[發(fā)明專利]用于鉆機中的鉆頭更換的系統(tǒng)、包括該系統(tǒng)的鉆機及使用該系統(tǒng)更換鉆頭的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201980033725.1
• 申請日: 2019-05-16
• 公開（公告）號: CN112135956B
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 安德斯·赫爾曼
• 申請（專利權(quán)）人: 安百拓鑿巖有限公司
• 主分類號: E21B19/18
• 分類號: E21B19/18;E21B1/00
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 王艷江;嚴(yán)小艷

本發(fā)明涉及一種用于構(gòu)造成用于豎向鉆鑿的鉆機(5)中的鉆頭(3)的至少半自動更換的鉆頭更換系統(tǒng)(1)。鉆機(5)包括可互換的多個鉆管(7)，其中，鉆頭(3)設(shè)置在端部鉆管的端部部段處。鉆頭(3)借助于螺紋連接部附接至端部部段，并且扭矩借助于花鍵聯(lián)接部提供給鉆頭(3)。鉆機(5)還包括下部支撐裝置(9)和斷開器裝置(11)。系統(tǒng)(1)還包括設(shè)置成保持多個鉆頭(3)的鉆頭存放裝置(13)以及包括夾持器件(23)的夾持臂(21)，夾持器件構(gòu)造成用于選擇性地夾持鉆頭(3)。夾持臂(21)還可以包括設(shè)置成監(jiān)測夾持臂(21)的運動的運動傳感器，并且系統(tǒng)(1)還可以包括控制單元。控制單元設(shè)置成接收來自傳感器和鉆機(5)的輸入并且控制夾持臂(21)、夾持器件(23)、鉆頭存放裝置(13)以及鉆機(5)的斷開器(11)的運動。本發(fā)明還涉及包括這種系統(tǒng)(1)的這種鉆機(5)、用于對這種鉆機(5)中的鉆頭(3)進行更換的方法。本發(fā)明還涉及一種軟件，當(dāng)該軟件存儲在這種系統(tǒng)(1)的控制單元中并且被執(zhí)行時，該軟件實行該方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及用于更換鉆機中的鉆頭的系統(tǒng)、包括這種系統(tǒng)的鉆機以及使用這種系統(tǒng)來更換鉆頭的方法。本公開還涉及在被執(zhí)行時實行這種方法的軟件。

背景技術(shù)

在巖石類材料中實行鉆鑿操作時，通常使用特殊類型的鉆機。存在不同類型的這種鉆機，其中“DTH”(井下(down the hole))鉆機和頂錘鉆機是用于沿豎向方向或接近豎向方向?qū)嵭羞@種操作的兩種常用鉆機。由于在硬質(zhì)材料中實行鑿巖，因此特殊種類的鉆頭用于這種操作。這種鉆頭通常很重，并且在使用時可能變油且變臟，并且還可能在使用后包含在操作這種鉆頭時對人造成傷害的尖銳的邊緣和/或材料碎屑。然而，鉆頭將需要以替換和/或重新磨削的形式來維護，這又導(dǎo)致需要常常移除這種鉆頭以及將這種鉆頭附接至鉆機。由于上述特性和圍繞鉆頭的處理的情況，這種移除和附接操作很繁重、不方便，并且有時會造成人身傷害。

為了減輕這種問題，使用下述鉆頭更換系統(tǒng)：這些系統(tǒng)可以為鉆機提供完全或半自動的替換過程。DTH鉆機通常包括用于將鉆頭附接至這種鉆機的花鍵聯(lián)接部，然而頂錘鉆機通常代替地利用螺紋連接部。因此，這種鉆頭更換系統(tǒng)被不同地設(shè)計用于那兩種類型的鉆機。

然而，還有在鉆機與鉆頭之間同時利用螺紋連接部和花鍵連接部的另外類型的鉆機。由于在鉆頭更換操作期間需要處理更多的相互作用的部分，這種連接部更加復(fù)雜，并且現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)未被配備成處理具有這些不同種類的用于固定鉆頭的連接部類型的鉆機。

因此，需要一種改進的鉆頭更換系統(tǒng)，該鉆頭更換系統(tǒng)可以處理這種特殊設(shè)計的鉆頭連接部，并且對于用于這種鉆機的鉆頭操作而言能夠至少半自動地起作用以減輕辛苦的勞動以及人身傷害的風(fēng)險。

發(fā)明內(nèi)容

因此，盡管有現(xiàn)有技術(shù)，但是仍需要開發(fā)改進的鉆頭更換系統(tǒng)，該改進的鉆頭更換系統(tǒng)可以至少半自動地對鉆機實行鉆頭更換操作。還需要開發(fā)包括這種系統(tǒng)的鉆機、用于該系統(tǒng)的實行鉆頭更換操作的方法以及用于執(zhí)行該方法的軟件。

因此，本發(fā)明的目的是提供一種改進的鉆頭更換系統(tǒng)，該鉆頭更換系統(tǒng)可以至少半自動地對鉆機實行鉆頭更換操作。另外的目的分別是提供一種包括這種系統(tǒng)的鉆機、一種用于該系統(tǒng)的實行鉆頭更換操作的方法以及一種用于執(zhí)行該方法的軟件。