相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2016年2月12日提交的、申請(qǐng)?zhí)枮?2/294,732的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)參考而并入本申請(qǐng)。

本發(fā)明涉及鉆孔機(jī)，更具體地，涉及用于爆破孔鉆孔機(jī)(blastholedrillrig)的拆卸扳手(breakoutwrench)。

背景技術(shù)：

在采礦業(yè)中，爆破孔鉆孔機(jī)通常用于鉆透硬巖石?？梢栽谑澜绺鞯氐闹T如煤、銅和鉆石礦中找到爆破孔鉆孔機(jī)。爆破孔鉆孔機(jī)通常包括：底座，從底座垂直延伸的鉆塔，連接到鉆塔、由鉆塔支撐并延伸到鉆孔中的分段鉆柱，連接至鉆柱在鉆孔內(nèi)的一端(例如螺紋連接)的鉆頭(drillbit)，以及連接到鉆柱另一端的鉆床頭(drillhead)。

在操作期間，鉆柱的節(jié)段和鉆頭之間的連接通常通過(guò)由鉆孔機(jī)的正常操作負(fù)載所引起的撓曲和結(jié)合(甚至焊接)而固定在一起。這使得節(jié)段能夠十分牢固地固定在一起，即使鉆床頭的旋轉(zhuǎn)也不能使固定的節(jié)段分離。為了向鉆柱施加高扭矩以斷開(kāi)固定的連接，常規(guī)鉆孔機(jī)包括樞轉(zhuǎn)連接到底座或鉆塔的拆卸扳手，以使拆卸扳手的工作端能夠可樞轉(zhuǎn)地接合和脫離鉆柱。通常，拆卸扳手能夠在固定的高度相對(duì)于鉆柱樞轉(zhuǎn)。

根據(jù)鉆柱中的部件的幾何形狀，有時(shí)候比較可取的是，沿著鉆柱調(diào)節(jié)拆卸扳手的垂直高度，以使拆卸扳手能夠沿著鉆柱接合適當(dāng)?shù)奈恢?。在一些特定的鉆孔操作中，例如潛孔(down-the-hole,dth)錘鉆，垂直調(diào)整變得更加重要。在dth錘鉆組件中，沿著鉆柱在鉆頭附近的地方存在一段很小的范圍(例如，在通常用于將鉆頭連接到鉆柱其余部分的錘的位置)，該范圍強(qiáng)到足以用扳手夾緊，而不會(huì)損壞錘。該范圍可以隨不同的錘而變化。此外，沿著鉆柱設(shè)置的不同節(jié)段和部件可能需要扳手接合在不同的高度。因此，在這個(gè)領(lǐng)域中需要一種耐用、緊湊、堅(jiān)固和能夠垂直移動(dòng)的拆卸扳手。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)某一構(gòu)造，一種用于鉆孔機(jī)的拆卸扳手組件包括兩個(gè)支撐軸。所述兩個(gè)支撐軸中的每一個(gè)均被配置成沿與鉆孔機(jī)上的鉆管相應(yīng)的方向延伸。所述拆卸扳手組件還包括連接至所述兩個(gè)支撐軸的運(yùn)載件。所述運(yùn)載件能夠沿著所述兩個(gè)支撐軸直線運(yùn)動(dòng)。所述拆卸扳手組件還包括：拆卸扳手，所述拆卸扳手可樞轉(zhuǎn)地連接至所述運(yùn)載件或者所述兩個(gè)支撐軸中的一個(gè)。所述拆卸扳手具有第一端和第二相對(duì)端，所述第一端連接至所述運(yùn)載件或者所述兩個(gè)支撐軸中的一個(gè)，所述第二相對(duì)端被配置成接合所述鉆管。

