PL239571B1

PL239571B1 - Urządzenie elektryczne do wiercenia i kotwienia

Info

Publication number: PL239571B1
Application number: PL429749A
Authority: PL
Inventors: Robert HOLDSWORTH; Robert Holdsworth; Brad Neilson; Peter Hanna
Original assignee: Joy Global Underground Mining Llc
Priority date: 2016-07-06
Filing date: 2017-07-06
Publication date: 2021-12-13
Also published as: AU2017293788A1; WO2018009655A1; ZA201900148B; US11078790B2; AU2017293788B2; FI20195084A1; GB201900654D0; SE1950009A1; PL429749A1; RU2019103092A; GB2566422B; US20180010454A1; AT520768A2; GB2566422A; CN109477382B; DE112017003425T5; AT520768A5; CN109477382A

Abstract

W jednym z rozwiązań urządzenie (810) do wiercenia i kotwienia do napędzania elementu wiercącego wwiercającego się w powierzchnię skały zawiera ramę, jednostkę napędzającą wspartą na ramie do przemieszczania względem ramy oraz element wykonawczy do przemieszczania jednostki napędowej względem ramy. Jednostka napędowa zawiera silnik oraz uchwyt do sprzęgania z elementem wiercącym. Uchwyt jest napędzany przez silnik. W pewnych aspektach, element wykonawczy zawiera magnes wywierający siłę magnetyczną na blok w celu zapewnienia sprzęgnięcia magnetycznego między elementem wykonawczym a blokiem podpierającym silnik. W pewnych aspektach, element wykonawczy jest umieszczony co najmniej częściowo w podłużnym członie ramy. W pewnych aspektach, jednostka napędowa zawiera przełączalny silnik reluktancyjny zawierający stojan oraz wirnik podparty do obracania się względem stojana, a wirnik jest bezpośrednio połączony z uchwytem.

Description

ODNIESIENIE DO POWIĄZANYCH ZGŁOSZEŃ PATENTOWYCH

Niniejsze zgłoszenie zastrzega pierwszeństwo z uprzednio zgłoszonego i współrozpatrywanego, tymczasowego amerykańskiego zgłoszenia patentowego o numerze US 62/358,757, złożonego w dniu 6 lipca 2016 r., którego zawartość jest tutaj w całości załączona na zasadzie odniesienia.

TŁO WYNALAZKU

Niniejsze ujawnienie dotyczy urządzeń wiertniczych, a w szczególności urządzenia do wiercenia i kotwienia do formowania otworu lub wprowadzania kotwy do wnętrza otworu w powierzchni skały.

Tradycyjne narzędzia do wiercenia i kotwienia mogą zawierać wysuwaną ramę nośną i jednostkę napędową, mogącą się przemieszczać wzdłuż ramy. Jednostka napędowa wwierca narzędzie wiertnicze lub kotwę w powierzchnię skały. Uruchomienie narzędzia do wiercenia i kotwienia jest zwykle realizowane przy użyciu napędu płynowego (na przykład, napędu hydraulicznego).

STRESZCZENIE WYNALAZKU

W jednym z aspektów maszyna do wiercenia i kotwienia zawiera ramę, jednostkę napędową podpartą do przemieszczania względem ramy oraz element wykonawczy do przemieszczania jednostki napędowej względem ramy. Jednostka napędowa zawiera blok, silnik podparty na bloku oraz uchwyt do sprzęgania z elementem wiercącym. Uchwyt jest napędzany przez silnik. Element wykonawczy zawiera magnes wywierający siłę magnetyczną na blok, aby zapewnić sprzężenie magnetyczne między elementem wykonawczym a blokiem.

W innym aspekcie urządzenie do wiercenia i kotwienia zawiera ramę, jednostkę napędową oraz element wykonawczy do przemieszczania jednostki napędowej względem ramy. Rama zawiera co najmniej jeden podłużny element biegnący równolegle do osi posuwu. Jednostka napędowa jest wsparta na ramie do przemieszczania względem ramy wzdłuż osi posuwu. Jednostka napędowa zawiera blok, silnik podparty na bloku oraz uchwyt do sprzęgania z elementem wiercącym. Uchwyt jest napędzany przez silnik. Element wykonawczy jest umieszczony co najmniej w części w obrębie co najmniej jednego elementu podłużnego.

W kolejnym aspekcie urządzenie do wiercenia i kotwienia do wwiercania elementu wiercącego w powierzchnię skały zawiera ramę i jednostkę napędową podpartą do przemieszczania względem ramy wzdłuż osi posuwu. Jednostka napędowa zawiera przełączalny silnik reluktancyjny oraz uchwyt do napędzania elementu wiercącego. Przełączalny silnik reluktancyjny zawiera stojan oraz wirnik podparty do obracania się względem stojana, a wirnik jest bezpośrednio sprzężony z uchwytem.

Inne aspekty wynalazku staną się wiadome po zapoznaniu się z poniższym szczegółowym opisem oraz załączonymi rysunkami.

KRÓTKI OPIS RYSUNKÓW

Fig. 1A przedstawia widok z góry maszyny przenośnej.

Fig. 1B przedstawia widok z boku maszyny przenośnej z fig. 1A.

Fig. 2A przedstawia widok perspektywiczny urządzenia do wiercenia i kotwienia, zawierającego magazynek.

Fig. 2B przedstawia inny widok perspektywiczny urządzenia do wiercenia i kotwienia oraz magazynka z fig. 2A.

Fig. 3 przedstawia widok perspektywiczny urządzenia do wiercenia i kotwienia z fig. 2A bez przyłączonego magazynka.

Fig. 4 przedstawia widok perspektywiczny urządzenia do wiercenia i kotwienia według kolejnej postaci wykonania.

Fig. 5 przedstawia widok z boku urządzenia do wiercenia i kotwienia według kolejnej postaci wykonania.

Fig. 6 przedstawia przekrój urządzenia do wiercenia i kotwienia z fig. 5, wykonany wzdłuż linii 6-6.

Fig. 7 przedstawia widok z boku urządzenia do wiercenia i kotwienia, zawierającego łańcuch energetyczny.

Fig. 8 przedstawia widok z przodu urządzenia do wiercenia i kotwienia z fig. 7.

Fig. 9 przedstawia widok z boku urządzenia do wiercenia i kotwienia z fig. 3 z usuniętym blokiem montażowym.

Fig. 10 przedstawia przekrój urządzenia do wiercenia i kotwienia z fig. 9, wykonany wzdłuż linii 10-10.

PL 239 571 B1

Fig. 11 przedstawia przekrój urządzenia do wiercenia i kotwienia z fig. 3, wykonany wzdłuż linii 11-11.

Fig. 12 przedstawia widok z góry urządzenia do wiercenia i kotwienia według kolejnej postaci wykonania.

Fig. 13 przedstawia widok z góry urządzenia do wiercenia i kotwienia według kolejnej postaci wykonania.

Fig. 14 przedstawia widok z góry urządzenia do wiercenia i kotwienia według kolejnej postaci wykonania.

Fig. 15 przedstawia widok rozstrzelony jednostki obrotowej.

Fig. 16 przedstawia widok z góry jednostki obrotowej z fig. 15.

Fig. 17 przedstawia widok z boku w przekroju jednostki obrotowej z fig. 16, wzdłuż linii 17-17.

Fig. 18 przedstawia przekrój jednostki obrotowej z fig. 17, wzdłuż linii 18-18.

Fig. 19 przedstawia widok rozstrzelony części jednostki obrotowej z fig. 15.

Fig. 20 przedstawia widok z boku urządzenia do wiercenia i kotwienia według kolejnej postaci wykonania.

