用于在钻机中把持钻柱部件的设备和方法以及钻的制造方法
【专利摘要】一种用于相对于钻机(1)把持钻柱部件(10)的设备(2)，所述设备包括：抓持装置(9)，该抓持装置(9)用于抓持待螺纹连接到部分地钻入岩层中的第二钻柱部件(12)上或待从该第二钻柱部件(12)旋开的第一钻柱部件(10)；支承装置(7)，该支承装置(7)用于将该设备固定到钻机(1)上；把持单元(8)，该把持单元(8)以可移动的方式连接至所述支承装置(7)，该把持单元(8)包括所述抓持装置(9)，并且该把持单元(8)能够在钻柱位置(D)与加载位置(L)之间移动。把持单元(8)包括：用于在钻柱位置(D)中与所述第二钻柱部件(12)接合的辅助接合装置(11、11’、11”)；以及装置(17)，该装置(17)用于改变所述抓持装置的角度从而改变所述所抓持的第一钻柱部件(10)的角度，以允许在钻柱位置(D)中实现所述对准。本发明还涉及一种方法和一种钻机。
【专利说明】用于在钻机中把持钻柱部件的设备和方法以及钻机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种相对于钻机把持钻柱部件的设备和方法，所述设备包括用于抓持待螺纹连接到第二钻柱部件上或待从该第二钻柱部件旋开的第一钻柱部件的抓持装置，该第二钻柱部件包含在部分地钻入岩层中的钻柱中。本发明还涉及一种包括这种设备的钻机。
【背景技术】
[0002]目前，在将新部件结合至钻柱以及相应地松开钻柱方面，把持钻柱部件在很大程度上都是手动执行的。由此，待与钻柱结合的新钻柱部件放置在钻柱位置中，然后，先手动地螺纹连接并且随后通过钻机的旋转器设备完成螺纹连接。在例如钻头或整个钻机的更换期间，在将钻柱拆卸成分离的部件期间执行相反的过程。
[0003]用于钻探目的的岩心钻探通常以较大的深度并且以诸如上千米或更深之类的非常长的钻孔来实施。此处通常为钻管的各个钻柱部件通常具有例如3米的长度。由于必须相对频繁地执行钻头的更换，因此在从钻孔中取出钻柱部件时以及在下降期间和钻头的更换期间，需要对钻柱部件实施较宽的把持。
[0004]^8 6，634，443 81为【背景技术】的示例。该文献描述了用于钻柱部件的把持设备，在该把持设备中，待结合至钻柱的钻柱部件在加载位置与钻柱位置之间传送。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种根据以上方面的设备和方法，该设备和方法允许更加安全且更加有效地相对于钻机把持钻柱部件，使得特别地将钻柱取出以及将钻柱下降到钻孔中时的整个过程几乎可以不承受随后出现问题状况，由此可以实现总体上更加有效的钻探。
[0006]通过根据以上的装置获得了该目的，这是因为:把持单元包括用于在钻柱位置中与部分地钻入钻孔中的第二钻柱部件接合的辅助接合装置，具有所述辅助接合装置的把持单元适于将所述所抓持的第一钻柱部件引导并对准成与由所述第二钻柱部件限定的轴向方向基本上共线，把持单元包括如下装置:所述装置用于改变所述抓持装置相对于所述支承装置的角度，从而改变所述抓持的第一钻柱部件相对于所述支承装置的角度，从而在钻柱位置中实现所述对准。
[0007]由此实现了意于结合的第一钻柱部件与位于钻孔中的钻柱的最上方的钻柱部件恰好对准的有效方式，使得实际上可以获得对准的螺钉结合，这使得实际上如预期地实现了螺纹连接在一起以及钻柱部件的敏感的螺纹部不必承受倾斜载荷进而损坏。
[0008]这是因为已经表明:在许多操作情况下，在位于钻孔内的钻柱的所述最上方的钻柱部件与例如钻机的进给梁之间发生角度偏离。对于已经卡在钻机处的人而言可能非常难以发现元件之间的这种不充分的对准，但是这种不充分对准可能仍然比较重要以至于试图从进给梁的方向或钻机的任何其他方向开始螺旋连接将不易成功，这可能会使得所尝试的螺纹结合不可实现和/或使得钻柱部件的螺纹被损坏。在最好的情况下，该损坏使得仍然可以实现结合在一起，但是另外，较小的损坏导致钻柱部件工作寿命减小，从而导致了不必要花费。
