本發(fā)明涉及一種用于巖石鉆孔的設(shè)備。該設(shè)備包括巖石鉆孔機(jī)和可連接到巖石鉆孔機(jī)的鉆具。巖石鉆孔機(jī)包括用于在鉆孔期間圍繞鉆具的縱向軸線移動(dòng)鉆具的裝置。

本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種巖石鉆機(jī)和用于鉆孔的方法。本發(fā)明的領(lǐng)域在獨(dú)立的權(quán)利要求中被更具體地限定。

背景技術(shù)：

在巖石鉆孔中借助于布置到巖石鉆機(jī)的巖石鉆孔機(jī)將鉆孔鉆至巖石材料或土壤?？梢栽诘V場、采石場、建設(shè)工作場所鉆出鉆孔并且鉆孔可以是爆破孔、加固孔或具有任何其它目的的鉆孔。在鉆孔期間，鉆孔機(jī)圍繞鉆具的縱向軸線旋轉(zhuǎn)鉆具。巖石鉆孔機(jī)的旋轉(zhuǎn)的鉆具和旋轉(zhuǎn)的機(jī)器部件可能引起糾纏(entanglement)和對(duì)于鉆機(jī)的嚴(yán)重傷害。通常，通過防止在操作期間接近旋轉(zhuǎn)部件或在人員進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域之前停止旋轉(zhuǎn)移動(dòng)而注意對(duì)巖石鉆孔單元的旋轉(zhuǎn)部件的保護(hù)。已知的措施則是防止接近或在人員進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域之前停止移動(dòng)。固定的防護(hù)器以及其它物理保護(hù)裝置諸如包圍鉆孔單元的危險(xiǎn)旋轉(zhuǎn)部件的保護(hù)罩可以提供適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)，但是它們也有一些缺點(diǎn)。保護(hù)罩等增加了鉆孔單元的重量，增加了成本并降低了可視性。監(jiān)視危險(xiǎn)的鉆孔區(qū)域的訪問控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)是：它們不提供足夠的可靠性。因此，當(dāng)前的解決方案具有一些問題并且它們不提供對(duì)于在不妨礙鉆孔的生產(chǎn)率的情況下保護(hù)鉆機(jī)的滿意的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供新穎的并且改善的設(shè)備、巖石鉆機(jī)和用于巖石鉆孔的方法。

根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的特征在于，以獨(dú)立的第一設(shè)備權(quán)利要求中所公開的特征為特征。

根據(jù)本發(fā)明的巖石鉆機(jī)的特征在于，以獨(dú)立的第二設(shè)備權(quán)利要求中所公開的特征為特征。

根據(jù)本發(fā)明的方法的特征在于，以獨(dú)立的方法權(quán)利要求中所公開的特征為特征。

公開的解決方案的思想是：一種包括巖石鉆孔機(jī)的設(shè)備，該巖石鉆孔機(jī)設(shè)置有用于圍繞鉆具的縱向軸線移動(dòng)鉆具的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置。轉(zhuǎn)動(dòng)裝置借助于一個(gè)或多個(gè)交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)被控制，使得轉(zhuǎn)動(dòng)裝置被構(gòu)造用以重復(fù)地使鉆具的移動(dòng)的方向反向。因此，在鉆孔期間，鉆具具有重復(fù)地可變的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。換言之，交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)允許鉆具在第一轉(zhuǎn)動(dòng)方向上并且相應(yīng)地在第二轉(zhuǎn)動(dòng)方向上交替地移動(dòng)，并且此外，交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)被構(gòu)造用以將第一轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)和第二轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)的大小限制為低于一個(gè)或多個(gè)預(yù)定的最大極限值。因此，公開的設(shè)備僅在兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向上產(chǎn)生鉆具的所允許的預(yù)定的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)。此外，設(shè)備包括一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的安全系統(tǒng)。該一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的安全系統(tǒng)用于保證鉆具的所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)的大小不超過所允許的預(yù)定的最大轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)。安全系統(tǒng)可以相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)裝置獨(dú)立地操作。

公開的解決方案的優(yōu)點(diǎn)是：它提供了對(duì)于巖石鉆孔機(jī)和鉆具的轉(zhuǎn)動(dòng)部件的簡單和廉價(jià)的保護(hù)。因?yàn)闆]有對(duì)于物理保護(hù)蓋諸如保護(hù)罩的需要，所以沒有可視性障礙存在。此外，公開的解決方案不增加鉆孔機(jī)的重量。應(yīng)當(dāng)注意，在實(shí)際測試中，與傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)鉆孔相比，鉆具的交替轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)的使用不降低鉆孔的生產(chǎn)率。相反，由于交替轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)，鉆具的摩損更加均勻地分布，并且由于此，與其中鉆具在一個(gè)方向上連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的傳統(tǒng)的鉆孔相比，鉆具的使用壽命可以更長。此外，因?yàn)榻惶孓D(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)的交替轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)、或它們兩者可以在持續(xù)的監(jiān)視下，所以公開的解決方案是安全的。

根據(jù)實(shí)施例，公開的系統(tǒng)防止鉆具在兩個(gè)移動(dòng)方向上的旋轉(zhuǎn)。在兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向上的所允許的預(yù)定的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)限制了轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)，使得在正常鉆孔期間，鉆具不執(zhí)行幾圈完全的旋轉(zhuǎn)。由于產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)重復(fù)地交替，所以在第一移動(dòng)期間可能糾纏(entangled)的物件將在隨后的第二移動(dòng)期間在不引起嚴(yán)重的傷害的情況下被移除。

根據(jù)實(shí)施例，在兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向上的所允許的預(yù)定的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)低于360°，或優(yōu)選地在300°至360°之間。因此，鉆具從不執(zhí)行一圈完全的旋轉(zhuǎn)，而是僅按照預(yù)定的角度移動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)殂@具不旋轉(zhuǎn)甚至一圈單個(gè)的旋轉(zhuǎn)，所以不存在對(duì)于旋轉(zhuǎn)的機(jī)器部件的糾纏的危險(xiǎn)。

根據(jù)實(shí)施例，交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)被構(gòu)造用以在第一轉(zhuǎn)動(dòng)方向上和相應(yīng)地在第二轉(zhuǎn)動(dòng)方向上在不產(chǎn)生一圈完全的旋轉(zhuǎn)的情況下控制轉(zhuǎn)動(dòng)裝置重復(fù)地使移動(dòng)的方向反向。

根據(jù)實(shí)施例，公開的設(shè)備被構(gòu)造用以為鉆具產(chǎn)生對(duì)稱的交替轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)。此外，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)在第一轉(zhuǎn)動(dòng)方向上和第二轉(zhuǎn)動(dòng)方向上具有相同或基本相同的大小。換言之，在兩個(gè)移動(dòng)方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)角度相等?？梢越柚诮惶孓D(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)控制對(duì)稱的交替轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)和它們的大小。

根據(jù)實(shí)施例，公開的設(shè)備被構(gòu)用以產(chǎn)生幾個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)循環(huán)，每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)循環(huán)包括在第一轉(zhuǎn)動(dòng)方向上和第二轉(zhuǎn)動(dòng)方向上轉(zhuǎn)動(dòng)有限的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。轉(zhuǎn)動(dòng)循環(huán)中的轉(zhuǎn)動(dòng)角度在兩個(gè)方向上具有相同的大小。因此，每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)循環(huán)的凈轉(zhuǎn)動(dòng)角度為零。在鉆孔期間，連續(xù)地執(zhí)行幾個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)循環(huán)。連續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)循環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度可以具有不同的大小，由此鉆具圍繞縱向軸線的角度位置被連續(xù)地改變。這樣，可以增加鉆孔效率，因?yàn)樵阢@具的遠(yuǎn)端處的鉆頭可以在每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)循環(huán)之后影響到新的未破碎的巖石材料。

根據(jù)實(shí)施例，公開的設(shè)備被構(gòu)造用以產(chǎn)生鉆具的非對(duì)稱的交替轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)。此外，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)在第一轉(zhuǎn)動(dòng)方向和第二轉(zhuǎn)動(dòng)方向上具有不同的大小。換言之，實(shí)現(xiàn)變化旋轉(zhuǎn)角度的使用?？梢越柚诶缃惶孓D(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)而控制在兩個(gè)方向上的非對(duì)稱交替轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)角度

根據(jù)實(shí)施例，至少一個(gè)安全系統(tǒng)相對(duì)于所述至少一個(gè)交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)和轉(zhuǎn)動(dòng)裝置在操作上是獨(dú)立的而且是主導(dǎo)的。

根據(jù)實(shí)施例，所述至少一個(gè)安全系統(tǒng)物理地與所述至少一個(gè)交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)和轉(zhuǎn)動(dòng)裝置分開。

根據(jù)實(shí)施例，所述至少一個(gè)安全系統(tǒng)被構(gòu)造用以監(jiān)視巖石鉆孔機(jī)的操作并且被構(gòu)造用以響應(yīng)于監(jiān)視而保證所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)的大小總是低于所允許的預(yù)定的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)。

