EA014377B1

EA014377B1 - Строительная машина с поворотной мачтой

Info

Publication number: EA014377B1
Application number: EA200900598A
Authority: EA
Inventors: Эрвин Эмиль Штётцер; Леонхард Вайкслер; Юрген Роланд
Original assignee: Бауэр Машинен Гмбх
Priority date: 2008-06-13
Filing date: 2009-05-26
Publication date: 2010-10-29
Also published as: ATE517219T1; ES2368599T3; DE202008007970U1; EA200900598A1; US20090320385A1; US8046959B2; CA2666892C; EP2146027A1; CA2666892A1; EP2146027B1; BRPI0901776A2

Abstract

Изобретение относится к строительной машине, содержащей несущую конструкцию; мачту, расположенную на несущей конструкции с возможностью шарнирного поворота; первый гидроцилиндр и второй гидроцилиндр для установки мачты, шарнирно соединенные друг с другом на соединительном участке, причем первый гидроцилиндр шарнирно прикреплен к несущей конструкции, а второй гидроцилиндр шарнирно прикреплен к мачте; и соединительную кулису, которая на одной стороне шарнирно прикреплена к мачте, а на другой стороне шарнирно прикреплена к соединительному участку. Согласно изобретению предусмотрено, что в области соединительного участка расположен распорный элемент, посредством которого соединительный участок опирается на мачту с возможностью отсоединения.

Description

Изобретение относится к строительной машине, содержащей несущую конструкцию; мачту, расположенную на несущей конструкции с возможностью шарнирного поворота; первый гидроцилиндр и второй гидроцилиндр для установки мачты, шарнирно соединенные друг с другом на соединительном участке, причем первый гидроцилиндр шарнирно укреплен на несущей конструкции, а второй гидроцилиндр шарнирно укреплен на мачте; и соединительную кулису, которая на одной стороне шарнирно прикреплена к мачте, а на другой стороне шарнирно прикреплена к соединительному участку.

Сведения о предшествующем уровне техники

Строительная машина такого типа известна из патентного документа И8 4708581. Согласно этому документу используется двухцилиндровая система для установки и укладки передвижной стрелы, которая содержит участок по типу мачты. Собственно бурильная мачта устанавливается посредством телескопического цилиндра.

Другая строительная машина с мачтой, на держателе которой расположены друг за другом два гидроцилиндра, известна из патентного документа 1Р 05-202686.

В патентном документе 1Р 2002-285775 описана строительная машина, мачта которой выполнена телескопической и может поворачиваться посредством гидроцилиндра вокруг горизонтальной шарнирной оси.

Сущность изобретения

Задачей изобретения является дальнейшее усовершенствование строительной машины указанного типа для достижения особенно высокой надежности и экономичности.

В соответствии с изобретением решение поставленной задачи достигается в строительной машине, обладающей признаками по п.1 формулы изобретения. Предпочтительные примеры выполнения изложены в зависимых пунктах.

Строительная машина по изобретению отличается тем, что в области соединительного участка расположен распорный элемент, посредством которого соединительный участок опирается на мачту с возможностью отсоединения.

Согласно изобретению для установки мачты предусмотрены два последовательно соединенных установочных цилиндра, связанных друг с другом посредством качающегося рычага, называемого далее соединительной кулисой, шарнирно прикрепленного к мачте. При такой схеме расположения первый гидроцилиндр шарнирно присоединен в области вершины треугольника, который образован вторым гидроцилиндром, соединительной кулисой и участком мачты, проходящим между вторым гидроцилиндром и соединительной кулисой.

При создании изобретения было учтено, что при такой схеме расположения цилиндров, в особенности в начале процесса установки мачты, требуется приложение относительно высоких усилий. Эта необходимость вызвана тем, что в начале процесса установки гидроцилиндры, в особенности второй гидроцилиндр, проходят сравнительно полого к продольной оси мачты. Соответственно вектор развиваемого цилиндрами усилия проходит под малым углом к продольной оси мачты и имеет поэтому небольшую компоненту усилия в направлении поперечно продольной оси мачты, т. е. в направлении установки.