[0009]因此，通过本发明提供了与用于角度改变的装置结合的辅助接合装置，使得能够将所抓持的第一钻柱部件与作为位于钻孔中的钻柱的最上方的钻柱部件的第二钻柱部件的最外区域共线或者至少基本上共线。
[0010]通过借助于本发明所确保的这种对准，有助于螺纹连接，并且此外，避免了以上提到的损坏钻柱部件的问题以及失败的结合尝试。
[0011]为了实现良好的效果，所述辅助接合装置有利地设置成接合第二钻柱部件的彼此轴向间隔开定位或者至少具有轴向间隔的部分，以在开始与第二钻柱部件接合时基本上实现对准。所述辅助接合装置的变体为具有由以下组提供的夹持表面的适当的单个夹持装置:当沿所抓持的钻柱部件的轴向方向观察时彼此间隔开定位的诸如夹持脊状部之类的接合元件；以及当沿轴向方向观察时在所抓持的钻柱部件的一部分上延伸的诸如爪之类的接合元件，该爪具有沿所述轴向方向观察与钻柱部件的直径至少大致相当的宽度。特别优选的是，所述辅助接合装置包括彼此间隔开定位的两个或更多个可操纵的夹持装置。由此实现了可以在不需要使用较大的作用力或夹持力的情况下以较大的安全程度获得对准。
[0012]优选的是，用于角度改变的所述装置包括具有在所涉及的部件之间的游隙或柔性的结合装置，并且特别地，所述结合装置构造成具有在径向方向上的游隙或柔性，以使得可以改变两个元件之间的距离和/或具有所涉及的部件之间的在旋转方向上的弹性，这可以简化构造，其中，如果必要，可以通过简单的装置增大所述距离。
[0013]由此，优选地，所涉及的部件之间的所述游隙或柔性以及弹性抵抗弹性元件的作用。
[0014]作为变体，用于角度改变的所述装置包括分开的支承臂，该分开的支承臂定位在所述支承装置与抓持装置之间，并且该分开的支承臂包括位于支承臂的部件之间的至少一个弹性元件。这种方案允许更简单的构造，并且作为示例，可以采用位于支承臂的部件之间的包括由橡胶或塑料材料制成的至少一个环状弹性轴衬的弹性元件。每个轴衬随后可以插入一个支承臂部中的凹槽中，使得该轴衬的外包封表面抵靠凹槽中的内表面。刚性地结合至第二支承臂部的销抵靠轴衬的内表面。
[0015]所述支承装置优选地包括刚性框架体，该刚性框架体承载呈摆动马达的形式的旋转致动器，用于使把持单元在钻柱位置与加载位置之间枢转。
[0016]优选的是，所述辅助接合装置与所述抓持装置附接在共用的承载件上，这很大程度地有助于对准。该承载件与所述辅助接合装置和所述抓持装置一起有助于相对于所述框架体的角度改变。
[0017]所述抓持装置适当地包括用于旋转螺纹连接的旋转轮，其中，该旋转可以控制成用于与相应的部件螺纹连接或旋开。
[0018]所述抓持装置设置成向所抓持的第一钻柱部件提供与将所抓持的第一钻柱部件与第二钻柱部件螺纹连接或旋开相关的轴向运动，使得该旋转与轴向运动相关以适于所考虑的螺纹之间的螺距。
[0019]根据本发明的一个方面，支承装置包括设置成基本上平行于钻机的进给梁的滑动梁，并且滑动件能够在该滑动梁上来回驱动，其中，把持单元连接至该滑动件。这可以根据当前的情况和要求设定加载位置。优选的是，把持单元通过倾斜结构以可移动的方式连接至所述滑动件，该倾斜结构包括具有定位在与滑动梁的纵向轴线垂直的平面中的旋转轴的旋转马达，以使把持单元连同所抓持的钻柱部件在平行于钻柱位置的位置与水平加载位置之间摆动。由此有助于加载并且特别地简化了自动加载，由此使具有水平定位的钻柱部件的钻柱箱连接至根据本发明的钻机。