根據(jù)實(shí)施例，轉(zhuǎn)動(dòng)裝置是馬達(dá)，該馬達(dá)在結(jié)構(gòu)上能夠在第一方向和第二方向上產(chǎn)生連續(xù)的旋轉(zhuǎn)。在此實(shí)施例中，轉(zhuǎn)動(dòng)裝置是結(jié)構(gòu)上能夠產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)裝置或轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)，因而它和具有能夠僅產(chǎn)生有限的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)并且因此其本身提供安全的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的解決方案不同。此外，傳動(dòng)諸如齒輪傳動(dòng)也可以在結(jié)構(gòu)上能夠傳遞連續(xù)的旋轉(zhuǎn)。因此，安全系統(tǒng)是單獨(dú)的系統(tǒng)并且不是馬達(dá)或傳動(dòng)的一部分。

根據(jù)實(shí)施例，設(shè)備包括一個(gè)或多個(gè)安全系統(tǒng)，該一個(gè)或多個(gè)安全系統(tǒng)被構(gòu)造用以監(jiān)視鉆具的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)保持低于設(shè)定的最大轉(zhuǎn)動(dòng)值。此外，安全系統(tǒng)被構(gòu)造用以響應(yīng)于檢測到超過設(shè)定的最大轉(zhuǎn)動(dòng)值而立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)。除此之外，安全系統(tǒng)可以監(jiān)視轉(zhuǎn)動(dòng)裝置和交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的操作狀況，并且可以響應(yīng)于檢測到所監(jiān)視的裝置和系統(tǒng)的操作故障而立即終止操作。由于鉆具的立即停止和設(shè)備的終止操作，可以有效地防止危險(xiǎn)的異常狀態(tài)。例如，可以執(zhí)行立即停止終止轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的操作電力的饋送。

根據(jù)實(shí)施例，安全系統(tǒng)相對(duì)于交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)在操作上是獨(dú)立的并且是主導(dǎo)的。安全系統(tǒng)可以包括一個(gè)或多個(gè)感測裝置和其本身的處理裝置，由此該安全系統(tǒng)不依賴于交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的裝置。此外，由安全系統(tǒng)作出的指令和動(dòng)作相對(duì)于正常操作系統(tǒng)的控制指令可以是優(yōu)先的。

根據(jù)實(shí)施例，安全系統(tǒng)監(jiān)視交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的操作并且響應(yīng)于所檢測到的交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的操作中的偏差而停止轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的操作。這樣，安全系統(tǒng)通知交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)是否失效，并且進(jìn)一步，安全系統(tǒng)可以防止轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的進(jìn)一步操作，直到系統(tǒng)被修復(fù)為止。

根據(jù)實(shí)施例，安全系統(tǒng)被構(gòu)造用以終止鉆具的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)，以便防止超過預(yù)定的最大轉(zhuǎn)動(dòng)大小。例如，轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)可以被機(jī)械地限制。在交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)失效的情況中，安全系統(tǒng)保證鉆具的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)如所期望地保持并且沒有安全問題產(chǎn)生。安全系統(tǒng)可以包括一個(gè)或多個(gè)機(jī)械止動(dòng)器，該一個(gè)或多個(gè)機(jī)械止動(dòng)器用于防止鉆具轉(zhuǎn)動(dòng)多于所允許的轉(zhuǎn)動(dòng)。機(jī)械止動(dòng)器可以被布置為與轉(zhuǎn)動(dòng)裝置、鉆具或鉆柄連接?？商娲兀虺酥?，機(jī)械止動(dòng)器可以被定位為與輔助中間元件連接，該輔助中間元件可以被放置在鉆柄與鉆具之間。由于一個(gè)或多個(gè)機(jī)械或物理止動(dòng)器，在轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的基本控制系統(tǒng)失效的情況中，可以安全地防止鉆具的完全的旋轉(zhuǎn)。

根據(jù)實(shí)施例，轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的構(gòu)造被設(shè)計(jì)為僅允許在第一轉(zhuǎn)動(dòng)方向和第二轉(zhuǎn)動(dòng)方向上的有限的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的動(dòng)力裝置可以在一個(gè)移動(dòng)方向上僅產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力持續(xù)有限的時(shí)間段并且由此引起有限的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)?？商娲兀虺酥?，例如動(dòng)力裝置和鉆具之間的傳動(dòng)系統(tǒng)或元件可以僅傳遞具有有限大小的移動(dòng)。因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)僅允許產(chǎn)生鉆具的不連續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)，所以轉(zhuǎn)動(dòng)裝置本身為鉆孔工作提供了安全。然而，設(shè)備的安全操作借助于在此專利申請(qǐng)中公開的安全系統(tǒng)和其特征額外地得到保證。此外，公開的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的操作可以受交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)控制，由此交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)可以在已經(jīng)在第一方向上執(zhí)行了有限的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)后朝向第二方向使轉(zhuǎn)動(dòng)方向反向。交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)可以被構(gòu)造成用以兩個(gè)方向上都產(chǎn)生最大的有限的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)，或可替代地，該交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)可以控制轉(zhuǎn)動(dòng)裝置在兩個(gè)方向上產(chǎn)生具有所期望的大小的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)。

根據(jù)實(shí)施例，轉(zhuǎn)動(dòng)裝置包括在轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的動(dòng)力裝置和鉆具之間的傳動(dòng)裝置。傳動(dòng)裝置可以包括設(shè)置有有限的操作區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)齒輪(gear wheel)或帶齒表面，其中在齒輪或?qū)?yīng)的齒輪元件的圓周的第一部分上存在用于轉(zhuǎn)矩傳遞的合適的齒。齒輪或帶齒表面的圓周的剩余的第二部分沒有合適的齒并且因此用作非操作區(qū)域。因?yàn)椴僮鲄^(qū)域和非操作區(qū)域，所以公開的具有缺少齒輪齒的傳動(dòng)系統(tǒng)能夠僅將有限的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)從轉(zhuǎn)動(dòng)裝置傳遞至鉆具。因此，公開的傳動(dòng)系統(tǒng)可以通過利用物理裝置保證傳動(dòng)系統(tǒng)在任何狀態(tài)下都不會(huì)將無限的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)傳遞至鉆具?？稍试S的轉(zhuǎn)動(dòng)角度可以通過將齒輪的操作區(qū)域設(shè)定尺寸而被適合地設(shè)定。在正常的狀態(tài)中，借助于交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的操作，并且公開的傳動(dòng)裝置布置結(jié)構(gòu)僅提供額外的安全。除了本段公開的內(nèi)部安全布置結(jié)構(gòu)之外，也可以采用在此專利申請(qǐng)中公開的其它單獨(dú)的安全系統(tǒng)。公開的設(shè)置有具有缺失齒的齒輪的傳動(dòng)系統(tǒng)制造上廉價(jià)、耐用，且不要求額外的部件，并且其提供了用于防止過大的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)的可靠的物理布置結(jié)構(gòu)。

根據(jù)實(shí)施例，設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置是壓力介質(zhì)操作的轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器，諸如液壓或氣動(dòng)馬達(dá)或氣缸。借助于交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)控制閥可以控制轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的操作?？刂崎y控制壓力流體操作的轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器的壓力介質(zhì)端口中的當(dāng)前(prevailing)壓力，使得轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器的轉(zhuǎn)動(dòng)方向響應(yīng)于控制閥的操作反向。設(shè)備的安全系統(tǒng)可以監(jiān)視控制閥的操作并且可以響應(yīng)于所檢測到的交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的操作中的偏差而停止轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的操作。安全系統(tǒng)可以通過檢測控制閥在操作期間正確的移動(dòng)并且在設(shè)計(jì)的控制位置之間改變其位置而監(jiān)視控制閥的操作。安全系統(tǒng)可以包括用于感測控制閥的物理移動(dòng)的移動(dòng)傳感器、接近傳感器和對(duì)應(yīng)的檢測裝置。此外，在控制閥在一個(gè)控制位置中阻塞的情況中，此異常狀態(tài)能夠被立即檢測到并且可以停止轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的操作?？商娲?，或除此之外，安全系統(tǒng)還可以監(jiān)視作用在連接到轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的壓力介質(zhì)端口的壓力通道中的壓力，并且可以基于壓力數(shù)據(jù)確定控制閥的正確工作循環(huán)。

根據(jù)實(shí)施例，設(shè)備根據(jù)前述實(shí)施例所述并且進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)電子監(jiān)視元件。此外，安全系統(tǒng)的電子監(jiān)視元件可以被布置為與控制閥連接，以便監(jiān)視交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的控制閥的正確的操作。電子監(jiān)視元件可產(chǎn)生感測信號(hào)，安全系統(tǒng)可以基于該感測信號(hào)決定繼續(xù)或終止轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的操作。電子監(jiān)視元件諸如傳感器、感測裝置、變換器和測量裝置都是相對(duì)廉價(jià)的并且易于安裝。