根據(jù)另一構(gòu)造，一種用于鉆孔機(jī)的拆卸扳手組件包括：兩個(gè)支撐軸，其中所述兩個(gè)支撐軸中的每一個(gè)均被配置成沿與鉆孔機(jī)上的鉆管相應(yīng)的方向延伸。所述拆卸扳手組件還包括：連接至所述兩個(gè)支撐軸的運(yùn)載件。所述運(yùn)載件能夠沿著所述兩個(gè)支撐軸直線運(yùn)動(dòng)，其中所述運(yùn)載件包括頂板和底板。所述拆卸扳手組件還包括：拆卸扳手，所述拆卸扳手被可樞轉(zhuǎn)地連接至所述運(yùn)載件或者所述兩個(gè)支撐軸中的一個(gè)，所述拆卸扳手具有第一端和第二相對(duì)端，所述第一端被連接至所述運(yùn)載件或者所述兩個(gè)支撐軸中的一個(gè)，所述第二相對(duì)端被配置成接合所述鉆管。所述拆卸扳手組件還包括：第一致動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第一致動(dòng)機(jī)構(gòu)用于使所述拆卸扳手相對(duì)于所述運(yùn)載件樞轉(zhuǎn)，其中所述第一致動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述頂板和所述底板之間。所述拆卸扳手組件還包括：第二致動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第二致動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述兩個(gè)支撐軸之間。所述第二致動(dòng)機(jī)構(gòu)包括主體和桿，所述桿相對(duì)所述主體移動(dòng)并在所述主體內(nèi)滑動(dòng)。

通過(guò)考慮以下具體說(shuō)明和附圖，本發(fā)明的其它特征和方面將變得更為明顯。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)某一構(gòu)造的鉆孔機(jī)的側(cè)視圖；

圖2a是與圖1鉆孔機(jī)一起使用的、處于第一垂直位置的拆卸扳手組件的透視圖；

圖2b是圖2a的拆卸扳手組件處于第二垂直位置時(shí)的透視圖；

圖3是拆卸扳手組件的運(yùn)載件的透視圖；

圖4是拆卸扳手組件的放大局部透視圖；

圖5是拆卸扳手組件的另一放大局部透視圖；

圖6是在鉆孔機(jī)上的拆卸扳手組件的局部透視圖；

圖7a是與圖1鉆孔機(jī)一起使用的、處于第一垂直位置的拆卸扳手組件的另一構(gòu)造的透視圖；

圖7b是圖7a的拆卸扳手組件處于第二垂直位置時(shí)的透視圖；

圖8是圖7a的拆卸扳手組件的運(yùn)載件的透視圖；

圖9是圖8運(yùn)載件的第一部分的截面圖；

圖10是圖8運(yùn)載件的第二部分的截面圖；

在詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的任何實(shí)施例之前，應(yīng)當(dāng)了解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于在具體實(shí)施方式中討論的和在附圖中展示的部件的詳細(xì)構(gòu)造和排布。本發(fā)明可用于其它實(shí)施例，也可用多種方式實(shí)施本發(fā)明。而且，可以理解的是，在此使用的措辭和術(shù)語(yǔ)以描述為目的，其不應(yīng)被視為限制性的。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，爆破孔鉆孔機(jī)10被示為具有：鉆塔或鉆井架14、支撐鉆塔14且在鉆塔14下方的底座18(例如，機(jī)械室)、連接到底座18的駕駛室22，以及由履帶驅(qū)動(dòng)器30驅(qū)動(dòng)以沿地面34驅(qū)動(dòng)鉆孔機(jī)10的履帶26。爆破孔鉆孔機(jī)10還包括鉆柱38，鉆柱38包括多個(gè)部件，例如鉆管(drillpipe)、減震器、螺紋件、鉆頭和鉆頭穩(wěn)定器。鉆柱38構(gòu)造成向下(例如，垂直地)延伸通過(guò)地面34并進(jìn)入鉆孔。

爆破孔鉆孔機(jī)10還包括：將爆破孔鉆孔機(jī)10支撐在地面上的調(diào)平起重器42、將鉆塔14支撐在底座18上的撐桿46、連接到鉆塔14以驅(qū)動(dòng)鉆床頭54的鉆床頭馬達(dá)50，以及將鉆床頭54與鉆柱38的上端60連接在一起的連接器58。爆破孔鉆孔機(jī)10的其它構(gòu)造不包括：例如駕駛室22、撐桿46、或如上所述的一種或多種其它部件。

