CN114127382A - 用于钻孔设备的方钻杆组件与用于地面加工的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于钻孔设备的方钻杆组件和利用钻孔设备加工地面的方法。设置管状的外方钻杆和内方钻杆，内方钻杆被可推移地支承在外方钻杆之内并具有绳索悬挂装置，其中，钻孔扭矩可在外方钻杆和内方钻杆之间传递。根据本发明如此设置，即，在内方钻杆处布置至少一个管路，在内方钻杆的下端部区域或上端部区域处布置一具有第一衔接区段和第二衔接区段的旋转穿通引导部，且在旋转穿通引导部处布置一用于使两个衔接区段相对彼此主动扭转的旋转装置。

Description

用于钻孔设备的方钻杆组件与用于地面加工的方法

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的用于钻孔设备、尤其是用于地面钻孔设备的方钻杆组件，具有管状的外方钻杆，该外方钻杆被构造用于平放在钻孔驱动装置上并用于接收钻孔驱动装置的钻孔扭矩；且具有内方钻杆，该内方钻杆被可推移地支承在外方钻杆之内并具有绳索悬挂装置，其中，钻孔扭矩可在外方钻杆和内方钻杆之间传递。

本发明此外涉及根据权利要求12的前序部分所述的用于地面加工的方法，在该方法中，方钻杆组件借助于钻孔驱动装置被置于旋转运动中，其中，在方钻杆组件的内方钻杆上安装一加工地面的地面加工工具。

背景技术

用于钻孔设备的方钻杆组件在专业地基工程中早已公知。这样的方钻杆组件可伸缩且具有在外部的外方钻杆，该外方钻杆与钻孔设备的钻孔驱动装置处于旋转式连接中。在外方钻杆之内布置内方钻杆和可能的其他中间方钻杆，该内方钻杆和可能的其他中间方钻杆在外方钻杆中且相对彼此可轴向推移地被支承。内方钻杆具有绳索悬挂装置，使得内方钻杆以及整个方钻杆组件都可以在绳索上被保持并被竖直行驶。

为了传递扭矩，分别在单个方钻杆元件的外侧和内侧设置轴向走向的止挡板条，该止挡板条不但允许轴向行驶而且允许沿周缘方向传递扭矩。

这样的方钻杆组件在可以实现扭矩传递的同时还可以实现地面加工工具的有效力的绳索悬挂。除此之外，单个方钻杆元件相对彼此的可伸缩性使得可以达到大于钻孔设备桅杆高度的加工深度。

这样的方钻杆组件被用于利用诸如钻斗或螺旋钻的简单机械式地面加工工具来工作。当从外侧输送介质、诸如冲洗液或压力流体时，方钻杆组件的使用会出现问题。

发明内容

本发明基于以下任务，即，给出一种方钻杆组件和一种利用方钻杆组件加工地面的方法，该方钻杆组件可特别多样地使用。

根据本发明，该任务一方面通过根据权利要求1的方钻杆组件且另一方面通过根据权利要求12的特征的方法来解决。优选的实施方式在从属权利要求中给出。

根据本发明的方钻杆组件，其特征在于，在内方钻杆处布置至少一个管路，在内方钻杆的下端部区域或上端部区域处布置一具有第一衔接区段和第二衔接区段的旋转穿通引导部，其中，第一衔接区段抗扭转地与可旋转式驱动的内方钻杆相连接并形成至内方钻杆的至少一个管路的管路连接，且第二衔接区段与输送管路相连接，该输送管路相对于可旋转式驱动的内方钻杆固定不动，且在旋转穿通引导部处布置一用于使两个衔接区段相对彼此主动扭转的旋转装置。

本发明的第一个方面在于，在内方钻杆处设置旋转穿通引导部。旋转穿通引导部是能够在旋转部分和相对其固定不动的部分之间实现管路连接的元件。该旋转穿通引导部可以被布置在内方钻杆的下端部区域或上端部区域处。优选地，沿内方钻杆设置至少一个管路，该管路从方钻杆的上端部区域向下部区域引导。替代地，在内方钻杆的下端部区域处布置旋转穿通引导部，其中，与内方钻杆一起旋转的管路可以相应地更短。与之相反，相对固定不动的输送管路在内方钻杆的内部中空空间之内从上方被引导直至下端部区域处的旋转穿通引导部的第二衔接区段。

