專利名稱：用于在地面上鉆孔的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1前序部分所述類型的用于在地面上鉆孔的裝置。
這種類型的裝置已經(jīng)由WO97/34070公開。多個(gè)沖擊工具直接連接在工具頭中，所以沖擊能經(jīng)由驅(qū)動(dòng)介質(zhì)被傳送到陷入到孔中的工具上，然后又從所述工具上直接傳送到孔的底部，由此連桿組件很大程度上未受到影響。工具頭通過連桿組件連接到驅(qū)動(dòng)裝置上，該驅(qū)動(dòng)裝置通常布置在孔的外面，并且具有一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，從而布置在工具頭上的工具可對(duì)孔底部總是更新的位置進(jìn)行操作。所述裝置經(jīng)常用于在堅(jiān)硬的巖石上操作。
實(shí)際上，這種鉆孔類型變得越來越重要，這是因?yàn)槭紫龋@出的孔的質(zhì)量較好，孔的方向能夠保持實(shí)際上很精確；其次，由于在基本沒有任何外部影響的情況下在孔中采用了吸聲法，因此諸如噪聲危害等環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)令人滿意。
在這種類型的裝置中，采用已知的“反循環(huán)”方式把從孔底部或表面分離并挖掘出來的石料在中空的連桿組件內(nèi)輸送出去。例如，為此目的可采用空氣提升法，其中空氣作為沖洗介質(zhì)被吹入到工具頭上方的鉆孔組件，從而在連桿組件內(nèi)上升的空氣在連桿組件內(nèi)的孔和表面之間產(chǎn)生了壓力差，這樣就在連桿組件內(nèi)產(chǎn)生了流速，并且石料通過連桿組件被驅(qū)出到外部。
在采用這種已知裝置的情形下，使用沖擊錘作為工具。盡管通過使用這種裝置能夠取得令人滿意的鉆進(jìn)工藝，特別是在對(duì)硬質(zhì)巖石鉆孔的方面，但是，特別是在較松軟的底層上鉆孔，還存在鉆進(jìn)效率降低的缺陷。
因此，基于這一目的，本發(fā)明提供了一種能夠在相當(dāng)寬的巖層范圍內(nèi)取得令人滿意的鉆進(jìn)工藝的設(shè)備。
按照本發(fā)明的權(quán)利要求1可實(shí)現(xiàn)這一目的。每個(gè)工具都包括一挖掘盤和能夠使挖掘盤在運(yùn)行過程中產(chǎn)生振蕩的裝置，這一事實(shí)表明每個(gè)工具基本上都可以在孔的表面和底部施加使硬質(zhì)巖石疏松的沖擊動(dòng)作以及能夠?qū)⑹杷傻挠操|(zhì)巖石和松軟的土壤層運(yùn)走的挖掘動(dòng)作。因此采用按照本發(fā)明的裝置能夠有效地將不同的巖層疏松并運(yùn)走。
特別是可采用滾柱或盤形輥?zhàn)鳛榕懦鲅b置。
特別優(yōu)選的是按照本發(fā)明裝置的一個(gè)實(shí)施方案，其中提供了至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置，通過該驅(qū)動(dòng)裝置能夠使工具頭繞孔的縱軸旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)裝置可布置在孔的外部，并且扭矩能夠通過連桿組件傳送。當(dāng)然，同樣可以不旋轉(zhuǎn)地安裝連桿組件，將驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置到工具頭中或設(shè)置到工具頭上。工具頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)能夠確保挖掘盤在孔表面或底部的不同位置處運(yùn)轉(zhuǎn)。
工具頭的驅(qū)動(dòng)裝置可被裝配成總是在固定的旋轉(zhuǎn)方向上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，即總是沿著順時(shí)針或逆時(shí)針的方向旋轉(zhuǎn)。
然而，同樣可以將驅(qū)動(dòng)裝置構(gòu)造成在可改變的旋轉(zhuǎn)方向上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，例如旋轉(zhuǎn)角度可以在90°和270°之間。該實(shí)施方案的優(yōu)勢(shì)在于可以省去例如用以向工具頭供應(yīng)流體介質(zhì)的復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)引入密封件(rotary leadthrough seals)，或者是省去例如用以引入電流，例如來驅(qū)動(dòng)工具的掃動(dòng)接點(diǎn)(wiping contact)裝置。該密封件和掃動(dòng)接點(diǎn)裝置可由簡(jiǎn)單的撓性管代替，這些撓性管不易受到故障的影響。
