处理钻屑的方法、钻岩设备的灰尘收集系统及变换器单元 |
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| 申请号 | CN200980135123.3 | 申请日 | 2009-09-09 | 公开(公告)号 | CN102149897A | 公开(公告)日 | 2011-08-10 |
| 申请人 | 山特维克矿山工程机械有限公司; | 发明人 | 汉努·保库宁; 奥西·蒂耶纳里; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及处理 钻屑 的方法、钻岩设备的灰尘收集系统以及变换器单元。钻屑基于 水 含量而被引导到灰尘分离器(14)或在灰尘分离器(14)之前离开灰尘收集系统，以防止由过量含水的钻屑对所述灰尘收集系统造成的问题。能通过基于水含量选择变换器单元(16)的操作 位置 而利用所述变换器单元(16)来引导钻屑。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种处理钻屑的方法，在所述方法中，通过灰尘收集系统引导钻屑离开钻孔(9)，其特征在于， |
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| 说明书全文 | 处理钻屑的方法、钻岩设备的灰尘收集系统及变换器单元技术领域[0001] 本发明涉及处理钻屑的方法，在该方法中，通过灰尘收集系统引导钻屑离开钻孔。 [0002] 本发明还涉及钻岩设备的灰尘收集系统，该系统至少包括放置在钻孔的孔口上的抽吸漏斗、在系统中产生抽吸作用的抽吸装置、至少一个灰尘分离器和从抽吸漏斗通向灰尘分离器的管道。 [0003] 本发明还涉及用于引导钻屑的变换器单元。 背景技术[0004] 当钻凿岩石和土壤时，钻凿产生大量灰尘。当通常例如利用加压空气、液体或其组合冲洗钻孔时，灰尘往往会随着冲洗所用的物质一起扩散到环境。不仅从钻凿设备操作者的职业健康角度而且也从环境角度而言，重要的是要防止灰尘扩散，例如，特别是当在稠密居住区或其它定居区附近或者在矿山中进行钻凿时。为了从钻岩设备中除去灰尘，已经开发了各种灰尘收集系统，借助灰尘收集系统，灰尘被移离钻凿位置和/或被处理，例如通过分离用于灰尘岩石物质和其它固体的排放空气。通常，例如，分离采用了特定的灰尘分离器。 [0005] 当钻凿岩石和土壤时，偶尔地会遇到所谓的水孔，即钻孔含有从孔外侧或通过孔的底部或孔壁泄漏出来的水。这在使用灰尘分离系统中引起问题，因为水进入灰尘分离器会损害设备的操作。由于通常难以预测水孔的发生，所以问题的快速干预需要设备操作者始终在岗并且高度警觉。此外，已知解决方法实际上基于使灰尘移除系统与孔分离，这造成问题，例如当钻凿停止时，或在灰尘移除中中断抽吸时，含水的钻屑滑回到钻孔内，这可能在通到灰尘分离器的灰尘管中引起钻屑的阻塞。 发明内容[0006] 本发明的目的是提供处理钻屑的新颖且改进的方法、钻岩设备的灰尘收集系统和变换器单元。 [0007] 本发明的方法的特征在于，利用具有至少第一操作位置和第二操作位置的至少一个变换器单元在灰尘收集系统中引导钻屑，并且在于，确定钻屑中的水含量，并根据钻屑中的水含量，在第一操作位置将钻屑引导到一个或多个灰尘分离器，以及在第二操作位置，在灰尘分离器之前引导钻屑离开灰尘收集系统。 [0008] 本发明的系统的特征在于，包括具有至少两个操作位置的至少一个变换器单元，在第一操作位置，提供了从抽吸漏斗至灰尘分离器的连续管道，在第二操作位置，没有提供从抽吸漏斗至灰尘分离器的连续管道，且因此钻屑在灰尘分离器之前被引导离开灰尘收集系统。 [0009] 本发明的变换器单元的特征在于，其能设置在至少两个操作位置，在第一操作位置，提供了从钻屑的入口管道到钻屑的排放管道的连续管道，且在第二操作位置，从钻屑的入口管道到钻屑的排放管道的管道被切断。 [0010] 本发明的基本思想是能选择操作位置，其中如果钻屑中的水含量升高到使得其能破坏灰尘分离器的操作，则钻屑在灰尘分离器之前被引导离开灰尘收集系统。这可以通过例如在用于钻凿的灰尘收集系统中或与其相连接地设置变换器来实现，借助变换器，能防止过量含水的钻屑进入灰尘分离器。 [0011] 本发明的优点是，当钻屑中的水含量上升得过高时，钻屑可容易地被引导，使得其不进入灰尘分离器而破坏其操作。而且，本发明的优点是，防止了湿的钻屑阻塞通向灰尘分离器的灰尘管道。 [0012] 实施例的基本思想是为钻屑中的水含量设定至少一个上限值，并且当超过上限值时，在灰尘分离器之前引导钻屑离开灰尘收集系统。该实施例的优点是可更明确地进行操作位置的选择且超过限值的信息可被传递给钻凿设备的操作者。此外，实践中，限值的确定通常是操作位置的选择的自动控制的先决条件。 [0013] 实施例的基本思想是钻凿设备的操作者根据感觉评估钻屑中的水含量并且手动地选择是将钻屑引导到灰尘分离器还是在灰尘分离器之前引导钻屑离开灰尘收集系统。该实施例的优点是它易于实施。 [0014] 实施例的基本思想是自动地确定钻屑中的水含量并将钻屑的湿度信息传递给钻凿设备的操作者，该操作者手动地选择是将钻屑引导到灰尘分离器还是在灰尘分离器之前引导钻屑离开灰尘收集系统。该实施例的优点是水含量的变化的观察变得更容易且人为误差的机会降低了。 [0015] 实施例的基本思想是自动地确定钻属中的水含量并将信息传递到控制单元，该控制单元基于钻屑中的水含量选择操作位置，由此钻屑被引导到灰尘分离器或者，当水含量过高时，在灰尘分离器之前离开灰尘收集系统。该实施例的优点是其进一步降低人为误差的机会且有利于钻凿设备的操作者的工作，这是因为在常规解决方案中，钻屑中水含量的上升的监测通常需要在钻凿过程中钻凿设备的操作者的始终在岗并且高度警觉。 [0017] 实施例的基本思想是在距钻孔一定距离处引导在灰尘分离器之前从灰尘收集系统移除的过量含水的钻屑。该实施例的优点是在钻凿停止之后，不允许过量含水的钻屑滑回到钻孔中，且因而不会使钻孔的孔边缘或孔壁塌陷。 [0018] 实施例的基本思想是灰尘收集系统或变换器单元包括控制单元，该控制单元设置成根据钻屑中的水含量来选择并改变变换器单元的操作位置。该实施例的优点是其实现了操作位置的自动控制而不需要钻凿设备的操作者必须参与其中。 [0019] 实施例的基本思想是变换器单元包括控制部件，该控制部件设置成在变换器单元的第二操作位置，在距钻孔一定距离处引导钻屑，其中钻屑在灰尘分离器之前被引导离开灰尘收集系统。该实施例的优点是不允许含水钻屑滑回到钻孔内。 [0020] 实施例的基本思想是抽吸漏斗用作变换器单元框架的至少一个部件，使得抽吸漏斗连接到至少两个排放管道且在抽吸漏斗内设置了转向管，在转向管的侧面上有一开口，由此通过转动该管能选择操作位置。该实施例的优点是变换器单元能作为抽吸漏斗的一部分而被实施，且因此不需要单独的变换器单元。 [0021] 实施例的基本思想是钻屑的入口管道为第一连接管，而且钻屑的排放管道为第二连接管，且这些连接管可相互移动，使得在第一操作位置形成有从第一连接管到第二连接管的连续管道，且在第二操作位置，从第一连接管到第二连接管的管道被切断。 [0022] 实施例的基本思想是变换器单元包括缸，借助于该缸，第二连接管能相对于第一连接管移动到第一操作位置和第二操作位置。该实施例的优点是其提供了相对于彼此移动连接管的可靠且自动可控的方式。 [0023] 实施例的基本思想是第二连接管设置在滑动结构中，其中第二连接管能相对于第一连接管从第一操作位置线性地移动到第二操作位置且反之亦然。该实施例的优点是连接管的相互移动可较好的控制。 [0025] 在附图中更详细的说明本发明的一些实施例，其中： [0026] 图1示出典型的钻岩设备及其灰尘收集系统的示意性侧视图， [0027] 图2示出设置在抽吸漏斗中的本发明的变换器单元的示意性侧视图，[0028] 图3a和3b示出本发明的处于两个不同操作位置的变换器单元的实施例的示意性侧视图， [0029] 图4a和4b示出本发明的处于两个不同操作位置的变换器单元的第二实施例的示意性侧视图， [0030] 图5a和5b示出本发明的变换器单元的第三实施例的示意性截面图，图5a为侧视图而图5b为顶视图。 [0031] 为了清楚起见，本发明的一些实施例在附图中以简化方式示出。在附图中，相同的附图标记指代相同的部件。 具体实施方式[0032] 图1示意性地示出包括灰尘收集系统的典型的钻岩设备1。所述钻岩设备1包括移动式运载体2，其中可设置一个或多个可移动的钻臂3。在钻臂3中，可设置钻凿单元4，该钻凿单元4可包括至少进给梁5和钻岩机6。钻岩机6在钻凿过程中可在进给梁5上移动，而钻岩机6中包括的撞击装置将冲击脉冲传递到工具7。随后，工具7远端处的钻头8破碎岩石且工具7穿入岩石。在钻凿过程中，形成了破碎的、部分粉状的岩石物质，其可以通过穿过工具7将空气、空气和水的混合物或一些其它冲洗介质从冲洗介质通道10进给到钻头8而从钻孔9排出。冲洗介质将钻屑推到钻孔的孔口，自此处，钻屑可通过包括在钻岩设备1中的收集系统来移除。此处提到的钻岩设备仅为一般的钻岩设备的一个示例且本申请中阐述的引导钻屑的方式可很好地适用于各种钻凿设备和系统而不限于上面所提到的。在本申请中，待从钻孔中除去的且包含在钻凿过程中与岩石分离的灰尘、岩石和其它物质的混合物、以及冲洗介质、水和可能与钻孔中的岩石物质混合的其它物质，被称为钻屑。 [0033] 通常，钻岩设备的灰尘收集系统包括一个或多个抽吸装置11，通过该抽吸装置11能提供必要的抽吸作用来沿抽吸管道13将钻屑在钻孔9的孔口处从抽吸漏斗12抽吸到灰尘分离器14。能有一个或多个灰尘分离器14。一般地，抽吸管道13为柔性的软管。抽吸漏斗12可以是管件，在该管件的上端和下端处有开口，使得工具7可被安装成穿过抽吸漏斗12。在抽吸漏斗12的侧面，可有至少一个连接管18或能连接抽吸管道13的另一个相应的结构。此外，关于抽吸漏斗12，可以有转移装置，从而抽吸漏斗12能相对于进给梁5移位，使得抽吸漏斗12在待钻岩石的钻凿持续时间内可转移，因此将不允许灰尘引入环境。例如，灰尘收集系统可进一步包括至少一个控制单元15，通过该控制单元15，能控制抽吸装置的操作。钻屑在灰尘收集装置中的行进方向由箭头A表示。 [0034] 在钻岩中，可能的是，在某些情况下，水从孔外部或穿过孔的底部或孔壁漏入钻孔。在该情形下，钻屑中的水含量可明显升高。高含水的钻屑阻塞灰尘分离器的过滤器且其也可能在管道和其它结构中引起阻塞并且因而危及灰尘分离器14的操作，因而，应该阻止这样的钻屑进入灰尘分离器14。