根据本发明的另一方面，在旋转穿通引导部处布置一用于使两个衔接区段相对彼此主动扭转的旋转装置。本发明在此基于以下认知，即，内方钻杆的上端部大致在方钻杆组件伸出时可以被行驶直至外方钻杆的下端部区域。这样，旋转穿通引导部相对于一相对于旋转的方钻杆组件固定不动的部分实际上不可能得到必要的、可靠的机械式支撑。存在输送管路随旋转的内方钻杆一起旋转的危险。

为了防止大致从钻孔设备向内方钻杆处的旋转穿通引导部引导的静止不动的输送管路绕用于悬挂内方钻杆的绳索非期望地扭转，设置一用于使两个衔接区段相对彼此主动扭转的旋转装置。由此可以有针对性地抑制输送管路绕绳索的非期望的缠绕。

以这种方式，方钻杆组件在传递扭矩的同时利用有利的绳索悬挂和可伸缩性也可以针对以下地面加工工具使用，在这些地面加工工具中经由输送管路从外部输送流体、能源或数据是必要的或期望的。

原则上旋转穿通引导部可以被布置在内方钻杆上端部区域的任意部位处。根据本发明的一种实施变型特别有利地，旋转穿通引导部在内方钻杆处被布置在绳索悬挂装置之下。旋转穿通引导部在此可以被构造成环形，其中，绳索悬挂装置这样就可以被布置在旋转穿通引导部的中部区域中。

本发明另一优选的实施方式在于，旋转装置具有至少一个用于使第二衔接区段相对于第一衔接区段主动扭转的驱动马达。原则上也可以设置其他的驱动马达。

在此特别优选地，在位于第一衔接区段之上的第二衔接区段处布置驱动马达。这样可以方便地接触到驱动马达。另外可以平行于输送管路或者利用输送管路进行向驱动马达的能量输送。

针对紧凑的构造方式总的来说有利地，驱动马达为电动马达或者液压马达。驱动马达在此可以总体上被构造得很紧凑，因为为了必要地补偿两个衔接区段之间的旋转运动只需要施加相对小的扭矩。原则上也可以设置压缩空气马达。

本发明另一有利的设计在于，绳索悬挂装置具有绳索旋转装置。本发明意义下的绳索旋转装置是旋转活节，该旋转活节实现绳索旋转装置至内方钻杆的下铰接部相对于绳索旋转装置至悬挂绳索的上铰接部的可扭转性。利用绳索旋转装置可以确保，挂在绳索旋转装置的下铰接部上的内方钻杆的旋转运动不会被传递到绳索旋转装置的上部分且由此传递到绳索的剩余部分上。以这种方式可以可靠地避免悬挂绳索扭绞。

原则上，内方钻杆的管路可以被构造为中空管路，如软管或者管子或者被构造为用于传导电流或者数据的线缆。根据本发明的一种改进特别适宜地，设置内方钻杆的轴向的中空空间作为管路，该中空空间被构造用于导通流体。流体在此尤其可以是冲洗液或者混凝土悬浮液。在内方钻杆的下端部处可以设置衔接区域，利用该衔接区域可以实现与安装在内方钻杆下端部上的地面加工工具、尤其是钻孔工具的管路衔接。

此外，根据本发明的一种实施变型优选地，在内方钻杆处设置线缆作为管路，该线缆被构造用于传导电流和/或数据。线缆在此可以作为附加的管路沿内方钻杆的轴向的中空空间引导。在传导电流或者数据时，旋转穿通引导部被单独构造或者附加地在两个衔接区段处构造有相应的接触环，该接触环确保在旋转运动期间用于电流传递或者数据传递的摩擦接触。

此外，本发明包括一种钻孔设备、尤其是地面钻孔设备，该钻孔设备具有钻孔驱动装置，其中，设置之前所述的根据本发明的方钻杆组件。钻孔驱动装置在此优选地被构造为带有通道的环状，方钻杆组件的外方钻杆被引导通过该通道。环形的旋转驱动装置在此具有环形的驱动轮，该驱动轮在其内侧配有驱动凸起。这些驱动凸起以已知的方式与外方钻杆外侧的轴向的驱动板条协同作用，以传递扭矩。