根據(jù)實(shí)施例，設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置是壓力介質(zhì)操作的轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器，諸如液壓或氣動(dòng)馬達(dá)或氣缸?？梢越柚诮惶孓D(zhuǎn)動(dòng)控制系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)控制閥控制轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的操作?？刂崎y控制壓力流體操作的轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器的壓力介質(zhì)端口中的當(dāng)前壓力，使得轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器的轉(zhuǎn)動(dòng)方向響應(yīng)于控制閥的操作反向?？刂崎y具有設(shè)置有至少兩個(gè)操作位置的控制元件，在轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的操作期間，控制元件在所述至少兩個(gè)操作位置之間移動(dòng)；并且電子監(jiān)視元件是被構(gòu)造用以監(jiān)視控制元件的物理位置的感測裝置。

根據(jù)實(shí)施例，設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置是壓力介質(zhì)操作的轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器，諸如液壓或氣動(dòng)馬達(dá)或氣缸?？梢越柚诮惶孓D(zhuǎn)動(dòng)控制系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)控制閥控制轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的操作?？刂崎y控制壓力流體操作的轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器的壓力介質(zhì)端口中的當(dāng)前壓力，使得轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器的轉(zhuǎn)動(dòng)方向響應(yīng)于控制閥的操作反向。控制閥是壓力控制的并且具有設(shè)置有至少兩個(gè)操作位置的控制元件，在轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的操作期間，通過將控制壓力引導(dǎo)至控制閥的至少一個(gè)壓力端口而使控制元件在所述至少兩個(gè)操作位置之間移動(dòng)；并且電子監(jiān)視元件是被構(gòu)造用以監(jiān)視控制閥的至少一個(gè)壓力端口中的當(dāng)前壓力介質(zhì)中的變化的感測裝置。

根據(jù)實(shí)施例，設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置是壓力介質(zhì)操作的轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器，諸如液壓或氣動(dòng)馬達(dá)或氣缸?？梢越柚诮惶孓D(zhuǎn)動(dòng)控制系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)控制閥控制轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的操作?？刂崎y控制壓力流體操作的轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器的壓力介質(zhì)端口中的當(dāng)前壓力，使得轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器的轉(zhuǎn)動(dòng)方向響應(yīng)于控制閥的操作反向?？刂崎y是電控制的并且具有控制元件和電子監(jiān)視元件，控制元件設(shè)置有至少兩個(gè)操作位置，在轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的操作期間通過將電流引導(dǎo)至控制閥的至少一個(gè)電致動(dòng)器而使控制元件在所述至少兩個(gè)操作位置之間移動(dòng)；電子監(jiān)視元件是被構(gòu)造用以監(jiān)視控制控制閥的操作的電流的變化的感測裝置。

根據(jù)實(shí)施例，巖石鉆孔機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置是壓力介質(zhì)操作的馬達(dá)。例如，馬達(dá)可以被液壓地或氣動(dòng)地操作。

根據(jù)實(shí)施例，巖石鉆孔機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置是借助于壓力管道連接到液壓回路的液壓馬達(dá)。交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)包括至少一個(gè)控制閥，該至少一個(gè)控制閥用于控制所述壓力管道中的壓力介質(zhì)流，使得產(chǎn)生所期望的連續(xù)的反向轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)。安全系統(tǒng)包括至少一個(gè)額外的第二液壓馬達(dá)，該至少一個(gè)額外的第二液壓馬達(dá)連接到所述至少一個(gè)上述的壓力介質(zhì)管道。第二液壓馬達(dá)與液壓轉(zhuǎn)動(dòng)裝置串聯(lián)連接，由此使兩個(gè)液壓馬達(dá)同時(shí)地操作。此外，額外的第二液壓馬達(dá)的所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)的大小被機(jī)械地限制，因此額外的第二液壓馬達(dá)被構(gòu)造用以防止轉(zhuǎn)動(dòng)裝置超過所允許的預(yù)定的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)。可以與安全系統(tǒng)的控制裝置連通的限制開關(guān)或感測裝置可以與機(jī)械止動(dòng)器或限制元件連接。在此實(shí)施例中，電子感測裝置以及最終的機(jī)械的止動(dòng)器防止鉆具旋轉(zhuǎn)或超過任何其它預(yù)定的轉(zhuǎn)動(dòng)角度極限。由于額外的串聯(lián)連接的第二馬達(dá)，機(jī)械止動(dòng)器和電子感測裝置可以位于鉆孔單元的外部，因此存在更多它們的空間并且環(huán)境更加方便。

根據(jù)實(shí)施例，設(shè)備的安全系統(tǒng)包括至少一個(gè)感測裝置，該至少一個(gè)感測裝置用于檢測由轉(zhuǎn)動(dòng)裝置產(chǎn)生并被傳遞或引導(dǎo)至鉆具的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。安全系統(tǒng)進(jìn)一步設(shè)置有限定在第一轉(zhuǎn)動(dòng)方向和第二轉(zhuǎn)動(dòng)方向上的最大的可允許的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)的至少一個(gè)最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度極限。一個(gè)或多個(gè)感測裝置或檢測器可以被布置用以監(jiān)視轉(zhuǎn)動(dòng)裝置和其部件、鉆柄或鉆具的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)。檢測可以直接或間接地執(zhí)行。產(chǎn)生的檢測信號(hào)可以被傳送到安全裝置，該安全裝置可以包括用于計(jì)算和確定鉆孔的所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度的處理裝置。安全裝置可以考慮巖石鉆孔機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比并且可以因此基于與系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)相關(guān)的任何接收到的檢測信號(hào)而計(jì)算鉆具的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。因此，安全裝置確定所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，將經(jīng)確定的所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度和設(shè)定的最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度比較并且響應(yīng)于檢測到超過最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度極限而停止轉(zhuǎn)動(dòng)。此實(shí)施例為進(jìn)一步改善產(chǎn)生安全轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)的設(shè)備的可靠性提供了廉價(jià)并且相當(dāng)簡單的解決方案。

根據(jù)實(shí)施例，設(shè)備的所實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)通過感測鉆具的所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)而直接地確定。因此，安全系統(tǒng)設(shè)置有用于檢測鉆具的所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)感測裝置或檢測器。感測裝置可以被布置在鉆具的附近處并且其可以產(chǎn)生被傳送至安全系統(tǒng)以用于進(jìn)一步處理的檢測信號(hào)。安全系統(tǒng)基于接收到的檢測數(shù)據(jù)確定或計(jì)算鉆具的所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度的大小，并且可以將檢測到的轉(zhuǎn)動(dòng)角度值與設(shè)定的最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度極限比較。在安全系統(tǒng)檢測到所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)超過最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度極限的情況中，系統(tǒng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，鉆具的所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)的大小總是低于所允許的預(yù)定的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)。

根據(jù)實(shí)施例，設(shè)備的所實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)通過感測鉆具的所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)而被直接地確定，并且為了進(jìn)一步確保鉆具不轉(zhuǎn)動(dòng)多于所允許的而采用這個(gè)數(shù)據(jù)。安全系統(tǒng)設(shè)置有用于檢測鉆具的所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)感測裝置或檢測器。感測裝置可以被布置在鉆具的附近處，并且鉆具設(shè)置有至少一個(gè)監(jiān)視帶，該至少一個(gè)監(jiān)視帶布置在鉆具周圍。監(jiān)視帶可以包括幾個(gè)標(biāo)記、標(biāo)簽或檢測器，該標(biāo)記、標(biāo)簽或檢測器可以借助于布置為接近監(jiān)視帶的感測裝置檢測。監(jiān)視帶的幾個(gè)標(biāo)記可以被定位，使得它們提供僅部分地覆蓋圍繞工具的監(jiān)視帶的整個(gè)圓周的感測區(qū)域。因此，沒有任何標(biāo)記的剩下的其余圓周提供了用于監(jiān)測帶的非感測區(qū)域。感測裝置位于感測區(qū)域處，因此當(dāng)它們和使預(yù)定的角度轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)交替的鉆具一起移動(dòng)時(shí)，感測裝置檢測標(biāo)記。監(jiān)視帶的感測區(qū)域根據(jù)所允許的轉(zhuǎn)動(dòng)角度設(shè)定尺寸。在鉆具的轉(zhuǎn)動(dòng)超過所允許的轉(zhuǎn)動(dòng)角度的情況中，則沒有標(biāo)記的非感測區(qū)域變成位于感測裝置處并且然后不產(chǎn)生檢測信號(hào)。換言之，超過所允許的轉(zhuǎn)動(dòng)角度終止了檢測信號(hào)的產(chǎn)生，并且這被解釋為意指設(shè)備的故障。缺少檢測信號(hào)的信息被傳送至可以立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)的安全系統(tǒng)。此外，如果監(jiān)視帶被移除，或如果標(biāo)記或感測裝置失效，則安全系統(tǒng)防止轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的操作，因?yàn)樵谶@些情況中也沒有正確的信號(hào)產(chǎn)生并且被安全系統(tǒng)接收。這樣，防止操作者的任何誤用并且不能夠關(guān)閉安全系統(tǒng)和禁用監(jiān)視。標(biāo)記可以借助于感應(yīng)式感測裝置被遠(yuǎn)程檢測，或可替代地，例如，感測可以基于磁性。再一個(gè)可能性是標(biāo)記是可以通過采用讀取器讀取或檢測的標(biāo)簽，該讀取器的操作基于射頻識(shí)別。監(jiān)視帶或條可以由塑料材料制成，并且標(biāo)記可以嵌入塑料材料或固定到帶的表面。此外，感測裝置可以被安裝到專用的支撐元件上，或其可以連接到位于鉆具周圍的任何結(jié)構(gòu)。在進(jìn)一步額外的實(shí)施例中，監(jiān)視帶可以被布置在與鉆具一起移動(dòng)的鉆柄的周圍。此外，可以采用與在監(jiān)視鉆具時(shí)相同的操作原理。