在按照本發(fā)明裝置的一特定優(yōu)選實(shí)施方案中，提供了一種設(shè)備，該設(shè)備能夠在所述裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中使每個(gè)工具的挖掘盤旋轉(zhuǎn)。這一措施強(qiáng)化了對(duì)所要疏松的巖石的挖掘作用，提高了鉆進(jìn)效率。例如，該設(shè)備可以是液壓、氣動(dòng)或電動(dòng)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置。
試驗(yàn)表明如果每個(gè)工具的挖掘盤的旋轉(zhuǎn)頻率低于其振蕩頻率，那么鉆進(jìn)效率就會(huì)特別高。旋轉(zhuǎn)頻率和振蕩頻率之間的比率優(yōu)選為1∶30至1∶60。
在按照本發(fā)明裝置的一特別優(yōu)選的改進(jìn)中，每個(gè)工具都包括一可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的主軸，該主軸具有一其軸線與主軸軸線成銳角的軸頸，所述工具還包括一可支承著挖掘盤的頭部，這個(gè)頭部被安裝成能夠繞軸頸的軸線旋轉(zhuǎn)，并且具有在一相對(duì)的圓周區(qū)域上運(yùn)行的圓周區(qū)域。由于這一措施，通過主軸可以使挖掘盤產(chǎn)生振蕩運(yùn)動(dòng)，其振蕩頻率對(duì)應(yīng)于主軸的旋轉(zhuǎn)頻率。由于頭部的圓周區(qū)域在所述相對(duì)的圓周區(qū)域上運(yùn)行，因此主軸的旋轉(zhuǎn)同時(shí)使挖掘盤也產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其旋轉(zhuǎn)頻率取決于該圓周區(qū)域和所述相對(duì)圓周區(qū)域的構(gòu)造。因此可以通過設(shè)計(jì)預(yù)先限定挖掘盤的振蕩頻率和旋轉(zhuǎn)頻率之間的固定關(guān)系。
然而，為了使按照本發(fā)明的裝置優(yōu)選適用于不同的巖層，特別希望能夠改變振蕩對(duì)旋轉(zhuǎn)的比率。在所述裝置的一特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，通過使所述相對(duì)的圓周區(qū)域自身產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)上述目的。根據(jù)相對(duì)圓周區(qū)域的旋轉(zhuǎn)方向，以及主軸的恒定的旋轉(zhuǎn)速度，可實(shí)現(xiàn)使挖掘盤產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)速度增大或減小。
相對(duì)的圓周區(qū)域和在其上運(yùn)行的圓周區(qū)域可以任何方式構(gòu)造，這些方式能夠在操作過程中確保運(yùn)行即可。不過，因?yàn)樯a(chǎn)的簡(jiǎn)單化和操作的可靠性，因此優(yōu)選的是對(duì)于圓周區(qū)域來說應(yīng)具有外齒，而對(duì)于相對(duì)的圓周區(qū)域來說應(yīng)具有內(nèi)齒。
所述相對(duì)的圓周區(qū)域優(yōu)選由中空的齒輪形成，該中空的齒輪被布置成與主軸的軸線同軸，并且按照本發(fā)明的特別優(yōu)選的實(shí)施方案，它應(yīng)能夠產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。
對(duì)于很多申請(qǐng)來說，已經(jīng)表明利用不旋轉(zhuǎn)相對(duì)圓周區(qū)域得到的振蕩頻率對(duì)旋轉(zhuǎn)頻率的比率不是最理想的。通常，對(duì)于鉆進(jìn)過程而言，具有較低比率的鉆頭速度更具有優(yōu)勢(shì)。因此，按照本發(fā)明裝置的一優(yōu)選實(shí)施方案，可通過一與主軸嚙合的行星齒輪機(jī)構(gòu)使相對(duì)圓周區(qū)域產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。該實(shí)施方案的優(yōu)勢(shì)在于它無(wú)需再配備一驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。