如圖2a-6所示，爆破孔鉆孔機(jī)10還包括用于向鉆柱38施加扭矩的拆卸扳手組件100，以便分離由于在鉆柱38上的操作應(yīng)力所導(dǎo)致的撓曲、結(jié)合和焊接而固定在一起的部件。在圖示的構(gòu)造中，拆卸扳手組件100被用作爆破孔鉆孔機(jī)10的改進(jìn)或附加部件。在其它構(gòu)造中，拆卸扳手組件100是爆破孔鉆孔機(jī)10的一體部件。在所示的構(gòu)造中，拆卸扳手組件100被連接到鉆塔14的下板102(圖6)，以便與鉆塔14的其余部分一起移動(dòng)。在一些構(gòu)造中，拆卸扳手組件100被連接到底座18。

如圖2a-2b所示，拆卸扳手組件100包括：基板104、安裝構(gòu)件108、在基板104和安裝構(gòu)件108之間延伸(例如，垂直地)的兩個(gè)支撐軸112，116、以及能夠用第一致動(dòng)機(jī)構(gòu)124(例如，液壓或空氣致動(dòng)的氣缸，直線致動(dòng)器等)沿支撐軸112，116移位的運(yùn)載件120。在所示的構(gòu)造中，第一致動(dòng)機(jī)構(gòu)124包括主體125和能夠相對(duì)于主體125移動(dòng)并在主體125內(nèi)滑動(dòng)的桿126。拆卸扳手128(圖中顯示正在移動(dòng))在其近端130可樞轉(zhuǎn)地連接至運(yùn)載件120。在一些構(gòu)造中，拆卸扳手128由第二致動(dòng)機(jī)構(gòu)(例如，液壓或空氣致動(dòng)的氣缸，直線致動(dòng)器等)致動(dòng)，以使拆卸扳手128圍繞軸a樞轉(zhuǎn)，以及移動(dòng)拆卸扳手128的遠(yuǎn)端或工作端136以使拆卸扳手128與鉆柱38的部件接合和脫離(參見(jiàn)例如圖7a、7b中的第二致動(dòng)機(jī)構(gòu)328)。拆卸扳手128可以是任何類型的拆卸扳手，并且不受所示的具體結(jié)構(gòu)的限制。在一些構(gòu)造中，軸a是運(yùn)載件120和拆卸扳手128直線運(yùn)動(dòng)的軸(經(jīng)由第一致動(dòng)機(jī)構(gòu)124)，并且是拆卸扳手128的旋轉(zhuǎn)軸。在一些構(gòu)造中，軸a平行于鉆柱38。

如圖3和4所示，運(yùn)載件120包括：與底板144間隔開(kāi)的頂板140，其中兩個(gè)平行的管148，152在其間延伸。管148，152中的每一個(gè)均限定內(nèi)壁，該內(nèi)壁的尺寸和形狀適于容納支撐軸112，116中的一個(gè)。在所示的構(gòu)造中，管148，152中的每一個(gè)均還包括圍繞內(nèi)壁設(shè)置的一個(gè)或多個(gè)軸承156，160，以促進(jìn)與支撐軸112，116的滑動(dòng)接合。在一些構(gòu)造中，軸承表面由管148，152的內(nèi)壁限定，從而不需要其它軸承構(gòu)件。運(yùn)載件120還包括：延伸穿過(guò)頂板140的至少一部分的至少一個(gè)安裝孔164，安裝孔164與延伸穿過(guò)底板144至少一部分的至少一個(gè)對(duì)應(yīng)的安裝孔168對(duì)準(zhǔn)。在所示的構(gòu)造中，安裝孔164，168能夠容納在頂板140和底板144之間延伸的銷172(圖4)，并且銷172能夠支撐拆卸扳手128的近端130。在所示的構(gòu)造中，運(yùn)載件120還包括：在頂板140和底板144中的每一個(gè)內(nèi)的至少一個(gè)孔176(圖3)，其中孔176能夠容納第一致動(dòng)機(jī)構(gòu)124，以及將第一致動(dòng)機(jī)構(gòu)124和/或第二致動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝至運(yùn)載件120的至少一個(gè)孔180(例如，螺紋孔，銷孔等)，孔176，180限定安裝區(qū)域184。

