CN202937193U - 用于钻削工具的引导件及钻削单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于钻削工具的引导件及钻削单元。利用所述引导件（12），所述钻削工具被支撑到钻削单元的进给梁。所述引导件包括框架（13），该框架（13）具有支撑开口（14），可以通过该支撑开口（14）装配所述钻削工具（8）。另外，所述引导件包括用于支撑所述钻削工具的至少两个支撑构件（15）。所述支撑构件具有柱形外表面并且所述支撑构件能够围绕其中央轴线自由旋转。

Description

用于钻削工具的引导件及钻削单元

技术领域

本实用新型涉及一种用于钻削工具的引导件，在钻削期间借助于该引导件而将钻削工具支撑到进给梁上。钻削工具被布置成通过引导件中的开口。存在支撑构件与开口相结合，所述支撑构件支撑钻削工具并且允许钻削工具的轴向运动和关于钻削工具的轴线的旋转运动。 

本实用新型还涉及一种钻削单元。在本申请的独立权利要求的前序部分中更加详细地描述了本实用新型的领域。 

背景技术

在岩石钻凿中，钻削工具由引导件支撑，该支撑件将钻削工具支撑到进给梁上并且因此防止伸长的钻削工具由于钻削力的作用而弯曲和振动。通常，引导件包括模仿钻削工具的外廓的弯曲的平坦表面、笔直的平坦表面或被布置成楔状V形的平坦表面。在当前的引导件中已经发现了一些缺陷。 

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于钻削工具的、新颖的和改进的引导件，以及提供一种钻削单元。 

本实用新型的引导件的特征在于，支撑构件包括柱形外表面和中央轴线；并且，支撑构件被布置成能够关于其中央轴线自由旋转。 

本实用新型的钻削单元的特征在于，用于该钻削单元的引导件是根据独立权利要求1所述的引导件。 

思想在于，在钻削期间利用一个或更多个引导件将在岩石钻凿中使用的钻削工具支撑到钻岩机的进给梁上，通过所述引导件，钻削工具得以装配，并且所述引导件包括两个或更多个旋转支撑构件。所述支撑构件包括柱形外表面并且所述支撑构件具有中央轴线，当支撑抵靠于钻削工具的外表面时，所述支撑构件可以关于该中央轴线自由旋转。在该情形下，在支撑构件和钻削工具之间设有滚动轴承和滑动轴承，所述滚动轴承关于钻削工具的旋转运动，所述滑动轴承关于钻削工具的轴向运动。 

优势在于，支撑构件能够沿着钻削工具自由旋转，并且因此在支撑构件和钻削工具之间存在滚动接触，而非已知解决方案的滑动接触。在该情形下，在引导件中仅钻削工具的轴向运动需要滑动轴承。因此，引导件提供比先前更好的轴承***，这使得可以避免引导件和钻削工具的磨损并且因此实现更长的使用寿命和更长的维护时间间隔。此外，由于改进的轴承***，降低了在引导件和钻削工具之间的摩擦，由此可以降低旋转所需的动力。 

实施例的思想在于，在该引导件中使用的支撑构件是伸长的辊。需要至少三个这种辊围绕支撑开口，但是如果有必要，则辊的数量可以是四个或更多个。利用伸长的辊，可以提供稳固的支撑构件，并且将所述辊支撑到引导件框架是相对容易的。此外，可以将辊的尺寸设定成使得在耐久性方面，辊和钻削工具的外表面之间的线形接触表面的表面压力保持足够地低。 

实施例的思想在于，引导件支撑辊的直径至少等于钻削工具的直径。相对于钻削工具将辊的直径设定成越大，则传递到辊的转速就越低。就耐久性而言，低转速是有利的。此外，更加易于将具有更大直径的辊支撑到引导件结构上。 

实施例的思想在于，引导件的所有支撑构件均能够自由旋转并且 所述所有支撑构件的外表面均是光滑的，并且拥有良好的滑动特性。这样，将减小引导件和钻削工具之间的摩擦力。 

实施例的思想在于，支撑构件的外表面由滑动轴承材料诸如用于轴承的铜合金制成。支撑辊也可以是完全由滑动轴承材料制成的。此外，可以使所述外表面涂覆具有良好滑动特性的材料。 

实施例的思想在于，支撑构件被以可移动方式布置在引导件中，并且因此可以沿着钻削轴线的横向方向调节支撑构件距钻削工具的距离。可以利用一个或更多个致动器移动支撑构件。该实施例的引导件适用于支撑具有不同直径的钻削工具。 

