用于挖掘机械的可调拆卸扳手的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年2月12日提交的、申请号为62/294,732的美国临时申请的优先权，其全部内容通过参考而并入本申请。

本发明涉及钻孔机，更具体地，涉及用于爆破孔钻孔机(blastholedrillrig)的拆卸扳手(breakoutwrench)。

背景技术：

在采矿业中，爆破孔钻孔机通常用于钻透硬岩石。可以在世界各地的诸如煤、铜和钻石矿中找到爆破孔钻孔机。爆破孔钻孔机通常包括：底座，从底座垂直延伸的钻塔，连接到钻塔、由钻塔支撑并延伸到钻孔中的分段钻柱，连接至钻柱在钻孔内的一端(例如螺纹连接)的钻头(drillbit)，以及连接到钻柱另一端的钻床头(drillhead)。

在操作期间，钻柱的节段和钻头之间的连接通常通过由钻孔机的正常操作负载所引起的挠曲和结合(甚至焊接)而固定在一起。这使得节段能够十分牢固地固定在一起，即使钻床头的旋转也不能使固定的节段分离。为了向钻柱施加高扭矩以断开固定的连接，常规钻孔机包括枢转连接到底座或钻塔的拆卸扳手，以使拆卸扳手的工作端能够可枢转地接合和脱离钻柱。通常，拆卸扳手能够在固定的高度相对于钻柱枢转。

根据钻柱中的部件的几何形状，有时候比较可取的是，沿着钻柱调节拆卸扳手的垂直高度，以使拆卸扳手能够沿着钻柱接合适当的位置。在一些特定的钻孔操作中，例如潜孔(down-the-hole,dth)锤钻，垂直调整变得更加重要。在dth锤钻组件中，沿着钻柱在钻头附近的地方存在一段很小的范围(例如，在通常用于将钻头连接到钻柱其余部分的锤的位置)，该范围强到足以用扳手夹紧，而不会损坏锤。该范围可以随不同的锤而变化。此外，沿着钻柱设置的不同节段和部件可能需要扳手接合在不同的高度。因此，在这个领域中需要一种耐用、紧凑、坚固和能够垂直移动的拆卸扳手。

技术实现要素：

根据某一构造，一种用于钻孔机的拆卸扳手组件包括两个支撑轴。所述两个支撑轴中的每一个均被配置成沿与钻孔机上的钻管相应的方向延伸。所述拆卸扳手组件还包括连接至所述两个支撑轴的运载件。所述运载件能够沿着所述两个支撑轴直线运动。所述拆卸扳手组件还包括：拆卸扳手，所述拆卸扳手可枢转地连接至所述运载件或者所述两个支撑轴中的一个。所述拆卸扳手具有第一端和第二相对端，所述第一端连接至所述运载件或者所述两个支撑轴中的一个，所述第二相对端被配置成接合所述钻管。

根据另一构造，一种用于钻孔机的拆卸扳手组件包括：两个支撑轴，其中所述两个支撑轴中的每一个均被配置成沿与钻孔机上的钻管相应的方向延伸。所述拆卸扳手组件还包括：连接至所述两个支撑轴的运载件。所述运载件能够沿着所述两个支撑轴直线运动，其中所述运载件包括顶板和底板。所述拆卸扳手组件还包括：拆卸扳手，所述拆卸扳手被可枢转地连接至所述运载件或者所述两个支撑轴中的一个，所述拆卸扳手具有第一端和第二相对端，所述第一端被连接至所述运载件或者所述两个支撑轴中的一个，所述第二相对端被配置成接合所述钻管。所述拆卸扳手组件还包括：第一致动机构，所述第一致动机构用于使所述拆卸扳手相对于所述运载件枢转，其中所述第一致动机构设置在所述顶板和所述底板之间。所述拆卸扳手组件还包括：第二致动机构，所述第二致动机构设置在所述两个支撑轴之间。所述第二致动机构包括主体和杆，所述杆相对所述主体移动并在所述主体内滑动。