當(dāng)然，同樣可以通過單獨(dú)的、獨(dú)立于主軸的驅(qū)動(dòng)裝置使相對(duì)的圓周區(qū)域旋轉(zhuǎn)，即該驅(qū)動(dòng)裝置不與所述相對(duì)的圓周區(qū)域和主軸接合。特別優(yōu)選的是將所述單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)裝置構(gòu)造成能夠被控制或調(diào)節(jié)，這就表明在操作過程中，鉆頭的旋轉(zhuǎn)速度和振蕩頻率之間的比率可以適應(yīng)各種情形下的巖石類型。
按照本發(fā)明的裝置的示例性實(shí)施方案已經(jīng)在附圖中示出，其中

圖1示出了按照本發(fā)明的裝置中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的第一實(shí)施方案的透視圖；圖1a示出了按照?qǐng)D1所示驅(qū)動(dòng)裝置的實(shí)施方案中的旋轉(zhuǎn)裝置，它可作為這里圖示旋轉(zhuǎn)裝置的替換方式；圖2示意性地示出了按照本發(fā)明的裝置中的氣動(dòng)提升系統(tǒng)的動(dòng)作；圖3示意性地示出了帶有多個(gè)工具的工具頭側(cè)視圖；圖4示出了從下觀察圖3的視圖；圖5示出其中一個(gè)工具結(jié)構(gòu)的縱向剖面；圖6示出了按照本發(fā)明的裝置中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的第二實(shí)施方案與圖1的視圖相應(yīng)的透視圖；圖7和8示出了對(duì)應(yīng)于圖6中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的另兩個(gè)實(shí)施方案；圖9示出了一振蕩驅(qū)動(dòng)裝置，例如它能夠用在按照?qǐng)D8所示的實(shí)施方案中；圖10示出了與圖5相對(duì)應(yīng)的另一實(shí)施方案中的工具結(jié)構(gòu)；以及圖11示意性地示出了按照?qǐng)D10所示的工具優(yōu)選布置在工具頭上。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了按照本發(fā)明所述裝置的一部分，它被安置在地面上需要鉆孔的外部。其整體由附圖標(biāo)記3表示的裝置驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)固定在支承設(shè)備2上，而所述支承設(shè)備2則被支撐在用附圖標(biāo)記1表示的工作臺(tái)上。一示意性示出的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頭4作用在連桿組件5上，該連桿組件5由幾個(gè)彼此連接的部分組成，這里只示出了其上部，它貫穿工作臺(tái)1延伸(虛線所示)到地面上所要鉆的孔中并且直到工具頭處為止?？梢园凑宅F(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)的方式實(shí)現(xiàn)所述帶有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頭4的連桿組件5的驅(qū)動(dòng)，例如可通過液壓馬達(dá)。
或者，也可以采用圖1a所示的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)設(shè)備4’來代替布置在連桿組件5上端的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頭4，例如采用已知的管道設(shè)備。
旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)設(shè)備4’包括一固定的外部部分4”和與其相對(duì)的環(huán)形內(nèi)部部分4，內(nèi)部部分4的內(nèi)徑與連桿組件5的外徑相匹配，并且至少可以在驅(qū)動(dòng)方向上以可操作連接的方式與連桿組件5可選擇地連接，即通過壓配合或形狀配合(form fit)被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。例如通過液壓馬達(dá)實(shí)施驅(qū)動(dòng)。借助于固定部分4”，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)設(shè)備4’能夠可操作地連接在可變長(zhǎng)度的力發(fā)生器2’上，例如連接在位于支承設(shè)備2上的心軸或活塞/缸體單元上。如果連桿組件5和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)設(shè)備4’的內(nèi)部部分4按下述方式配置，即也能夠在連桿組件5的縱向上實(shí)現(xiàn)連桿組件5和內(nèi)部部分4之間的力傳遞連接，然后通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)設(shè)備4’將向前的驅(qū)動(dòng)力引入到連桿組件上。