如圖4所示，支撐軸112，116容納在管148，152內(nèi)，銷172容納在安裝孔164，168內(nèi)，并且第一致動(dòng)機(jī)構(gòu)124被容納在孔176內(nèi)。第一致動(dòng)機(jī)構(gòu)124經(jīng)由連接到孔180的安裝組件188而被固定至運(yùn)載件120。在所示的構(gòu)造中，安裝組件188包括：在孔176的相對(duì)側(cè)被連接到載體120的兩個(gè)軸臺(tái)(pillowblock)192，以支撐第一致動(dòng)機(jī)構(gòu)124的樞座(trunnionmount)196。然而，其它構(gòu)造可以包括不同安裝組件，以替換上述安裝組件188或者作為上述安裝組件188的附加。

如圖5所示，拆卸扳手組件100的基板104被連接到支撐軸112，116，并且包括鉆孔機(jī)安裝孔200(例如，以將基板104連接到底座18)和致動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝組件204。在圖示的構(gòu)造中，致動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝組件204包括分離安裝塊208，分離安裝塊208具有延伸穿過(guò)安裝塊208并且連接到第一致動(dòng)機(jī)構(gòu)124的端部的銷212。在一些構(gòu)造中，銷212垂直于安裝組件188的樞座196延伸，從而產(chǎn)生萬(wàn)向接頭以將第一致動(dòng)機(jī)構(gòu)124與可能影響使用壽命的不期望的力隔離。

如圖6所示，拆卸扳手組件100(注意，圖中未示出第一致動(dòng)機(jī)構(gòu)124)被附接到爆破孔鉆孔機(jī)10的底座18和鉆塔14。在所示的構(gòu)造中，經(jīng)由延伸穿過(guò)鉆孔機(jī)安裝孔200的緊固件216來(lái)將底板104連接至爆破孔鉆孔機(jī)10，其中安裝構(gòu)件108以類似的方式在從鉆柱38偏移的位置處被連接到鉆塔14。拆卸扳手128可以被樞轉(zhuǎn)而接合(圖示)和脫離(未示出)鉆柱38。其它構(gòu)造可以包括將拆卸扳手組件100安裝到爆破孔鉆孔機(jī)10的其它安裝結(jié)構(gòu)(例如，焊接等)。

在操作中，拆卸扳手組件100使拆卸扳手128繞垂直軸a樞轉(zhuǎn)，同時(shí)還沿著支撐軸112，116垂直移動(dòng)拆卸扳手128。這種垂直移動(dòng)允許用戶能沿著鉆柱38的最佳節(jié)段對(duì)準(zhǔn)拆卸扳手128的工作端136。需要注意的是，雖然這里使用了術(shù)語(yǔ)“垂直軸”，但是在一些操作期間，鉆塔14可以在鉆孔期間相對(duì)于地面以一定角度傾斜(即，角鉆)，這將使軸a也傾斜，因此其不再是垂直的。在獲得拆卸扳手128的最佳高度之前或之后，用戶將拆卸扳手128樞轉(zhuǎn)成與鉆柱38接合。一旦接合，拆卸扳手128就被操作，從而施加高水平的扭矩二分離在之前被適當(dāng)固定到位的鉆柱部件，或者可選地，將新部件附接到鉆柱38。一旦完成該操作并且不再需要拆卸扳手128，那么拆卸扳手128就樞轉(zhuǎn)離開(kāi)鉆柱38，從而使其它鉆孔操作不被禁止。