根據(jù)實(shí)施例。設(shè)備的所實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)通過感測鉆具的所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)而直接地確定，并且為了進(jìn)一步確保鉆具不轉(zhuǎn)動(dòng)多于所允許的而采用這個(gè)數(shù)據(jù)。實(shí)施例與以前的實(shí)施例中公開的內(nèi)容基本相似，但是不同在于，代替公開的監(jiān)視帶，鉆具本身設(shè)置有可以借助于感測裝置檢測的標(biāo)記。因此，在第一附加實(shí)施例中，幾個(gè)標(biāo)記或檢測器被直接地固定在鉆具的外表面上，因此它們能夠借助于布置為接近鉆具的感測裝置感測。標(biāo)記可以通過例如膠水固定而被安裝到鉆具。在第二附加實(shí)施例中，鉆具的外表面設(shè)置有幾個(gè)標(biāo)記溝槽、突起或借助于感測裝置可檢測的任何其它表面特性或拓形(topographical)特征。應(yīng)該提及的是，當(dāng)監(jiān)視鉆具借助于其連接到轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的鉆柄的所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，也可以采用公開的特征。

根據(jù)實(shí)施例，鉆具的橫截面的外表面是有角度的。例如，鉆具的橫截面可以是六角形。此外，鉆具的外表面包括邊緣，當(dāng)鉆具轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，該邊緣可以借助于安全系統(tǒng)的感測裝置被檢測。感測裝置產(chǎn)生檢測信號(hào)，基于該檢測信號(hào)，安全系統(tǒng)可以計(jì)算鉆具的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。如果監(jiān)視檢測到所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度大于預(yù)定的所允許的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，則安全系統(tǒng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)。

根據(jù)實(shí)施例，巖石鉆孔機(jī)包括用于連接鉆具的鉆柄，并且轉(zhuǎn)動(dòng)裝置被構(gòu)造成借助于鉆柄轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具。安全系統(tǒng)被構(gòu)造用以借助于一個(gè)或多個(gè)感測裝置監(jiān)視鉆柄的所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)。當(dāng)然，鉆柄和鉆具具有相同的所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)。安全系統(tǒng)基于鉆柄的檢測數(shù)據(jù)確定鉆具的所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度的大小。安全系統(tǒng)設(shè)置有至少一個(gè)最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度極限并且當(dāng)安全系統(tǒng)檢測到超過最大角極限時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的操作被停止?？商娲?，鉆柄可以設(shè)置有限定圍繞鉆柄的圓周的有限的感測區(qū)域的幾個(gè)標(biāo)記或標(biāo)簽。如上述在先前的一個(gè)實(shí)施例中所討論的，標(biāo)記或標(biāo)簽被感測裝置或讀取器確定，并且當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)是根據(jù)有限的轉(zhuǎn)動(dòng)角度時(shí)，則產(chǎn)生正確的信號(hào)。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)角度大于所允許的轉(zhuǎn)動(dòng)角度時(shí)，鉆柄轉(zhuǎn)動(dòng)，使得在感測裝置處不存在標(biāo)記或標(biāo)簽并且不產(chǎn)生監(jiān)視信號(hào)，因此安全系統(tǒng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)。相似地，如果標(biāo)記或標(biāo)簽丟失或失效，則不產(chǎn)生正確的監(jiān)視信號(hào)并且設(shè)備被停止。

根據(jù)實(shí)施例，安全系統(tǒng)包括安裝在鉆具或鉆柄附近處的一個(gè)或多個(gè)非接觸感測裝置、傳感器、讀取器或測量裝置并且被構(gòu)造用以確定由轉(zhuǎn)動(dòng)裝置和控制轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)。例如，與鉆具或鉆柄連接的感測裝置可以是感應(yīng)傳感器?？商娲兀虺酥?，感測裝置的操作可以基于磁性或射頻識(shí)別。

根據(jù)實(shí)施例，鉆具的所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度的大小通過感測轉(zhuǎn)動(dòng)裝置或巖石鉆孔機(jī)的一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)器元件的移動(dòng)而被確定。此外，安全系統(tǒng)可以包括一個(gè)或多個(gè)感測裝置，該一個(gè)或多個(gè)感測裝置安裝到巖石鉆孔機(jī)，以用于檢測轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)。安全系統(tǒng)設(shè)置有需要的計(jì)算裝置，用于基于旋轉(zhuǎn)裝置或傳動(dòng)裝置系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)機(jī)器元件的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)而確定鉆具的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。此外，安全系統(tǒng)設(shè)置有至少一個(gè)最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度極限，并且安全系統(tǒng)可以將計(jì)算的鉆具的轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)動(dòng)角度極限比較并且響應(yīng)于超過最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度極限而停止轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的操作。這樣，鉆具的所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)的大小保持總是低于所允許的預(yù)定的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)。被布置為與巖石鉆孔機(jī)連接的感測裝置可以是安裝在巖石鉆孔機(jī)的機(jī)器元件的附近處的非接觸傳感器或者測量裝置。例如，感測裝置可以是感應(yīng)傳感器?？商娲?，或除此之外，感測裝置的操作可以基于磁性。此實(shí)施例可以在難以將任何指示器或標(biāo)記安裝到鉆具或鉆柄的情況中采用。

根據(jù)實(shí)施例，巖石鉆孔機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置是借助于壓力管道連接到壓力流體回路的壓力流體操作的馬達(dá)。加壓流體被分批饋送至馬達(dá)，因此馬達(dá)可以在配量(dosed)的成批壓力流體(batch)的影響下在兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向上僅產(chǎn)生有限的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)。馬達(dá)可以是液壓馬達(dá)?？刂妻D(zhuǎn)動(dòng)裝置的操作的交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)可以包括一個(gè)或多個(gè)控制閥。此外，安全系統(tǒng)可以包括一個(gè)或多個(gè)配量氣缸機(jī)構(gòu)，該一個(gè)或多個(gè)配量氣缸機(jī)構(gòu)連接到馬達(dá)的壓力管道。交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的控制閥可以控制配量氣缸機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。然后，配量氣缸機(jī)構(gòu)的每個(gè)行程可以將有限體積的加壓流體配量至馬達(dá)，因此配量的成批加壓流體產(chǎn)生馬達(dá)的有限的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)。由馬達(dá)產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)可以通過影響配量的成批流體的體積而被調(diào)節(jié)。在可替代的解決方案中，往復(fù)的配量氣缸可以替代為另一配量機(jī)構(gòu)，諸如轉(zhuǎn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)配量元件或空間。

根據(jù)實(shí)施例，巖石鉆孔機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置是借助于壓力介質(zhì)線路連接到壓力介質(zhì)系統(tǒng)的壓力介質(zhì)操作的轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器。轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器通過改變在轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器的一個(gè)或多個(gè)壓力腔中的加壓流體的特性操作?？梢越柚诮惶孓D(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)控制加壓流體的特性。例如，加壓流體可以是氣體或液壓油。設(shè)備的安全系統(tǒng)可以包括一個(gè)或多個(gè)感測裝置，該一個(gè)或多個(gè)感測裝置被構(gòu)造用以感測作用在連接至壓力介質(zhì)操作的轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器的至少一個(gè)壓力介質(zhì)線路中的壓力介質(zhì)的特性。可替代地，一個(gè)或多個(gè)感測裝置可以被布置為與轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的壓力端口或壓力腔連接，以用于確定壓力介質(zhì)的特性。感測數(shù)據(jù)被安全系統(tǒng)收集，該安全系統(tǒng)構(gòu)造用以借助于接收的感測數(shù)據(jù)監(jiān)視交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的操作。通常，感測數(shù)據(jù)可以是壓力或流量數(shù)據(jù)。