Основная идея изобретения заключается в создании распорного элемента, с помощью которого соединительный участок между вторым гидроцилиндром и соединительной кулисой может опираться на мачту на начальном этапе процесса установки мачты. Этот распорный элемент обеспечивает возможность дополнительной передачи усилия от соединительного участка на мачту и за счет этого может освобождать от нагрузки второй гидроцилиндр и соединительную кулису. В частности, распорный элемент может проходить круто к продольной оси мачты, предпочтительно под углом, по меньшей мере, по существу равным 90°, к продольной оси мачты, так что передаваемый через распорный элемент вектор усилия может быть ориентирован, по меньшей мере, примерно в направлении установки. Поскольку при установке мачты не нужна передача не требуемой силовой компоненты, перпендикулярной направлению установки, развиваемые усилия сравнительно невелики и гидроцилиндры соответственно освобождаются от высокой нагрузки. За счет этого для мачты одного и того же веса гидроцилиндры могут быть рассчитаны на более низкие рабочие усилия с соответствующим снижением затрат на комплектацию.

Согласно изобретению соединительный участок опирается на мачту с возможностью отсоединения. Обеспечиваемый распорным элементом контакт между соединительным участком и мачтой может быть прерван, когда, в особенности на более позднем этапе процесса установки, больше не требуется передачи усилия через распорный элемент на мачту. В простейшем случае для отсоединяемой связи распорный элемент прилегает к мачте или к соединительному участку. Другими словами, мачта или соединительный участок образует для распорного элемента упор, который ограничивает дальнейшее перемещение распорного элемента в сторону к мачте или соответственно к соединительному участку, но допускает отсоединение распорного элемента путем его перемещения в сторону от мачты или от соединительного участка. Согласно этому примеру осуществления распорный элемент удерживается в контакте с мачтой или с соединительным участком только прижимом, но не тяговым усилием. Для комплексной передачи усилий в принципе может быть также предусмотрено фиксирующее устройство, с помощью которого распорный элемент удерживается на мачте или на соединительном участке как давлением, так и тяговым

- 1 014377 усилием с возможностью отсоединения.

В качестве несущей конструкции может служить, например, несущее транспортное средство или конструкция, которая может быть разъемно укреплена на транспортном средстве. Предпочтительно несущая конструкция содержит раму, проходящую, по меньшей мере, примерно горизонтально. На несущей конструкции может быть также предусмотрена тросовая лебедка для перемещения бурильных салазок вдоль мачты. Предпочтительно мачта установлена на несущей конструкции с возможностью шарнирного поворота вокруг горизонтальной оси. В частности, мачта может поворачиваться, по меньшей мере, примерно из горизонтального транспортного положения, по меньшей мере, примерно в вертикальное рабочее положение.

Согласно изобретению первый гидроцилиндр на своем дальнем от соединительного участка конце шарнирно укреплен на несущей конструкции, а второй гидроцилиндр на своем дальнем от соединительного участка конце шарнирно укреплен на мачте. В особенно предпочтительном примере осуществления первый гидроцилиндр шарнирно укреплен на несущей конструкции своим корпусом и/или второй гидроцилиндр шарнирно укреплен на мачте своим поршневым штоком. За счет этого могут быть дополнительно снижены требуемые усилия.

В принципе может быть предусмотрено, что распорный элемент расположен на мачте. Однако в особенно предпочтительном примере осуществления распорный элемент прикреплен к соединительному участку, в особенности прикреплен шарнирно. Согласно этому примеру распорный элемент имеет свободу отсоединения от мачты и перемещается вместе с соединительным участком, когда тот при установке мачты удаляется от нее. Этот пример осуществления особенно прост в реализации в конструктивном отношении.

Следующий предпочтительный пример осуществления изобретения заключается в том, что распорный элемент жестко соединен с соединительной кулисой. За счет этого особенно простым конструктивным путем и экономичным образом достигается тот эффект, что при втягивании второго гидроцилиндра распорный элемент автоматически занимает свое правильное положение контакта с мачтой. В частности, может быть предусмотрено, что распорный элемент выполнен с возможностью шарнирного поворота относительно первого гидроцилиндра и второго гидроцилиндра.

