本公开涉及一种杆操纵装置。其进一步涉及一种包括杆操纵装置的钻机以及一种用于操纵钻杆的方法。
背景技术：
1、探矿和勘探钻探是矿山生命周期中的第一阶段，之后为开发、开采，最终为关闭与复垦。钻探钻入地下深处，并带回在指定深度处发现的样本。如果在远离地表的给定点处存在任何矿化现象，则钻探能够给出直接的答案，并且能够量化其在特定深度处的存在。
2、勘探钻探有两种主要方法：取芯钻探和反循环钻探。取芯钻探获取在一精确深度处的地表固态圆柱状样本，并且反循环钻探获取压碎的样本，包括来自钻孔中的相当确定的深度的岩屑。深度可以在1000米以上。
3、在岩石钻探过程中，当钻探深孔时，有必要接合多个钻杆以形成钻杆柱。在钻杆柱的组装和拆卸过程中，钻杆必须在钻杆储存装置与钻机之间转移。杆操纵装置可以用于在钻杆储存装置与钻机之间转移钻杆。
4、存在具有用于储存钻杆的集成杆储架的钻机。杆储架具有有限的容量，并且可能需要再填充。此外，杆储架通常包括具有特定直径或长度的钻杆，原因是它们通常为定制的。
5、当杆储架集成在钻机上时，它们占用钻机的空间，并且由于杆储架加上钻杆的重量的原因，钻机需要适应增加的重量。有时导致重心(cog)偏移。此外，杆储架构建为从特定位置拾取钻杆。
6、可以在钻机与杆储架之间使用中间杆搁置组件。该杆搁置组件也需要定制的杆储架。如果杆储架集成在钻机上，则它需要空间，并且钻机需要适应增加的重量。如果杆储架处于外部，则它需要与钻机对准，这非常耗时。
7、另一问题在于，该设计使得相同的钻杆将用于钻探，导致杆磨损增加。
8、钻杆的转移可能需要手动执行，并且由于每根钻杆的重量相当重，所以存在工人受伤的严重风险。
9、钻机可能位于诸如通过火车或卡车的通过常规交通工具难以抵达的区域中。因此，将杆储架和杆操纵装置运送到该位置可能存在问题。
技术实现思路
1、本公开旨在提供一种在至少一些方面改善的待用于钻机(例如勘探钻机)的杆操纵装置。
2、根据第一方面，本公开提供一种根据权利要求1所述的杆操纵装置。所述杆操纵装置被配置以安装在钻机的桅杆上。所述杆操纵装置包括：
3、-吊杆，被配置以可旋转地安装在所述桅杆上；
4、-第一组致动器，被配置以使所述吊杆绕着与所述桅杆的纵向轴线垂直的第一旋转轴线并且绕着与所述吊杆的纵向轴线垂直的第二旋转轴线旋转；
5、-杆夹持器组件，绕着与所述吊杆的所述纵向轴线垂直的第三旋转轴线可旋转地附接到所述吊杆。
6、所述杆夹持器组件包括至少一个机械夹持器，所述杆夹持器组件被配置以可释放地夹持钻杆。
7、杆操纵装置提供夹持器组件的高移动性，从而提高了触及钻机外部的钻杆的可能性。这可以改善钻机的功能性。例如，钻机不需要杆储架，并且杆操纵装置可以用在通过普通交通工具难以到达的地方。
8、可选地，所述第一组致动器可以包括第一致动器和第二致动器，所述第一致动器和所述第二致动器中的至少一个是线性致动器。该致动器实现绕着各旋转轴线旋转的可能性。
9、可选地，所述第一组致动器可以包括两个旋转致动器。旋转致动器运行平稳。此外，在整个工作区间内可用的扭矩是恒定的。
10、可选地，所述第一组致动器可以包括两个线性致动器。
11、可选地，所述杆操纵装置可以包括配置以使所述杆夹持器组件绕着所述第三旋转轴线旋转的旋转致动器。旋转致动器实现杆夹持器组件的良好移动性。
12、可替代地，所述杆操纵装置可以包括配置以使所述杆夹持器组件绕着所述第三旋转轴线旋转的线性致动器。
