CN85108188B - 钻孔和/或起重机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钻孔和／或起重机，特别是一种履带式钻孔和／或起重机。这种机器包括一个可移动运载车，一个第一起重和／或工具携带装置（Ａ），一个将第一起重和／或工具携带装置（Ａ）安装在运载车上使第一起重和／或工具携带装置（１）得以定位于多个位置中选定的一个位置的支持装置（Ｃ），以及安装在运载车上从而可以同第一起重和／或工具携带装置（Ａ）一起或独立于它而运作的第二起重和／或工具携带装置（Ｂ）。

Description

钻孔和/或起重机

本发明涉及一种钻孔和/或起重机，特别是履带式钻孔和起重机，它用于土壤调查，钻井等领域，特别是用于钻与地面成0°至90°角的孔。

目前的小型钻机适用于钻土壤调查用的小孔，但不能钻例如水井孔那样的大孔。此外，这种钻机不能钻水平或与地面成角度的孔，因而不能用于坑道或地基建筑作业。而能钻大孔，角度孔或水平孔的钻机又不能钻小孔，特别是在有限的空间内施工。还有，目前的钻机不能在地面不平的工地作业。

目前的土壤调查钻机通常尺寸小而且没有合适的钻箱。然而这些机器却用一个绞盘以及钢丝绳和滑轮来提升延长的钻具或钻套。当提升时，机器必须停止钻孔操作并打开钻箱，以便加入钻杆或钻套到钻具上使钻孔继续加深，或从孔中取出钻杆或钻套。因此机器的效率是很低的。

某些先进的土壤调查钻机不需要打开钻箱，但整个机器必须向后滑动离开孔位才能进行起吊，因此起重和钻孔仍然不能同时进行。

在钻水井或油井的领域中，需要接连吊起上百根延长井身用的零件如管子，套子和吸杆。用来将钻管放入井中或从井中取出的卷扬机的中心通常同孔的中心重合。某些机器在钻桅的前部有另一台卷扬机并可能有两个绞盘系统（下部可转动钻机）。这种机器同样不能提供钻孔和起重同时进行的性能。当进行例如将钻具组放在起吊位置，连接一个钻具到钻具组上或从钻具组上拆下一个钻具，将钻具组放入井内或从井内取出钻具，需要很多工人用手工劳动完成这些工作，因而造成效率低。

在英国专利申请第2047306A号中披露了一种独立的可自动操作的维修及钻井机，它能将延伸的钻井元件从水平的储存位置拾起到垂直位置。这种机器可使手工工作减至最少并减少所需工人人数，但它不能钻角度孔如同地面成45°的孔以及使用不同尺寸的钻具组，灌浆管和锚杆。这种机器也不能同时进行钻孔和起重。

在英国专利说明书第1393389号中描述的一种钻井机提供一种从储存架（如在一个小车上的储存架）上选出钻套环块（由用套筒环块包围的钻管环块所组成）及将组合环块传递到井上垂直钻孔位置的装置。但是这种机器尺寸大，它的有用的装置很复杂。而且这种机器只能在垂直位置钻孔，不能钻斜孔例如同水平面成45°的孔，亦即同机器工作平面成45°的孔。而且这种机器需要很大的空间和面积进行运作，而工地的空间和面积往往有限并且充满泥水和烂泥。

本发明的目的在于提供一种钻孔和/或起重机，它能克服或至少减少上述问题。

根据本发明，提供了共一种机器，它包括一个可移动运载车，一个第一起重和/或工具携带装置，一个将第一起重和/或工具携带装置安装在运载车上使第一起重和/或工具携带装置得以定位于多个位置中选定的一个位置的支持装置，以及一个安装在运载车上从而可以同第一起重或工具携带装置一起或独立于它而运作的第二起重和/或工具携带装置。