根據(jù)實(shí)施例，巖石鉆孔機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置是連接到壓力介質(zhì)系統(tǒng)的壓力介質(zhì)操作的轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器，并且設(shè)備的安全系統(tǒng)被構(gòu)造用以接收與影響轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的操作的壓力介質(zhì)的特性相關(guān)的感測數(shù)據(jù)。安全系統(tǒng)可以包括一個(gè)或多個(gè)流量感測裝置，該一個(gè)或多個(gè)流量感測裝置被布置用以檢測輸送到轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器的壓力介質(zhì)流。安全系統(tǒng)被構(gòu)造用以借助于感測的流量數(shù)據(jù)監(jiān)視交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的操作。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的特性和尺寸諸如壓力腔的體積是已知的時(shí)，可以基于感測的流量數(shù)據(jù)計(jì)算實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)的大小?？商娲?，安全系統(tǒng)可以設(shè)置有流量的極限值，并且當(dāng)監(jiān)視轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的操作狀況時(shí)，安全系統(tǒng)可以將感測的流量值和設(shè)定的極限值比較。

根據(jù)實(shí)施例，巖石鉆孔機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置是連接到壓力介質(zhì)系統(tǒng)的壓力介質(zhì)操作的轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器，并且安全系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)流動(dòng)感測裝置，該一個(gè)或多個(gè)流動(dòng)感測裝置被布置用以檢測輸送到轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器的壓力介質(zhì)流。安全系統(tǒng)被構(gòu)造用以基于流量數(shù)據(jù)計(jì)算鉆具的轉(zhuǎn)動(dòng)角度的大小。

根據(jù)實(shí)施例，巖石鉆孔機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置是連接到壓力介質(zhì)系統(tǒng)的壓力介質(zhì)操作的轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器，并且安全系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)流量感測裝置，該一個(gè)或多個(gè)流量感測裝置被布置用以檢測輸送到轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器的壓力介質(zhì)流。安全系統(tǒng)被構(gòu)造用以監(jiān)視流量的變化并且基于流量的變化確定交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的操作狀況。因?yàn)閴毫橘|(zhì)操作的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置執(zhí)行連續(xù)的反向轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)，所以壓力流在連接至轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的壓力線路或端口中改變，并且這些流數(shù)據(jù)的改變可以被監(jiān)視，以便確定執(zhí)行正確的反向轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)并且不存在大于設(shè)定的最大值的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。所監(jiān)視的流的變化可以是流的流向。壓力介質(zhì)操作的轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器包括一個(gè)或多個(gè)壓力腔，每個(gè)壓力腔設(shè)置有至少一個(gè)壓力介質(zhì)端口和線路。壓力線路或端口中的壓力流的方向可以被感測，并且基于感測的數(shù)據(jù)，可以檢測到轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器的正確的反向轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)?？商娲?，或除此之外，監(jiān)視的流的變化可以是流的持續(xù)時(shí)間。

根據(jù)實(shí)施例，巖石鉆孔機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置是連接到壓力介質(zhì)系統(tǒng)的壓力介質(zhì)操作的轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器，并且設(shè)備的安全系統(tǒng)被構(gòu)造用以接收與影響轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的操作的壓力介質(zhì)的特性相關(guān)的感測數(shù)據(jù)。安全系統(tǒng)可以包括一個(gè)或多個(gè)壓力感測裝置，該一個(gè)或多個(gè)壓力感測裝置被布置用以檢測轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器的至少一個(gè)壓力介質(zhì)線路中的壓力?？商娲兀瑝毫Ω袦y裝置可以被布置為與轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的一個(gè)或多個(gè)壓力端口或腔連接。安全系統(tǒng)被構(gòu)造用以借助于感測的壓力數(shù)據(jù)監(jiān)視交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的操作。因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)裝置執(zhí)行反向轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)，所以壓力在轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的壓力線路、端口和工作壓力腔中波動(dòng)，并且此特征可以被采用，以監(jiān)視交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)和轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的正確的操作狀況。

根據(jù)實(shí)施例，巖石鉆孔機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置是連接到壓力介質(zhì)系統(tǒng)的壓力介質(zhì)操作的轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器，并且設(shè)備的安全系統(tǒng)被構(gòu)造用以接收來自一個(gè)或多個(gè)壓力傳感器或壓力測量裝置的感測的壓力數(shù)據(jù)。借助于將壓力介質(zhì)引導(dǎo)至轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的壓力端口以便執(zhí)行反向轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)的交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的操作。通過測量影響轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的當(dāng)前壓力，可以檢測交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的操作狀況。可替代地，壓力感測裝置是壓力開關(guān)，該壓力開關(guān)被構(gòu)造成：當(dāng)壓力介質(zhì)線路中的壓力超過極限值時(shí)，產(chǎn)生對(duì)于安全系統(tǒng)的指示。壓力開關(guān)可以是電操作的并且可以產(chǎn)生電檢測信號(hào)。當(dāng)壓力介質(zhì)被饋送到用于產(chǎn)生反向轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的工作壓力腔時(shí)，安全系統(tǒng)可以基于接收到的檢測信號(hào)確定時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間。安全系統(tǒng)可以基于檢測到的數(shù)據(jù)計(jì)算所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)，或者其可以將檢測數(shù)據(jù)與參考數(shù)據(jù)比較，從而確定壓力介質(zhì)的饋送的最大持續(xù)時(shí)間。

根據(jù)實(shí)施例，借助于位于轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具或鉆柄的附近處且借助于可彎曲的導(dǎo)線或條帶連接至鉆具或鉆柄的特殊開關(guān)而監(jiān)視鉆具的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。連接導(dǎo)線具有預(yù)定的長度，該長度被設(shè)定尺寸，使得在不引起觸發(fā)開關(guān)的情況下允許期望的有限的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)。當(dāng)鉆具和鉆柄轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可彎曲的導(dǎo)線收緊并且對(duì)開關(guān)引起力效果。超過有限的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)被布置為引起開關(guān)被觸發(fā)并且停止轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的操作。開關(guān)可以是緊急停止開關(guān)。包括用于可彎曲的導(dǎo)線或條帶的可旋轉(zhuǎn)卷筒的起伏(yoyo)型元件可以與開關(guān)連接。卷筒的旋轉(zhuǎn)可以引起對(duì)緊急開關(guān)的力效果并且可以由此當(dāng)檢測到轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)超過預(yù)定的極限時(shí)使轉(zhuǎn)動(dòng)裝置停止。

根據(jù)實(shí)施例，借助于從鉆具或鉆柄的外表面突出的一個(gè)或多個(gè)物理止動(dòng)元件監(jiān)視鉆具的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，該鉆具或鉆柄借助于轉(zhuǎn)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)。在鉆具或鉆柄的附近處以及平行于鉆具或鉆柄地定位有一個(gè)或多個(gè)安全線或?qū)?yīng)的縱向元件，該對(duì)應(yīng)的縱向元件被設(shè)定在突出的止動(dòng)元件的范圍(reach)內(nèi)。根據(jù)設(shè)備的所允許的最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度布置一個(gè)或多個(gè)止動(dòng)元件以及一個(gè)或多個(gè)安全線的相互位置。安全線可以連接到緊急開關(guān)，以用于在轉(zhuǎn)動(dòng)裝置執(zhí)行超過設(shè)定的最大值的轉(zhuǎn)動(dòng)角度的情況中提供立即的止動(dòng)。

根據(jù)實(shí)施例，交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)包括電控制裝置。電控制裝置可以是包括用于執(zhí)行軟件程序代碼的一個(gè)或多個(gè)處理器的計(jì)算機(jī)。軟件程序的執(zhí)行可以被構(gòu)造用以使交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，以重復(fù)地使轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)的方向反向并且確保轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的大小總是低于所允許的最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度。電控制裝置還可以接收與由轉(zhuǎn)動(dòng)裝置產(chǎn)生的所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)相關(guān)的測量信號(hào)和數(shù)據(jù)。此外，電控制裝置可以監(jiān)視設(shè)備的操作并且如果檢測到到不期望的操作，則可以執(zhí)行軟件程序中限定的安全措施。因此，可以借助于軟件手段控制和監(jiān)視轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的安全操作。

根據(jù)實(shí)施例，通過采用兩個(gè)或更多個(gè)上面公開的實(shí)施例保證轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的安全操作。因此，通過使用幾個(gè)安全布置結(jié)構(gòu)、物理裝置、電子裝置和控制原理可以確保鉆具的有限的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)。

根據(jù)實(shí)施例，在安全系統(tǒng)檢測到系統(tǒng)中的任何異常的情況中，設(shè)備可以防止轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的操作。這樣，防止了操作者的任何誤用并且不能夠關(guān)閉安全系統(tǒng)以及禁用監(jiān)視。設(shè)備可以包括用于確定系統(tǒng)的操作狀態(tài)和安全性的自檢查特征。

根據(jù)實(shí)施例，轉(zhuǎn)動(dòng)裝置是電轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器。此外，交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)包括用于控制被引導(dǎo)至電轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器的電流的至少一個(gè)電控制元件，因而轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器的轉(zhuǎn)動(dòng)方向響應(yīng)于控制元件的操作反向。設(shè)備的安全系統(tǒng)可以被構(gòu)造用以監(jiān)視交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)及其控制元件的操作狀況。可替代地，或除此之外，安全系統(tǒng)可以監(jiān)視鉆具的所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并且如果檢測到的轉(zhuǎn)動(dòng)角度超過預(yù)定的最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度極限，則終止轉(zhuǎn)動(dòng)。此外，巖石鉆孔機(jī)、鉆柄或鉆具可以裝備有用于防止鉆具的完全旋轉(zhuǎn)的機(jī)械止動(dòng)器。