Fig. 21 przedstawia widok z góry urządzenia do wiercenia i kotwienia z fig. 20.

Fig. 22 przedstawia widok w powiększeniu urządzenia chwytającego.

Fig. 23 przedstawia widok perspektywiczny urządzenia do wiercenia i kotwienia z podstawą w położeniu wysuniętym.

Fig. 24 przedstawia przekrój elementu wykonawczego do przemieszczania urządzenia do wiercenia i kotwienia.

Fig. 25 przedstawia widok z boku magazynka z fig. 2A.

Fig. 26 przedstawia kolejny widok z boku magazynka z fig. 25.

Fig. 27 przedstawia widok perspektywiczny urządzenia do wiercenia i kotwienia według kolejnej postaci wykonania.

Fig. 28 przedstawia częściowo rozstrzelony widok urządzenia do wiercenia i kotwienia z fig. 27.

Fig. 29 przedstawia widok rozstrzelony części urządzenia do wiercenia i kotwienia z fig. 27.

Fig. 30 przedstawia przekrój urządzenia do wiercenia i kotwienia z fig. 27, wykonany wzdłuż linii 30-30.

Fig. 31 przedstawia widok z boku urządzenia do wiercenia i kotwienia z fig. 27.

Fig. 32 przedstawia przekrój urządzenia do wiercenia i kotwienia z fig. 27, wykonany wzdłuż linii 32-32.

Fig. 33 przedstawia widok perspektywiczny urządzenia do wiercenia i kotwienia według kolejnej postaci wykonania.

Fig. 34 przedstawia widok z boku urządzenia do wiercenia i kotwienia z fig. 33.

Fig. 35 przedstawia widok perspektywiczny urządzenia do wiercenia i kotwienia z fig. 33.

Fig. 36 przedstawia przekrój urządzenia do wiercenia i kotwienia z fig. 34, wykonany wzdłuż linii 36-36.

Fig. 37 przedstawia przekrój urządzenia do wiercenia i kotwienia z fig. 34, wykonany wzdłuż prostej 37-37.

Fig. 38 przedstawia widok perspektywiczny urządzenia do wiercenia i kotwienia z fig. 33.

Fig. 39 przedstawia przekrój urządzenia do wiercenia i kotwienia z fig. 33, wykonany wzdłuż linii 39-39.

Fig. 40 przedstawia przekrój urządzenia do wiercenia i kotwienia z fig. 34, wykonany wzdłuż linii 40-40.

Fig. 41 przedstawia widok perspektywiczny przekroju urządzenia do wiercenia i kotwienia z fig. 39.

SZCZEGÓŁOWY OPIS WYNALAZKU

Zanim postaci wykonania zostaną opisane szczegółowo, należy przyjąć, że ujawnienie nie ogranicza się w swoim zastosowaniu do szczegółów konstrukcji oraz rozmieszczenia elementów składowych przedstawionych w poniższym opisie lub pokazanych na poniższych rysunkach. Ujawnienie pozwala na inne postaci wykonania oraz może być realizowane na różne sposoby. Należy również rozumieć, że stosowana tu frazeologia i terminologia służą jedynie opisowi i nie należy ich traktować jako ograniczenia zakresu wynalazku. Stosowane tutaj określenia „obejmujący” i „zawierający” oraz ich warianty ma na celu uwzględnić elementy wymienione dalej oraz ich ekwiwalenty, jak również dodatkowe elementy. Stosowane tutaj określenia „składający się z” oraz jego warianty ma na celu uwzględnić elementy wymienione dalej oraz ich ekwiwalenty. O ile nie określono inaczej lub ograni

PL 239 571 B1 czono w inny sposób, określenia „zamontowany”, „połączony”, „podtrzymywany” i „sprzężony” oraz ich warianty są stosowane w szerokim znaczeniu i obejmują zarówno bezpośrednie, jak i pośrednie mocowania, połączenia, podparcia i sprzężenia.

Ponadto należy rozumieć, że postaci wykonania wynalazku mogą zawierać sprzęt, oprogramowanie i elektroniczne elementy składowe lub moduły, które dla celów omówienia mogą być przedstawione i opisane, jak gdyby większość elementów składowych została zrealizowana jedynie sprzętowo. Jednak specjalista, na podstawie lektury niniejszego szczegółowego opisu, zorientuje się, że w co najmniej jednej postaci wykonania elementy składowe wynalazku można zrealizować programowo (na przykład, przechowywane na nieulotnym nośniku odczytywanym przez komputer), wykonywalnego przez jedną albo większą liczbę jednostek przetwarzających, takich jak mikroprocesor, wyspecjalizowane układy scalone ASIC (ang.: Application Specific Integrated Circuit) lub inne urządzenie elektroniczne. Należy zauważyć, że wiele urządzeń sprzętowych i programowych, jak również wiele różnych konstrukcyjnych elementów składowych jako takich, może być stosowanych do realizacji niniejszego wynalazku. Na przykład, „sterowniki” opisane w specyfikacji mogą obejmować jeden albo więcej procesorów elektronicznych lub jednostek przetwarzania, jeden albo więcej modułów nośników odczytywanych przez komputer, jeden albo więcej interfejsów wejścia/wyjścia oraz różne połączenia (na przykład, magistralę systemową), łączące elementy składowe.

Fig. 1A i 1B przedstawiają przenośną maszynę górniczą, taką jak wóz do wiercenia i kotwienia lub maszyna do kotwienia 4. W przedstawionej postaci wykonania maszyna 4 zawiera układ jezdny 6 (na przykład, koła, fig. 1B) oraz wysięgnik 8. Wysięgnik 8 podpiera narzędzie do wiercenia i kotwienia lub urządzenie wiertnicze 10 do formowania otworów w przodku (na przykład, stropie, spągu lub ociosie - nie przedstawiono) i/albo instalowania elementu wiercącego (na przykład, wiertła lub kotwy 14, fig. 2A). W przedstawionej postaci wykonania, urządzenie wiertnicze 10 wykonuje zarówno operacje wiercenia, jak i kotwienia. Zamontowana kotwa 14 może między innymi kotwić lub podpierać siatkę zabezpieczającą (nie przedstawiono) w celu ochrony pracowników obsługi przed odłamkami skalnymi, które mogą odpaść lub zostać oderwane od powierzchni przodka. W niektórych postaciach wykonania urządzenie wiertnicze 10 może być zamontowane na innym typie maszyny górniczej, takiej jak maszyna górnicza do ciągłego wydobycia (nie przedstawiono).

Jak przedstawiono na fig. 2A i 2B, urządzenie wiertnicze 10 zawiera pierwszy stopień lub podnośnik lub podstawę 22, drugi stopień lub ramę posuwu 26 oraz jednostkę napędową lub jednostkę obrotową 30. W przedstawionej postaci wykonania urządzenie wiertnicze 10 zawiera również skład lub magazynek 34 do przechowywania dodatkowych wierteł lub kotew 14 do momentu, gdy wiertła lub kotwy 14 będą potrzebne. Magazynek 34 może zautomatyzować przenoszenie wierteł i kotew 14 do jednostki obrotowej 30. W innych postaciach wykonania (nie przedstawiono) użytkownik może ręcznie podawać wiertła i kotwy 14 do jednostki obrotowej 30.