实施例的思想在于，引导件的框架包括一个或更多个可打开部分，所述一个或更多个可打开部分促使将钻削工具装配到支撑开口中。 

实施例的思想在于，引导件被布置成将钻削工具居中定位在钻削轴线上。每一个支撑构件均配备有致动器，由此可以沿着钻削轴线的横向方向移动支撑构件。为了提供居中定位操作，使致动器的运动相互同步，使得每一个支撑构件被布置成同时地朝钻削轴线移动相等的距离。 

实施例的思想在于，利用压力介质缸移动每一个支撑构件。在该缸中，在活塞的两侧上存在具有相同横截面面积的活塞杆。此外，缸通过同步压力介质连接(synchronizing pressure-medium connection)而相互连接，使得在冲程期间离开第一缸的返回侧的压力介质被输送到第二缸的冲程侧，并且此外，离开第二缸的返回侧的压力介质被输送到第三缸的冲程侧。在该情形中，三个或如果有必要的话则更多个缸被同步，以在同一时间并且以相等的距离移动。在该实施例中，每一个缸同时用作工作缸和缸泵。 

实施例的思想在于，引导件包括三个支撑构件，该三个支撑构件围绕引导件的支撑开口以均匀的间隔，即以相互间成120度的角度布置。 

实施例的思想在于，引导件包括四个支撑构件，该四个支撑构件围绕引导件的支撑开口以均匀的间隔，即以相互间成90度的角度布置。 

实施例的思想在于，支撑构件被布置在进给梁的远端部分中。这种引导件可以被称为端部引导件。 

实施例的思想在于，支撑构件被布置在钻岩机器和进给梁的远端之间的部分中。这种引导件可以被称为中间引导件。取决于例如进给梁和钻削工具的长度，可以存在一个、两个或更多个中间引导件。中间引导件可以被布置成根据钻岩机的进给和返回运动而在进给梁上移动。 

实施例的思想在于，被所述引导件支撑的钻削工具是以下钻削工具中的一个：钻管、钻杆、延长杆、一体杆或自钻岩锚栓。 

实施例的思想在于，钻削单元是用于所谓的顶锤式（TH）钻削的设备，在该设备中，包括撞击装置和旋转装置这两者的钻削机器被布置在进给梁上。 

实施例的思想在于，钻削单元是用于所谓的潜孔钻削的设备，在该设备中，包括旋转装置但不包括撞击装置的钻岩机器位于进给梁上。撞击装置因此在钻削设备中被布置在与旋转装置相对的那一端部中。 

实施例的思想在于，钻削单元是用于所谓的旋转钻削的设备，在该设备中，包括旋转装置的钻岩机器位于进给梁上。在这种钻削形式中使用的设备根本不包括撞击装置。 

附图说明

将在附图中更加详细地解释一些实施例，其中 

图1是钻岩机的概略侧视图； 

图2是引导件的概略透视图，并且图3示出相同的应用，图3是从钻削轴线的方向看到的； 

图4和5示意性地示出一些可替代引导件的原理，图4和图5是从钻削轴线的方向看到的； 

图6示意性地示出居中定位引导件和用于使支撑构件致动器的运动同步的布置； 

图7示意性地示出DTH钻削的原理和其中的旋转单元的使用； 

图8示意性地示出用于移动引导件的支撑构件的又一种原理；并且 

图9和10示意性地示出拥有不同于在前面的图中所示出的引导件的特征的一些特征的一些保持装置。 

在图中，为了清楚起见，某些实施例被以简化方式示出。相同的附图标记在图中指代相同的部分。 

具体实施方式

图1示出被布置于可移动钻臂2上的钻岩单元1。钻岩机可以包括一个或者多个这种类型的钻岩单元1。钻岩单元1包括进给梁3，该进给梁3是伸长件，钻岩机器4被布置成由该伸长件支撑。钻岩机器4至少包括撞击装置5和旋转装置6。钻岩机器4包括钻柄7等，钻削工具8则可以被联接到所述钻柄7等。钻削工具8可以是钻管或者钻杆，在其远端处布置有用于破碎岩石10的钻头9。可以借助于连接元件而连续地连接多个钻削工具8，这允许钻削更长的钻孔。此外，钻削工具8可以是所谓的一体杆。在钻削期间，撞击装置5向钻削工具8传递冲击脉冲，并且另外地，钻削工具8绕其中央轴线旋转R。钻岩单元1还包括进给装置11，利用进给装置11，钻岩机器4可以在进给梁3的 支撑下沿着冲击方向A和反向方向B移动。钻岩单元1可以被用于钻削待被***的孔，或用于钻削在岩石加固中需要的锚杆孔和注入孔。 