通过考虑以下具体说明和附图，本发明的其它特征和方面将变得更为明显。

附图说明

图1是根据某一构造的钻孔机的侧视图；

图2a是与图1钻孔机一起使用的、处于第一垂直位置的拆卸扳手组件的透视图；

图2b是图2a的拆卸扳手组件处于第二垂直位置时的透视图；

图3是拆卸扳手组件的运载件的透视图；

图4是拆卸扳手组件的放大局部透视图；

图5是拆卸扳手组件的另一放大局部透视图；

图6是在钻孔机上的拆卸扳手组件的局部透视图；

图7a是与图1钻孔机一起使用的、处于第一垂直位置的拆卸扳手组件的另一构造的透视图；

图7b是图7a的拆卸扳手组件处于第二垂直位置时的透视图；

图8是图7a的拆卸扳手组件的运载件的透视图；

图9是图8运载件的第一部分的截面图；

图10是图8运载件的第二部分的截面图；

在详细说明本发明的任何实施例之前，应当了解的是，本发明的应用不限于在具体实施方式中讨论的和在附图中展示的部件的详细构造和排布。本发明可用于其它实施例，也可用多种方式实施本发明。而且，可以理解的是，在此使用的措辞和术语以描述为目的，其不应被视为限制性的。

具体实施方式

如图1所示，爆破孔钻孔机10被示为具有：钻塔或钻井架14、支撑钻塔14且在钻塔14下方的底座18(例如，机械室)、连接到底座18的驾驶室22，以及由履带驱动器30驱动以沿地面34驱动钻孔机10的履带26。爆破孔钻孔机10还包括钻柱38，钻柱38包括多个部件，例如钻管(drillpipe)、减震器、螺纹件、钻头和钻头稳定器。钻柱38构造成向下(例如，垂直地)延伸通过地面34并进入钻孔。

爆破孔钻孔机10还包括：将爆破孔钻孔机10支撑在地面上的调平起重器42、将钻塔14支撑在底座18上的撑杆46、连接到钻塔14以驱动钻床头54的钻床头马达50，以及将钻床头54与钻柱38的上端60连接在一起的连接器58。爆破孔钻孔机10的其它构造不包括：例如驾驶室22、撑杆46、或如上所述的一种或多种其它部件。

如图2a-6所示，爆破孔钻孔机10还包括用于向钻柱38施加扭矩的拆卸扳手组件100，以便分离由于在钻柱38上的操作应力所导致的挠曲、结合和焊接而固定在一起的部件。在图示的构造中，拆卸扳手组件100被用作爆破孔钻孔机10的改进或附加部件。在其它构造中，拆卸扳手组件100是爆破孔钻孔机10的一体部件。在所示的构造中，拆卸扳手组件100被连接到钻塔14的下板102(图6)，以便与钻塔14的其余部分一起移动。在一些构造中，拆卸扳手组件100被连接到底座18。

如图2a-2b所示，拆卸扳手组件100包括：基板104、安装构件108、在基板104和安装构件108之间延伸(例如，垂直地)的两个支撑轴112，116、以及能够用第一致动机构124(例如，液压或空气致动的气缸，直线致动器等)沿支撑轴112，116移位的运载件120。在所示的构造中，第一致动机构124包括主体125和能够相对于主体125移动并在主体125内滑动的杆126。拆卸扳手128(图中显示正在移动)在其近端130可枢转地连接至运载件120。在一些构造中，拆卸扳手128由第二致动机构(例如，液压或空气致动的气缸，直线致动器等)致动，以使拆卸扳手128围绕轴a枢转，以及移动拆卸扳手128的远端或工作端136以使拆卸扳手128与钻柱38的部件接合和脱离(参见例如图7a、7b中的第二致动机构328)。拆卸扳手128可以是任何类型的拆卸扳手，并且不受所示的具体结构的限制。在一些构造中，轴a是运载件120和拆卸扳手128直线运动的轴(经由第一致动机构124)，并且是拆卸扳手128的旋转轴。在一些构造中，轴a平行于钻柱38。

如图3和4所示，运载件120包括：与底板144间隔开的顶板140，其中两个平行的管148，152在其间延伸。管148，152中的每一个均限定内壁，该内壁的尺寸和形状适于容纳支撑轴112，116中的一个。在所示的构造中，管148，152中的每一个均还包括围绕内壁设置的一个或多个轴承156，160，以促进与支撑轴112，116的滑动接合。在一些构造中，轴承表面由管148，152的内壁限定，从而不需要其它轴承构件。运载件120还包括：延伸穿过顶板140的至少一部分的至少一个安装孔164，安装孔164与延伸穿过底板144至少一部分的至少一个对应的安装孔168对准。在所示的构造中，安装孔164，168能够容纳在顶板140和底板144之间延伸的销172(图4)，并且销172能够支撑拆卸扳手128的近端130。在所示的构造中，运载件120还包括：在顶板140和底板144中的每一个内的至少一个孔176(图3)，其中孔176能够容纳第一致动机构124，以及将第一致动机构124和/或第二致动机构安装至运载件120的至少一个孔180(例如，螺纹孔，销孔等)，孔176，180限定安装区域184。