13、可选地，所述吊杆可以具有1.0米～6.0米的长度，或优选地具有1.5米～5.0米的长度。
14、可选地，所述吊杆可以是能调节的，并且所述杆操纵装置可以包括配置以使所述吊杆沿着所述吊杆的所述纵向轴线伸出和缩回的第二组至少一个致动器。该致动器有利于吊杆的可能的伸出和缩回。可选地，该第二组至少一个致动器可以是至少一个线性致动器。
15、可选地，所述吊杆可以是能调节的，并且所述杆操纵装置可以包括配置以使所述吊杆沿着所述吊杆的所述纵向轴线伸出和缩回的第二组至少两个致动器。可选地，该第二组至少两个致动器可以是至少两个线性致动器。
16、所述吊杆可以是能延伸的吊杆。此外，所述吊杆可以是液压能延伸的吊杆。所述能延伸的吊杆可以由若干个延伸吊杆组成，这些延伸吊杆一起形成能延伸的吊杆。
17、可选地，当所述吊杆完全缩回时，所述吊杆可以具有1.0米～2.0米的长度。可选地，当所述吊杆完全伸出时，所述吊杆可以具有2.0米～6.0米的长度。
18、可选地，所述杆操纵装置可以包括诸如托架的附接元件，其中所述吊杆被配置以经由所述附接元件安装在所述桅杆上。托架有利于将吊杆附接到桅杆。
19、可选地，所述第一组致动器可以布置在所述附接元件上。
20、可选地，所述吊杆可以是伸缩式吊杆，包括一个固定管以及至少一个滑动管。伸缩式吊杆可以有利于吊杆的可能的伸出和缩回。
21、可选地，所述至少一个滑动管通过所述第二组致动器中的至少一个致动器可以是能移动的。
22、可选地，所述吊杆可以是伸缩式吊杆，包括一个固定管以及至少两个滑动管。所述滑动管通过所述第二组致动器中的至少两个致动器可以是能移动的。
23、可选地，所述固定管和所述至少一个能滑动的管中的每个可以具有1.0米～2.0米的长度，或优选地具有1.4米～2.0米的长度。
24、可选地，所述杆夹持器组件可以包括至少一个磁性夹持器。磁性夹持器可以有利于杆夹持器组件的夹持能力。它可以更容易地夹持钻杆，并且钻杆不需要有序放置或存放于杆储架中。此外，由于杆夹持器组件有利于钻杆的夹持，因此可以不需要杆储架。
25、可选地，所述杆夹持器组件可以包括至少两个磁性夹持器。当使用两个磁性夹持器时，其可以更灵活地触及杆，并且杆可以随机放置，并且无论如何都可以由杆夹持器组件触及和夹持。
26、可选地，所述磁性夹持器之间的中心距可以为0.8米～2.5米，或优选地可以为0.9米～1.4米。
27、可选地，所述杆夹持器组件可以包括具有与所述吊杆的所述纵向轴线垂直的纵向轴线的梁，其中所述至少一个机械夹持器附接到所述梁，并且其中所述梁沿着其的所述纵向轴线能移动。这有利于钻杆的拾取与投放。
28、可选地，所述杆夹持器组件可以包括具有与所述吊杆的所述纵向轴线垂直的纵向轴线的梁，其中所述至少一个磁性夹持器和所述至少一个机械夹持器附接到所述梁，并且其中所述梁沿着所述梁的所述纵向轴线能移动。磁性夹持器和机械夹持器沿着梁的纵向轴线移动的可能性进一步有利于夹持在钻机外部随机布置的钻杆的可能性，此外，钻杆的长度可以变化。
29、可选地，所述至少一个机械夹持器和两个磁性夹持器附接到所述梁，并且所述磁性夹持器之间的中心距可以为0.8米～2.5米，或者优选为0.9米～1.4米。
30、可选地，所述梁可以包括中间部分以及相反的第一端部分和第二端部分，其中所述至少一个机械夹持器附接到所述中间部分，并且其中所述至少一个磁性夹持器包括附接到所述第一端部分的第一磁性夹持器以及附接到所述第二端部分的第二磁性夹持器。机械夹持器和磁性夹持器的这种布置提高了夹持位于钻机外部且未按任何顺序特别布置的钻杆的可能性。