Jak przedstawiono na fig. 3, podstawa 22 zawiera pierwszy koniec lub blok górny 42, blok dolny 46 umieszczony w pobliżu drugiego końca oraz parę podłużnych drążków podstawy lub drążków podstawy 50, rozmieszczonych równolegle do siebie i biegnących między blokiem górnym 42 a blokiem dolnym 46. W innych postaciach wykonania, podstawa 22 może zawierać mniej albo więcej drążków. Blok górny 42 może zawierać zacisk lub urządzenie chwytające 48 do ustawiania i/albo chwytania pręta lub kotwy 14 podczas wprowadzania w powierzchnię skały. Blok górny 42 jest przymocowany do końców drążków 50 podstawy, a drążki 50 podstawy mogą być przesuwane względem bloku dolnego 46. Ruch drążków 50 podstawy sprawia, że blok górny 42 przemieszcza się w kierunku do lub od bloku dolnego 46, cofając lub wysuwając w ten sposób blok górny 42. W przedstawionej postaci wykonania blok dolny 46 jest utworzony jako tuleja przyjmująca część drążków 50 podstawy, gdy blok górny 42 znajduje się w położeniu cofniętym. Blok dolny 46 zawiera płytę końcową 58 i blok prowadzący lub element ogranicznikowy 62. Podstawa 22 zawiera ponadto drążek prowadzący lub pręt prowadzący 66 mający koniec sprzężony z płytą końcową 58. Drążek prowadzący 66 biegnie między płytą końcową 58 a elementem ogranicznikowym 62. Drążek prowadzący 66 opisano bardziej szczegółowo poniżej.

W przedstawionej postaci wykonania, podstawa 22 (na przykład, blok dolny 46) jest podparta na bloku montażowym 70, który zawiera parę drążków nośnych 74. Wspornik nośny lub część nośna 78 jest połączona z drążkami nośnymi 74 i jest połączona z końcem wysięgnika 8 (fig. 1B) lub innym ramieniem zamontowanym na maszynie 4. Drążki nośne 74 mogą być przesuwane względem części nośnej 78, umożliwiając ruch przesuwny podstawy 22 względem części nośnej 78 i wysięgnika 8. W innych postaciach wykonania (fig. 4) urządzenie wiertnicze 10 może pominąć blok montażowy

PL 239 571 B1 i/albo może być podparte w inny sposób. Jak przedstawiono na fig. 5 i 6, w niektórych postaciach wykonania każdy z drążków 50 podstawy może zawierać kanał wewnętrzny 86 (fig. 6) do przenoszenia płynu (na przykład, płynu hydraulicznego pod ciśnieniem) z bloku dolnego 46 do bloku górnego 42 w celu uruchomienia urządzenia chwytającego. W przedstawionej postaci wykonania z fig. 6, płyn jest przenoszony przez blok dolny 46 do pierwszej rury 90, a następnie do drugiej rury 94, która może przemieszczać się teleskopowo względem pierwszej rury 90 i jest połączona z blokiem górnym 42. W niektórych postaciach wykonania, przedstawionych, na przykład, na fig. 7 i 8, elastyczny łańcuch energetyczny 98 mieści odcinek przewodu na płyn (na przykład, węża) i kabla elektrycznego (nie przedstawiono) w celu chronienia i prowadzenia przewodu i kabla, gdy rama posuwu 26 przemieszcza się na drążkach 50 podstawy (fig. 3). Umieszczenie kanału wewnętrznego 86 na płyn wewnątrz drążków 50 podstawy umożliwia zamontowanie zaworów sterujących bezpośrednio na urządzeniu wiertniczym 10, zapewniając bardziej zwarty system z mniejszą liczbą połączeń płynowych niż w typowych urządzeniach wiertniczych. W przedstawionej postaci wykonania urządzenie wiertnicze 10 działa dzięki połączeniu energii hydraulicznej i energii elektrycznej; w niektórych postaciach wykonania urządzenie wiertnicze może być całkowicie napędzane z wykorzystaniem energii elektrycznej i elektrycznych elementów wykonawczych.

Odnosząc się ponownie do fig. 3, można zauważyć, że rama posuwu 26 zawiera górny blok posuwu 102, dolny blok posuwu 106, parę drążków posuwu 110 oraz blok przesuwny 114 sprzężony ruchomo z drążkami posuwu 110. W przedstawionej postaci wykonania górny blok posuwu 102 jest sprzężony z drążkami 50 podstawy i może być przesuwany wzdłuż drążków 50 podstawy między blokiem górnym 42 a blokiem dolnym 46. Dolny blok posuwu 106 jest umieszczony między płytą końcową 58 a elementem ogranicznikowym 62 i może się przesuwać wzdłuż bloku dolnego 46 między płytą końcową 58 a elementem ogranicznikowym 62. Dolny blok posuwu 106 jest sprzężony z drążkiem prowadzącym 66 i może się przesuwać wzdłuż drążka prowadzącego 66. Drążek prowadzący 66 biegnie od płyty końcowej 58 do górnego bloku posuwu 102, przechodząc przez część dolnego bloku posuwu 106. Drążek prowadzący 66 może być ukształtowany jako cylinder teleskopowy, aby dostosować ruch ramy posuwu 26 względem płyty końcowej 58.

Jak przedstawiono na fig. 9, drążki 50 podstawy mogą być wydłużane względem bloku dolnego 46, a drążki posuwu 110 mogą być przemieszczane wzdłuż drążków 50 podstawy. Blok przesuwny 114 porusza się wzdłuż drążków posuwu 110, aby zapewnić podwójny ruch teleskopowy w zwartym układzie.

Jak przedstawiono na fig. 10, w przedstawionej postaci wykonania każdy z drążków posuwu 110 jest pusty. Pierwszy drążek posuwu 110a biegnie między płytą końcową 58 podstawy 22 a górnym blokiem posuwu 102, przechodząc przez dolny blok posuwu 106. W przedstawionej postaci wykonania pierwszy drążek posuwu 110a jest uformowany jako cylinder teleskopowy, zawierający pierwszą część 122 i drugą część 126. Pierwsza część 122 biegnie między dolnym blokiem posuwu 106 a górnym blokiem posuwu 102, podczas gdy druga część 126 biegnie od płyty końcowej 58 do środka otworu wewnętrznego 130 pierwszej części 122. Drugi drążek posuwu 110b biegnie między dolnym blokiem posuwu 106 a górnym blokiem posuwu 102. W niektórych postaciach wykonania cylinder teleskopowy pierwszego drążka posuwu 110a zapewnia kanał do przekazywania energii z podstawy 22 do ramy posuwu 26 w celu zasilania mechanizmu napędowego 134, jak wyjaśniono bardziej szczegółowo poniżej. W przedstawionej postaci wykonania energia jest przekazywana z wykorzystaniem połączeń elektrycznych; w innych postaciach wykonania energię można dostarczać z zastosowaniem płynu pod ciśnieniem (na przykład, płynu hydraulicznego). Również w przedstawionej postaci wykonania, drążki posuwu 110 mają różne wymiary zewnętrzne, a drugi drążek posuwu 110b ma większą średnicę niż pierwszy drążek posuwu 110a. W innych postaciach wykonania, drążki posuwu 110 mogą mieć ten sam wymiar zewnętrzny lub drugi drążek posuwu 110b może mieć mniejszą średnicę niż pierwszy drążek posuwu 110a.

Odnosząc się ponownie do fig. 10, można zauważyć, że wewnątrz drugiego drążka posuwu 110b umieszczony jest liniowy element wykonawczy lub mechanizm napędowy 134. W przedstawionej postaci wykonania mechanizm napędowy 134 zawiera magnes 138 (na przykład, magnes 138 z pierwiastków ziem rzadkich lub elektromagnes) lub liniowy silnik elektryczny. Magnes 138 może zapewnić bezstykową siłę połączenia na bloku przesuwnym 114, aby utrzymać położenie bloku przesuwnego 114 względem drążka posuwu 110b. Blok przesuwny 114 jest również wystarczająco długi, aby zapewnić strefę wyłączenia, aby zapobiec gromadzeniu się materiału magnetycznego na drążkach posuwu 110. W przedstawionej postaci wykonania magnes 138 umieszczono w samym tylko

PL 239 571 B1 drugim drążku posuwu 110b, a pierwszy drążek posuwu 110a działa przede wszystkim jako reaktywny element nośny, przeciwdziałając momentowi obrotowemu towarzyszącemu operacjom wiercenia lub kotwienia. W innych postaciach wykonania mechanizm napędowy 134 może być umieszczony w każdym z drążków posuwu 110.