在钻削期间，利用一个或者多个引导件12而将钻削工具8支撑到进给梁3上。所述支撑使得可以在钻削工具8中防止振动、弯曲和其它有害现象。此外，引导件12可以是居中定位式的，由此该引导件12可以将钻削工具8支撑到钻削轴线X上。如从图1所见，所谓的端部引导件12a可以被设置在进给梁3的远端部分中，并且此外，一个或者多个所谓的中间引导件12b可以被设置在进给梁3的远端和钻岩机器4之间的部分中。可以以不可移动或者以可移动方式将端部引导件12a布置在进给梁3中。在钻削期间，中间引导件12b可以沿着钻削方向A和反向方向B在进给梁3上移动。引导件12a和12b的基本结构可以是相同的。引导件12包括框架13，该框架13具有支撑开口14，钻削工具8可以穿过该支撑开口14。框架13可以包括可以被打开和关闭的一个或者多个可移动部分，使得可以沿着横向方向将钻削工具8装配在支撑开口14中。框架13还配备有附接装置K，利用该附接装置K，引导件12能够被附接到进给梁3。 

图2示出引导件12的基本思想。为了清楚起见，例如，该图没有示出引导件的框架。引导件12可以包括两个、三个或者更多个支撑构件15，所述支撑构件15与钻削工具8的外表面物理接触并且通过引导件框架而将钻削工具8支撑到进给梁3上。该图示出具有围绕支撑开口14以均匀间隔布置的三个支撑构件15a-15c的引导件12。支撑构件15可以是具有柱形外表面16的伸长辊状件。支撑构件15可以是管状或者杆状件。支撑构件15具有中央轴线M，支撑构件15可以利用从钻削工具8传递的旋转力的作用而围绕该中央轴线M自由地转动S。没有外部旋转力矩通过引导件12的结构而被传递到支撑构件15。支撑构件15可以在其端部处包括用于轴承18的支撑部分17。支撑构件15可以被布置在引导件框架中，使得所述支撑构件15可以沿着钻削工具8的径向方向移动。这稍后在图4到6中图示。在使用期间，每一个支 撑构件的外壳16被压靠在钻削工具8的外表面上，由此钻削工具8的旋转运动R被传递到支撑构件15a-15c，并且使得支撑构件15a到15c围绕其中央轴线M旋转S。钻削工具8的轴向运动N导致支撑构件15和钻削工具8之间的滑动。此外，滑动还可以沿着旋转运动的方向发生。因为在支撑构件15和钻削工具8之间允许滑动，所以外壳16可以由具有低摩擦系数的材料制成，或者该外壳6可以涂覆有这种材料。 

图3示出从钻削轴线X的方向看到的引导件12。在该图中，通过短划线以高度简化的方式示出引导件框架13的应用。框架13可以包括固定部13a和通过铰链19而与固定部连接的可移动框架部13b。可以例如利用致动器20打开框架部13b，并且可以利用锁定构件21将框架部13b锁定到位。可替代地，框架的形状可以打开，例如，具有字母C的形状，由此它已经具有狭槽，可以通过该狭槽而将钻削工具8横向地装配到支撑开口14中。 

图4示出引导件12，该引导件12包括四个辊状支撑构件15a-15c，可以利用适当的致动器来朝钻削轴线X和远离钻削轴线X移动该四个辊状支撑构件15a-15c。支撑构件15的控制方向T由图中的箭头指示。所述致动器可以是压力操作缸或马达，或可替代地，所述致动器可以是电致动器。 

图5也示出四个辊状支撑构件15a-15d。支撑构件15a和15d通过连接件22a而相互连接，并且相应地，支撑构件15b和15c通过连接件22b而相互连接。因此，引导件12包括两个支撑单元23a和23b，每一个支撑单元均包括至少两个自由旋转的辊状支撑构件15。可以利用致动器24a和24b沿着控制方向T移动支撑单元23a和23b。 

图6示出引导件12，在该引导件12中，利用压力介质缸25a-25c沿着控制方向T移动辊状支撑构件15a-15c。所述压力介质缸25被连接成用以同时地移动相等的距离。缸25的操作可以是由阀门26控制 的，例如具有三个控制位置a-c的方向控制阀。在该图中，阀门26处于中间位置b中，缸25是静止的。在控制位置a中，缸25朝钻削轴线X移动支撑构件15a-15c，而在控制位置c中，缸25执行返回运动。缸25通过压力介质通道27和28而相互连接。每一个缸25同时地起到产生线性运动的工作缸和将动能转换成压力能的泵缸的作用。在缸25中，在活塞29的相对两侧上存在工作压力空间30和返回压力空间31。缸25被以如下方式通过压力通道27和28串联连接，即：使得沿着对应于阀门26的控制位置a的压力介质流动方向看，前一缸的返回压力空间31被连接到后一缸的工作压力空间30。通过压力空间30、31，应用活塞杆32和33，所述活塞杆32和33的截面面积在这些压力空间30和31中是相等的。在该情形下，在运动期间，流入缸25中的压力介质的量等于从缸25离开的压力介质的量。通过以此方式构造缸25并且以上述方式使它们的压力空间交叉连接，能够使得缸同时地移动相等的距离。此外，与缸25结合，可以存在用于在朝向钻削轴线执行新的工作冲程之前将活塞29驱动到预定位置的布置。这是为了确保每一个缸25在相同的距离处开始运动。 