[0020]根据本发明的用于在钻机中把持钻柱部件的方法的独特之处在于:使包括在把持单元中的辅助接合装置在钻柱位置中与所述第二钻柱部件接合；将所述辅助接合装置的所述所抓持的第一钻柱部件控制并对准成与由所述第二钻柱部件限定的轴向方向基本上共线；以及通过允许改变相对于所述刚性框架体的角度，使所述把持设备实现所述对准，从而使所述所抓持的第一钻柱部件实现所述对准。
[0021]与以上提到的从属设备特征对应的方法特征就从属方法权利要求而言是适当且优选的。
[0022]根据本发明的钻机包括本发明的把持设备。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]此时将以实施方式为基础并参照附图对本发明进行更加详细的描述，在附图中:
[0024]图1和图2示出了配备有处于两个不同把持位置的根据本发明的设备的钻机，
[0025]图3示出了图1和图2中的钻机，其中，为了清楚起见，一些部件被移除，并且，钻机具有被放入到钻柱位置中的新钻柱部件，
[0026]图4以放大的比例示出了图3中的钻机的细节，
[0027]图5以放大的比例示出了用于角度改变的装置，其中，一些细节被移除，
[0028]图6和图7示出了具有替代性定位的辅助接合装置的钻机，
[0029]图8示出了本发明的方法的顺序，
[0030]图9以立体图的方式示出了配备有根据本发明的替代性设备的钻机，
[0031]图10以放大的比例并以另一立体图的形式示出了根据图9的设备；以及
[0032]图1匕和图116分别以侧视图和截面“的形式示出了图10中的设备的细节。
【具体实施方式】
[0033]图1示出了由支承结构3支承的用于岩心钻探的钻机1，所述钻机通常配备有进给梁3、承载件5和下钻柱保持件6，该承载件5能够前后驱动并且具有用于驱动和旋转钻柱的旋转器，该钻柱具有上第二钻柱部件12。
[0034]7表示支承装置，该支承装置包括用于将用于把持钻柱部件的设备2 (被称作把持设备)固定到钻机上的框架体。连接梁7’和7”设置成用于将支承装置7固定在进给梁3的上端和下端的区域中。
[0035]示出的示例中的支承装置7包括设置有摆动设备的管状体，该摆动设备又包括摆动马达13和摆动轴14。摆动轴借助于具有用于所述摆动轴14的摆动轴承的固定耳状件连接至支承装置7。作为支承装置的管形体设置在进给梁的旁侧并且设置成与该进给梁平行(设置成具有与该进给梁平行的中轴线)。
[0036]把持设备2包括抓持装置(总体上由9表示)，该抓持装置用于抓持待放置到钻机中的钻柱位置0中或待从钻机中取出以随后定位在钻柱箱中的第一钻柱部件10。
[0037]附图标记29涉及如下支承件，该支承件刚性地作用在支承装置7的上部区域处，用于在将第一钻柱部件10定位在图1中示出的被称作为加载位置I的位置中的期间进行支承和辅助。
[0038]把持设备2还包括辅助接合装置(总体上由附图标记11表示)，该辅助接合装置意于在第二钻柱部件12的最外部处与第二钻柱部件12接合，所述最外部为在钻柱位置0中钻入岩石中的钻柱的最上部并且以下文将进行说明的方式从旋转器4略微突出。
[0039]在图2中，示出了钻机1，其中，把持设备2处于第二位置，在该第二位置中，第一钻柱部件10位于钻柱位置0，也就是说，位于第一钻柱部件10与作为钻柱的最上部的第二钻柱部件12都位于钻柱位置0中的位置。在该位置中，辅助接合装置(总体上由11表示)此时已经与第二钻柱部件12接合。
[0040]如在图中所观察到的，示出了在现有钻柱的最外面的被称作11’的最上面的第一辅助接合装置与钻柱部件12的从旋转器4突出的部分接合。11”表示第二辅助接合装置，该第二辅助接合装置定位成用于在旋转器4与下保持件6之间的空间中与第二钻柱部件12接合。在辅助接合装置11’和11”的操作期间，主动实现了用于把持单元8的纵长的且此处示出为管状的保持件的对准，该把持单元8包括所述保持件和所述辅助接合装置11’和11”，并且还包括抓持装置9，抓持装置9在该实施方式中包括如沿所抓持的钻柱部件的轴向方向观察彼此间隔开定位的两个抓持装置9’和9”。由于抓持装置9’和9”仍然与第一钻柱部件10接合，由此实现了钻柱部件10与12的所述相互对准。