Mechanizm napędowy 134 umożliwia ruch liniowy magnesu 138 wewnątrz drugiego drążka posuwu 110b. W przedstawionej postaci wykonania, liniowym elementem wzbudzającym jest urządzenie 146 ze śrubą kulową zawierające gwintowany wał 150 biegnący wzdłuż długości drugiego drążka posuwu 110b, przez magnes 138. Ruch obrotowy gwintowanego wału 150 (lub alternatywnie ruch obrotowy magnesu 138) sprawia, że magnes 138 przemieszcza się wzdłuż gwintowanego wału 150 między górnym blokiem posuwu 102 a dolnym blokiem posuwu 106, przemieszczając w ten sposób również blok przesuwny 114.

Należy rozumieć, że podobne urządzenie ze śrubą kulową można zastosować wewnątrz drążków 50 podstawy w podobny sposób, tak, że wysuwanie i cofanie drążków 50 podstawy również byłoby napędzane przez elektryczny element wykonawczy. Ponadto w przedstawionej postaci wykonania drążek prowadzący 66 (fig. 3) stanowi cylinder teleskopowy mający część zewnętrzną, która porusza się wzdłuż elementu ogranicznikowego 62. Część wewnętrzna drążka prowadzącego 66 może zawierać urządzenie ze śrubą kulową podobne do opisanego powyżej lub może zawierać inny typ liniowego elementu wykonawczego (na przykład, siłownik hydrauliczny).

Również w innych postaciach wykonania drugi drążek posuwu 110b może zawierać płyn pod ciśnieniem w celu przemieszczania magnesu 138 między górnym blokiem posuwu 102 a dolnym blokiem posuwu 106. Ponadto urządzenie wiertnicze 10 może być obsługiwane z zastosowaniem połączenia napędu hydraulicznego i elektrycznego. Na przykład, uruchamianie drążków podstawy może być obsługiwane z użyciem napędu hydraulicznego, podczas gdy uruchamianie drążków posuwu jest obsługiwane z użyciem napędu elektrycznego. W innych postaciach wykonania drążki podstawy mogą być napędzane elektrycznie, podczas gdy drążki posuwu są napędzane hydraulicznie, albo zarówno drążki podstawy, jak i drążki posuwu mogą być napędzane z wykorzystaniem energii tego samego typu (na przykład, hydraulicznej albo elektrycznej). Zastosowanie urządzenia 146 ze śrubą kulową lub innego rodzaju elektrycznego elementu wykonawczego zarówno w drążkach 50 podstawy, jak i w drążkach posuwu 110 umożliwia napędzanie urządzenia wiertniczego 10 wyłącznie z zastosowaniem energii elektrycznej oraz eliminuje ciężar i złożoność powiązane z typowymi hydraulicznymi układami napędowymi.

Fig. 11 przedstawia widok w przekroju urządzenia wiertniczego 10. Jak przedstawiono na fig. 12-14, w innych postaciach wykonania względne położenia drążków 50 podstawy, drążka prowadzącego 66 i drążków posuwu 110 można skonfigurować na różne sposoby.

Jak przedstawiono na fig. 15-18, jednostka napędowa lub jednostka obrotowa 30 jest podparta na ramie posuwu 26 (fig. 3) za pomocą bloku przesuwnego 114. Zgodnie z fig. 15, jednostka obrotowa 30 zawiera uchwyt 158 do łączenia z końcem jednego z wierteł lub kotew 14 (fig. 2A) oraz źródło energii lub silnik 162 do dostarczania siły obrotowej dla uchwytu 158. W przedstawionej postaci wykonania silnik 162 stanowi przełączalny silnik reluktancyjny (SR, ang.: switched reluctance). W niektórych postaciach wykonania, silnik 162 może być silnikiem prądu przemiennego (AC, ang.: alternating current) lub silnikiem z magnesem trwałym. Odnosząc się do fig. 17 i 18, silnik SR zawiera stojan 166 i wirnik 170 umieszczony w stojanie 166 i podparty do obracania się względem stojana 166 (na przykład, za pomocą łożysk 174) wokół osi 178 wirnika. Stojan 166 jest podparty wewnątrz obudowy 182. W przedstawionej postaci wykonania wirnik 170 jest utworzony w sposób zintegrowany z uchwytem 158 do przyjmowania wiertła/kotwy 14; w innych postaciach wykonania wirnik 170 może być bezpośrednio połączony z uchwytem 158 w inny sposób. Jak przedstawiono na fig. 17, wirnik 170 zawiera otwór 186 biegnący wzdłuż długości wirnika 170, zaś otwór poszerzony lub stopień 188 stanowi koniec uchwytu 158. Wirnik 170 może być przystosowany do użycia w połączeniu z kotwami samowiercącymi, suchym wierceniem próżniowym, wrzecionem przelotowym lub zespołem chwytaka z podparciem o długich ścięgnach. Ponadto otwór 186 stanowi centralny kanał na płyn (na przykład, wodę lub powietrze), stosowany do wypłukiwania urobku podczas procesu wiercenia.

Odnosząc się do fig. 18 i 19, obudowa 182, zawiera wiele kanałów 190 na płyn. Port 194 (fig. 19) umieszczony na jednym końcu obudowy 182 zapewnia połączenie płynu między kanałami 190 a źródłem płynu (nie przedstawiono). W przedstawionej postaci wykonania, kanały 190 biegną równolegle do osi 178 wirnika; w innych postaciach wykonania kanały 190 mogą biec przez obudowę 182 w innym kierunku (na przykład, kanały mogą prowadzić spiralnie lub śrubowo wokół osi 178

PL 239 571 B1 wirnika). Kanały 190 mogą dostarczać płyn (na przykład, wodę) do płukania i/albo mogą dostarczać płyn przechodzący przez obudowę 182 w celu chłodzenia stojana 166. W innych postaciach wykonania płynem może być powietrze zamiast wody.

Bezpośrednie sprzężenie między wirnikiem 170 a uchwytem 158 pozwala uzyskać bardziej zwartą jednostkę obrotową 30 niż w typowych układach, zmniejszając „martwą długość” urządzenia wiertniczego 10. Silnik SR zapewnia wysoki stosunek wielkości do mocy wyjściowej lub długości do mocy wyjściowej, wykazuje niższą bezwładność niż typowe układy oraz pozwala na wielokrotny moment utyku bez istotnych niekorzystnych skutków dla ogólnej żywotności silnika. Ponadto łożyska 174 są zintegrowane z uchwytem 158, podpierając wymagane obciążenie dla potrzeb obracania silnika SR i wymagane obciążenia dla potrzeb operacji wiercenia i kotwienia.

W niektórych postaciach wykonania, urządzenie wiertnicze 10 zawiera sterownik zapewniający dokładną kontrolę różnych funkcji. Na przykład, sterownik może zapobiegać zakleszczaniu się wiertła 14 i może narzucać maksymalną szybkość penetracji podczas operacji wiercenia. Ponadto sterownik może zautomatyzować wprowadzanie kotew, mieszanie chemikaliów żywicznych, wybór momentu obrotowego przy dokręcaniu nakrętek i profilowanie, bez konieczności stosowania zewnętrznych czujników i technologii sterowania, które są wymagane w przypadku typowych układów hydraulicznych.