体现本发明的一种钻孔和/或起重机特别适用于土壤调查，矿藏勘测，开矿，港口建筑，坑道工程，水井挖掘等。而且，它可以钻大尺寸孔，例如14英寸（355.6毫米）直径10米深的孔，以及小尺寸的孔，例如2英寸半至6英寸（63.5毫米至152.2毫米）直径30米深的孔。此外，这种机器可以钻不同高度的水平孔，也可以钻相对于水平面在两个方向成一定角度的孔。

为了更好地了解本发明，以及表示出本发明如何实施，将参照附图用实施例加以说明，其中：

图1为根据本发明的履带式钻孔和/或起重机用钻桅系统相对于垂直线成向下45°进行地面锚定工作的侧视图;

图2为图1机器其钻桅系统处于垂直位置时的侧视图;

图3为图1机器沿图2箭头Ⅱ的方向但其起重桅杆系统绕垂直轴线旋转90°的正视图;

图4为图1机器当钻孔和起重桅杆系统处于运输位置时的侧视图;

图5为图4所示机器沿图4箭头Ⅳ方向的正视图;

图6为图1机器的钻桅系统处于水平位置的正视图;

图7为起重杆系统起重距离和高度的曲线图;

图8为图3所示钻桅的放大视图;表示钻桅正在通过伸出液压活塞-缸体装置使其从垂直位置移向水平位置;

图9为图1机器的侧视图，表示钻桅正处在一个能够进行向上45°钻孔工作的位置;

图10为图1机器所用的液压管钳的简图;

图11为液压弯钳的正视图。

现在参照附图1至9，一个多方向的钻孔和起重机，如图1所示，包括具有底盘35和驱动轮36a的万能可移动运载车37，钻桅系统A，起重桅杆系统B，支持装置C和连接装置D。钻桅系统A体现了本发明技术方案中的第一起重和/或工具携带装置，而起重桅杆系统B体现了第二起重和/或工具携带装置。起重系统B可以同钻孔系统A一起或独立于它而运作，钻孔系统A可以钻各种不同方向的孔。

起重桅杆系统B包括一个用8个螺丝安装在可移动运载车37的底盘35上的支撑零件19，一个用一个轴承安装在支持零件19上从而可以在它上面转动的转台支持件20，一个用绞链KK′绞接于转台支持件20上的可伸缩的起重桅杆系统，以及一套可以使转台支持件20，从而起重桅杆系统转动最大达200°的液压驱动齿轮系统，该齿轮系统包括一个液压活塞缸体装置32和一套锥齿轮装置。

可伸缩的起重桅杆系统包括套管式结构的方形断面钢管21，22和23，管子23断面较小。在大断面管子21内有一个套管式动力油缸或活塞-缸体装置。动力油缸24的一端安装在铰链KK′上，另一端用铰链RR′安装在管子22上，因此动力油缸24的伸缩引起管子22的伸缩。断面最小的管子23只可用人工进行伸缩，管子23从中等断面的管子22伸出的长度由一个可用人工定位的销子LL′决定。

活塞-缸体装置31的缸体用铰链MM′连接于转台支持件20的侧面上，而活塞-缸体装置31的活塞则用铰链NN′连接于中等断面管子22的紧靠管子21的端头上，从而活塞-缸体装置31的活塞的伸缩引起起重桅杆系统围绕铰链KK′旋转。

一个可用液压马达（未示出）带动的绞盘25可旋转地安装在转台支持件20的一测。绕在绞盘上的钢丝绳26经过一个可旋转地安装在桅杆组件一自由端的双滑轮27，而钢丝绳26的一个自由端系在一个可移动的单滑轮28上，轮上带有用于钩住要用起重桅杆吊起的重物的钩子29，在这情况下重物就是钻孔套管。