Альтернативно может быть предусмотрено, что распорный элемент жестко связан со вторым гидроцилиндром, при этом он может обладать свободой шарнирного поворота относительно соединительной кулисы.

Распорный элемент может быть расположен, например, на втором гидроцилиндре. С конструктивной точки зрения особенно предпочтительно расположение распорного элемента на соединительной кулисе.

Конструктивные затраты могут быть дополнительно снижены за счет того, что распорный элемент расположен своим концом на соединительной кулисе. В этом случае соединительная кулиса и распорный элемент оптимальным образом формируют вместе Ь-образную конструкцию, в которой угол между распорным элементом и соединительной кулисой предпочтительно составляет меньше 90°.

Далее, в аспекте затрат на изготовление предпочтительно, чтобы распорный элемент был выполнен заодно с соединительной кулисой. Согласно этому примеру выполнения распорный элемент и соединительная кулиса жестко соединены друг с другом и изготовлены из одного материала.

Далее, конструктивные затраты могут быть дополнительно снижены за счет того, что распорный элемент на своей торцевой стороне имеет опорную поверхность для опоры на мачту. Распорный элемент может быть выполнен, например, цилиндрическим или в виде прямоугольного параллелепипеда.

Оптимальным образом распорный элемент выполнен короче соединительной кулисы. В принципе на мачте может быть предусмотрен второй соответствующий распорный элемент, в контакт с которым приходит распорный элемент по изобретению.

В отношении восприятия усилий в предпочтительном примере осуществления оба гидроцилиндра и соединительная кулиса на соединительном участке шарнирно соединены коаксиально друг другу. Согласно этому примеру предусмотрена общая ось шарнирного поворота для обоих гидроцилиндров и соединительной кулисы, посредством которой цилиндры и кулиса связаны друг с другом. Предпочтительно на соединительном участке поршневой шток первого гидроцилиндра соединен с корпусом второго гидроцилиндра.

Следующий предпочтительный пример выполнения состоит в том, что распорный элемент проходит, по меньшей мере, примерно перпендикулярно продольной оси мачты, когда соединительный участок опирается на мачту посредством распорного элемента. Согласно этому примеру на мачту могут особенно эффективно передаваться усилия, действующие поперечно продольной оси мачты, т. е. в направлении установки мачты. Расположение распорного элемента под прямым углом особенно предпочтительно в моменты времени, когда соединительный участок опирается на мачту посредством распорного элемента, т. е. прилегает к мачте через посредство распорного элемента. Для тех моментов времени, когда распорный элемент не выполняет функции опоры и находится на расстоянии от мачты, может быть предусмотрено другое угловое положение распорного элемента.

- 2 014377

Далее, конструктивные затраты могут быть дополнительно снижены за счет того, что мачта содержит первый выступ, к которому шарнирно прикреплена соединительная кулиса, а также мачта содержит второй выступ, к которому шарнирно прикреплен второй гидроцилиндр. Предпочтительно между выступами предусмотрена опорная поверхность для распорного элемента. Предпочтительно точки шарнирного крепления на мачте второго гидроцилиндра и соединительной кулисы отстоят на одинаковое расстояние от продольной оси мачты. Предпочтительно опорная поверхность отстоит внутрь к продольной оси мачты от этих точек шарнирного крепления и/или выступов.

Следующий предпочтительный пример осуществления изобретения состоит в том, что второй гидроцилиндр и соединительная кулиса шарнирно укреплены на мачте, на ее обращенной к первому гидроцилиндру задней стороне. Это особенно выгодно в аспекте передачи усилий на мачту и по соображениям геометрии.

Далее, согласно изобретению особенно предпочтительно на дальней от первого гидроцилиндра передней стороне мачты расположены бурильные салазки, установленные с возможностью перемещения вдоль мачты. На этих бурильных салазках предпочтительно предусмотрен бурильный привод для бурильной колонны, в особенности вращательный привод.

Далее, в особенно предпочтительном примере выполнения первый гидроцилиндр имеет ход больше хода второго гидроцилиндра. Благодаря этому могут достигаться особенно компактные размеры. Предпочтительно первый гидроцилиндр выполнен длиннее второго гидроцилиндра.