[0041]为此，在把持设备2中存在弹性部，该弹性部以下文所阐明的方式位于把持单元8的保持件与所述支承装置7之间，该保持件承载抓持装置和辅助接合装置并与该抓持装置和辅助接合装置直接配合。
[0042]因此，操作辅助接合装置11’和11”以使第一钻柱部件10与第二钻柱部件12适当对准，从而进行随后螺纹连接操作。
[0043]图3示出了钻机，其中，进给梁位于基本上平行于钻机1的支承结构3的位置中，并且，为了清晰起见，从辅助接合装置11’与11”之间的位置中移除了旋转器和其他元件，该位置由以附图标记4表示的虚线箭头所表示。
[0044]作为替代方案，所述抓持装置9可以包括两个分开的抓持装置9’和9”，两个分开的抓持装置9’和9”呈单个夹持和保持件装置(未示出)的形式，单个夹持和保持件装置出于稳定保持的目的而具有沿所抓持的钻柱部件的轴向方向观察足够长的延伸部。适当地，这种夹持和保持件装置与用于所抓持的钻柱部件的至少一个支承件组合，该至少一个支承件设置成距该抓持装置一段距离。
[0045]图4更详细地示出了抓持装置9’和9”以及辅助接合装置11’和11”的区域。显然的是，每个抓持装置9’和9”均包括刚性爪和可动爪，该可动爪能够操纵成借助于相应的液压缸打开及关闭。在每个爪上的最外部均设置有旋转辊(可动爪上的旋转辊未示出)，并且在每个抓持装置内均还设置有分别由相应的旋转马达19’和19”旋转驱动的旋转轮18’和 18”。
[0046]在每个抓持装置9’和9”的第一爪的关闭位置中，第一钻柱部件10以靠着相应的抓持装置一即，靠着爪上的最外面的旋转轮以及靠着旋转轮一的三个点定位。这实现了:出于使第一钻柱部件10与第二钻柱部件12螺纹接合及分离的目的，钻柱部件10可以在起动旋转马达19’和19”期间旋转。
[0047]此外，抓持装置9’和9”承载成能够相对于辅助接合部11’和11”轴向移动。抓持装置9’和9”附接成能够相对于保持件轴16在套筒20上轴向移动。该保持件轴16包括以上提到的用于把持单元8的管状保持件。
[0048]17总体上表示用于角度改变的装置，该装置17设置在保持件轴16与旋转轴14之间。
[0049]抓持装置9’和9”还支承在包括把持设备2的中间轴15的与保持轴平行地延伸的额外支柱上的相应的轴向可动辅助套筒上方。总之，抓持装置9’和9”可以相对于辅助接合装置平行地移位并且所述移位由液压缸79来驱动。
[0050]另外，辅助接合装置11’和11”中的每一者均包括刚性爪和可动爪，其中，可动爪能够由液压缸来操纵。与抓持装置相比，辅助接合装置不包括任何旋转辊。
[0051]因此，在摆动轴14与辅助接合装置11’和11”和抓持装置9’和9”的保持件轴16之间定位有中间轴15，该中间轴15在示出的实施方式中借助于以彼此轴向间隔开定位的摆动臂23牢固连接至保持件轴16。中间轴15延伸穿过此处被称作柔性毂22的两个轴向分开的弹性柔韧毂，这两个柔性毂22由刚性地连接至摆动臂14的相应的摆动耳状部21支承。
[0052]柔性毂22允许中间轴15相对于毂的本体径向移动，从而允许中间轴15与摆动轴14之间的角度偏离，并且因此允许用于抓持装置和辅助接合装置的保持件轴16与支承装置7之间的角度偏离，因此允许保持件轴16与钻机的进给梁3之间的角度偏离。
[0053]除允许径向屈从性外，柔性毂22还允许旋转屈从性，该旋转屈从性抵抗适于在保持件轴16与中间轴15之间固定至保持件26的弹簧装置(在图5中以25示出和表示了一个弹簧装置)的作用，出于清楚的目的，在图4上移除了所述弹簧装置。