Jak przedstawiono na fig. 22, urządzenie chwytające 48 w bloku górnym 42 utrzymuje i prowadzi wiertła/kotwy 14, gdy te przechodzą przez otwór 202 w bloku górnym 42, oraz w głąb powierzchni skały lub powierzchni przodka. Urządzenie chwytające 48 może zawierać parę elementów chwytających 206, w tym pręty elektromagnetyczne 208 umieszczone w zwojnicach 210 po każdej stronie otworu 202. W niektórych postaciach wykonania, sterownik (nie przedstawiono) w razie konieczności wysuwa i cofa elektromagnesy 208, w celu wywierania pożądanej siły zacisku działającej na kotwę 14.

Oprócz sterowania uchwytem wiertła/kotwy sterownik może kontrolować położenie urządzenia wiertniczego. W niektórych postaciach wykonania sterownik może zapewniać automatyczne sterowanie różnymi elektrycznymi elementami wykonawczymi i może kontrolować szybkość wprowadzania i penetracji kotwy/wiertła, a także może kontrolować mieszanie, wybór momentu obrotowego przy dokręcaniu nakrętek i profilowanie. Sterownik może chronić przed zakleszczeniem urządzenia.

Ponadto sterownik może sterować położeniem bloku górnego 42 względem powierzchni skały podczas procesów wiercenia i wprowadzania kotew. Jak przedstawiono na fig. 23, blok górny 42 może być wysuwany i cofany względem bloku dolnego 46. Sprzężenie zwrotne położenia i prędkości jest właściwe dla silnika SR i elementów chwytających i może być konfigurowane w pętli otwartej lub zamkniętej. Pozwala to wyeliminować potrzebę stosowania zewnętrznych czujników i/albo przełączników, które są podatne na uszkodzenia i awarie w warunkach eksploatacji podziemnej.

Odnosząc się ponownie do fig. 1B, można zauważyć, że maszyna 4 zawiera liniowy element wykonawczy 290 do przemieszczania urządzenia wiertniczego 10 względem wysięgnika 8. Liniowy element wykonawczy 290 ustawia urządzenie wiertnicze lub przestawia okresowo urządzenie wiertnicze 10 z jednego położenia kotwienia do kolejnego położenia kotwienia. Jak przedstawiono na fig. 24, w niektórych postaciach wykonania, liniowy element wykonawczy 290 może zawierać urządzenie 214 ze śrubą kulową, w którym silnik SR napędza wał 218 w celu wysuwania i cofania liniowego elementu wykonawczego 290. Silnik SR może zawierać wirnik 222 umieszczony w stojanie 226, przy czym wirnik 222 zawiera kulki obiegowe 230, które łączą się z wałem 218. Gdy wirnik 222 się obraca, wał 218 się wysuwa i cofa względem wirnika 222, wysuwając i cofając w ten sposób element wykonawczy 290.

Jak przedstawiono na fig. 25 i 26, magazynek 34 zawiera maszt 234 i tarcze 238 sprzężone z masztem 234. Każda tarcza 238 zawiera wiele otworów usytuowanych wzdłuż obrzeża zewnętrznego. W każdym otworze umieszczana jest kotwa 14. Magazynek 34 zawiera ponadto prezentery lub ramiona 246, które mogą być wysuwane względem masztu 234. Drążek przenoszący 250 jest podparty na ramionach 246, przy czym drążek przenoszący 250 może zawierać wiele magnesów, aby przymocować kotwę 14 do drążka 250. Drążek przenoszący 250 łączy się z jedną z kotew 14 i przenosi ją do uchwytu 158 jednostki obrotowej 30 (fig. 15). Gdy kotwa 14 jest łączona z uchwytem 158 i elementami chwytającymi 206 (fig. 22), ramiona 246 są cofnięte, odłączając w ten sposób drążek przenoszący 250 od kotwy 14. Elementy niemetalowe, takie jak kapsułki żywiczne lub klejowe, mogą być zawarte w metalowym uchwycie tak, że magnesy drążka przenoszącego 250 są skuteczne. W niektórych postaciach wykonania magazynek 34 może zawierać elektromagnesy (nie przedstawiono) do chwytania drążka lub kotwy 14 i może zawierać indekser obrotowy 254 do sterowania położeniem tarczy 238 lub drążka przenoszącego 250.

PL 239 571 B1

Fig. 27-32 przedstawiają urządzenie wiertnicze 410 według innej postaci wykonania. Urządzenie wiertnicze 410 jest podobne do urządzenia wiertniczego 10, przy czym podobne cechy oznaczono za pomocą podobnych numerów, zwiększonych o 400.

Jak przedstawiono na fig. 27, urządzenie wiertnicze 410 zawiera pierwszy stopień lub podstawę 422, drugi stopień lub ramę posuwu 426, nośnik 428 ramy posuwu oraz jednostkę napędową lub jednostkę obrotową 430. Odnosząc się do fig. 28, podstawa 422 zawiera płytę końcową lub blok górny 442 i pierwsze drążki lub drążki 450 podstawy. Blok górny 442 jest sprzężony z końcami drążków 450 podstawy i zawiera urządzenie chwytające 448, zawierające parę elementów chwytających 606, napędzanych przez elektromagnesy 608.

Para drążków 450a podstawy jest podparta w celu zapewniania ruchu przesuwnego względem nośnika 428 ramy posuwu. Ponadto podstawa 422 zawiera parę nakrętek pociągowych 452, śruby pociągowe 454 i napędy posuwu 456. Każda nakrętka pociągowa 452 jest przymocowana do końca powiązanego drążka 450a podstawy. Każda śruba pociągowa 454 biegnie przez nośnik 428 ramy posuwu i jest połączona gwintowo z powiązaną nakrętką pociągową 452. Koniec każdej śruby pociągowej 454 jest sprzężony z powiązanym jednym z napędów posuwu 456 w pobliżu drugiej płyty końcowej 458. W przedstawionej postaci wykonania każdy napęd posuwu 456 stanowi silnik SR; w innych postaciach wykonania każdy napęd posuwu 456 może zawierać inny typ silnika.

Napędy posuwu 456 obracają śruby pociągowe 454, aby przemieścić wzdłuż gwintu śruby pociągowe 454 względem nakrętek pociągowych 452. W efekcie nakrętki pociągowe 452 i drążki 450a podstawy przemieszczają się wzdłuż osi śrub pociągowych 454. Dodatkowe drążki 450b podstawy mogą biec w głąb ramy posuwu 426, aby zapewnić dodatkowe prowadzenie i/albo element przenoszący moment obrotowy.

Jak przedstawiono na fig. 29, nośnik 428 ramy posuwu zawiera płytę końcową 460 nośnika, drążki skrętne 510 nośnika, pierwszy element wzbudzający lub element wzbudzający 512 nośnika, pierwszy element prowadzący lub element prowadzący 516 nośnika, śrubę 518 nośnika i napęd 534 nośnika. Jeden koniec każdego drążka skrętnego 510 nośnika jest przymocowany do płyty końcowej 460 nośnika, przy czym drążki skrętne 510 nośnika przechodzą przez element prowadzący 516 nośnika. W przedstawionej postaci wykonania przeciwny koniec każdego drążka skrętnego 510 nośnika jest przymocowany do drugiej płyty końcowej 458 (na przykład, umieszczonej na wsporniku 520 nośnika).

