有纵向方向(L)，并且其中所述环形元件的轴线(C)平行于所述框架的纵向方向。
9.根据权利要求1所述的钻机，其中，所述第一连接装置(100)包括：至少一个壳体(170)，所述旋转连杆(112)被布置在所述壳体中；以及至少一个密封波纹管(172)，布置在所述壳体与所述本体(110)之间。
10.根据权利要求1所述的钻机，其中，由所述本体(110)和所述第一倾斜仪(32)构成的组件的重心(G)位于所述旋转连杆中。
11.根据权利要求1所述的钻机，其中，所述框架还包括设置有挖掘装置的底部(12b)。
12.根据权利要求1所述的钻机，其中，所述钻机(10)是切割机。
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