然而，還可以將旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)設(shè)備4’安裝在支承設(shè)備2上，從而將其固定并按下述方式配置連桿組件5和內(nèi)部部分4，即使連桿組件5能夠在內(nèi)部部分4中縱向移動(dòng)。在這種情況下，例如通過作用于第一旋轉(zhuǎn)連接頭10將向前的驅(qū)動(dòng)力引入到連桿組件中，現(xiàn)在將對(duì)此進(jìn)行說明。
布置在連桿組件5上端的是第一旋轉(zhuǎn)連接頭，它用附圖標(biāo)記10表示，通過它可使地面上的孔底部的松散材料經(jīng)由出口管21被運(yùn)送到外面，并且借助于第一供給線13將壓縮空氣引入到連桿組件中。布置在第一旋轉(zhuǎn)連接頭10下面的是第二旋轉(zhuǎn)連接頭20。支承設(shè)備2可繞水平軸線A旋轉(zhuǎn)，并且與旋轉(zhuǎn)裝置6相連，從而能夠傾斜，而且對(duì)于地面上的孔能夠以偏離垂線的方式進(jìn)行鉆孔。
圖2示意性地說明了該方法，通過這種方法，利用工具頭40上的工具41將鉆出的松散材料從地面上的孔9的底部16運(yùn)送到外面，其部分充滿水，如水平線9’所示。連桿組件5內(nèi)部形成通常充滿了水的沖洗管8，在沖洗管8中，已經(jīng)在鉆孔設(shè)備外部經(jīng)過壓縮機(jī)(未示出)壓縮的空氣通過進(jìn)氣閥43被吹入到工具頭40上方，所述壓縮空氣還通過第一輸送裝置12經(jīng)由第一旋轉(zhuǎn)連接頭10上的第一供給線13沿著連桿組件5被向下引導(dǎo)。吹入的空氣在沖洗管8內(nèi)產(chǎn)生了向上的水流，這是由于在地面上的孔9內(nèi)，沖洗管8中散布有氣泡的液體和其外部的液體之間形成了密度差，利用向上的水流，鉆出的材料7被向上輸送并經(jīng)由出口管11排出到裝置外面。通過第二供給裝置22的第二連接頭20中的第二供給線23來供應(yīng)工作介質(zhì)，其中所述第二供給裝置22的第二連接頭20與第一連接頭成為一體，并且工作介質(zhì)還經(jīng)由第二連接頭沿連桿組件5被向下引導(dǎo)，以便驅(qū)動(dòng)工具頭40的工具41。所采用的工作介質(zhì)可以是處于壓力下的液壓流體。當(dāng)然，也可以用電動(dòng)方式配置工具的驅(qū)動(dòng)裝置。還能夠采用掃動(dòng)接點(diǎn)裝置來替代第二連接頭以用于供給電能。
在圖3和4中示意性地示出了配置用于諸如液壓驅(qū)動(dòng)裝置的工具頭40。由液壓介質(zhì)驅(qū)動(dòng)的工具41通過支承件44連接在安裝板42上，該安裝板42裝配在連桿組件5的下端。布置在工具41上的挖掘盤45向下作用在地面上孔9的底部10，并且將那里的巖石粉碎。由于工具頭的旋轉(zhuǎn)，各個(gè)作用點(diǎn)在圓周方向上向前移動(dòng)。通過在不同半徑處裝配工具41，可以掃過孔的整個(gè)橫截面。工具41的數(shù)量和布置方式可以與地面中孔9的直徑和所要除去的材料匹配。這些工具41的下端被保持和在導(dǎo)板46上引導(dǎo)，導(dǎo)板46被成形為類似圓盤狀，其直徑與地面中孔9的直徑對(duì)應(yīng)。
圖5詳細(xì)示出了工具41。它包括支承著挖掘盤45的頭部46。挖掘盤45通過多個(gè)圓柱形頭部的螺栓47固定在頭部46上，附圖中只示出了一個(gè)這樣的螺栓。
挖掘盤45帶有一中心刀具48。在該示例性實(shí)施方案中，挖掘盤45具有三個(gè)徑向向外延伸的臂50，附圖的左側(cè)示出了這種帶有多個(gè)鑿子51的臂50。
通過錐形滾柱軸承52，53將頭部46可旋轉(zhuǎn)地安裝在主軸55的軸頸54上。具有基本為圓柱形外圓周表面的軸頸54以這種方式整體模制在主軸55上，即其軸線B與旋轉(zhuǎn)軸線AA形成了約3°的銳角W。
利用錐形滾柱軸承56，57將主軸55安裝在機(jī)器外殼58中，以便主軸能夠繞旋轉(zhuǎn)軸線AA旋轉(zhuǎn)，并且通過利用凸緣安裝在其端部的液壓馬達(dá)59在旋轉(zhuǎn)中被驅(qū)動(dòng)。
在頭部46上背離挖掘盤45的部分成形為一個(gè)齒輪，即下文中所謂的擺動(dòng)齒輪60，該齒輪被設(shè)置成與軸頸54的軸線B同中心，由此形成了圓周區(qū)域61，在主軸55旋轉(zhuǎn)的過程中，該圓周區(qū)域61在起著相對(duì)的圓周區(qū)域62作用的內(nèi)齒63上運(yùn)轉(zhuǎn)。