原则上，在方钻杆组件的一种简单实施中可以仅设置外方钻杆和内方钻杆。然而在外方钻杆和内方钻杆之间也可以布置一个或多个中间方钻杆元件，其中，方钻杆组件相应的最大伸缩长度相应地变大。

根据本发明特别优选地，设置一用于旋转装置的控制装置且设置一用于确定至少内方钻杆的转速和/或旋转方向的旋转接收器，该旋转接收器与控制装置处于信号连接中。通过控制装置可以始终这样操控旋转装置且进而操控驱动马达，即，旋转穿通引导部的上部的第二衔接区段尽可能地相对于旋转的内方钻杆固定不动。

根据本发明的一种改进特别优选地，旋转装置通过控制装置受控制地被驱动，使得旋转穿通引导部的第二衔接区段相对于内方钻杆的旋转运动被反向一致（gegengleich）地驱动和同步。也就是说，进行内方钻杆的旋转运动的精确补偿，使得由于通过旋转装置造成的反向一致的旋转运动达到第二衔接区段连同输送管路的期望的静止状态，该输送管路原则上同样可以是流体管路和/或线缆。

根据本发明的用于地面加工的方法，尤其可以利用之前所述的钻孔设备予以实施，其特征在于，设置用于使第二衔接区段相对于第一衔接区段主动扭转的旋转装置，其中，第二衔接区段相对于内方钻杆的旋转运动被反向一致地运行。

利用该方法，相对于内方钻杆上的旋转的第一衔接区段可以达到安装有上部输送管路的第二衔接区段的完全的或者很大程度的静止状态，而不需要昂贵的机械式支撑、也没有承载绳索扭绞或者输送管路绕承载绳索缠绕的危险。

在此，利用之前所述的根据本发明的方钻杆组件执行本方法。

根据本发明的一种改进可以根据以下方式特别准确地调谐旋转运动，即，根据内方钻杆的转速或者钻孔驱动装置的转速来运行旋转装置。钻孔驱动装置的转速设定可以作为预设值直接用于旋转装置。替代地，内方钻杆的转速或者钻孔驱动装置的转速可以由旋转接收器获取并用于控制旋转装置。

附图说明

接下来借助于一优选的实施例进一步描述本发明，该优选的实施例在附图中示意性示出。其中：

图1示出具有根据本发明的方钻杆组件的钻孔设备的侧视图；

图2示出在部分驶出的状态下的根据本发明的方钻杆组件；

图3示出在驶入状态下的图2的方钻杆组件；

图4示出根据本发明的方钻杆组件的上部区域的放大的部分横截面图。

具体实施方式

根据图1的钻孔设备10包括作为下车架12的履带行走机构，在该履带行走机构上可旋转地支承上车架14。在上车架14处可枢转地铰接基本上竖直的桅杆20且借助于具有液压缸的调整组件18关于桅杆斜度可调整。在桅杆20的上端部安装桅杆头22，经由该桅杆头引导承载绳索30直至上车架14处的绞盘16。

借助于绳索悬挂装置60在承载绳索30上挂上根据本发明的方钻杆组件40。以原则上已知的方式引导方钻杆组件40穿过环形的钻孔驱动装置24，该钻孔驱动装置也被称为动力旋转头且可沿桅杆20前侧的导向装置竖直行驶地被支承在滑架25上。在方钻杆组件40的下端部安装一地面加工工具26，该地面加工工具在示出的实施例中被设计为具有下部去除齿的钻斗。经由绞盘16和承载绳索30能够以原则上已知的方式使方钻杆组件40相对于钻孔驱动装置24沿竖直方向行驶。