Далее, в отношении размеров строительной машины предпочтительно, чтобы распорный элемент был выполнен короче, чем соединительная кулиса.

Для установки мачты строительной машины по изобретению может быть предусмотрен способ, при котором вначале выдвигается первый гидроцилиндр, в особенности полностью, причем соединительная кулиса опирается на мачту посредством распорного элемента, а затем выдвигается второй гидроцилиндр и при этом распорный элемент отходит от мачты. В частности, может быть предусмотрено, что при выдвижении второго гидроцилиндра соединительная кулиса поворачивается и предпочтительно вместе с распорным элементом удаляется от мачты.

Перечень фигур, чертежей и иных материалов

Далее со ссылками на прилагаемые чертежи будут подробно описаны примеры осуществления изобретения. На фиг. 1-6 изображена на виде сбоку строительная машина по изобретению на различных этапах установки мачты.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

На фиг. 1-6 строительная машина по изобретению показана на различных этапах установки мачты. При этом на фиг. 1 мачта показана примерно в горизонтальном транспортном положении, а на фиг. 5 и 6 - в вертикальном рабочем положении. Как видно, например, на фиг. 1, строительная машина содержит несущую конструкцию 10, выполненную в виде рамы, которая проходит, по существу, горизонтально и для целей транспортирования может быть уложена на не показанное транспортное средство. Несущая конструкция 10 оснащена четырьмя выдвижными опорными стойками 15, с помощью которых она опирается на основание или землю 99.

С помощью поворотного шарнира 18 с горизонтальной осью поворота на несущей конструкции 10 шарнирно укреплена мачта 20 с возможностью поворота между транспортным положением по фиг. 1 и вертикальным рабочим положением по фиг. 5 и 6. На передней стороне 61 мачты 20 установлены бурильные салазки 29, которые могут перемещаться вдоль мачты. Бурильные салазки 29 могут быть оснащены, например, вращательным или ударно-вращательным приводом для не показанной на чертежах бурильной колонны. Для продольного перемещения бурильных салазок 29 вдоль мачты 20 на несущей конструкции 10 расположена тросовая лебедка 11.

Для установки мачты 20 из транспортного положения по фиг. 1 в рабочее положение по фиг. 5 и 6 предусмотрены два гидроцилиндра 1 и 2, расположенные последовательно один за другим. Первый гидроцилиндр 1 шарнирно укреплен одной стороной на несущей конструкции 10, а другой стороной шарнирно соединен со вторым гидроцилиндром 2 на соединительном участке 5. Второй гидроцилиндр 2 на своей стороне, противоположной стороне шарнирного соединения с гидроцилиндром 1 на соединительном участке 5, шарнирно укреплен на мачте 20. Шарнирное соединение первого гидроцилиндра 1 с несущей конструкцией 10 выполнено со стороны корпуса гидроцилиндра 1, а шарнирное соединение второго гидроцилиндра 2 с мачтой 20 выполнено со стороны поршневого штока второго гидроцилиндра 2. Таким образом, на соединительном участке 5 поршневой шток первого гидроцилиндра 1 соединен с корпусом второго гидроцилиндра 2.

Для того чтобы соединительный участок 5 между гидроцилиндрами 1 и 2 не переламывался при установке мачты 20, предусмотрена соединительная кулиса 8 в виде штанги, шарнирно прикрепленная одним концом к мачте 20, а другим концом - к обоим гидроцилиндрам 1 и 2 на соединительном участке 5. При этом оба гидроцилиндра 1 и 2 и соединительная кулиса 8 шарнирно соединены друг с другом на соединительном участке 5 с возможностью поворота вокруг общей шарнирной оси 6. Ось шарнира 18, общая шарнирная ось 6, ось шарнирного крепления первого гидроцилиндра 1 к несущей конструкции 10, ось шарнирного крепления второго гидроцилиндра 2 к мачте 20 и ось шарнирного крепления соедини

- 3 014377 тельной кулисы 8 к мачте 20 проходят параллельно друг другу.