內(nèi)齒63形成在一與主軸線同中心設(shè)置的中空齒輪64上，并被安裝為使得其能夠相對(duì)該主軸線旋轉(zhuǎn)。
中空齒輪在其與內(nèi)齒63相對(duì)的一端還具有內(nèi)齒65，內(nèi)齒65可作為行星齒輪機(jī)構(gòu)71的一部分。行星齒輪66的小直徑部分67上的齒與內(nèi)齒65嚙合。行星齒輪66的大直徑部分68則與主軸55上的外齒相嚙合，并且還與機(jī)器外殼58上的內(nèi)齒70嚙合，從而在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)主軸55的過程中，該行星齒輪能夠以相同的旋轉(zhuǎn)方向圍繞旋轉(zhuǎn)軸線AA旋轉(zhuǎn)。這里，將中空齒輪64設(shè)定成以與挖掘盤45相對(duì)的方向旋轉(zhuǎn)，由于擺動(dòng)齒輪60可以在內(nèi)齒63上運(yùn)轉(zhuǎn)(running out)，因此挖掘盤的旋轉(zhuǎn)是可以移動(dòng)的。當(dāng)然，通過選擇行星齒輪機(jī)構(gòu)71的傳動(dòng)比，就能夠預(yù)先確定中空齒輪64相對(duì)于主軸55的旋轉(zhuǎn)速度，并由此確定挖掘盤45的振蕩頻率與旋轉(zhuǎn)頻率的比率。
圖6示出了驅(qū)動(dòng)裝置的第二實(shí)施方案。與前述功能相應(yīng)的部件用這些部件原有的附圖標(biāo)記加100來表示?；窘Y(jié)構(gòu)很大程度上與圖1所示的一致。在這一范圍內(nèi)，對(duì)圖1的描述也適用于本實(shí)施方案。
其整體由附圖標(biāo)記103表示的裝置的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)固定在支承設(shè)備102上，而所述支承設(shè)備102則被支承在用附圖標(biāo)記101表示的工作臺(tái)上。一示意性示出的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頭104作用在連桿組件105上，該連桿組件105穿過工作臺(tái)101延伸到地面上所要鉆的孔中并且直到工具處為止。可以按照現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)的方式通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頭104來實(shí)現(xiàn)連桿組件105的驅(qū)動(dòng)。
布置在連桿組件105上端的是第一連接頭，它用附圖標(biāo)記110表示，通過它可使地面上的孔底部的松散材料經(jīng)由出口管121被運(yùn)送到外面，并且借助于第一供給線113將沖洗流體，通常為空氣引入到連桿組件105中。布置在第一連接頭110下面的是第二連接頭120。支承設(shè)備102利用旋轉(zhuǎn)裝置106繞水平軸線A傾斜，從而可以相對(duì)于地面上的孔以偏離垂線的方式進(jìn)行鉆孔。
在驅(qū)動(dòng)裝置的第二實(shí)施方案中，第二連接頭120與連桿組件105作為一個(gè)整體旋轉(zhuǎn)，并且只有第一旋轉(zhuǎn)連接頭110被裝配為固定。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置104被設(shè)計(jì)成使帶有第二連接頭120的連桿組件105以擺動(dòng)的方式圍繞組件105旋轉(zhuǎn)軸通過預(yù)定角度往復(fù)旋轉(zhuǎn)，其中所述連接頭用于工具中錘的驅(qū)動(dòng)介質(zhì)。擺動(dòng)角小于360°，并且基于位于相同半徑上的工具41的數(shù)量和位置來選定擺動(dòng)的角度。在每個(gè)半徑只有一個(gè)工具41的情況下，需要為360°，而每個(gè)半徑為兩個(gè)相互偏離180°的工具的情況下，往復(fù)旋轉(zhuǎn)180°就足夠。當(dāng)然，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以令工具頭在超過360°的一個(gè)限制角度范圍內(nèi)往復(fù)旋轉(zhuǎn)。
由于限制的旋轉(zhuǎn)角度，因此對(duì)于也參與了旋轉(zhuǎn)角度的驅(qū)動(dòng)介質(zhì)來說，可以在不需要旋轉(zhuǎn)密封或掃動(dòng)接點(diǎn)裝置的情況下操作固定安裝的供給線。在所示出的示例性實(shí)施方案中，利用撓性軟管115將驅(qū)動(dòng)介質(zhì)引入到連桿組件105的第二供給裝置122中。軟管115安裝在第二供給線123和第二供給裝置122之間。選定軟管115的長(zhǎng)度使得其能夠跟隨連桿組件105的旋轉(zhuǎn)，而不會(huì)阻礙連桿組件。