根據(jù)實(shí)施例，設(shè)備和系統(tǒng)可以包括與正常鉆孔模式不同的受限制的操作模式。例如，當(dāng)鉆孔是所謂的延伸桿鉆孔時(shí)，可以在將鉆桿聯(lián)接到一起的持續(xù)時(shí)間選擇受限制的操作模式。受限制的操作模式可以允許鉆具旋轉(zhuǎn)一圈或多圈完全旋轉(zhuǎn)但是旋轉(zhuǎn)速度被限制為非常低，因而緩慢的旋轉(zhuǎn)部件不會(huì)引起危險(xiǎn)。當(dāng)受限制的操作模式被連接時(shí)，操作者可以通過使用警告信號(hào)和指示器得到通知。

根據(jù)實(shí)施例，安全系統(tǒng)被構(gòu)造用以響應(yīng)于檢測到的交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的故障和/或檢測到的安全系統(tǒng)的故障而為設(shè)備的操作者產(chǎn)生檢測信號(hào)，并使旋轉(zhuǎn)立即停止，因而操作者變得知道設(shè)備的操作狀況。因此，設(shè)備包括一個(gè)或多個(gè)指示器。

根據(jù)實(shí)施例，公開的解決方案在沖擊鉆孔中實(shí)施，諸如頂錘鉆孔(top-hammer drilling)、潛孔鉆孔。

根據(jù)實(shí)施例，公開的解決方案在旋轉(zhuǎn)鉆孔中實(shí)施。

以上公開的實(shí)施例可以在公開的設(shè)備以及公開的巖石鉆機(jī)和方法中實(shí)施。因此，以上實(shí)施例和從屬的設(shè)備權(quán)利要求包括適合的附加特征，該適合的附加特征可以被用作用于修正的附加步驟和過程以及此專利申請(qǐng)的獨(dú)立的方法權(quán)利要求。

以上公開的實(shí)施例能夠組合，以形成設(shè)置有必要的特征的適合的解決方案。

附圖說明

在附圖中更詳細(xì)地描述了一些實(shí)施例，其中

圖1是示出用于地面工作場所并且被布置為實(shí)施公開的設(shè)備和方法的巖石鉆機(jī)的示意性側(cè)視圖，

圖2是示出設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)裝置和用于產(chǎn)生重復(fù)地反向轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)的交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的巖石鉆孔單元的示意側(cè)視圖，

圖3示出呈現(xiàn)收集用于安全系統(tǒng)的感測數(shù)據(jù)的公開的設(shè)備和示例的元件和特征的示意圖，

圖4示出呈現(xiàn)根據(jù)公開的解決方案的適合于用于轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具的一些可替代轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的示意圖，

圖5示出呈現(xiàn)交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)和其控制裝置的一些可替代實(shí)施例的示意圖，

圖6示出呈現(xiàn)用于安全系統(tǒng)以監(jiān)視交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的操作的一些可替代方式的示意圖，

圖7示出呈現(xiàn)用于安全系統(tǒng)以監(jiān)視由轉(zhuǎn)動(dòng)裝置產(chǎn)生的所實(shí)現(xiàn)的交替轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)的一些可行方式的示意圖，

圖8示出呈現(xiàn)與不同類型的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)差異以及它們的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)能力相關(guān)的一些特征的示意圖，

圖9示意地示出設(shè)置有巖石鉆孔機(jī)的液壓回路，該巖石鉆孔機(jī)包括用作轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的主液壓馬達(dá)，并且其中安全系統(tǒng)包括與主液壓馬達(dá)串聯(lián)連接的額外的第二液壓馬達(dá)，

圖10a至圖10d示意地示出用于保證所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)的大小總是有限的一些可替代安全系統(tǒng)，

圖11示意地示出設(shè)置有配量氣缸機(jī)構(gòu)的液壓回路，該配量氣缸機(jī)構(gòu)用于給轉(zhuǎn)動(dòng)裝置提供在兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向上引起交替轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)的配量的成批壓力流體，

圖12a至12d示意地示出安全布置，其中，鉆具設(shè)置有監(jiān)視帶，該監(jiān)視帶包括遠(yuǎn)程可讀標(biāo)記，遠(yuǎn)程可讀標(biāo)記位于感測區(qū)域處并且被構(gòu)造成：當(dāng)鉆具在期望的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍中正確的操作時(shí)，產(chǎn)生檢測信號(hào)，并且

圖13示意性示出機(jī)械安全布置結(jié)構(gòu)，其中，齒輪傳動(dòng)設(shè)置有不完全的齒輪齒系統(tǒng)，因而傳動(dòng)不能夠?qū)⑿D(zhuǎn)傳遞至鉆具。

為了清楚起見，附圖以簡化的方式示出公開的解決方案的一些實(shí)施例。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記指示相同的元件。

具體實(shí)施方式

圖1示出巖石鉆機(jī)1，該巖石鉆機(jī)1包括：可移動(dòng)載架2、一個(gè)或多個(gè)鉆臂3和布置在鉆臂3中的鉆孔單元4。鉆孔單元4包括饋送梁5，能夠借助于饋送裝置7使巖石鉆孔機(jī)6在饋送梁5上移動(dòng)。此外，鉆孔單元4包括鉆具8，由巖石鉆孔機(jī)6的沖擊裝置產(chǎn)生的沖擊脈沖利用鉆具8傳遞至待被鉆孔的巖石。巖石鉆孔機(jī)6還設(shè)置有用于在鉆孔期間圍繞鉆具的縱向軸線移動(dòng)鉆具8的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置。如被箭頭和附圖標(biāo)記T所指示的那樣，轉(zhuǎn)動(dòng)裝置被控制用以重復(fù)地使鉆具的移動(dòng)的方向反向。應(yīng)該提及的是，在一些鉆孔技術(shù)中，可以在不提供具有沖擊脈沖的鉆具的情況下執(zhí)行鉆孔，因此則巖石鉆孔機(jī)6不具有任何沖擊裝置。

巖石鉆機(jī)1可以包括一個(gè)或多個(gè)控制單元CU1，該一個(gè)或多個(gè)控制單元CU1可以被構(gòu)造用以控制交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，以便給鉆具8提供重復(fù)地反向轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)T?？商娲兀惶孓D(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)可以是被布置用以控制壓力流體操作的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的壓力介質(zhì)或電控制的控制閥。因此，可以在軟件程序和其它電控制裝置的控制下或借助于液壓或者氣動(dòng)控制裝置而控制交替轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)。

機(jī)載控制單元CU1還可以被構(gòu)造作為安全系統(tǒng)的一部分操作，該安全系統(tǒng)被構(gòu)造用以保證所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)T的大小總是低于所允許的預(yù)定值。此外，控制單元CU1可以設(shè)置有安全軟件程序。鉆孔單元4可以設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)用于監(jiān)視例如鉆具8、鉆柄9或巖石鉆孔機(jī)6的內(nèi)部元件的所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)的感測裝置SD1至SD3。感測裝置SD的產(chǎn)生的感測數(shù)據(jù)可以被傳送至控制單元CU1并且可以在其中被處理。在安全系統(tǒng)檢測到轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)超過設(shè)定的最大極限值的情況中，則停止鉆孔機(jī)6的操作。

可替代地，安全系統(tǒng)可以包括控制單元CU2或其本身的適合的電子裝置。專用控制單元CU2可以位于載架上，或者其可以是巖石鉆機(jī)1的外部的裝置。專用控制單元CU2可以與巖石鉆機(jī)的控制單元CU1連通，用于接收感測數(shù)據(jù)并且傳送用于觸發(fā)緊急停止的控制數(shù)據(jù)。因此，可以借助于巖石鉆機(jī)的主控制單元CU1控制交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)和安全系統(tǒng)，或可替代地，系統(tǒng)可以具有一個(gè)共享的控制單元或一個(gè)或多個(gè)它們自己的專用控制單元。此外，在此專利申請(qǐng)中，術(shù)語“控制單元”可以指適合于處理感測數(shù)據(jù)并且執(zhí)行限定的動(dòng)作的控制單元以及對(duì)應(yīng)的電控制裝置中的任一個(gè)。

如圖1所示，不需要在鉆具8和巖石鉆孔機(jī)6的周圍使用保護(hù)罩，因?yàn)楣_的交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)重復(fù)地產(chǎn)生用于鉆具8的反向轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)而非連續(xù)的旋轉(zhuǎn)，并且因?yàn)榘踩到y(tǒng)保證正確的設(shè)備的操作。由于此，鉆孔位置的可視性是良好的并且鉆孔單元具有較小的外尺寸和重量。