Element wzbudzający 512 nośnika jest umieszczony wewnątrz elementu prowadzącego 516 nośnika. Element wzbudzający 512 nośnika jest sprzężony przesuwnie z drążkami skrętnymi 510 nośnika i może przemieszczać się wzdłuż drążków 510 wewnątrz elementu prowadzącego 516 nośnika. Ponadto śruba 518 nośnika biegnie od wspornika 520 nośnika co najmniej w części przez element prowadzący 516 nośnika. Element wzbudzający 512 nośnika zawiera gwintowany otwór 524 do gwintowego przyjmowania śruby 518 nośnika. Napęd 534 nośnika jest przymocowany do wspornika 520 nośnika i napędza jeden koniec śruby 518 nośnika. W przedstawionej postaci wykonania napęd 534 nośnika stanowi silnik SR; w innych postaciach wykonania napęd 534 nośnika może zawierać inny typ silnika. Gdy śruba 518 nośnika się obraca, element wzbudzający 512 nośnika przesuwa się wzdłuż drążków skrętnych 510 nośnika. Element wzbudzający 512 nośnika zawiera magnes (na przykład, magnes trwały).

Rama posuwu 426 zawiera płytę końcową 528 ramy posuwu, drugie drążki skrętne lub drążki skrętne 532 jednostki obrotowej, drugi element wzbudzający lub element wzbudzający 536 jednostki obrotowej, drugi element prowadzący lub element prowadzący 540 jednostki obrotowej, podporę 542 ramy posuwu, śrubę pociągową 544 jednostki obrotowej oraz napęd posuwu 548 jednostki obrotowej. Jeden koniec każdego drążka skrętnego 532 jednostki obrotowej jest przymocowany do płyty końcowej 528 ramy posuwu, przy czym drążki skrętne 532 jednostki obrotowej biegną przez element prowadzący 540 jednostki obrotowej. W przedstawionej postaci wykonania przeciwny koniec każdego drążka skrętnego 532 jednostki obrotowej oraz podpora 542 ramy posuwu są przymocowane do wspornika 552 ramy posuwu. Podpora 542 ramy posuwu łączy się (na przykład, przyjmuje) z elementem prowadzącym 516 nośnika. Magnes elementu wzbudzającego 512 nośnika jest sprzężony magnetycznie z podporą 542 ramy posuwu. Gdy element wzbudzający 512 nośnika przesuwa się wzdłuż elementu prowadzącego 516 nośnika, podpora 542 ramy posuwu jest napędzana, aby przesuwać się wzdłuż elementu prowadzącego 516 nośnika.

Element wzbudzający 536 jednostki obrotowej jest umieszczony wewnątrz elementu prowadzącego 540 jednostki obrotowej. Element wzbudzający 536 jednostki obrotowej jest sprzężony przesuwnie z drążkami skrętnymi 532 jednostki obrotowej i może być przemieszczany wzdłuż drążków 532

PL 239 571 B1 wewnątrz elementu prowadzącego 540 jednostki obrotowej. Ponadto śruba pociągowa 544 jednostki obrotowej biegnie od wspornika 552 ramy posuwu i co najmniej w części przez element prowadzący 540 jednostki obrotowej. Element wzbudzający 536 jednostki obrotowej zawiera gwintowany otwór 554 do gwintowego przyjmowania śruby pociągowej 544 jednostki obrotowej. Napęd posuwu 548 jednostki obrotowej jest przymocowany do wspornika 552 ramy posuwu i napędza jeden koniec śruby pociągowej 544 jednostki obrotowej. W przedstawionej postaci wykonania napęd posuwu 548 jednostki obrotowej stanowi silnik SR; w innych postaciach wykonania napęd posuwu 548 jednostki obrotowej może zawierać inny typ silnika. Gdy śruba pociągowa 544 jednostki obrotowej się obraca, to element wzbudzający 536 jednostki obrotowej przesuwa się wzdłuż drążków skrętnych 532 jednostki obrotowej.

Jednostka napędowa lub jednostka obrotowa 430 jest sprzężona z blokiem przesuwnym 514, zawierającym podporę 556 jednostki obrotowej. Podpora 556 jednostki obrotowej łączy się (na przykład, przyjmuje) element prowadzący 540 jednostki obrotowej. Element wzbudzający 536 jednostki obrotowej zawiera magnes (na przykład, magnes trwały) i jest magnetycznie sprzężony z podporą 556 jednostki obrotowej. Gdy element wzbudzający 536 jednostki obrotowej przesuwa się wzdłuż elementu prowadzącego 540 jednostki obrotowej, podpora 556 jednostki obrotowej jest napędzana, aby przesuwać się wzdłuż elementu prowadzącego 540 jednostki obrotowej. Jednostka obrotowa 430 i rama posuwu 426 mogą być uruchamiane jednocześnie lub kolejno po sobie przez zasilanie odpowiednio napędu posuwu 548 jednostki obrotowej i napędu 534 nośnika, jednocześnie lub kolejno po sobie.

Jak przedstawiono na fig. 32, zarówno element wzbudzający 512 nośnika, jak i element wzbudzający 536 jednostki obrotowej ma profil podłużny lub nieokrągły lub mimośrodowy, patrząc wzdłuż osi posuwu. Elementy wzbudzające 512, 536 mają większy rozmiar niż cylindryczny element wzbudzający, zapewniając w ten sposób większą siłę magnetyczną i indukcję magnetyczną niż cylindryczny element wzbudzający. Ponadto urządzenie wiertnicze 410 jest uruchamiane z wykorzystaniem jedynie energii elektrycznej (lub elektromagnetycznej).

Fig. 33-41 przedstawiają urządzenie wiertnicze 410 według innej postaci wykonania. Urządzenie wiertnicze 810 jest podobne do urządzenia wiertniczego 10, przy czym podobne cechy oznaczono za pomocą podobnych numerów, zwiększonych o 800.

Jak przedstawiono na fig. 33 i 34, urządzenie wiertnicze 810 zawiera pierwszy stopień lub podstawę 822, ramę posuwu 826 i jednostkę napędową lub obrotową 830. Podstawa 822 zawiera parę drążków prowadzących 866, które biegną od płyty końcowej 858 do elementu ogranicznikowego 862, oraz parę pustych w środku drążków 1000, połączonych z płytą końcową 858. Puste drążki 1000 są sprzężone z drążkami 850 podstawy, a drążki 850 podstawy mogą się przesuwać wewnątrz pustych drążków 1000.

Odnosząc się do fig. 36, każdy pusty drążek 1000 mieści jednostkę napędową pierwszego stopnia lub liniowy element wykonawczy. W przedstawionej postaci wykonania każdy liniowy element wykonawczy pierwszego stopnia zawiera urządzenie 1014 ze śrubą kulową pierwszego stopnia i silnik 962 pierwszego stopnia (na przykład, silnik SR) napędzający urządzenie 1014 ze śrubą kulową pierwszego stopnia. Urządzenie 1014 ze śrubą kulową pierwszego stopnia zawiera nakrętkę 1016 śruby pociągowej pierwszego stopnia, przymocowaną do końca powiązanego spośród drążków 850 podstawy. Każda nakrętka 1016 śruby pociągowej pierwszego stopnia łączy się z gwintowanym wałem 1024. Każda nakrętka 1016 śruby pociągowej pierwszego stopnia może zawierać kulki obiegowe (na przykład, podobne do kulek obiegowych przedstawionych na fig. 24). Uruchomienie silników 962 pierwszego stopnia wprawia w ruch obrotowy wały 1024, aby przemieszczać drążki 850 podstawy, przez co blok górny 842 przemieszcza się w kierunku do lub od bloku dolnego 846.