根据本发明的方钻杆组件40可以实现将地面加工工具26悬挂在绳索上，同时可以实现将扭矩从钻孔驱动装置24传递到地面加工工具26。

根据本发明的方钻杆组件40的构造结合附图2至4予以详述。在此，图3的示图相对于图2和4的示图旋转了90°。

在示出的实施例中，方钻杆组件40具有带有外部驱动板条46的外方钻杆42、带有外部驱动板条53的内方钻杆50和位于其间的带有外部驱动板条49的中间方钻杆48。外方钻杆42、中间方钻杆48和内方钻杆50分别可相对彼此轴向推移，其中，经由未示出的轴向的内部驱动板条，扭矩可以分别以原则上已知的方式无关于相应的轴向调整位置从外方钻杆42传递到中间方钻杆48上并由此传递到内方钻杆50上。此外，可以在单个的连杆元件处设置锁定袋，使得在锁定的状态下也可以经由方钻杆组件40在一定程度上传递轴向力。

在外方钻杆42的上部区域设置一具有径向支承面的套筒形的支承区段44，利用该支承区段可以将外方钻杆42且进而方钻杆组件40整体上安放在钻孔驱动装置24上。

方钻杆组件40整体上经由内方钻杆50经由绳索悬挂装置60悬挂在承载绳索30上。

在内方钻杆的下端部区域54处布置环形的支承板57，外方钻杆42和中间方钻杆48在驶入状态下根据图3被安放在该支承板上。此外，在内方钻杆50的下端部区域54处设置用于可解开式紧固地面加工工具26的连接装置58。在示出的实施例中，该连接装置是具有横向指向的钻孔的四角形区段，该钻孔用于接纳锁定螺栓。此外，可以在内方钻杆50的下端部区域54处设置阻尼装置56，如图2和3中所示。阻尼装置56可以用于在方钻杆组件40缩入和伸出时或者在将地面加工工具26放置在地面上时阻尼轴向的撞击。

在内方钻杆的上端部区域52处，内方钻杆50且进而方钻杆组件40整体上借助于绳索悬挂装置60被悬挂在承载绳索30上。在示出的实施例中，尤其是如图4中可见，承载绳索30配有绳索孔眼63，该绳索孔眼经由横向指向的保持螺栓61与绳索悬挂装置60的上铰接区域62相连接。绳索悬挂装置60的下铰接区域64经由连接螺栓67和连接件65与内方钻杆50相连接。在绳索悬挂装置60的上铰接区域62和下铰接区域64之间布置一用于形成绳索旋转装置66的旋转活节。该旋转活节允许绕上铰接区域62和下铰接区域64之间的绳索纵轴线的旋转，以防止承载绳索30在钻杆组件40被旋转式驱动时扭绞。

在内方钻杆50的上端部区域54处强示意性地布置一旋转穿通引导部70，该旋转穿通引导部具有下部的第一衔接区段72和上部的第二衔接区段74。内方钻杆50抗扭转地与下部的第一衔接区段72相连接，而上部的第二衔接区段74固定地与连接件65和绳索悬挂装置60相连接。旋转穿通引导部70的第一衔接区段72和第二衔接区段74相对彼此可旋转地被支承且形成管路连接。

在此，强示意性地设置上部输送管路36，该输送管路尤其是由钻孔设备10且尤其是上车架14从方钻杆组件40之上被输送。旋转穿通引导部70在此形成至内方钻杆50处的管路55的管路连接。管路55在示出的实施例中被构造为管状的内方钻杆50的中空空间51中的流体管路。输送管路36在此同样地可以输送流体且，如示出的实施例中所示，同样可以利用驱动马达82形成用于根据本发明的旋转装置80的电流输送。在此，驱动马达82被布置在旋转穿通引导部70的上部的第二衔接区段74处且可以相对于下部的第一衔接区段72相对地扭转上部的第二衔接区段。为此可以设置齿轮组件。

通过根据本发明的具有旋转装置80的旋转穿通引导部70，即使内方钻杆50连同旋转穿通引导部70的下部的第一衔接区段72被旋转式驱动，也可以在上部的第二衔接区段74没有得到紧固支撑的情况下尤其是通过驱动马达82的受控制的、反向一致的驱动来确保上部的第二衔接区段74连同输送管路36处于静止状态。