圖2公開了包括巖石鉆孔機(jī)6的巖石鉆孔單元4，該巖石鉆孔機(jī)6設(shè)置有液壓操作的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置TD和用于控制轉(zhuǎn)動(dòng)裝置TD的交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)ATS。巖石鉆孔單元4進(jìn)一步包括用于保證巖石鉆孔機(jī)6的操作的安全系統(tǒng)SS。轉(zhuǎn)動(dòng)裝置TD可以是連接至液壓系統(tǒng)10的液壓馬達(dá)15，該液壓系統(tǒng)10包括壓力介質(zhì)管道11或流體管道、壓力源12和容器13。交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)ATS可以包括控制閥14，該控制閥14連接至液壓系統(tǒng)10并且被布置用以改變液壓馬達(dá)15的壓力端口中的壓力介質(zhì)的方向。例如，可以借助于巖石鉆機(jī)的控制單元CU控制控制閥14。如圖2中的箭頭所指示，控制閥14可以在至少兩個(gè)控制位置之間線性地移動(dòng)，或在可替代的構(gòu)造中，閥可以在控制位置之間轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)控制閥14重復(fù)地改變其控制位置時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)裝置TD產(chǎn)生反向的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。換言之，控制閥14連續(xù)地改變轉(zhuǎn)動(dòng)裝置TD和鉆具8的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。

安全系統(tǒng)SS可以包括用于檢測控制閥14的正確的移動(dòng)或位置的一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)或位置感測裝置SD4。因此，感測裝置SD4可以監(jiān)視控制閥14的工作循環(huán)?？商娲?，或除此之外，壓力或流量感測裝置SD5和SD6可以被布置至液壓馬達(dá)的壓力端口、或被布置至由控制閥14控制的壓力管道。借助于感測裝置SD5和SD6，可以檢測被控制的壓力線路中的液壓流體的特性和變化，并且可以基于感測的數(shù)據(jù)確定正確的操作。此外，可以布置一個(gè)或多個(gè)感測裝置SD7以監(jiān)視液壓馬達(dá)15的所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)或液壓馬達(dá)15內(nèi)部的加壓流體的特性。也能夠借助于感測裝置SD1至SD3以與圖1中相似的方式監(jiān)視所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)。感測裝置SD3可以被布置用以檢測例如巖石鉆孔機(jī)6的傳動(dòng)元件的移動(dòng)。因此，安全系統(tǒng)SS可以包括一個(gè)或多個(gè)感測裝置SD并且存在幾個(gè)可替代的方式，以監(jiān)視巖石鉆孔機(jī)和交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)ATS的正確的操作。

由一個(gè)或多個(gè)感測裝置SD1至SD7產(chǎn)生的感測數(shù)據(jù)可以被傳送至安全系統(tǒng)SS的控制單元CU?？刂茊卧狢U確定轉(zhuǎn)動(dòng)裝置TD和交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)ATS是否正確地操作，并且如果缺陷被指出，則系統(tǒng)控制一個(gè)或多個(gè)緊急停止ES，以停止轉(zhuǎn)動(dòng)裝置TD的操作。在圖2中，緊急停止ES可以包括至少一個(gè)閥，該閥被構(gòu)造成：當(dāng)致動(dòng)時(shí)，防止壓力介質(zhì)流進(jìn)壓力介質(zhì)管道11。

圖3示出以更加一般的概念呈現(xiàn)圖1和2的已經(jīng)公開的特征的示意圖。安全系統(tǒng)SS可以包括控制單元CU或其本身的電控制裝置，因而其可以是相對(duì)于巖石鉆機(jī)的控制單元獨(dú)立的裝置。安全系統(tǒng)SS包括輸入裝置16，該輸入裝置16例如用于饋送感測數(shù)據(jù)、軟件程序、控制原理和轉(zhuǎn)動(dòng)角度極限值。安全系統(tǒng)還包括一個(gè)或多個(gè)處理器17，該一個(gè)或多個(gè)處理器17用于執(zhí)行輸入軟件程序、用于進(jìn)行需要的計(jì)算和用于產(chǎn)生控制指令。可以借助于顯示裝置、指示器燈或?qū)?yīng)的指示裝置18向巖石鉆機(jī)的操作者提供所需要的信息，因而操作者知道公開的設(shè)備的操作狀態(tài)。安全系統(tǒng)SS可以致動(dòng)緊急停止ES，以防止將操作電力傳送至轉(zhuǎn)動(dòng)裝置TD。例如，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置是流體操作的時(shí)，緊急停止ES可以是閥，并且當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置是電操作的時(shí)，緊急停止可以是電開關(guān)。

圖4示出呈現(xiàn)根據(jù)公開的解決方案的適合用于轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具的一些可替代轉(zhuǎn)動(dòng)裝置TD的示意圖。轉(zhuǎn)動(dòng)裝置TD可以是電操作的馬達(dá)或致動(dòng)器，或可替代地，其可以是壓力流體操作的致動(dòng)器諸如液壓或氣動(dòng)馬達(dá)或氣缸。

圖5示出呈現(xiàn)交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的一些可替代實(shí)施例的示意圖。交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)ATS可以包括電控制元件，該電控制元件可以控制電轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的操作。例如，電控制元件可以是開關(guān)，并且可以被控制單元中執(zhí)行的軟件程序控制。可替代地，交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)ATS可以包括液壓或氣動(dòng)控制閥14，該液壓或氣動(dòng)控制閥14被構(gòu)造用以控制壓力介質(zhì)流動(dòng)?？刂崎y14可以是壓力控制的或電控制的，以便在控制位置之間移動(dòng)閥。

圖6示出呈現(xiàn)用于安全系統(tǒng)以監(jiān)視交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的操作的一些可替代方式的示意圖。如上面已經(jīng)公開的那樣，安全系統(tǒng)可以包括用于檢測控制閥的物理位置的感測裝置和/或用于監(jiān)視被引導(dǎo)至交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的流體操作控制閥的控制流體的當(dāng)前壓力和流量的感測裝置。此外，當(dāng)交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)被在交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的控制單元中執(zhí)行的軟件程序控制時(shí)，可以在沒有感測裝置的情況下執(zhí)行監(jiān)視。此外，安全系統(tǒng)可以監(jiān)視軟件程序的執(zhí)行和控制單元的操作。

圖7示出呈現(xiàn)用于安全系統(tǒng)以監(jiān)視由轉(zhuǎn)動(dòng)裝置產(chǎn)生的實(shí)現(xiàn)的交替轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的一些可行方式的示意圖。如連同先前的附圖所公開的那樣，安全系統(tǒng)可以包括用于感測鉆具、鉆柄和/或轉(zhuǎn)動(dòng)裝置機(jī)器或傳動(dòng)部件的所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)的大小的一個(gè)或多個(gè)感測裝置。進(jìn)一步可替代是，當(dāng)借助于轉(zhuǎn)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)的鉆具或任何其它部件轉(zhuǎn)動(dòng)至所允許的預(yù)定的轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)域內(nèi)部時(shí)，產(chǎn)生和接收檢測信號(hào)。連同圖12a至圖12d更詳細(xì)地公開此解決方案。

圖8示出用一般方式呈現(xiàn)與不同類型的可能的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)差異相關(guān)的一些特征的示意圖。巖石鉆孔機(jī)可以設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，該轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的內(nèi)表面僅允許在不旋轉(zhuǎn)的情況下產(chǎn)生有限的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。轉(zhuǎn)動(dòng)裝置還可以設(shè)置有能夠僅傳遞具有有限的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)的移動(dòng)的傳動(dòng)裝置。因此，轉(zhuǎn)動(dòng)裝置其本身可以關(guān)于轉(zhuǎn)動(dòng)是安全的。然而，在轉(zhuǎn)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)上能夠產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的情況中，有限的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)可以通過控制執(zhí)行，借助于交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)動(dòng)裝置僅執(zhí)行有限的移動(dòng)。可替代地，或除此之外，可以采用用于限制轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)的機(jī)械止動(dòng)器。機(jī)械止動(dòng)器可以被認(rèn)為作為機(jī)械安全系統(tǒng)單獨(dú)地操作，或與設(shè)置有電感測、處理和致動(dòng)裝置的電安全系統(tǒng)一起操作。

圖9公開了連接至液壓回路10的液壓巖石鉆孔機(jī)6，該液壓回路10包括流體管道11a和11b、壓力介質(zhì)源12和容器13。巖石鉆孔機(jī)6的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置TD是連接到流體管道11a和11b的第一液壓馬達(dá)15。交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)ATS包括控制閥14，該控制閥14用于控制壓力介質(zhì)在流體管道11a和11b中流動(dòng)的方向。安全系統(tǒng)SS包括額外的第二液壓馬達(dá)19，該第二液壓馬達(dá)19連接到流體管道11b。第二液壓馬達(dá)19與第一液壓馬達(dá)15串聯(lián)連接，因此兩個(gè)液壓馬達(dá)15、19同時(shí)地操作?？梢愿鶕?jù)第一液壓馬達(dá)15的液壓體積和巖石鉆孔機(jī)的傳動(dòng)裝置設(shè)定第二液壓馬達(dá)19的液壓體積，因此第二液壓馬達(dá)19和鉆具8的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)具有相同的大小。