第一致動(dòng)機(jī)構(gòu)124和/或第二致動(dòng)機(jī)構(gòu)可以被手動(dòng)操作，或者可以是自動(dòng)的。例如，如圖1所示，在一些構(gòu)造中，第一致動(dòng)機(jī)構(gòu)124和/或第二致動(dòng)機(jī)構(gòu)被可操作地連接到包括開(kāi)關(guān)/按鈕的控制器400(圖1)，以允許操作者控制每個(gè)致動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。在一些構(gòu)造中，控制器400包括用于控制操作的用戶界面。在一些構(gòu)造中，控制器400根據(jù)預(yù)定的操作參數(shù)操作第一致動(dòng)機(jī)構(gòu)124和/或第二致動(dòng)機(jī)構(gòu)(例如，自動(dòng)地)。在一些構(gòu)造中，控制器400包括單個(gè)按鈕，以致動(dòng)拆卸扳手組件100的操作。在一些構(gòu)造中，控制器400收集來(lái)自鉆柱38和拆卸扳手組件100的反饋，以便使拆卸扳手組件100部分地或完全地自動(dòng)化，并且適當(dāng)?shù)貙?duì)拆卸扳手組件100進(jìn)行操作。在一些構(gòu)造中，由操作員單獨(dú)地手動(dòng)致動(dòng)第一致動(dòng)機(jī)構(gòu)124和第二致動(dòng)機(jī)構(gòu)中的每一個(gè)。

圖7a-10示出了拆卸扳手組件300的第二構(gòu)造，其類似于圖1-6所示的拆卸扳手組件100的構(gòu)造。拆卸扳手組件300是并入新的爆破孔鉆孔機(jī)10的原創(chuàng)特征，而不是一種改裝。因此，這里的描述將集中于與圖1-6所示結(jié)構(gòu)不同的方面。然而，應(yīng)當(dāng)注意，在該構(gòu)造中呈現(xiàn)的任何特征和替代可以被并入或代入圖1-6的實(shí)施例中，反之亦然。

如圖7a和7b所示，拆卸扳手組件300包括第一基板304、第二基板308和第一安裝板310，上述每一項(xiàng)均(例如通過(guò)緊固件等)被連接到爆破孔鉆孔機(jī)10。拆卸扳手組件300類似地包括垂直延伸的兩個(gè)或多個(gè)支撐軸312，316，其具有能夠用第一致動(dòng)機(jī)構(gòu)324(例如，液壓或空氣致動(dòng)的氣缸，直線致動(dòng)器)沿支撐軸312，316移位的運(yùn)載件320。在所示的構(gòu)造中，第一致動(dòng)機(jī)構(gòu)324包括主體325和桿326，桿326相對(duì)于主體325移動(dòng)并在主體325內(nèi)滑動(dòng)。在所示的構(gòu)造中，支撐軸316被管道旋轉(zhuǎn)架(pipecarousel)327(例如，用于保持鉆管)共享，以使拆卸扳手組件300所占據(jù)的板面空間(deckspace)最小化。在一些構(gòu)造中，主體325被固定到管道旋轉(zhuǎn)架327。如圖7a和7b所示，拆卸扳手組件300還包括用于使拆卸扳手332樞轉(zhuǎn)的第二致動(dòng)機(jī)構(gòu)328(例如，液壓或空氣致動(dòng)的氣缸，直線致動(dòng)器等)。在所示的構(gòu)造中，第二致動(dòng)機(jī)構(gòu)328被設(shè)置在運(yùn)載件320內(nèi)，并且其一端連接至支撐軸312，316中的一個(gè)，而其另一端被連接至拆卸扳手332。

如圖8所示，運(yùn)載件320包括頂板336和底板341。在運(yùn)載件320的一端，管344在頂板336和底板341之間延伸并連接頂板336和底板341，并且被構(gòu)造成容納支撐軸312，316中的一個(gè)。在另一端，一對(duì)孔348，352形成在頂板336和底板341中，以使孔348，352對(duì)準(zhǔn)，從而接收支撐軸312，316中的另一個(gè)(例如，也用于可樞轉(zhuǎn)地支撐管道旋轉(zhuǎn)架的共享的支撐軸316)。另外，支撐構(gòu)件356(例如，肋)在頂板336和底板341之間并且在管344和孔348、352之間延伸，以增強(qiáng)運(yùn)載件320的剛性。