На задней стороне 62 мачты, которая противоположна ее передней стороне 61 и обращена к первому гидроцилиндру 1, а в транспортном положении по фиг. 1 обращена также к несущей конструкции 10, на мачте 20 предусмотрены два выступа 21 и 22. К первому выступу 21 шарнирно прикреплена соединительная кулиса 8, а ко второму выступу 22 шарнирно прикреплен гидроцилиндр 2.

Как показано, в частности, на фиг. 1, в транспортном положении мачты 20 второй гидроцилиндр 2 проходит очень полого относительно продольной оси 100 мачты 20. Поэтому усилия, передаваемые на мачту 20 вторым гидроцилиндром 2, действуют преимущественно параллельно продольной оси 100 и имеют небольшую компоненту, перпендикулярную продольной оси 100 в направлении 101 установки мачты. В особенности для того, чтобы также и в этом случае обеспечить возможность эффективной передачи усилий от первого гидроцилиндра 1 на мачту в направлении 101 установки, предусмотрен распорный элемент 4, который отходит от соединительного участка 5 и в показанном на фиг. 1 транспортном положении прилегает к продольной стороне мачты 20 своей торцевой опорной поверхностью 41. На своей дальней от мачты стороне распорный элемент 4 соединен с обоими гидроцилиндрами 1 и 2 шарнирной осью 6 на соединительном участке 5 и за счет этого может передавать на мачту 20 усилия от первого гидроцилиндра 1.

Распорный элемент 4 расположен своим концом на соединительной кулисе 8, т.е. при повороте соединительной кулисы 8 относительно мачты 20 распорный элемент 4 поворачивается вместе с соединительной кулисой 8, как это видно, например, на фиг. 4. Как показано на фиг. 1, в транспортном положении мачты 20 распорный элемент 4 проходит, по существу, перпендикулярно продольной оси 100 мачты 20, так что может особенно хорошо передавать усилия, действующие в направлении 101 установки.

В транспортном положении мачты 20 распорный элемент 4 прилегает своей опорной поверхностью 41 к опорной поверхности 24, которая образована между двумя выступами 21 и 22, а следовательно, между точкой шарнирного крепления второго гидроцилиндра 2 и точкой шарнирного крепления соединительной кулисы 8. Опорная поверхность 24 предусмотрена на задней стороне 62 мачты 20.

Кинематика при установке мачты 20 из транспортного положения в рабочее представлена на фиг. 1-5.

Как показано на фиг. 1, в транспортном положении мачты 2 оба гидроцилиндра 1 и 2 находятся в выровненном, по меньшей мере, примерно линейном положении, а соединительный участок 5 опирается на мачту 20 с помощью распорного элемента 4.

Для установки мачты 20 вначале приводится в действие и выдвигается первый гидроцилиндр 1. При этом действующие усилия, по меньшей мере, частично передаются на мачту 20 через распорный элемент 4, и мачта 20 поворачивается в направлении 101 установки. Второй гидроцилиндр 2 вначале остается втянутым, так что распорный элемент 4 прилегает к мачте 20. Этот этап, на котором два гидроцилиндра 1 и 2 выходят из своего выровненного положения, представлен на фиг. 2.

Первый гидроцилиндр 1 выдвигается дальше до своего максимального рабочего положения. Это положение показано на фиг. 3.

После достижения максимального хода гидроцилиндра 1 для дальнейшей установки мачты 20 выдвигается второй гидроцилиндр 2, как это показано на фиг. 4. При действии второго гидроцилиндра 2 изменяются относительные размеры треугольника, образованного вторым гидроцилиндром 2, соединительной кулисой 8 и участком мачты между вторым гидроцилиндром 2 и соединительной кулисой 8. В частности, вершина треугольника, совпадающая с соединительным участком 5, удаляется от мачты 20. При этом соединительная кулиса 8 поворачивается относительно мачты 20. Одновременно при этом распорный элемент 4, который жестко соединен с соединительной кулисой 8 на ее обращенной к мачте стороне, отходит от опорной поверхности 24 мачты 20 и больше не используется для передачи усилий.