假定绞盘的负荷容量为0.5吨，钢丝绳绕数为3，起重桅杆系统可以吊起的最大重量为0.5×3＝1.5吨。如果安全系数为1.5，那末起重桅杆的安全负荷容量为1吨。

图2清楚地表示出，有两个液压千斤顶或活塞-缸体装置33用来支持机器并保证机器在起重时平衡。

图7用图形表示起重桅杆按米计伸出的不同长度和提升的不同角度。

支持装置C将钻桅系统A安装在运载车上，支持装置C包括一个提升装置用于将钻孔系统从水平位置移到垂直位置或相反，特别是用于使钻桅系统绕一个第二轴线亦即水平轴线CC′旋转，从而使钻桅系统A在一个沿运载车纵向延伸的垂直平面内转动。支持装置包括一个悬臂2，它的一端通过一个铰链BB′连接于支承管1上。悬臂2的另一端用铰链CC′连接于支承板3，从而使支承板能够相对于悬臂2转动。支承板3可转动地装在一个固定在桅杆滑动台7上的圆形轴承3a上。一个活塞-缸体装置5的缸体用铰链FF′连接于悬臂2上，而活塞-缸体装置的活塞则用铰链GG′连接到支承板3上。这样，当活塞-缸体装置5被驱动，支承板3和桅杆滑动台，能够绕铰链CC′从垂直到水平或从水平到垂直，转动90°。活塞-缸体装置4的一端用铰链DD′连接于支承管1，其另一端用铰链EE′连接于悬臂2。这样，当液压活塞-缸体装置4被驱动时，悬臂2可以向上转动，最大达45°，向下转动，最大达20°，使钻桅系统在围绕铰链BB′的纵向垂直平面内转动，从便使钻桅系统相对于运载车升起或下降。

连接装置D如图1和图8的简图所示，它包括一个由一个第一臂和一个第二臂组成的曲拐件，它可以动作以使钻桅系统A相对于支持装置C绕一个第一轴线YY′转动。在本机器中，第一臂就是液压活塞-缸体装置6，第二臂就是滑动台7下部伸出的短轴50a（左侧）或50b（右侧），第一轴线就是支承板3的中心线YY′。液压活塞-缸体装置6的一端连接于安装在滑动台7的左侧短轴50a的HH′L处或右侧短轴50b的HH′R处（图8）的铰链HH′上，而液压活塞-缸体装置6的另一端用铰链PP′连接于支承板3。这样，当液压活塞-缸体装置6被驱动，滑动台7绕支承板3的中心线YY′向左或右转动。图8的简图表示了当铰链位于左边HH′L时桅杆滑动台的运动。这样，如果铰链HH′位于滑动台7的右侧。滑动台7转向右，如果铰链HH′位于滑动台7的左侧，滑动台7转向左。铰链HH′在滑动台7下部的短轴上装得足够低，在两个位置之间易于更换，这样，桅杆滑动台7所运载的钻桅系统可以绕一条位于图1纸面上的轴线YY′转动。

液压活塞-缸体装置34的一端用铰链TT′安装在运载车的又一部分40上，而其另一端用铰链SS′（图3和5）安装在悬臂2上。这样，依靠液压活塞-缸体装置34的作用，可以使钻桅系统A绕支承管1的纵向垂直轴线AA′向左或右摆动最大达20°至25°。

钻桅系统A包括用液压活塞-缸体装置8可滑动地安装在桅杆滑动台7内的钢桅杆36，用液压活塞-缸体装置9，可移动的三级滑轮系统10和滑车13支持和移动的钻箱14，以及钻杆的夹紧装置17和转动和夹紧装置18。活塞-缸体装置8的一端用铰链JJ′安装在钻桅系统A的顶部，另一端用铰链II′安装在滑动台7上，从而使桅杆36可沿滑动台7的纵向进行滑动。