如图4所示，支撑轴112，116容纳在管148，152内，销172容纳在安装孔164，168内，并且第一致动机构124被容纳在孔176内。第一致动机构124经由连接到孔180的安装组件188而被固定至运载件120。在所示的构造中，安装组件188包括：在孔176的相对侧被连接到载体120的两个轴台(pillowblock)192，以支撑第一致动机构124的枢座(trunnionmount)196。然而，其它构造可以包括不同安装组件，以替换上述安装组件188或者作为上述安装组件188的附加。

如图5所示，拆卸扳手组件100的基板104被连接到支撑轴112，116，并且包括钻孔机安装孔200(例如，以将基板104连接到底座18)和致动机构安装组件204。在图示的构造中，致动机构安装组件204包括分离安装块208，分离安装块208具有延伸穿过安装块208并且连接到第一致动机构124的端部的销212。在一些构造中，销212垂直于安装组件188的枢座196延伸，从而产生万向接头以将第一致动机构124与可能影响使用寿命的不期望的力隔离。

如图6所示，拆卸扳手组件100(注意，图中未示出第一致动机构124)被附接到爆破孔钻孔机10的底座18和钻塔14。在所示的构造中，经由延伸穿过钻孔机安装孔200的紧固件216来将底板104连接至爆破孔钻孔机10，其中安装构件108以类似的方式在从钻柱38偏移的位置处被连接到钻塔14。拆卸扳手128可以被枢转而接合(图示)和脱离(未示出)钻柱38。其它构造可以包括将拆卸扳手组件100安装到爆破孔钻孔机10的其它安装结构(例如，焊接等)。

在操作中，拆卸扳手组件100使拆卸扳手128绕垂直轴a枢转，同时还沿着支撑轴112，116垂直移动拆卸扳手128。这种垂直移动允许用户能沿着钻柱38的最佳节段对准拆卸扳手128的工作端136。需要注意的是，虽然这里使用了术语“垂直轴”，但是在一些操作期间，钻塔14可以在钻孔期间相对于地面以一定角度倾斜(即，角钻)，这将使轴a也倾斜，因此其不再是垂直的。在获得拆卸扳手128的最佳高度之前或之后，用户将拆卸扳手128枢转成与钻柱38接合。一旦接合，拆卸扳手128就被操作，从而施加高水平的扭矩二分离在之前被适当固定到位的钻柱部件，或者可选地，将新部件附接到钻柱38。一旦完成该操作并且不再需要拆卸扳手128，那么拆卸扳手128就枢转离开钻柱38，从而使其它钻孔操作不被禁止。

第一致动机构124和/或第二致动机构可以被手动操作，或者可以是自动的。例如，如图1所示，在一些构造中，第一致动机构124和/或第二致动机构被可操作地连接到包括开关/按钮的控制器400(图1)，以允许操作者控制每个致动机构的运动。在一些构造中，控制器400包括用于控制操作的用户界面。在一些构造中，控制器400根据预定的操作参数操作第一致动机构124和/或第二致动机构(例如，自动地)。在一些构造中，控制器400包括单个按钮，以致动拆卸扳手组件100的操作。在一些构造中，控制器400收集来自钻柱38和拆卸扳手组件100的反馈，以便使拆卸扳手组件100部分地或完全地自动化，并且适当地对拆卸扳手组件100进行操作。在一些构造中，由操作员单独地手动致动第一致动机构124和第二致动机构中的每一个。

图7a-10示出了拆卸扳手组件300的第二构造，其类似于图1-6所示的拆卸扳手组件100的构造。拆卸扳手组件300是并入新的爆破孔钻孔机10的原创特征，而不是一种改装。因此，这里的描述将集中于与图1-6所示结构不同的方面。然而，应当注意，在该构造中呈现的任何特征和替代可以被并入或代入图1-6的实施例中，反之亦然。