[0054]图5更详细地示出了用于角度改变的装置17的构造，其中，应当理解，柔性毂22由承载在径向弹簧装置28上的内轴承套筒27来支承，该径向弹簧装置28周向地分布在外轴承套筒内以允许径向移动从而实现:保持件轴16在此处可以相对于摆动轴14移位一段距离。中间轴15相对于柔性毂22的旋转抵抗弹簧装置25的作用，其中，可以进一步改变保持件轴16与摆动轴14之间的中心距离。
[0055]可以在随附权利要求的范围内对本发明进行修改。因此，抓持装置和辅助接合装置可以以其他方式构造并且还可以设置成以另一方式接合相应的钻柱部件。如以上所表示的，优选的是，所述辅助接合装置为彼此间隔开一段距离的两个或更多个可操作的夹持装置。然而，也不排除如下情况:辅助接合装置中的任一辅助接合装置或所有辅助接合装置都为不具有夹持功能的引导装置，该引导装置呈具有用于引导与所涉及的钻柱部件接合并对准的引导凹槽的元件的形式，例如，当沿钻柱部件的方向按压把持单元时使得所抓持的第一钻柱部件进行适当对准且可以实现牢固地螺纹连接。这种引导凹槽可以呈I状、V状、I状等。
[0056]尽管已经以具有作为钻管的钻柱部件的岩心钻探为基础对本发明进行了描述，但是应当指出的是，本发明也能够适用于钻柱包括螺纹连接的钻柱部件的其他类型的钻机中。另外，当然，诸如提升栓塞(110:1118和各种其他元件之类的作为钻柱的一部分的其他类型的钻柱部件也可以由本发明的设备来把持。
[0057]图6中给出了辅助接合装置的不同定位的另一示例，其中，在该图中，下或前辅助接合装置定位成用于在下保持件6的前方与第二钻柱部件接合，而在图7中示出了前辅助接合装置或在图中为下辅助接合装置11”以距上辅助接合装置11’较小距离但不与该上辅助接合装置11’相邻的方式定位在从旋转器4突出的第二钻柱部件12上。相对于图1和图2等图中的布置，根据图6和图7的布置的优势在于:由于旋转器可以相对于保持件6在各个方向上进行驱动，因此在这些情况下允许更深的钻凿。
[0058]另外可以讨论其他变体，不可或缺地，辅助接合装置11’和11”设置成用于以彼此相距较大距离的方式与第二钻柱部件12接合，从而能够实现充分的对准。此外，当然不可或缺地，把持设备2的承载抓持装置和辅助接合装置的部分相对于钻机的连接方面具有柔性，从而根据该柔性实现了重新定向以与第二钻柱部件的实际方向对准。
[0059]图8示意性地示出了方法顺序，其中:
[0060]部分30表示该顺序的开始。
[0061]部分31表不通过抓持装置来抓持，第一钻柱部件待与作为钻柱的一部分且部分地钻入岩层中的第二钻柱部件螺纹连接在一起。
[0062]部分32表示将以可移动的方式连接至支承装置并且包括所述抓持装置的把持单元从加载位置(0操纵至钻柱位置(0),在该钻柱位置(0)中，所抓持的第一钻柱部件定位成用于与所述第二钻柱部件螺纹连接在一起，在该加载位置(0中，钻柱部件可以被放入所述抓持装置中。优选的是，把持单元借助于摆动装置以可移动的方式连接至支承装置。该摆动装置优选地构造成具有由支承装置支承并且设置成使驱动臂摆动以使把持单元摆动运动的摆动马达。然而，并不排除这些元件之间的其他相对运动。
[0063]部分33表示使作为把持单元的一部分的辅助接合装置在钻柱位置中与所述第二钻柱部件接合。
[0064]部分34表示将由所述辅助接合装置抓持的所述第一钻柱部件引导并对准成基本上与由所述第二钻柱部件限定的轴向方向共线。
[0065]部分35表示通过允许相对于所述支承装置的角度改变，允许所述抓持装置实现所述对准，因此允许所述所抓持的第一钻柱部件实现所述对准。
[0066]部分36表示该顺序的终止。
[0067]部分33至35中的步骤能够进行重复。此外，诸如螺纹驱动、紧固等其他步骤将在根据本发明的把持设备的实际使用中执行。对应的顺序适用于从钻机移除钻柱部件。