图1至6和图9表示了钻桅的不同钻孔位置。

图1表示当进行锚锭工作时钻桅系统倾斜45°的情况。

图2表示桅杆36处于使钻具组所带钻头能够垂直向下钻的位置。图3是图2所示机器的正视图，但在活塞-缸体装置32作用下起重桅杆系统旋转了90°。为了向上垂直钻孔，钻桅36就要绕支承板3旋转180°，使活塞-缸体装置6位于钻桅36的顶部。

图4和5简略表示钻桅系统A和起重桅杆系统B处于运输位置，使机器能够迁移到另一工地，活塞-缸体装置33的活塞已缩入。图6同图5类似，但表示出用活塞-缸体装置4使钻桅系统旋转90°，用活塞-缸体装置31使起重桅杆系统伸出。

图9表示起重桅杆系统伸出，钻桅系统从图1所示位置转动180°，使向上钻45°的孔能够进行。

如图1所示，一个用于支持和转动钻杆和钻套的钻箱14安装在滑车13上。钻箱14上有冲洗入口16将冲洗液供应连接在钻箱上的钻杆。冲洗入口16同钻箱下部成直角，且布置得不通过钻箱的中心，以便不干涉钻箱的动作。

钻箱有一个接头15，它有两个螺纹连接部分，用以在其上连接一个钻杆和/或一个钻套。钻箱可以带一个液压卡盘用来连接钻具。有一个马达用来转动钻箱14。

从图1和图3可以看出，滑车13安装在钻桅系统A的导轨上，这样可以用一个安装在钻桅36内的液压活塞-缸体装置9使其沿钻桅滑动。液压活塞-缸体装置9的上端用铰链QQ′固定在钻桅36上，而活塞的前端则固定于一个可移动的三级滑轮系统10上。带动滑车13的钢丝绳绕过可移动三级滑轮系统10，另一个滑轮系统11在钻桅的上部，因此当活塞-缸体装置9驱动时，滑车13就靠滑轮系统10和11在钻桅上上下运动。有一个钢丝绳调整点和调整装置用来调整钢丝绳在滑轮系统上的张紧程度。

从附图特别是图1和图2可以看出，液压活塞-缸体系统9安装得使其缸体位于钻桅的顶部而活塞位于钻桅的下部，这样当活塞伸出时其推力大于当活塞缩入时，因为缸体端的面积大于活塞端的面积。将活塞-缸体装置9如此布置的优点在于，当从钻好的孔中拔出钻套时可以得到较大的拉力，而当钻孔时则得到较小的负荷。如果液压活塞-缸体装置9布置得使缸体在下而活塞在上，则产生的推力将大于机器的重量，使机器在钻孔时提起，而当钻完孔后，产生的拉力则不足够将钻筒拔起。

一个液压的钻杆或钻套夹紧装置17和一个液压钻杆或钻套转动和夹紧装置18安装在远离钻箱14的钻桅的一端，即相邻于钻桅的凸出部处。

图10简略表示了夹紧装置17，而图11则简略表示了转动和夹紧装置18。夹紧装置17为液压夹头形式，它包括一对安装在框架17c上的液压活塞-缸体装置17a和17b。而框架17c则固定在钻桅上。钻杆夹紧装置用来夹紧钻杆或钻套，以便当钻桅液压活塞-缸体装置8启动时，通过钻桅向上滑动，从钻好的孔内将钻杆从孔中拔出。

如图11所示，安装在夹紧装置17和钻箱14之间的转动和夹紧装置18包括四个液压缸体18a，18b，18c和18d，以及一个U形框架18e。缸体中的两个18a和18b安装在框架18e上。用来夹紧钻杆或类似的钻具，而另两个缸体18c和18d则安装在框架18f上，18f固定在钻孔桅杆36上。U形框架18e可旋转地由一个支承板18g支持着，可用液压缸18a，18b，18c和18d转动一个最好为40°的角度，去转动或拧动安装在钻桅上的钻杆或钻具，从而在钻孔之后将钻具拔出，特别是当钻具在孔中被咬住或夹住时。