如图7a和7b所示，拆卸扳手组件300包括第一基板304、第二基板308和第一安装板310，上述每一项均(例如通过紧固件等)被连接到爆破孔钻孔机10。拆卸扳手组件300类似地包括垂直延伸的两个或多个支撑轴312，316，其具有能够用第一致动机构324(例如，液压或空气致动的气缸，直线致动器)沿支撑轴312，316移位的运载件320。在所示的构造中，第一致动机构324包括主体325和杆326，杆326相对于主体325移动并在主体325内滑动。在所示的构造中，支撑轴316被管道旋转架(pipecarousel)327(例如，用于保持钻管)共享，以使拆卸扳手组件300所占据的板面空间(deckspace)最小化。在一些构造中，主体325被固定到管道旋转架327。如图7a和7b所示，拆卸扳手组件300还包括用于使拆卸扳手332枢转的第二致动机构328(例如，液压或空气致动的气缸，直线致动器等)。在所示的构造中，第二致动机构328被设置在运载件320内，并且其一端连接至支撑轴312，316中的一个，而其另一端被连接至拆卸扳手332。

如图8所示，运载件320包括顶板336和底板341。在运载件320的一端，管344在顶板336和底板341之间延伸并连接顶板336和底板341，并且被构造成容纳支撑轴312，316中的一个。在另一端，一对孔348，352形成在顶板336和底板341中，以使孔348，352对准，从而接收支撑轴312，316中的另一个(例如，也用于可枢转地支撑管道旋转架的共享的支撑轴316)。另外，支撑构件356(例如，肋)在顶板336和底板341之间并且在管344和孔348、352之间延伸，以增强运载件320的刚性。

继续如图8所示，顶板336包括连接到第一致动机构324并为其提供支撑的第一安装构件360。运载件320还包括第二安装构件364，第二安装构件364包括支撑在管344上的销孔368，销孔368用于安装第二致动机构328。如图7a和7b所示，拆卸扳手332被安装至支撑轴316，以使拆卸扳手332与运载件320一起垂直移动，并且还围绕支撑轴316枢转。

如图9和10所示，拆卸扳手组件300还包括接合支撑轴312，316的轴承(例如，自润滑塑料衬套、球轴承等)。如图9所示，管344包括设置在内壁上的轴承372，以促进运载件320与支撑轴312的滑动接合。如图10所示，拆卸扳手332包括用于与运载件320(图10)的顶板336和底板341之间的支撑轴316接合的轴承376，以使得该构造中的拆卸扳手332被单独地连接到在板336，341之间的支撑轴316本身(与直接连接到运载件320本身不同)。

在操作中，拆卸扳手组件300所起的作用与上述拆卸扳手组件100的作用大体相同，因为拆卸扳手332可以通过在轴312，316上的运载件以及第一致动机构324而垂直移动(或者例如在角钻(angledrilling)期间以某一倾斜角)，并且能够通过第二致动机构328枢转地移动。然而，如图1-6所示，杆126保持静止，而主体125随着运载件120移动，但是在图7a-10中，主体325保持静止，而杆326随着运载件320移动。其它构造包括与所示不同的布置。

为了沿着钻柱38接合在适当位置，拆卸扳手组件100、300的垂直可调节性在特定情况下是有利的。在一些特定的钻孔操作中，例如潜孔(dth)锤钻中，此特征变得更加重要。如上所述，在dth锤钻组件中，沿着钻柱在钻头附近的地方存在一段很小的范围(例如，在锤的位置)，该范围足够强到用扳手的工作端(例如，工作端136)夹紧，而不会有损坏钻锤的风险。该范围可以随不同的锤而变化。因此，扳手的垂直位移有助于提高拆卸扳手组件100、300的性能。

此外，拆卸扳手组件100、300是紧凑、耐用和稳定的结构，其虽然使用相对少量的简单部件，但却具有大的运动范围。提高上述拆卸扳手组件100、300的耐久性的一个特征是包括多于一个的垂直支撑轴，因为轴112、116、312、316抵抗由操作拆卸扳手128、332而产生的抵抗力矩的力，所以增强了耐久性。这减少了对额外结构部件和支撑部件的需求，从而降低成本，易于制造，并使所需的板面空间最小化。此外，能够更好地遮蔽致动机构以免受操作压力源的影响，并且竖直位移使得钻孔机更适应于附加的部件。也就是说，因为拆卸扳手组件100、300能够被垂直操纵而接近钻柱，所以妨碍传统的枢转拆卸扳手的部件现在可以被包括在爆破孔钻孔机10中。

虽然已经参照某些优选实施例详细描述了本发明，但是在所描述的本发明的一个或多个独立方面的范围和精神内存在多种变化和修改。