可以借助于可被布置在轉(zhuǎn)動(dòng)元件21(諸如軸)上的機(jī)械止動(dòng)器20限制第二液壓馬達(dá)19的所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)的大小。止動(dòng)表面22或?qū)?yīng)的配合元件可以在轉(zhuǎn)動(dòng)元件21的周圍，用于限制止動(dòng)器20的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。因此，公開的機(jī)械止動(dòng)器系統(tǒng)將第二液壓馬達(dá)19停止在由止動(dòng)表面22設(shè)定的移動(dòng)范圍的極限位置處，在該位置之后沒有液壓流體流過第二液壓馬達(dá)19。因此，流體管道11b被阻塞并且第一液壓馬達(dá)15也被停止。能夠認(rèn)為第二液壓馬達(dá)19使成批液壓流體配量通過第二液壓馬達(dá)并且因此在兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向上都對(duì)第一液壓馬達(dá)15有影響。借助于控制閥14，流體在液壓回路10中流動(dòng)的方向和液壓馬達(dá)15、19的操作方向可以反向。抗氣蝕元件(anticavitation element)23可以處在流體管道11a和11b之間，通過允許在特定狀態(tài)中流體流過氣蝕元件23，從而防止液壓泵15、19的氣蝕。

此外，限制開關(guān)或用于在止動(dòng)器20接觸抵靠止動(dòng)表面22之前就已經(jīng)感測到接近的止動(dòng)器20的感測裝置SD8、SD9可以與止動(dòng)表面22連接。產(chǎn)生的感測數(shù)據(jù)被傳遞到安全系統(tǒng)SS的控制單元CU，該控制單元CU可以產(chǎn)生用于控制交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)ATS的控制閥14的控制數(shù)據(jù)。因此，可以采用與第二液壓馬達(dá)19連接的公開的系統(tǒng)，以產(chǎn)生用于控制閥14的控制數(shù)據(jù)，因此在正常操作期間，不會(huì)發(fā)生機(jī)械止動(dòng)。相反，第二液壓馬達(dá)19被液壓地止動(dòng)。第二液壓馬達(dá)19可以用作允許流體批量流進(jìn)液壓系統(tǒng)10的轉(zhuǎn)動(dòng)配量機(jī)構(gòu)?？刂崎y14重復(fù)地改變液壓回路10中的流的方向。換言之，止動(dòng)器20用于監(jiān)視所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)并且采用監(jiān)視數(shù)據(jù)用于控制交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)ATS。在交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)ATS或安全系統(tǒng)SS的電子部件失效的情況中，則安全系統(tǒng)SS的機(jī)械止動(dòng)裝置20、22防止過大的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)。此外，安全系統(tǒng)SS還可以包括緊急開關(guān)ES，該緊急開關(guān)ES(諸如緊急閥)用于在檢測到安全系統(tǒng)SS中的失效的情況下關(guān)閉流體管道11a、11b。

圖10a至圖10d公開了用于保證由轉(zhuǎn)動(dòng)裝置產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)是有限的一些可替代的安全系統(tǒng)。在圖10a中，轉(zhuǎn)動(dòng)元件24設(shè)置有機(jī)械止動(dòng)系統(tǒng)，該機(jī)械止動(dòng)系統(tǒng)包括在轉(zhuǎn)動(dòng)元件24上的止動(dòng)器20和圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)元件的止動(dòng)表面22。轉(zhuǎn)動(dòng)元件24可以是鉆具、鉆柄、或巖石鉆孔機(jī)的機(jī)器部件或傳動(dòng)系統(tǒng)。進(jìn)一步可能性是布置設(shè)置有在巖石鉆孔機(jī)和鉆具之間的機(jī)械止動(dòng)系統(tǒng)的輔助部件。圖10b的布置結(jié)構(gòu)與圖10a中示出的布置結(jié)構(gòu)不同在于，止動(dòng)表面22被安全線25替換。當(dāng)止動(dòng)器20和安全線25相遇時(shí)，這能夠被開關(guān)或感測裝置感測到并且安全系統(tǒng)可以停止轉(zhuǎn)動(dòng)裝置。此外，在圖10c中，圖10b的安全線被限制開關(guān)26替換，該限制開關(guān)26在超過設(shè)定的最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度值的情況下通過止動(dòng)器20致動(dòng)。在圖10d中公開了包括特殊開關(guān)27的所謂的起伏型安全裝置，該特殊開關(guān)27借助于可轉(zhuǎn)動(dòng)卷筒29的可彎曲導(dǎo)線28或條帶連接到轉(zhuǎn)動(dòng)元件24。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)元件24被轉(zhuǎn)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可彎曲導(dǎo)線28收緊并且引起開關(guān)27的力效果。.超過有限的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)被布置為引起觸發(fā)開關(guān)27并且隨后停止轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的操作。導(dǎo)線28的長度被設(shè)定尺寸，使得在不引起觸發(fā)開關(guān)27的情況下允許期望的有限的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)。

圖11公開設(shè)置有配量氣缸機(jī)構(gòu)30的液壓回路10，該配量氣缸機(jī)構(gòu)30用于給轉(zhuǎn)動(dòng)裝置TD提供在兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向上引起交替轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)的配量的成批壓力流體。配量氣缸機(jī)構(gòu)30包括工作氣缸31和連接為一起移動(dòng)的配量氣缸32。借助于交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)ATS的控制閥14控制工作氣缸31執(zhí)行往復(fù)的工作循環(huán)。工作氣缸31的每個(gè)行程都使得配量氣缸32將有限體積的加壓流體配量至用作轉(zhuǎn)動(dòng)裝置TD的液壓馬達(dá)15。配量的成批加壓流體可以允許借助于轉(zhuǎn)動(dòng)裝置僅產(chǎn)生有限的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)。因此，配量氣缸機(jī)構(gòu)30用作液壓安全系統(tǒng)SS。

在圖11中閥裝置33(諸如單向閥)允許壓力流體被饋送到配量氣缸29的兩個(gè)氣缸空間上，使得系統(tǒng)中的壓力被維持。液壓馬達(dá)15的泄漏流可以被引導(dǎo)至容器13b。液壓回路10還可以包括壓力釋放閥34，該壓力釋放閥34用于當(dāng)液壓系統(tǒng)中的壓力超過設(shè)定的大小時(shí)允許旁通流動(dòng)。

圖12a至12d公開了以下安全布置，其中，鉆具8設(shè)置有監(jiān)視帶35，該監(jiān)視帶35包括遠(yuǎn)程可讀標(biāo)記36，該遠(yuǎn)程可讀標(biāo)記36位于感測區(qū)域37處并且被構(gòu)造成：當(dāng)鉆具8在期望的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍中正確的操作時(shí)，產(chǎn)生檢測信號(hào)。安全系統(tǒng)SS包括感測裝置SD10，該感測裝置SD10用于檢測監(jiān)視帶35的標(biāo)記36。在圖12b和12d中，感測區(qū)域37的標(biāo)記36和鉆具38一起移動(dòng)，產(chǎn)生交替的預(yù)定的角度轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)和檢測信號(hào)。在鉆具8的轉(zhuǎn)動(dòng)超過所允許的轉(zhuǎn)動(dòng)角度的情況中，則沒有標(biāo)記36的非感測區(qū)域38變成位于感測裝置SD10處并且不產(chǎn)生感測信號(hào)。這在圖12d中公開。換言之，超過所允許的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，則檢測信號(hào)的產(chǎn)生被終止。缺少檢測信號(hào)的信息被傳送至安全系統(tǒng)SS的控制單元CU，控制單元CU可以致動(dòng)用于停止轉(zhuǎn)動(dòng)的緊急停止ES。

使用監(jiān)視帶35的可替代解決方案是感測裝置SD10檢測鉆具8的邊緣39或其它表面特性或形狀并且控制單元CU基于該數(shù)據(jù)確定轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)。

圖13示意地示出額外的安全系統(tǒng)SS，其中齒輪傳動(dòng)40設(shè)置有不完全的齒輪齒系統(tǒng)，因此在任何狀態(tài)中，傳動(dòng)40都不能夠?qū)⑿D(zhuǎn)傳遞到鉆具。借助于交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)ATS控制轉(zhuǎn)動(dòng)裝置TD，以重復(fù)地產(chǎn)生經(jīng)由齒輪傳動(dòng)40向前傳遞的有限的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)。如果交替轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)ATS失效，則傳動(dòng)40機(jī)械地防止過大的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)。傳動(dòng)可以包括第一齒輪41和第二齒輪42，第一齒輪41和第二齒輪42兩者都具有帶齒的齒輪表面43和44。第二齒輪42包括沒有正確的齒的非操作區(qū)域或部分45。非操作區(qū)域45可以包括敞開空間46諸如切口(cutting)或腔、不完全的制造的齒輪齒或沒有任何齒的實(shí)體外表面。

附圖和相關(guān)的描述僅旨在說明本發(fā)明的思想。在其細(xì)節(jié)中，本發(fā)明可以在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)變化。