圖7示出了又一實(shí)施方案，其中相對(duì)于圖1，與前述相互功能對(duì)應(yīng)的部件用這些部件原有的附圖標(biāo)記加200來表示，操作介質(zhì)的供給線223、壓縮空氣的供給線213以及出口管221都可由撓性軟管形成。在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置204下面的位置213’，223’處，兩條供給線管道213和223通過未詳細(xì)示出的凸緣裝置與在連桿組件205上運(yùn)轉(zhuǎn)的管線212，222相連，通過這兩條管線，可將壓縮空氣輸送給入口(圖2中的43)，將操作介質(zhì)輸送給工具頭(圖2中的40)。該實(shí)施方案的優(yōu)勢(shì)在于在這種情形下只產(chǎn)生振蕩運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頭204僅僅必須包括一用于連桿組件205的旋轉(zhuǎn)安裝件，但是可以完全省去旋轉(zhuǎn)引入密封件和旋轉(zhuǎn)密封件。
在這方面，應(yīng)當(dāng)指出的是并不是絕對(duì)需要在位置213’和223’處將撓性軟管213，223與管線212，222相連。而是，同樣可以完全省去剛性管線212，222，引導(dǎo)軟管213，223直到孔中的相應(yīng)連接點(diǎn)處，即分別連接到連桿組件和工具頭上的相應(yīng)連接點(diǎn)處。此外，很明顯的是在取決于工具41運(yùn)轉(zhuǎn)的情形下，可采用撓性電纜代替撓性管線。
旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)頭204總是作用在連桿組件205上段的上端，為了替代這種方式，在該實(shí)施方案中可提供一種旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置4’，它在外部作用于連桿組件205上，并且它的作用模式和功能模式也另外相應(yīng)于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置4’，但是也只能使連桿組件產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
圖8示出了按照本發(fā)明所述裝置的又一實(shí)施方案。相對(duì)于圖1的實(shí)施例，與前述相互功能對(duì)應(yīng)的部件用這些部件原有的附圖標(biāo)記加300來表示。在采用該實(shí)施方案的情形下，已經(jīng)完全省去了上文圖7中旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置204的上部安裝件或旋轉(zhuǎn)連接頭。采用一驅(qū)動(dòng)單元304用于振蕩驅(qū)動(dòng)，該驅(qū)動(dòng)單元34的功能可對(duì)應(yīng)于圖9所示，并且下面仍將對(duì)此進(jìn)行說明。
軟管線313，323被連接到供給裝置312，322上，并且軟管線321借助于凸緣頭360連接在連桿組件305的內(nèi)部，所述凸緣頭布置在連桿上段的上端，并且被構(gòu)造成這種方式，即對(duì)于軟管線313，323，321，設(shè)置在連桿上段的上端上的連接件與管線312，322和連桿組件的內(nèi)部連通。
驅(qū)動(dòng)單元304通過可調(diào)節(jié)長(zhǎng)度的力發(fā)生器302’安裝在支承單元302上，以便通過驅(qū)動(dòng)單元304的下降將向前的驅(qū)動(dòng)力經(jīng)由驅(qū)動(dòng)單元304引入到連桿組件中。一旦驅(qū)動(dòng)單元304到達(dá)其較低的位置，當(dāng)驅(qū)動(dòng)單元304借助于力發(fā)生器又移動(dòng)到其較高處的位置上后，通過“再次夾緊”，通過被再次釋放和固定，就能夠產(chǎn)生另一向前的驅(qū)動(dòng)，如此再次重復(fù)上述過程。在該裝置中，由于不需要這種其長(zhǎng)度至少與連桿組件5的一段長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)的支承裝置，因此該實(shí)施方案的特征在于，整體高度相當(dāng)?shù)汀?br> 圖9所示的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置304’可由配管機(jī)本身所知，因此不被詳細(xì)描述，該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置包括部件304，所述部件304能夠借助于兩個(gè)活塞/缸體單元開始振蕩運(yùn)動(dòng)，并且該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置被構(gòu)造成在其圓周上包進(jìn)多個(gè)部件。