图7示出在DHT或者旋转钻削中使用的钻削单元1，该钻削单元1与在图1中所示的钻削单元的不同之处在于，钻岩机器4是不带有撞击装置的旋转装置。而在DTH钻削中，钻削设备可以设有被放置在钻孔中的撞击装置34。撞击装置34因此处于钻削设备的相对于旋转单元的相对端处。在钻削期间，撞击装置34处于钻孔中，并且钻头9可以被直接地连接到撞击装置。旋转钻削根本不包括任何撞击装置。同样地，在DHT钻削和旋转钻削中，钻削工具8可以利用引导件12a和12b而被支撑到进给梁。引导件可以是在本申请中描述的任何一种类型的引导件。 

图8示出引导件12的又一个应用，其中支撑构件15被布置在摆动臂(swivel arm)35中。所述摆动臂35利用铰链36而连接到引导件12的框架13并且可以利用致动器25来移动所述摆动臂35。在该情形下， 在摆动臂35的远端部分中的支撑构件15沿弓形路径37移动。然而，路径37大致沿着钻削轴线X的径向方向延伸。 

图9示出保持装置40的操作原理。当被包括在钻削设备中的钻杆、钻管、钻头或者另一个钻削部件或者钻削工具被连接到彼此或者被从彼此拆离时，借助于保持装置40可以将这些部件保持在适当位置并且不旋转。具体地，在所谓的深孔钻削中，采用了包括多个被接连地联接起来的钻杆的延长杆布置。保持装置40可以包括两个或更多个保持缸41a和41b，该保持缸可以是设有夹爪42的液压缸。夹爪可以被连接到活塞杆并且被布置成在缸的中央轴线43上朝彼此、即沿着关闭方向，和远离彼此、即沿着打开方向移动。图9中的保持装置40是居中定位保持装置，这意味着保持缸41a和41b这两者均被布置成：当它们沿着关闭方向朝钻削轴线X移动时移动相等的距离。由于该居中定位特征，能够避免在钻削工具8和钻岩机器上施加横向应力。 

可以通过使用相同的保持缸41来提供居中定位功能，其中在活塞的两侧上存在具有相等截面面积的活塞杆。另外，保持缸41通过压力介质通道44而相互连接。当来自压力源的压力介质沿着通道47经由控制阀45和压力控制止回阀46而被施加到第一保持缸41a时，第一保持缸41a朝钻削轴线X执行工作冲程，并且因此等量的压力介质沿着流道44离开在另一侧活塞48上的返回侧压力空间49而到达第二保持缸41b的工作压力空间50，因此提供了第二保持缸41b的朝钻削轴线X的同步工作冲程。当控制阀45（例如方向控制阀）改变压力介质的流动方向时，压力介质被从压力源输送到第二保持缸41b的返回方向的压力空间51，这产生了返回运动。因此，压力介质从第二保持缸41b的工作压力空间50流动到保持缸41a的返回方向的压力空间49中，并且因此第一保持缸41a也执行同步返回运动。因此，利用同步连接而以液压方式串联连接保持缸41。保持装置40可以具有类似于本申请的图7所示的居中定位引导件的运动功能的运动功能。 

可以利用引导件表面52或者类似的引导件以如下方式支撑夹爪42，即：使得夹爪42仅可以线性地移动。引导件表面52因此可以接收有可能施加在夹爪42和保持缸41上的横向力，并且另外地，引导件表面52防止夹爪和活塞杆围绕缸的中央轴线43转动。 

保持装置40可以配备有连接件和装置(means)，所述连接件和装置确保了保持缸41朝向钻削轴线X的运动总是在彼此相等的距离处开始。在返回运动期间，保持缸41将夹爪42驱动到在距离上相等的点。在该情形下，可以确保在工作冲程期间夹爪42将在距钻削轴线X相同的距离处并且将居中定位钻削工具8。该应用对于压力介质泄漏加以考虑，如果存在任何压力介质泄漏的话，这可能随着时间的推移因为密封件磨损而导致夹爪42的初始位置存在差异。一个解决方案在于：例如沿着缸的返回方向抵靠限制器或者端盖而沿着返回方向将保持缸41驱动到它们的极限位置。图10图示了在这种应用中的液力耦合。 