31、可选地，所述杆操纵装置可以被配置以在第一位置与钻机的旋转单元之间转移钻杆。
32、可选地，所述第一位置可以位于所述钻机外部。包括配置以可旋转地安装在桅杆上的吊杆的新的杆操纵装置具有改善的移动性并且能够触及钻机外部。
33、可选地，所述杆操纵装置可以在45度～90度的钻探角度α下操作。杆操纵装置能够安装在倾斜的桅杆上。例如，桅杆可以相对于水平方向倾斜45度的角度。
34、可选地，所述杆操纵装置可以是直升机可携带的。这使得能够将杆操纵装置运送到诸如通过火车或卡车的通过普通交通工具难以到达的区域。
35、可选地，所述杆操纵装置可以包括配置用于直升机可携带的吊耳。吊耳使得能够将杆操纵装置运送到通过普通交通工具难以到达的区域。
36、可选地，所述杆操纵装置可以被配置以安装在勘探钻机的桅杆上。杆操纵装置以适用于勘探钻机的方式配置。杆操纵装置的灵活性使得能够在需要钻探非常深的孔的勘探钻机中使用长钻杆。可选地，杆操纵装置可以被配置以安装在取芯钻机的桅杆上。可选地，取芯钻机可以是地表取芯钻机。
37、可选地，所述至少一个机械夹持器可以是能调节的，用于不同的杆尺寸。能够操纵不同尺寸的钻杆是非常有利的。
38、可选地，所述至少一个磁性夹持器可以是能调节的，用于不同的杆尺寸。能够操纵不同尺寸(在钻杆的长度和厚度两个方面)的钻杆是非常有利的。
39、根据第二方面，本公开提供一种使用如在本文中公开的杆操纵装置在第一位置与在钻机的旋转单元处的第二位置之间转移钻杆的方法。所述方法包括：
40、-通过所述杆夹持器组件夹持所述钻杆，
41、-通过使所述吊杆绕着与桅杆的纵向轴线垂直的第一旋转轴线并且绕着与所述吊杆的纵向轴线垂直的第二旋转轴线旋转，并且通过使杆夹持器组件绕着与所述吊杆的所述纵向轴线垂直的第三旋转轴线旋转，平移保持所述钻杆的所述杆夹持器组件，以及
42、-释放所述杆夹持器组件的所述夹持。
43、第一位置可以位于诸如杆储架的钻杆储存装置中，或者其可以位于地面上。
44、利用该方法，可以实现钻杆的便捷夹持，并且增强夹持不同尺寸和不同长度的钻杆的自由度。
45、可选地，提供一种用于转移钻杆的方法，其中所述第一位置可以在所述钻机外部。这可以因杆操纵装置的改善的移动性而实现。
46、根据第三方面，提供一种电子控制单元，所述电子控制单元被配置以控制如在本文中公开的杆操纵装置，以执行如在本文中公开的方法。
47、根据第四方面，提供一种钻机，包括如在本文中公开的杆操纵装置和桅杆，其中所述杆操纵装置安装在所述桅杆上。
48、将在详细描述和所附附图中呈现并进一步解释杆操纵装置、方法、电子控制单元和钻机的其它实施例、示例和优势。
49、定义
50、就“直升机可携带的”而言，意指其通过直升机是可携带的。
51、就“桅杆”而言，意指在纵向方向上延伸的支撑装置。在这种情况下，桅杆从钻机延伸并且可以是用于例如杆操纵装置和旋转单元的支撑件。桅杆可以从钻机在向上方向上延伸。桅杆可以相对于水平方向以45度～90度的角度延伸。
52、就“安装在桅杆上”而言，意指杆操纵装置可拆卸地布置在桅杆上。杆操纵装置被配置以安装在桅杆上，这意指当需要时可以将杆操纵装置安装在桅杆上。当杆操纵装置未在使用中时，其可以位于钻机外部的储存装置中。此外，如果在钻机附近没有杆操纵装置，则可以例如通过直升机将杆操纵装置运送到钻机。