為了將旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置連接到連桿組件305上，被推到連桿組件上的部件304閉合，從而使旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置可操作地連接到連桿組件205的圓周表面上。
圖10示出了其中一個(gè)工具41的又一實(shí)施方案。在這個(gè)工具中，用于移走裝置的承載裝置可作為雙臂72來執(zhí)行，它只能執(zhí)行振蕩運(yùn)動(dòng)而不是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。因此這種工具的機(jī)械結(jié)構(gòu)與圖5所示的相比被極大地簡(jiǎn)化了，這是因?yàn)樗梢允∪ヒ幌鄬?duì)的圓周表面并由此省去整個(gè)齒輪機(jī)構(gòu)，其中圓周表面在該相對(duì)的圓周表面上運(yùn)轉(zhuǎn)以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。
此外，可以省去在每個(gè)工具中產(chǎn)生振蕩運(yùn)動(dòng)的單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)裝置，并代入以提供一個(gè)與工具相連的中心驅(qū)動(dòng)裝置。該中心驅(qū)動(dòng)裝置可包括齒輪機(jī)構(gòu)，所述齒輪機(jī)構(gòu)具有用于每個(gè)工具的驅(qū)動(dòng)軸，如此該驅(qū)動(dòng)裝置還能夠改變振蕩頻率。
按照?qǐng)D10所示的工具以這種方式布置在工具頭中，即這些工具的雙臂72以相對(duì)于圓周或圓形截面的切線成直角的方向延伸出去，并且由于工具頭的旋轉(zhuǎn)，它們可以掃過所述圓周或圓形截面。此外，如圖11所示，這些工具還可以被布置成橫向偏移，從而單獨(dú)的切削工具451可沿不同的軌跡操作。
這樣，工具的挖掘盤可以旋轉(zhuǎn)并且/或者多個(gè)切削工具可在一個(gè)軌道上運(yùn)轉(zhuǎn)，與這種布置方式相比可獲得粗糙的鉆進(jìn)材料。這種粗糙的鉆孔材料更有益于達(dá)到能量平衡，這是因?yàn)槭〉袅诉M(jìn)一步粉碎所需要的能量比。
本發(fā)明適用于向前驅(qū)動(dòng)地對(duì)基本垂直運(yùn)轉(zhuǎn)的孔進(jìn)行鉆孔，在上文中僅僅示出了按照這一發(fā)明的示例性實(shí)施方案。當(dāng)然，本發(fā)明并不限于鉆這種孔，它還適用于向前驅(qū)動(dòng)地對(duì)基本呈水平方向運(yùn)轉(zhuǎn)的隧道孔進(jìn)行鉆孔。
權(quán)利要求
1.一種用于在地面上鉆孔的裝置，包括與工具頭(40)相連的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(3)，還包括多個(gè)布置在工具頭(40)上、可抵靠著表面或底部進(jìn)行操作的工具(41)，其特征在于，每個(gè)工具(41)都包括挖掘盤(45)和能夠使挖掘盤(45)在操作過程中產(chǎn)生振蕩的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，為了將驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(3)連接到工具頭(40)上，設(shè)置有連桿組件(5)，該連桿組件從驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(3)延伸到地面中的孔內(nèi)，并且在其面向著所述表面或底部的端部處支承著所述工具頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，承載裝置包括臂或挖掘盤(45)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，至少設(shè)置一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置(4，4’，104，204，304)，通過所述驅(qū)動(dòng)裝置可使工具頭(40)繞孔的縱向軸線A旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，驅(qū)動(dòng)裝置(4，4’，104，204，304)被構(gòu)造成使得旋轉(zhuǎn)沿著一個(gè)固定的方向產(chǎn)生。