在图10中，可以例如经由压力控制止回阀46和通道47从压力源向第一保持缸41a的工作压力腔室53施加180巴的压力，由此第一保持缸41a执行工作冲程。压力介质沿着通道44从第一保持缸41a的返回侧腔室49流动到第二保持缸41b的工作压力腔室50，由此第二保持缸41b执行工作冲程。在流道44中可以存在压力控制阀门54，该压力控制阀门54在图中的位置中受到弹簧影响并且允许从腔室49到腔室50中的流动。当夹爪42被沿着打开方向驱动时，例如可以将250巴的压力从压力源施加到第二保持缸41b的返回侧腔室51中。所述压力将阀门54的位置改变到在图中更高处示出的控制位置，在该控制位置中，离开第二保持缸41b的工作压力腔室50的流可以沿着通道44流动到第一缸41a的返回腔室49中。对于阀门54，阀门开启压力可以例如被设定为200巴。此外，压力控制安全阀55可以被连接到流道44，其中用于该压力控制安全阀55的开启压力可以被设定为200巴。当朝保持缸41的极限位置移动保持缸41以打开时，在腔室50和53中的压力升高。然而，该压力能够经由安全阀55从腔室50释放到容器中并且 进一步从腔室53释放到具有较低压力的流道47中，使得由于保持缸的腔室49和51中更高的压力占上风(prevails)，所以能够抵靠着后盖将保持缸41驱动到保持缸41的极限位置。压力在这里仅作为实例而给出。关于液力耦合，关键的是，以合适的方式布置从压力源施加的压力和阀门54、55的开启压力之间的差异。 

图10的解决方案的一种可替代的解决方案可以是：使液力耦合在其它方面类似于图9的液力耦合，但是保持缸41的压力空间50和53均配备有压力控制安全阀，当抵靠着机械限制器或者缸端部而驱动活塞时，所述压力控制安全阀允许压力流通过。 

在某些情形中，在该申请中公开的特征可以这样使用，而与其它特征无关。在另一方面，当有必要时，可以组合在本申请中公开的特征以提供各种组合。 

附图和相关说明仅仅旨在示意本实用新型的思想。本实用新型的细节可以在权利要求书的范围内改变。 

Claims (5)

1.一种用于钻削工具的引导件，所述引导件包括：

框架（13）；

附接装置（K），所述引导件（12）能够通过所述附接装置（K）而连接到钻岩机的进给梁；

位于所述框架（13）中的支撑开口（14），可以通过所述支撑开口（14）将所述钻削工具（8）装配；

用于支撑所述钻削工具的至少两个支撑构件（15）；

其特征在于，

所述支撑构件（15）包括柱形外表面（16）和中央轴线（M）；并且

所述支撑构件（15）被布置成能够围绕所述支撑构件（15）的所述中央轴线（M）自由旋转。

2.根据权利要求1所述的引导件，其特征在于，

所述支撑构件（15）是伸长的辊；并且

所述引导件（12）包括围绕所述支撑开口（14）的至少三个辊（15a至15c）。

3.根据权利要求1或者2所述的引导件，其特征在于，

至少所述支撑构件的所述外表面（16）由滑动轴承材料制成。

4.根据权利要求1或者2所述的引导件，其特征在于，

所述引导件（12）被布置成使所述钻削工具（8）居中定位到钻削轴线（X）上；

每一个所述支撑构件（15）设有致动器（25），用于沿着所述钻削轴线（X）的横向方向移动所述支撑构件（15）；并且

所述致动器（25）的运动被相互同步，由此每一个所述支撑构件（15）被布置成朝所述钻削轴线（X）同时地移动相等的距离。

5.一种钻削单元，所述钻削单元包括：

进给梁（3）；

钻岩机器（4），所述钻岩机器（4）至少包括旋转装置（6）；

钻削工具（8），所述钻削工具（8）连接到所述钻岩机器（4）；

进给装置（11），所述进给装置（11）用于在所述进给梁（3）上移动所述钻岩机器（4）；和

用于所述钻削工具的至少一个引导件（12），通过所述至少一个引导件（12），将所述钻削工具（8）装配，并且所述至少一个引导件（12）被布置成将所述钻削工具（8）支撑到所述进给梁（3）；

其特征在于，

用于所述钻削工具的所述引导件（12）是根据权利要求1所述的引导件。

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