Второй гидроцилиндр 2 выдвигается дальше, причем распорный элемент 4 остается удаленным от мачты 20. Наконец, второй гидроцилиндр 2 также достигает своего максимального хода. В этом положении по фиг. 5 мачта достигает своего вертикального рабочего положения. В рабочем положении два гидроцилиндра 1 и 2 вновь находятся в выровненном, по меньшей мере, примерно линейном относительном положении.

Как показано, в частности, на фиг. 1 и 5, несущая конструкция 10 снабжена продолжением 17 мачты, на которое мачта 20 опирается в своем вертикальном рабочем положении и которое продлевает ход бурильных салазок 29. На этом продолжении 17 мачты расположен поворотный шарнир 18.

Как показано на фиг. 6, мачта 20 выполнена телескопической с первой, нижней, секцией 27 мачты и второй, верхней, секцией 28 мачты, причем вторая, верхняя, секция 28 мачты может втягиваться в первую секцию 27 мачты. Для перемещения секций 27 и 28 мачты относительно друг друга предусмотрен гидроцилиндр 51, который проходит внутри обеих секций 27 и 28. Предпочтительно мачта 20 выполнена таким образом, что бурильные салазки 29 могут перемещаться вдоль обеих секций 27 и 28 мачты.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Строительная машина, содержащая несущую конструкцию (10);

мачту (20), расположенную на несущей конструкции (10) с возможностью шарнирного поворота;

первый гидроцилиндр (1) и второй гидроцилиндр (2) для установки мачты (20) в рабочее положение, шарнирно соединенные друг с другом и образующие соединительный участок (5), причем первый гидроцилиндр (1) шарнирно укреплен на несущей конструкции (10), а второй гидроцилиндр (2) шарнирно укреплен на мачте (20); и соединительную кулису (8), которая на одной стороне шарнирно прикреплена к мачте (20), а на другой стороне шарнирно прикреплена к соединительному участку (5), отличающаяся тем, что в области соединительного участка (5) расположен распорный элемент (4), посредством которого соединительный участок (5) опирается на мачту (20) с возможностью отсоединения.
2. Строительная машина по п.1, отличающаяся тем, что распорный элемент (4) шарнирно прикреплен к соединительному участку (5).
3. Строительная машина по п.1 или 2, отличающаяся тем, что распорный элемент (4) жестко соединен с соединительной кулисой (8), при этом распорный элемент (4) выполнен с возможностью шарнирного поворота относительно первого гидроцилиндра (1) и второго гидроцилиндра (2).

отличающаяся
4. Строительная машина по любому из предыдущих пунктов, элемент (4) расположен своим концом на соединительной кулисе (8).
5. Строительная машина по любому из предыдущих пунктов, элемент (4) выполнен заодно с соединительной кулисой (8).
6. Строительная машина по любому из предыдущих пунктов, элемент (4) на своей торцевой стороне имеет опорную поверхность (41) для опоры на мачту (20).
7. Строительная машина по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что оба гидроцилиндра (1, 2) и соединительная кулиса (8) на соединительном участке (5) шарнирно соединены коакси отличающаяся отличающаяся тем, тем, тем, что что что распорный распорный распорный ально друг другу.
8. Строительная машина по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что распорный элемент (4) проходит, по меньшей мере, примерно перпендикулярно продольной оси (100) мачты (20), когда соединительный участок (5) опирается на мачту (20) посредством распорного элемента (4).
9. Строительная машина по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что мачта (20) содержит первый выступ (21), к которому шарнирно прикреплена соединительная кулиса (8), и второй выступ (22), к которому шарнирно прикреплен второй гидроцилиндр (2), при этом между выступами (21, 22) предусмотрена опорная поверхность (24) для распорного элемента (4).
10. Строительная машина по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что второй гидроцилиндр (2) и соединительная кулиса (8) шарнирно укреплены на мачте (20) на ее обращенной к первому гидроцилиндру задней стороне (62) мачты, а на дальней от первого гидроцилиндра (1) передней стороне (61) мачты расположены бурильные салазки (29), установленные с возможностью перемещения вдоль мачты (20).
11. Строительная машина по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что первый гидроцилиндр (1) имеет ход больше хода второго гидроцилиндра (2), а распорный элемент (4) выполнен короче, чем соединительная кулиса (8).