Jak przedstawiono na fig. 34 i 35, rama posuwu 826 zawiera górny blok posuwu 902, dolny blok posuwu 906, parę drążków 1004 przedłużających posuw, parę drążków posuwu 910 oraz blok przesuwny 914, sprzężony ruchomo z drążkami posuwu 910. Drążki posuwu 910 są sprzężone z drążkami 850 podstawy i pustymi drążkami 1000. Drążki 1004 przedłużające posuw są sprzężone z drążkami prowadzącymi 866 i mogą być przesuwne wewnątrz drążków prowadzących 866. Odnosząc się do fig. 37, każdy drążek prowadzący 866 mieści jednostkę napędową lub liniowy element wykonawczy drugiego stopnia. W przedstawionej postaci wykonania każdy liniowy element wykonawczy drugiego stopnia zawiera urządzenie 1032 ze śrubą kulową drugiego stopnia i silnik 1036 drugiego stopnia (na przykład, silnik SR) napędzający urządzenie 1032 ze śrubą kulową drugiego stopnia. Urządzenie 1032 ze śrubą kulową drugiego stopnia zawiera nakrętkę 1040 śruby pociągowej drugiego stopnia, przymocowaną do końca powiązanego spośród prętów 1004 przedłużających posuw. Każda nakręt

PL 239 571 B1 ka 1040 śruby pociągowej drugiego stopnia łączy się z gwintowanym wałem 1044. Każda nakrętka 1040 śruby pociągowej drugiego stopnia może zawierać kulki obiegowe (na przykład, podobne do kulek obiegowych przedstawionych na fig. 24). Uruchomienie silników 1036 drugiego stopnia wprawia w ruch obrotowy wały 1044, aby przemieszczać ramę posuwu 826 w kierunku do lub od bloku górnego 842. W niektórych postaciach wykonania, górny blok posuwu 902 może zawierać łożyska prowadzące (nie przedstawiono) łączące się z drążkami 850 podstawy, a dolny blok posuwu 906 może zawierać łożyska prowadzące (nie przedstawiono) łączące się z pustymi drążkami 1000.

Jak najlepiej przedstawiono na fig. 39, rama posuwu 826 zawiera ponadto rurę 1062 połączoną z górnym blokiem posuwu 902 i dolnym blokiem posuwu 906. Rura 1062 mieści jednostkę napędową lub liniowy element wykonawczy trzeciego stopnia zawierający urządzenie 1072 ze śrubą kulową trzeciego stopnia, silnik 1076 trzeciego stopnia (na przykład, silnik SR) napędzający urządzenie 1072 ze śrubą kulową trzeciego stopnia oraz pierwszy lub wewnętrzny układ magnesów 1078. Urządzenie 1072 ze śrubą kulową trzeciego stopnia zawiera gwintowany wał 1066, przy czym wewnętrzny układ magnesów 1078 jest połączony gwintowo z wałem 1066.

Blok przesuwny 914 zawiera odpowiadający drugi lub zewnętrzny układ magnesów 1082 z biegunami magnetycznymi północnym i południowym ukierunkowanymi przeciwnie do bieguna magnetycznego północnego i południowego wewnętrznego układu magnesów 1078, tak że ruch wewnętrznego układu magnesów 1078 wzdłuż długości rury 1062 spowoduje, że zewnętrzny układ magnesów 1082 i blok przesuwny 914 będą przenoszone wraz z nim wzdłuż drążków posuwu 910. W niektórych postaciach wykonania wewnętrzny układ magnesów 1078 i zewnętrzny układ magnesów 1082 zawierają magnesy z pierwiastków ziem rzadkich; w innych postaciach wykonania układy 1078, 1082 zawierają inne typy magnesów. Układy magnesów są ponadto rozmieszczone tak, że zapobiega się ich niezależnemu obracaniu się wokół ich osi wzdłużnych. Jak przedstawiono na fig. 40 i 41, wewnętrzny układ magnesów 1078 i zewnętrzny układ magnesów 1082 są zamontowane mimośrodowo, a ich odpowiednie osie wzdłużne są przesunięte względem osi wzdłużnej urządzenia 1072 ze śrubą kulową trzeciego stopnia. Mimośrodowość lub przesunięcie osi zapewnia odporność na skręcanie i blokuje ruch obrotowy wewnętrznego układu magnesów 1078, umożliwiając zarazem ruch obrotowy wokół wału 1066.

Chociaż poszczególne aspekty opisano szczegółowo w odniesieniu do pewnych korzystnych postaci wykonania, dostępne są warianty i modyfikacje, objęte zakresem i koncepcją wynalazku, przedstawiające jeden albo więcej niezależnych aspektów niniejszego wynalazku. Różne właściwości i korzyści niniejszego wynalazku przedstawiono w poniższych zastrzeżeniach.

Zastrzeżenia patentowe

1. Urządzenie do wiercenia i kotwienia, zawierające: ramę;

Claims

1. Urządzenie do wiercenia i kotwienia, zawierające: ramę;

jednostkę napędową podpartą do przemieszczania względem ramy, przy czym jednostka napędowa zawiera blok, silnik podparty na bloku oraz uchwyt do przyjmowania elementu wiercącego, przy czym uchwyt jest napędzany przez silnik; oraz element wykonawczy do przemieszczania jednostki napędowej względem ramy, przy czym element wykonawczy zawiera magnes wywierający siłę magnetyczną na blok, aby zapewnić sprzężenie magnetyczne między elementem wykonawczym a blokiem.

2. Urządzenie do wiercenia i kotwienia według zastrz. 1, w którym ramę stanowi rama posuwu podpartą do przemieszczania wzdłuż przedłużanej ramy podstawy.

3. Urządzenie do wiercenia i kotwienia według zastrz. 1, w którym ramę stanowi rama podstawy, przy czym urządzenie do wiercenia i kotwienia zawiera ponadto ramę posuwu podpartą do ruchu względem ramy podstawy wzdłuż osi posuwu, przy czym działanie elementu wykonawczego przemieszcza ramę posuwu względem ramy podstawy, przy czym jednostka napędowa jest bezpośrednio podparta na ramie posuwu.

4. Urządzenie do wiercenia i kotwienia według zastrz. 1, w którym element wykonawczy zawiera ponadto podłużny gwintowany wał, przy czym z gwintowanym wałem jest połączony gwintowo magnes, w którym gwintowany wał jest umieszczony równolegle do osi posuwu, przy czym ruch obrotowy gwintowanego wału powoduje ruch magnesu wzdłuż gwintowanego wału, gdzie ruch magnesu powoduje odpowiadający ruch bloku równolegle do osi posuwu.

PL 239 571 B1

5. Urządzenie do wiercenia i kotwienia według zastrz. 4, w którym gwintowany wał jest napędzany przez silnik elektryczny.

6. Urządzenie do wiercenia i kotwienia według zastrz. 4, w którym magnes jest zamontowany mimośrodowo względem gwintowanego wału, przy czym środek magnesu jest przesunięty względem gwintowanego wału.

7. Urządzenie do wiercenia i kotwienia według zastrz. 1, w którym magnes może się przemieszczać w kierunku równoległym do osi posuwu, przy czym magnes ma nieokrągły przekrój poprzeczny.

8. Urządzenie do wiercenia i kotwienia według zastrz. 1, w którym magnes stanowi elektromagnes lub magnes trwały.

9. Urządzenie do wiercenia i kotwienia według zastrz. 1, w którym magnes stanowi pierwszy magnes, przy czym blok zawiera ponadto drugi magnes, biegnący co najmniej w części wzdłuż obwodu pierwszego magnesu.

10. Urządzenie do wiercenia i kotwienia według zastrz. 1, w którym silnik stanowi silnik reluktancyjny umieszczony co najmniej w części wewnątrz bloku.