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，驅(qū)動(dòng)裝置(4，4’，104，204，304)被構(gòu)造成使得旋轉(zhuǎn)沿著可改變的旋轉(zhuǎn)方向產(chǎn)生。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，設(shè)置能夠使每個(gè)工具(41)的承載裝置在操作中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的設(shè)備。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，該設(shè)備被構(gòu)造成使得其旋轉(zhuǎn)頻率低于振蕩頻率。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，旋轉(zhuǎn)頻率和振蕩頻率之間的比率為1∶30至1∶60。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，每個(gè)工具都包括一可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的主軸(55)，該主軸具有一其軸線(B)與主軸(55)軸線(AA)成銳角(W)的軸頸(54)，所述工具還包括一頭部(46)，這個(gè)頭部被安裝成能夠繞軸頸(54)的軸線(B)旋轉(zhuǎn)，并且它還具有一在相對(duì)的圓周區(qū)域(62)上運(yùn)轉(zhuǎn)的圓周區(qū)域(61)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述相對(duì)的圓周區(qū)域(62)能夠旋轉(zhuǎn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的裝置，其特征在于，圓周區(qū)域(61)具有外齒，而相對(duì)的圓周區(qū)域(62)具有內(nèi)齒。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，相對(duì)的圓周區(qū)域(62)由一中空的齒輪(64)形成，該齒輪可被設(shè)置成與主軸(55)的軸線(AA)同中心。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至13中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，相對(duì)的圓周區(qū)域(62)通過與主軸(55)嚙合的行星齒輪機(jī)構(gòu)(71)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求10至14中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，相對(duì)的圓周區(qū)域(62)可通過主軸(55)的單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)裝置產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)裝置可被控制或調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在地面上鉆孔的裝置，它包括一帶有連桿組件的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該連桿組件從驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)延伸到地面中。所述組件指向孔表面或底部的端部連接在工具頭(40)上。該裝置還包括數(shù)個(gè)位于工具頭(40)上，并在孔的表面或底部工作的工具(41)。本發(fā)明的裝置的特征在于每個(gè)工具(41)都包括挖掘盤(45)和能夠使挖掘盤(45)在操作過程中產(chǎn)生振蕩的裝置。
文檔編號(hào)E21B10/08GK1849436SQ200480016742
公開日2006年10月18日 申請(qǐng)日期2004年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月13日
發(fā)明者弗里茨·蒂布塞克, 彼得·海因里希斯 申請(qǐng)人:維爾特機(jī)器和鉆孔工具制造廠有限公司