繼續(xù)如圖8所示，頂板336包括連接到第一致動(dòng)機(jī)構(gòu)324并為其提供支撐的第一安裝構(gòu)件360。運(yùn)載件320還包括第二安裝構(gòu)件364，第二安裝構(gòu)件364包括支撐在管344上的銷孔368，銷孔368用于安裝第二致動(dòng)機(jī)構(gòu)328。如圖7a和7b所示，拆卸扳手332被安裝至支撐軸316，以使拆卸扳手332與運(yùn)載件320一起垂直移動(dòng)，并且還圍繞支撐軸316樞轉(zhuǎn)。

如圖9和10所示，拆卸扳手組件300還包括接合支撐軸312，316的軸承(例如，自潤(rùn)滑塑料襯套、球軸承等)。如圖9所示，管344包括設(shè)置在內(nèi)壁上的軸承372，以促進(jìn)運(yùn)載件320與支撐軸312的滑動(dòng)接合。如圖10所示，拆卸扳手332包括用于與運(yùn)載件320(圖10)的頂板336和底板341之間的支撐軸316接合的軸承376，以使得該構(gòu)造中的拆卸扳手332被單獨(dú)地連接到在板336，341之間的支撐軸316本身(與直接連接到運(yùn)載件320本身不同)。

在操作中，拆卸扳手組件300所起的作用與上述拆卸扳手組件100的作用大體相同，因?yàn)椴鹦栋馐?32可以通過(guò)在軸312，316上的運(yùn)載件以及第一致動(dòng)機(jī)構(gòu)324而垂直移動(dòng)(或者例如在角鉆(angledrilling)期間以某一傾斜角)，并且能夠通過(guò)第二致動(dòng)機(jī)構(gòu)328樞轉(zhuǎn)地移動(dòng)。然而，如圖1-6所示，桿126保持靜止，而主體125隨著運(yùn)載件120移動(dòng)，但是在圖7a-10中，主體325保持靜止，而桿326隨著運(yùn)載件320移動(dòng)。其它構(gòu)造包括與所示不同的布置。

為了沿著鉆柱38接合在適當(dāng)位置，拆卸扳手組件100、300的垂直可調(diào)節(jié)性在特定情況下是有利的。在一些特定的鉆孔操作中，例如潛孔(dth)錘鉆中，此特征變得更加重要。如上所述，在dth錘鉆組件中，沿著鉆柱在鉆頭附近的地方存在一段很小的范圍(例如，在錘的位置)，該范圍足夠強(qiáng)到用扳手的工作端(例如，工作端136)夾緊，而不會(huì)有損壞鉆錘的風(fēng)險(xiǎn)。該范圍可以隨不同的錘而變化。因此，扳手的垂直位移有助于提高拆卸扳手組件100、300的性能。

此外，拆卸扳手組件100、300是緊湊、耐用和穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，其雖然使用相對(duì)少量的簡(jiǎn)單部件，但卻具有大的運(yùn)動(dòng)范圍。提高上述拆卸扳手組件100、300的耐久性的一個(gè)特征是包括多于一個(gè)的垂直支撐軸，因?yàn)檩S112、116、312、316抵抗由操作拆卸扳手128、332而產(chǎn)生的抵抗力矩的力，所以增強(qiáng)了耐久性。這減少了對(duì)額外結(jié)構(gòu)部件和支撐部件的需求，從而降低成本，易于制造，并使所需的板面空間最小化。此外，能夠更好地遮蔽致動(dòng)機(jī)構(gòu)以免受操作壓力源的影響，并且豎直位移使得鉆孔機(jī)更適應(yīng)于附加的部件。也就是說(shuō)，因?yàn)椴鹦栋馐纸M件100、300能夠被垂直操縱而接近鉆柱，所以妨礙傳統(tǒng)的樞轉(zhuǎn)拆卸扳手的部件現(xiàn)在可以被包括在爆破孔鉆孔機(jī)10中。

雖然已經(jīng)參照某些優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是在所描述的本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立方面的范圍和精神內(nèi)存在多種變化和修改。