以下将参照图1所示钻斜孔的例子，说明机器的工作程序，以阐明本机器如何能同时进行钻孔和起重。

如图1所示，机器正在钻一个同垂直线大致成向下45°的斜孔。机器的位置如此布置，即使两个脚部活塞-缸体装置33离钢板桩6英尺6英寸（1.96米）远，所钻孔c的中心在地面以上大约5英尺（1.5米）。

表一表示当向钻具组加装一个钻管或钻套时起重和钻孔系统的运作及其互相之间的配合，而表二则表示当从钻具组拆下一个钻管或钻套时起重和钻孔系统的运作及其互相之间的配合。要注意，表一和表二所指的第一、第二钻套并不需要是指相同的东西。

机器布置在指定位置以后，起重桅杆吊起一套钻套（包括一个钻头和钻套），将其放入管夹组件17和18所组成的导向装置中。管夹组件是用液压控制的，可调整其上的两个爪以给出一个大于钻套外径的内径。然后将钻桅系统调整到使钻具准备好连接法兰接头的位置。当法兰的顶部连接上法兰接头15以后，钻套就钻入孔中，同时可以通过冲洗液孔16供给冲洗液，当钻套沉入地下，钻孔停止。然后管夹组件17将钻套夹住，钻箱反转，将法兰接头15从钻套上松开螺纹。钻箱14被控制提升的活塞-缸体装置9和钢丝绳提升回到钻桅的顶部。当钻箱14带动钻套30′钻入时，起重桅杆系统B吊起一个第二钻套30，并使第二钻套30在钻桅上处于等候位置（如图1示）。现在第二钻套可以放在第一钻套和法兰接头15之间的正确位置并与之连接。然后下一个钻孔循环可以开始以加装另一个钻套到钻具组上。从以上描述可清楚地看出，起重的时间同钻孔的时间重合，从而提高了效率。

如表二所示，为了从钻具组上拆除钻套，首先钻孔停止，通过将钻箱14移向钻桅的上部而将第一或最上面的钻套拔出。然后夹紧组件17夹住第二或下一个钻套，钻箱反转，使第一和第二钻套的连接拆开。如果需要，管夹组件18应当用来拆卸钻套。这时用管夹组件18夹紧第一钻套，钻箱反转将第一钻套从法兰接头15卸下。然后起重桅杆系统将第一钻套吊起，转送到储存位置。钻箱这时移到钻桅下端，将法兰接头15连接于下一个或第二钻套。夹紧组件17夹紧第三钻套，钻箱14反转，将第二和第三钻套的连接卸开。重复进行这个循环或过程直至所有要拆卸的钻套都从孔中取出。

Claims (29)

1、一种钻孔和/或起重机，其特征是，它包括一个可移动运载车37，一个第一起重和/或工具携带装置A，一个将第一起重和/或工具携带装置A安装在运载车37上使第一起重和/或工具携带装置A得以定位于多个位置中选定的一个位置的支持装置C，以及安装在运载车上从而可以同第一起重和/或工具携带装置A一起或独立于它而运作的第二起重和/或工具携带装置B。

2、一种根据权利要求1的机器，其特征是，其中第一起重和/或工具携带装置A可相对于支持装置C旋转，连接装置D将支持装置同第一起重和/或工具携带装置A相连接，连接装置D可以动作以使第一起重和/或工具携带装置A相对于支持装置C绕一个第一轴线YY′转动。

3、一种根据权利要求2的机器，其特征是，其中连接装置D包括一个有一个第一臂6和一个第二臂的曲拐件，第一臂6可伸出使第一起重和/或工具携带装置A相对于支持装置C转动。