甚至更严重的问题通常由阻塞通向灰尘分离器14的灰尘管道的过量含水的钻屑造成，这不能通过简单地停止灰尘收集系统中的抽吸作用来防止。 [0035] 本发明的解决方案实现了在灰尘收集系统中钻屑的方向的选择，使得普通成分的钻屑借助灰尘收集系统被从钻孔9引导到灰尘分离器14。代替地，当从灰尘分离器的可靠操作来看钻屑中的水含量过量时，钻屑被转向，绕过灰尘分离器14而离开灰尘收集系统，由此将防止灰尘分离器14和灰尘软管的阻塞。例如，能通过根据本发明的变换器单元来实现钻屑的方向，本发明的一些实施例在图2-5b中示出。 [0036] 图2示意性地示出本发明的设置在抽吸漏斗12的连接管18的管口处的变换器单元16。在根据该图的实施例中，变换器单元16包括连接部件17，抽吸管道13可用连接部件17而连接到变换器单元16。图4a和4b示出了类似的变换器单元，且结合所述图的说明更详细地说明了变换器单元的操作原理。在本发明的各种实施例中，变换器单元也可设置在实际的抽吸漏斗内，如稍后将在图5a和图5b中阐述的，或者设置在灰尘收集系统中的适于在钻孔9和灰尘分离器14之间使用的另一点处。 [0037] 图3a和图3b示意性地示出了本发明的处于两个不同操作位置的变换器单元16。该图的变换器单元16包括第一连接管19、第二连接管20以及构成滑动结构的平面连接和引导件，变换器单元16可借助第一连接管19连接到钻屑的入口管线，在图2的实施例中是连接到抽吸漏斗12的连接管18，变换器单元16可借助第二连接管20连接到钻屑的排放管线，在图2的实施例中是连接到抽吸管道13，第一连接管19和第二连接管20可借助平面连接和引导件而设置成相对于彼此可移动。在图3a和图3b的实施例中，第二连接管20还设置有用于连接到钻屑的排放管线的连接部件17。而且，变换器单元可包括结构、操作、使用等所需的其它部件，诸如支撑结构和各种连接部件。有利地，变换器单元16还可包括使连接管19和连接管20相对于彼此例如液压地或气动地移动所需的部件和致动器。有利地，变换器单元16还可包括用于控制变换器单元16的操作位置的控制单元。有利地，变换器单元16还可包括用于自动检测钻屑中水含量的自动检测器，如湿度检测器28。 [0038] 在图3a和图3b的实施例中，第一连接管和第二连接管均在管的端面的方向上设置在平面连接件22、23中，且这些连接件在其交界面方向上的相互运动利用变换器单元中包括的致动器24实现，例如利用液压或气动缸来实现。在本发明的各种实施例中，在权利要求书的范围内，第一连接管和第二连接管相对于彼此可移动的相互布置也能以其它方式来实现。 [0039] 图3a和图3b的变换器单元具有两个操作位置：第一操作位置和第二操作位置。第一连接管19固定地联接到钻屑的入口管道。而第二连接管20可借助滑动结构在箭头B的方向上相对于第一连接管19线性地移动，所述第二连接管20位于排放侧上且联接到钻屑的排放管道，例如抽吸管道13。根据钻岩设备1和灰尘收集系统的结构、使用环境及其它因素，移动方向B也可为除了图3a和图3b所示的之外的大体上在钻凿方向上、横向于钻凿方向或相对于钻凿方向倾斜。在变换器单元的其它实施例中，第一连接管19和第二连接管20也可设置成在旋转运动的方向上相对于固定枢轴点从第一操作位置相互地移动到第二操作位置，且反之亦然，或者第二连接管20可利用接头结构连接到第一连接管19，借此，第二连接管20可在第一操作位置设置到第一连接管19的管口以及从其离开。 [0040] 在图3a中，变换器单元被示出处于灰尘收集系统的正常操作位置，其中，离开钻孔9的钻屑与冲洗介质一起利用抽吸装置11被抽吸通过变换器单元16而进入灰尘收集系统。在该操作位置，第一连接管19和第二连接管20单独或与变换器单元的其它部件一起构成连续线路，该连续线路一方面使抽吸作用能够通过变换器单元16从抽吸装置11传递到抽吸漏斗12，且另一方面使钻屑能够从变换器单元16的第一连接管19穿过变换器单元16的第二连接管20朝灰尘分离器14输送。在本申请中，所涉及的上述操作位置称为第一操作位置。 [0041] 图3b则示出变换器单元16的第二操作位置，其中，当从灰尘分离器的无故障操作来看钻屑中的水含量过量升高时，第二连接管20通过致动器24从第一连接管19的管口移位，使得抽吸进入抽吸漏斗12的传递被停止且钻屑将不进入第二连接管20并穿过其中而到达灰尘分离器14。然而，因为冲洗介质的压力足以从钻孔9移除钻屑，所以含水钻屑随后在箭头C的方向上直接从第一连接管19或其延伸部分排放到灰尘收集系统外，由于钻屑中的高水含量，这通常不会在此处引起灰尘问题。在本发明的各种实施例中，变换器单元中的操作位置的控制能利用灰尘收集系统的控制单元15或待设置在变换器单元中的具体控制单元以最恰当的方式实施，例如，手动地实施。 [0042] 图4a和图4b从不同方向示出根据本发明的具有非常类似于图3a和图3b以及前面的说明的结构和原理的变换器单元的第二实施例的示意性侧视图。在该实施例中，与上述实施例不同，变换器单元16的排放侧设置有控制部件25，将被引导绕过灰尘分离器14的钻屑借助于所述控制部件25而在距钻孔9合适的距离处被引导，使得甚至当钻凿停止时含水钻屑也不能滑回到钻孔9内且因此不会使钻孔的孔边缘或孔壁坍塌。控制部件25可为固定地设置到变换器单元16的刚性部件或者其可为接头结构，类似连接管19、20，从而可能将分离的排放管道，诸如管子或软管，联接到变换器单元16，这使含水钻屑能被进一步引导远离钻孔9。为了避免问题而引导钻屑离开钻孔9的距离取决于许多因素，诸如钻凿条件和环境。 [0043] 图5a和图5b示意性地示出根据本发明的变换器单元的第三实施例，其中灰尘收集系统的抽吸漏斗12用作变换器单元16的至少一个框架部件。在该图的实施例中，灰尘收集系统的抽吸漏斗12设置有至少一个连接管18，该连接管18可连接到与灰尘分离器14相连接的管道，诸如抽吸管道13。此外，抽吸漏斗12设置有至少一个控制部件25，借助该控制部件25，钻屑可有利地在距钻孔一定距离处被引导绕过灰尘分离器14。在该实施例中，变换器单元16的操作位置基于设置在抽吸漏斗12内的转向管26，在该管的侧面上有开口27。该转向管可在抽吸漏斗12内被转动，使得当管被转动时，开口27可在连接管18的管口处或控制部件25的口处位于不同位置。在此情形，转向管的位置形成变换器单元的至少两个操作位置，其中所述第一操作位置将钻屑引导到灰尘分离器14，而且第二操作位置引导钻屑绕过灰尘分离器14。在图5a和图5b中，变换器单元被示出处于正常的，即第一操作位置，在该第一操作位置中，钻屑通过连接管18被引导到抽吸管道13且从此处沿灰尘收集系统到达灰尘分离器14。 [0044] 在根据本发明的变换器单元的各种实施例、钻屑的处理方法以及钻岩设备的灰尘收集系统中，可能以各种方式为钻屑选择操作位置。操作位置的选择可以由例如钻凿操作者来完成。