根据本发明的具有旋转装置80的方钻杆组件40以此确保旋转穿通引导部70的可靠的运作方式，即使方钻杆组件40完全伸出且绳索悬挂装置60连同旋转穿通引导部70和旋转装置80位于中间方钻杆48的下部区域。

Claims (13)

1. 用于钻孔设备（10）、尤其是用于地面钻孔设备的方钻杆组件，

具有管状的外方钻杆（42），所述外方钻杆被构造用于平放在钻孔驱动装置（24）上并用于接收所述钻孔驱动装置（24）的钻孔扭矩，且

具有内方钻杆（50），所述内方钻杆被能推移地支承在所述外方钻杆（42）之内并具有绳索悬挂装置（60），其中，所述钻孔扭矩能在所述外方钻杆（42）和所述内方钻杆（50）之间传递，

其特征在于，

在所述内方钻杆（50）处布置至少一个管路（55），

在所述内方钻杆（50）的下端部区域或上端部区域（52）处布置一具有第一衔接区段（72）和第二衔接区段（74）的旋转穿通引导部（70），其中，所述第一衔接区段（72）抗扭转地与能旋转式驱动的内方钻杆（50）相连接并形成至所述内方钻杆（50）的所述至少一个管路（55）的管路连接，且所述第二衔接区段（74）与输送管路（36）相连接，所述输送管路相对于所述能旋转式驱动的内方钻杆（50）固定不动，且

在所述旋转穿通引导部（70）处布置一用于使所述两个衔接区段（72、74）相对彼此主动扭转的旋转装置（80）。

2.根据权利要求1所述的方钻杆组件，

其特征在于，

所述旋转穿通引导部（80）在所述内方钻杆（50）处被布置在所述绳索悬挂装置（60）之下。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的方钻杆组件，

其特征在于，

所述旋转装置（80）具有至少一个用于使所述第二衔接区段（74）相对于所述第一衔接区段（72）主动扭转的驱动马达（82）。

4.根据权利要求3所述的方钻杆组件，

其特征在于，

所述驱动马达（82）被布置在位于所述第一衔接区段（72）之上的所述第二衔接区段（74）处。

5.根据权利要求3或4所述的方钻杆组件，

其特征在于，

所述驱动马达（82）是电动马达或液压马达。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方钻杆组件，

其特征在于，

所述绳索悬挂装置（60）具有绳索旋转装置（66）。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方钻杆组件，

其特征在于，

设置所述内方钻杆（50）的轴向的中空空间（51）作为管路（55），所述中空空间被构造用于导通流体。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方钻杆组件，

其特征在于，

在所述内方钻杆（50）处设置线缆作为管路（55），所述线缆被构造用于传导电流和/或数据。

9.钻孔设备，尤其是地面钻孔设备，具有钻孔驱动装置（24），

其特征在于，

布置一根据权利要求1至8中任一项所述的方钻杆组件（40）。

10.根据权利要求9所述的钻孔设备，

其特征在于，

设置一用于所述旋转装置（80）的控制装置，且

设置一用于确定至少所述内方钻杆（50）的转速和/或旋转方向的旋转接收器，所述旋转接收器与所述控制装置处于信号连接中。

11.根据权利要求9或10所述的钻孔设备，

其特征在于，

所述旋转装置（80）通过所述控制装置受控制地被驱动，使得所述旋转穿通引导部（70）的第二衔接区段（74）相对于所述内方钻杆（50）的旋转运动被反向一致地驱动和同步。

12.用于地面加工的方法，尤其是利用根据权利要求9至11中任一项所述的钻孔设备（10），在所述方法中，方钻杆组件（40）借助于钻孔驱动装置（24）被置于旋转运动中，其中，在所述方钻杆组件（40）的内方钻杆（50）上安装一加工地面的地面加工工具（26），

其特征在于，

设置一用于使所述第二衔接区段（74）相对于所述第一衔接区段（72）主动扭转的旋转装置（80），其中，所述第二衔接区段（74）相对于所述内方钻杆（50）的旋转运动被反向一致地运行。

13.根据权利要求12所述的方法，

其特征在于，

根据所述内方钻杆（50）或所述钻孔驱动装置（24）的转速运行所述旋转装置（80）。

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