[0068]图9以立体图的形式示出了配备有根据本发明的替代性设备的钻机1。根据本发明的在图10中更加清晰的该方面，支承装置7包括滑动梁37，滑动梁37与钻机的进给梁3基本上平行并且具有能够来回驱动的滑动件38，其中，把持单元连接至所述滑动件。这使得能够根据当前情况和要求调节加载位置。把持单元8通过倾斜结构以可移动的方式连接至所述滑动件38，该倾斜结构包括具有在与滑动梁37的纵向轴线成直角的平面中延伸的旋转轴40 (图10)的旋转马达39 (在根据图10的该实施方式中示出)，从而使把持单元8连同所抓持的钻柱部件在平行于钻柱位置的位置与水平加载位置(未示出)之间旋转。由此有助于加载并且特别地简化了自动加载，在加载中，具有水平定位的钻柱部件的一个(未示出)钻柱箱连接至根据本发明的钻机。旋转马达39可以以与图9和图10中示出的方式不同的方式相对于滑动件进行定向，且保持旋转轴线40在与滑动梁37的纵向轴线成直角的平面中。
[0069]图10示出了所述辅助接合装置11的呈具有可动爪41’和刚性爪41”的单个夹持装置的形式的变体。在爪上设置有夹持表面，该夹持表面构造为以如沿所抓持的钻柱部件的轴向方向观察彼此间隔开定位的夹持脊状部42(在可动爪41’上示出
[0070]图9和图10中的多个部件基本上对应于图1至图7中的上述对应部件，可以查看图1至图7以进行理解。用于使把持单元8在钻柱位置与加载位置之间摆动的旋转致动器由13表示(图9)。
[0071]图和11(1更加详细地示出了用于角度改变的所述装置，所述装置包括:定位在所述支承装置7与所述抓持装置之间的分开的支承臂43 ；和辅助支承臂48(另外参见图9)。支承臂43在该实施方式中包括定位在支承臂43的部件44与45之间的两个弹性元件。位于支承臂的部分之间的所述弹性元件包括在外金属环与内金属环之间由橡胶或塑料材料制成的两个环状弹性轴衬46。每个轴衬46插入到一个支承臂部44中的凹槽中，使得该轴衬46的外包封表面抵靠凹槽中的内表面。呈螺钉的形式的销47抵靠轴衬的内表面定位，该销47刚性地结合至第二支承臂部45，第二支承臂部45在这种情况下包括包围第一支承臂部的两个固定耳状部45’。
[0072]第二支承臂部45与对应于根据图4的实施方式中的保持件轴16和中间轴15的适当的管状平行支柱49和50的第一端刚性结合。平行支柱49和50的第二端刚性地结合有横向支柱51。该横向支柱与平行支柱49和50以及第二支承臂部45 —起形成了刚性的基本上为矩形的框架。在横向支柱51上设置有引导销52，该引导销52用于与此处呈辅助支承臂48中的环形孔的形式的引导凹槽3 —起形成用于角度改变的所述装置的游隙和柔性限制的结构。54表示用于控制所述游隙和柔性限制的弹性装置。在示出的示例中，弹性装置54在引导销与辅助支承臂之间作用并且此处包括锥形弹簧。可以设想用于控制所述游隙和柔性限制的替代性弹性装置并将该替代性弹性装置插入到横向支柱51与辅助支承臂48之间。
[0073]79表示缸体，该缸体以与参照图4进行描述的方式对应的方式起作用，以分别使抓持装置9、9’、9”移位，从而使这些元件获得与根据所述图4进行说明的轴向运动对应的轴向运动。
【权利要求】