4、一种根据权利要求3的机器，其特征是，其中第一臂6包括一个活塞一缸体装置。

5、一种根据权利要求2的机器，其特征是，其中支持装置C可使第一起重和/或工具携带装置A绕一个不平行于第一轴线YY′的第二轴线CC′旋转。

6、一种根据权利要求2的机器，其特征是，其中支持装置C携带一个支承装置3，该支承装置3可旋转地安装在第一起重和/或工具携带装置A上，使第一起重和/或工具携带装置A相对于支持装置C可以旋转。

7、一种根据权利要求6的机器，其特征是，其中支持装置C包括一个铰接于支承装置3和运载车一部分1之间的悬臂件2。

8、一种根据权利要求7的机器，其特征是，其中一个可伸长件5铰接于支承装置3和悬臂件2之间，使第一起重和/或工具携带装置A围绕一个不平行于第一轴线YY′的第二轴线CC′旋转。

9、一种根据权利要求8的机器，其特征是，其中可伸长件5包括一个活塞一缸体装置。

10、一种根据权利要求8的机器，其特征是，其中另一个可伸长件4连接于运载车的上述部分1和悬臂件2之间，以使第一起重和/或工具携带装置A相对于运载车37升起和下降。

11、一种根据权利要求10的机器，其特征是，其中另一个可伸长件4包括一个活塞一缸体装置。

12、一种根据权利要求8的机器，其特征是，其中第一轴线YY′和第二轴线CC′互相垂直。

13、一种根据权利要求6的机器，其特征是，其中又一个可伸长件34连接于运载车的又一部分40和悬臂件2之间，以使第一起重和/或工具携带装置A绕运载车一部分1的垂直轴线AA′相对于运载车向左或右摆动。

14、一种根据权利要求13的机器，其特征是，其中可伸长件34包括一个活塞-缸体装置。

15、一种根据权利要求6的机器，其特征是，其中第一起重和/或工具携带装置A可滑动地安装在支持装置C上。

16、一种根据权利要求6的机器，其特征是，其中支持装置C包括导向装置7，圆形轴承3a可旋转地安装于其上，第一起重和/或工具携带装置A可滑动地安装在导向装置7上。

17、一种根据权利要求16的机器，其特征是，其中第一起重和/或携带装置A靠一个活塞-缸体装置8可以滑动。

18、一种根据权利要求1的机器，其特征是，其中第一起重和/或工具携带装置A包括一个桅杆36。

19、一种根据权利要求18的机器，其特征是，其中夹紧装置17安装在桅杆36上。

20、一种根据权利要求18的机器，其特征是，其中夹紧装置17包括一对液压活塞-缸体装置17a和17b。

21、一种根据权利要求17的机器，其特征是，它还包括安装在桅杆36上的夹紧和转动装置18。

22、一种根据权利要求21的机器，其特征是，其中夹紧和转动装置18包括可旋转地安装在框架18e上的夹紧装置18s和两个安装在夹紧装置18s上的活塞-缸体装置18a和18b，以及包括另外两个活塞-缸体装置18c和18d用以实现框架18e相对于桅杆36转动的转动装置18r。

23、一种根据权利要求21的机器，其特征是，其中桅杆36是具有支持和驱动钻具的装置的钻桅。

24、一种根据权利要求23的机器，其特征是，其中在钻桅上的支持和驱动装置包括一个钻箱14。

25、一种根据权利要求1的机器，其特征是，其中所说的运载车37是用动力驱动使机器在地面上移动的。

26、一种根据权利要求1或2的机器，其特征是，其中第二起重和/或工具携带装置B做成吊起物件供应第一起重和/或工具携带装置A。

27、一种根据权利要求26的机器，其特征是，其中第二起重和/或工具携带装置B包括一个套管式臂21，22和23，其一端安装在运载车上，其另一端带有接合工具或重物的装置27，28和29。

28、一种根据权利要求27的机器，其特征是，其中套管式臂包括许多可套叠的管子21，22和23。

29、一种根据权利要求28的机器，其特征是，其中第一管可以用活塞-缸体装置24从多个可套叠管子中的第二管伸出或缩入其中。

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