在此情形下，例如，操作者基于感觉监测钻凿过程中钻屑中的水含量，且当从灰尘分离器14的操作来看水含量过量时，操作者可改变钻屑控制的操作位置。根据灰尘收集系统和变换器单元16的结构和功能，操作位置的改变可被设置成利用与变换器单元16相关的结构，利用旨在用于操作位置控制的控制装置或以一些其它适当的方式直接机械地执行。 [0045] 可选地，在本发明的各种实施例中，钻屑的水含量监测利用自动检测是可能的。例如，检测或测量的方式可以是直接的，如当使用湿度传感器时，或间接的，如当使用声学传感器时。湿度检测器28可以是直接或间接测量水含量的传感器，诸如，除了上面提到的那些以外，质量流传感器或光学传感器、基于照相机或图像处理的监测系统或其组合。来自湿度检测器28的测量和/或检测信息可以借助于数据传输线路29传输到装置的控制单元。数据传输线路可以是有线的或无线的。 [0046] 在本发明的利用了自动检测钻屑中水含量的实施例中，变换器单元16的操作位置的控制也可以有利地是自动的。在类似这样的实施例中，为钻屑中的水含量设定至少一个上限值，超过该值使得钻屑被引导绕过灰尘分离器14。通过自动检测的钻屑中的水含量以及所确定的至少一个限值，可能自动控制变换器单元16的操作位置的选择。因而，例如，能通过将湿度检测器28以及改变变换器单元16的操作位置的致动器的控制连接到控制单元来进行控制，控制单元例如可以是灰尘收集系统的控制单元15、变换器单元的具体的分离的控制单元或另外的可利用的控制单元。当采用了钻屑中水含量的自动检测时，变换器单元16的操作位置的选择当然也可机械地实现。在此情形下，自动水含量检测可有利地连接到通知限值被超过的报警装置。在本发明的各种实施例中，当必要时，钻屑中水含量的限值和变换器单元16的操作位置均可以多于上面提到的那些。 [0047] 上述钻屑中水含量的自动检测也可以分离于本申请中描述的钻屑处理方法、钻岩中的灰尘收集系统和变换器单元16来执行。在这些实施例中，可通过利用各种传感器、照相机和图像处理或其它可应用的方法或如上所述的其组合的水含量的直接或间接检测来实现钻屑中的水含量的检测，但在此情形中，钻屑控制不受水含量影响。 [0048] 代替钻屑控制，当需要时，例如，可以通过将钻屑中的水含量与使用者可观察的测量计或其它指示器、与给使用者的信号或报警结合或通过使使用者意识到检测到的水含量的一些其它方式来仅信息性地利用钻屑中的水含量。在此情形，使用者可以响应于钻屑的水含量，根据情形，例如通过关闭灰尘收集系统的抽吸或者通过从钻孔9的孔口移除抽吸漏斗12。有利地，自动确定的钻屑中水含量的信息也可以链接到灰尘收集系统的控制单元15或者另一个适当的控制器，借此也能实现对钻屑的水含量的上升的自动反应。有利地，这能通过为钻屑中的水含量设定至少一个上限值来实现，且当超过该值时，例如切断灰尘收集系统中的抽吸作用，从钻孔9的孔口移除灰尘收集系统的抽吸漏斗12或者以其它方式自动地防止钻屑进入灰尘分离器14。另外，可能通过直接控制冲洗空气的压力或流动或者其它钻凿参数，如钻凿的冲击功率、钻凿的进给力或速度和钻凿的旋转压力或速度，来对钻屑中水含量的上升做出反应。 [0049] 在某些情形，本申请中公开的特征可照上述这样使用，而不管其它特征如何。另一方面，当需要时，本申请中公开的特征可被组合起来以提供各种组合。 [0050] 附图和相关说明仅旨在示出发明思想。本发明的细节可在权利要求书的范围内进行改变。 |
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