1.一种用于相对于钻机(I)把持钻柱部件(10)的设备(2)，所述设备包括: 抓持装置(9)，所述抓持装置(9)用于抓持第一钻柱部件(10)，所述第一钻柱部件(10)待螺纹连接到第二钻柱部件(12)上或待从所述第二钻柱部件(12)旋开，所述第二钻柱部件(12)为部分地钻入岩层中的钻柱的一部分， 支承装置(7)，所述支承装置(7)用于将用于把持钻柱部件的所述设备固定到所述钻机⑴上， 把持单元(8)，所述把持单元(8)以可移动的方式连接至所述支承装置(7)，所述把持单元(8)包括所述抓持装置(9)，并且所述把持单元(8)能够在钻柱位置(D)与加载位置(L)之间移动，在所述钻柱位置(D)中，所抓持的第一钻柱部件(10)定位成用于螺纹连接到所述第二钻柱部件(12)上以及从所述第二钻柱部件(12)旋开，在所述加载位置(L)中，能够将钻柱部件放入所述抓持装置中或从所述抓持装置取出， 其特征在于， 所述把持单元(8)包括辅助接合装置(11、11’、11”)，所述辅助接合装置(11、11’、11”)用于在所述钻柱位置(D)中与所述第二钻柱部件(12)接合， 具有所述辅助接合装置(11、11’、11”)的所述把持单元(8)适于将所述所抓持的第一钻柱部件(10)引导并对准成与由所述第二钻柱部件(12)限定的轴向方向基本上共线，以及 所述把持单元(8)包括装置(17)，所述装置(17)用于改变所述抓持装置相对于所述支承装置(7)的角度从而改变所述所抓持的第一钻柱部件(10)相对于所述支承装置(7)的角度，以允许在所述钻柱位置(D)中实现所述对准。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述辅助接合装置(11、11’、11”)适于接合所述第二钻柱部件(12)的彼此轴向间隔开定位的部分。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述辅助接合装置(11、11’、11”)包括具有夹持表面的夹持装置，所述夹持表面由如下组中的元件提供:当沿所抓持的钻柱部件(10)的轴向方向观察时彼此间隔开定位的接合元件以及沿轴向方向观察时在所述所抓持的钻柱部件(10)的一部分上延伸的接合元件。
4.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述辅助接合装置(11、11’、11”)包括彼此间隔开定位的两个或更多个可激活的夹持装置。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的设备，其特征在于，用于角度改变的所述装置(17)包括结合装置(22)，所述结合装置(22)在所述结合装置(22)的部件之间具有游隙或柔性。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述结合装置(22)在所述结合装置(22)的部件之间形成有在径向方向上的游隙或柔性和/或在旋转方向上的屈从性。
7.根据权利要求5和6中的任一者所述的设备，其特征在于，所述结合装置(22)的部件之间的所述游隙或所述柔性以及所述屈从性适于抵抗弹性元件的作用。
8.根据权利要求1至4中的任一者所述的设备，其特征在于，用于角度改变的所述装置(17)包括分开的支承臂，所述分开的支承臂定位在所述支承装置与所述抓持装置之间并且包括位于所述支承臂的部件之间的至少一个弹性元件。
9.根据权利要求1至8中的任一者所述的设备，其特征在于，所述支承装置(7)包括刚性体，所述刚性体承载旋转致动器(13)，所述旋转致动器(13)用于使所述把持单元(8)在所述钻柱位置(D)与所述加载位置(L)之间摆动。
10.根据权利要求1至9中的任一者所述的设备，其特征在于，所述辅助接合装置(11、IlMl")和所述抓持装置(9、9’、9”)固定至共用的承载件。
11.根据权利要求1至10中的任一者所述的设备，其特征在于，所述抓持装置(9、9’、9”)包括用于以螺纹连接的方式旋转的旋转辊(18、18”)。
12.根据权利要求1至11中的任一者所述的设备，其特征在于，所述抓持装置(9、9’、9”)设置成向所述所抓持的第一钻柱部件(10)提供与将所述所抓持的第一钻柱部件(10)螺纹连接到所述第二钻柱部件(12)上或从所述第二钻柱部件(12)旋开相关的轴向运动。