11. Urządzenie do wiercenia i kotwienia według zastrz. 1, w którym blok przemieszcza się w odpowiedzi na ruch magnesu.

12. Urządzenie do wiercenia i kotwienia, zawierające:

ramę zawierającą co najmniej jeden podłużny element, biegnący równolegle do osi posuwu;

jednostkę napędową podpartą do przemieszczania względem ramy wzdłuż osi posuwu, przy czym jednostka napędowa zawiera blok, silnik podparty na bloku i uchwyt do łączenia z elementem wiercącym, przy czym uchwyt jest napędzany przez silnik; oraz element wykonawczy do przemieszczania jednostki napędowej względem ramy, przy czym element wykonawczy jest umieszczony co najmniej w części wewnątrz co najmniej jednego podłużnego elementu.

13. Urządzenie do wiercenia i kotwienia według zastrz. 12, w którym element wykonawczy zawiera podłużny gwintowany wał oraz element wzbudzający połączony gwintowo z gwintowanym wałem, przy czym gwintowany wał jest umieszczony równolegle do osi posuwu, przy czym ruch obrotowy gwintowanego wału sprawia, że element wzbudzający porusza się wzdłuż gwintowanego wału równolegle do osi posuwu.

14. Urządzenie do wiercenia i kotwienia według zastrz. 13, w którym element wzbudzający zawiera magnes zapewniający sprzężenie magnetyczne między elementem wzbudzającym a blokiem.

15. Urządzenie do wiercenia i kotwienia według zastrz. 13, w którym gwintowany wał jest napędzany przez przełączalny silnik reluktancyjny.

16. Urządzenie do wiercenia i kotwienia według zastrz. 12, w którym element wykonawczy przemieszcza blok bez bezpośredniego kontaktu mechanicznego między elementem wykonawczym a blokiem.

17. Urządzenie do wiercenia i kotwienia według zastrz. 12, w którym co najmniej jeden podłużny element zawiera parę podłużnych elementów, przy czym element wykonawczy stanowi pierwszy element wykonawczy umieszczony w jednym z podłużnych elementów, a ponadto zawiera drugi element wykonawczy umieszczony co najmniej w części wewnątrz drugiego z podłużnych elementów, przy czym drugi element wykonawczy działa w połączeniu z pierwszym elementem wykonawczym, aby przemieszczać jednostkę napędową względem ramy.

18. Urządzenie do wiercenia i kotwienia według zastrz. 12, w którym ramę stanowi rama pierwszego stopnia, przy czym urządzenie do wiercenia i kotwienia zawiera ponadto ramę drugiego stopnia podpartą do ruchu względem ramy pierwszego stopnia w kierunku równoległym do ramy pierwszego stopnia, przy czym działanie elementu wykonawczego przemieszcza ramę drugiego stopnia względem ramy pierwszego stopnia, przy czym jednostka napędowa jest bezpośrednio podparta na ramie drugiego stopnia.

19. Urządzenie do wiercenia i kotwienia według zastrz. 18, w którym co najmniej jeden podłużny element ramy pierwszego stopnia może być wysuwany w kierunku równoległym do osi posuwu, przy czym podłużny element zawiera pierwszy drążek i drugi drążek umieszczany przesuwnie w pierwszym drążku, a ponadto zawiera wydłużający element wykonawczy

PL 239 571 B1 do przemieszczania jednego spośród pierwszego drążka i drugiego drążka względem drugiego spośród pierwszego drążka i drugiego drążka, przy czym wydłużający element wykonawczy zawiera gwintowany wał i nakrętkę łączoną gwintowo z gwintowanym wałem, przy czym nakrętka jest przymocowana do jednego spośród pierwszego drążka i drugiego drążka, przy czym ruch obrotowy gwintowanego wału sprawia, że nakrętka i jeden spośród pierwszego drążka i drugiego drążka przemieszczają się wzdłuż gwintowanego wału równolegle do osi posuwu.

20. Urządzenie do wiercenia i kotwienia według zastrz. 18, w którym co najmniej jeden podłużny element ramy pierwszego stopnia może być wysuwany w kierunku równoległym do osi posuwu, przy czym podłużny element zawiera pierwszy drążek i drugi drążek umieszczany przesuwnie wewnątrz pierwszego drążka, a ponadto zawiera płynowy element wykonawczy do przemieszczania jednego spośród pierwszego drążka i drugiego drążka względem drugiego spośród pierwszego drążka i drugiego drążka, przy czym płynowy element wykonawczy jest umieszczony wewnątrz co najmniej jednego podłużnego elementu.

21. Urządzenie do wiercenia i kotwienia według zastrz. 12, w którym co najmniej jeden podłużny element ramy pierwszego stopnia może być wysuwany w kierunku równoległym do osi posuwu, przy czym podłużny element zawiera pierwszy drążek i drugi drążek umieszczany przesuwnie w pierwszym drążku, a ponadto zawiera płynowy element wykonawczy do przemieszczania jednego spośród pierwszego drążka i drugiego drążka względem drugiego spośród pierwszego drążka i drugiego drążka, przy czym płynowy element wykonawczy jest umieszczony wewnątrz co najmniej jednego podłużnego elementu, przy czym urządzenie do wiercenia i kotwienia zawiera ponadto ramę drugiego stopnia podpartą do ruchu względem ramy pierwszego stopnia w kierunku równoległym do ramy pierwszego stopnia, przy czym rama drugiego stopnia zawiera co najmniej jeden drugi podłużny element, przy czym jednostka napędowa jest bezpośrednio podparta na ramie drugiego stopnia oraz podpartą do ruchu względem ramy pierwszego stopnia wzdłuż osi posuwu, przy czym działanie elementu wykonawczego przemieszcza ramę drugiego stopnia względem ramy pierwszego stopnia oraz przemieszcza jednostkę napędową względem ramy pierwszego stopnia, przy czym element wykonawczy jest umieszczony co najmniej w części wewnątrz co najmniej jednego podłużnego elementu.

22. Urządzenie do wiercenia i kotwienia do wwiercania elementu wiercącego w powierzchnię skały, przy czym urządzenie to zawiera:

ramę; oraz jednostkę napędową wspartą na ramie do przemieszczania względem ramy wzdłuż osi posuwu, przy czym jednostka napędowa zawiera przełączalny silnik reluktancyjny oraz uchwyt do napędzania elementu wiercącego, przy czym przełączalny silnik reluktancyjny zawiera stojan oraz wirnik podparty do obracania się względem stojana, a wirnik jest bezpośrednio połączony z uchwytem.

23. Urządzenie do wiercenia i kotwienia według zastrz. 22, w którym jednostka napędowa zawiera obudowę podpierającą stojan i wirnik, przy czym obudowa zawiera co najmniej jeden kanał na płyn.

24. Urządzenie do wiercenia i kotwienia według zastrz. 22, w którym jednostka napędowa zawiera obudowę podpierającą stojan i wirnik, przy czym obudowa jest podparta do ruchu przesuwnego względem ramy wzdłuż osi posuwu.

25. Urządzenie do wiercenia i kotwienia według zastrz. 22, w którym wirnik zawiera pierwszy koniec, drugi koniec przeciwległy do pierwszego końca oraz kanał biegnący przez wirnik od pierwszego końca do drugiego końca, przy czym kanał pozostaje w połączeniu płynu z uchwytem.

26. Urządzenie do wiercenia i kotwienia według zastrz. 22, w którym wirnik zawiera pierwszy koniec, drugi koniec przeciwległy do pierwszego końca oraz kanał biegnący przez wirnik od pierwszego końca do drugiego końca, przy czym kanał odbiera płyn do chłodzenia silnika.