13.根据权利要求1至12中的任一者所述的设备，其特征在于，所述支承装置(7)包括基本上平行于所述钻机的进给梁的滑动梁，并且滑动件能够在所述滑动梁上来回地驱动，其中，所述把持单元(8)连接至所述滑动件。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述把持单元(8)通过倾斜结构以可移动的方式连接至所述滑动件，所述倾斜结构包括具有设置在与所述滑动梁的纵向轴线垂直的平面中的摆动轴的摆动马达，以使所述把持单元(8)连同所抓持的钻柱部件在平行于钻柱部件(D)的位置与所述水平加载位置(L)之间摆动。
15.一种用于相对于钻机把持钻柱部件的方法，所述方法包括以下步骤: 借助于抓持装置(9)抓持第一钻柱部件(10)，所述第一钻柱部件(10)待螺纹连接到第二钻柱部件(12)上或待从所述第二钻柱部件(12)旋开，所述第二钻柱部件(12)为部分地钻入岩层中的钻柱的一部分， 将把持单元(8)在钻柱位置(D)与加载位置(L)之间进行操纵，所述把持单元(8)以可移动的方式连接至支承装置并且包括所述抓持装置，在所述钻柱位置(D)中，所抓持的第一钻柱部件(10)定位成用于螺纹连接到所述第二钻柱部件(12)上以及从所述第二钻柱部件(12)旋开，在所述加载位置(L)中，能将钻柱部件放入所述抓持装置中或从所述抓持装置取出， 其特征在于， 使所述把持单元中包含的辅助接合装置(11、11’、11”)在所述钻柱位置中与所述第二钻柱部件(12)接合， 通过所述辅助接合装置将所述所抓持的第一钻柱部件(10)引导并对准成与由所述第二钻柱部件限定的轴向方向基本上共线，以及 通过允许改变相对于所述支承装置的角度，允许所述抓持装置实现所述对准，从而允许所述所抓持的第一钻柱部件实现所述对准。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述辅助接合装置(11、11’、11”)接合所述第二钻柱部件(12)的彼此轴向间隔开定位的部分。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于，由以下任一者来提供所涉及的部件之间的游隙或柔性或屈从性:作为允许角度改变的所述装置的结合装置(22)和分开的支承臂，所述分开的支承臂定位在所述支承装置与所述抓持装置之间，所述分开的支承臂包括位于所述支承臂的部件之间的至少一个弹性元件。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述部件之间的所述游隙或所述柔性以及所述屈从性抵抗所述弹性元件的作用。
19.根据权利要求15至18中的任一者所述的设备，其特征在于，借助于旋转致动器(13)使所述把持单元(8)在所述钻柱位置(D)与所述加载位置(L)之间摆动。
20.根据权利要求15至19中的任一者所述的方法，其特征在于，所述所抓持的第一钻柱部件(10)以螺纹连接的方式旋转并且获得与所述所抓持的第一钻柱部件(10)螺纹连接到所述第二钻柱部件(12)上或者从所述第二钻柱部件(12)旋开相关的轴向运动。
21.一种包括承载件单元(S)、进给梁(3)以及钻柱驱动设备(4)的钻机，所述钻柱驱动设备(4)能够在所述进给梁上来回移动，其特征在于，所述钻机包括根据权利要求1至14中的任一项所述的设备。
【文档编号】E21B19/20GK104379866SQ201380027475
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年5月23日 优先权日:2012年5月25日
【发明者】佩尔·滕利登, 约翰·林德贝格 申请人:阿特拉斯科普柯克雷柳斯有限公司