操作工作组件的装置和方法

本发明涉及一种操作工作组件，特别是操作液压挖掘爪的装置和方 法，该液压挖掘爪与动力旋转头和钻杆一起用于钻孔的挖掘中，以排除如 岩石、砾石等的障碍物。

过去，当钻杆在钻孔里遇到障碍时，习惯做法是通过特殊装置排除障 碍物。通常使用一个连接有附加装置的爪式工具，例如：液压挖掘爪。

当钻杆从钻孔中取出时，附加装置应已在钻孔上准备好，插入钻孔然 后再从钻孔中取出该附加装置。此方法不仅浪费时间而且设备的效率低， 成本高。

本发明的主要目的在于克服挖掘钻孔的现有装置和方法的缺陷。

本发明的另外一个目的是提供一种操作工作组件，例如：液压挖掘爪的 方法和装置，该装置在钻探和排除钻孔里的障碍物时非常有效，而且省时，成 本低。

利用这样一种装置达到本发明的目的：该装置将机械量，例如：带有钻杆 的旋转动力头的转矩M和转速N(rpm)，有选择地和以给定的时间间隔转换 成液压动力。用一个液压线路将液压动力传递到工作组件上，例如：液压挖 掘爪，该工作组件连接到一个装置上。

基本上说，任何液压操作组件、装置或工具都可用作所述的工作组件。 本发明的方法和装置的一种应用是将连有凯氏方钻杆的动力旋转头的转矩 和转速传递到作为工作组件的液压挖掘爪上。凯氏方钻杆的转矩和转速经 附加转换装置传递到液压挖掘爪。转换装置在钻杆的液压挖掘爪之间，转 矩与转速通过变换钻杆的旋转方向转换成液压动力，这种液压动力施加到 液压挖掘爪上以使液压爪实现至少另外一种功能。

重要的是，通过由钻杆驱动的液压泵为液压挖掘爪的闭合油缸提供液压 液体，同时，连接到钻杆的液压头将钻杆的旋转动力传递到工作组件例如： 液压挖掘爪。当爪沉到钻孔底部以后，打开爪片旋入土壤。

在本发明的一个实施例中，液压头有一个以系数i增加钻杆转速的传动 装置，同时，以同样的系数减小钻杆的转矩。在传动装置和液压泵之间有 防断路机构，它在第一旋转方向把转速传递给液压泵，但是在相反的旋转 方向锁住液压泵。液压挖掘爪被放到钻孔底部后，打开的爪片可在钻杆的 旋转方向下旋入土壤。朝相反的旋转方向驱动液压泵，液压泵将液压流体 传递到液压油缸使工作组件的液压油缸动作。

用方向控制阀打开爪片，该阀具有转换液压流体流动方向的转换功 能。

最好是通过钻杆作用在液压挖掘爪上的拉力和压力来转换控制阀的方 向。另一个实施例中，通过转换套上的由预载弹簧作用的切换凸轮实现钻 杆和工作组件之间的轴向移动。当工作组件即液压挖掘爪被岩石或相似物 装满时，便由钻杆运送到地面上。如果液压爪可以拉向动力旋转头上的止 挡，这将是一个优点。用拉力切换方向控制阀，并将钻杆旋转运动转换成 液压能量以打开爪片。

位于一个其扭矩和转速被传递的组件(例如动力旋转头)和一个工作组 件(例如挖掘爪组件)之间的本发明的工作装置可以是广义上的液压消耗装 置。除爪组件或液压挖掘爪以外，液压驱动泵、冲头或马达都可经由圆周 力和啮合力的旋转传动而旋转，，同时，都可通过变换旋转方向进行液压操 作。

以下结合几个附图对本发明进行详细叙述，使本发明的上述及其它优 点更为明显。

图1是依照本发明的液压头，它将带有钻杆的动力旋转头的转矩和转 速rPm传递到工作组件；

图2和图3是处在不同的转换状态中的图1所示液压头；

图4是依照本发明的一种装置，其液压挖掘爪为工作组件，其液压油 缸与液压头平行设置。

图5是依照发明的一种装置，其液压挖掘爪为工作组件，其液压油缸 位于液压头的轴向延伸处。

下面通过不同的附图详述本发明。图中使用相同的参考数字代表同样 部件。

图1是一个液压头3，它作为工作装置产生出来自机械量的，特别是 来自钻杆2的转矩和转速(rpm)的液压动力，机械量经钻杆2传到钻孔底 部。钻杆2强力扭转连接到动力旋转头(未显示)，放置头产生出传递和转换 成液压动力的转矩和转速(rmp)。

液压头3有强力扭转连接到钻杆2的联轴器上的头盖21，头盖21通 过轴承31旋转连接到头套17。由头套17围绕的传动装置7、防断路机构 11和液压泵9都固定在旋转头套17上。位于下边的转换套15围绕着头套 17，转换套15具有转换部件，例如：预先用弹簧加载的切换凸轮16。强 力扭转连接到旋转头套17上的转换套15与位于钻孔底部(图中未显示)的工 作组件5(见图4和图5)其有强力扭转连接关系。

钻杆2在第一旋转方向的旋转运动从头盖21传递到传动装置的驱动轴 22。传动装置7，例如行星齿轮，有增速比i，通过系数1/i减少输入转矩 M并通过同样的系数i增加输入转速rpm。

传动装置的被驱动轴23，经联轴器13驱动防断路机构11的驱动轴 24，在第一旋转方向中，防断路机构11通过联轴器14将转矩和转速n未 受影响地传递到液压泵9的驱动轴。液压泵9从油箱27吸取液压流体并在 体积流量与压强中传递转矩和rpm。沿液压泵9的高压强一边的液压流体 经液压线路18送到阀20，例如：一个二位四通方向控制阀，再到液压工 作装置，在本实施例中就是液压挖掘爪5的液压缸6(见图4和5)。从液压 工作装置6液压流体经液压线路19和方向控制阀20回入油箱27。

钻杆2的与第一旋转方向相反的第二旋转方向上的转动可强力扭转地 传递到工作组件5，在第二旋转方向中防断路机构11被锁接，即防断路机 构的内件12与刚性连接在旋转头套17上的外环10相互连接到一起。

防断路机构11中的被驱动轴25不再相对于头套17转动，因此传动装 置的被驱动轴23以1/i倍的钻杆转矩保持静止。转速rpm和转矩经由传动 装置套7传递给旋转头套17，该头套17连接到转换套15。

永久地连接在转换套15上的工作组件5因此被钻杆2的转矩和转速 rpm驱动，以便在第二旋转方向使打开的爪片4(见图4和5)能够旋入钻孔 的底部。

带有用弹簧装置16预加载的切换凸轮15a的转换套15能够实现液压 流体的两个不同的流向，从而诸如液压挖掘爪之类的工作组件和液压头3就 不必为了换向而从钻孔中抽出，当通过钻杆2给液压头3施加额外负荷时，液 压流体可实现两个不同方向。转换套15设有弹簧装置16并可相对于钻杆2 作相对运动，转换套15可用来切换方向控制阀20。图2和3最好地表明了 根椐负荷来切换方向控制阀20。液压挖掘爪5(未显示)是在钻孔底部的这 个位置，并且钻杆2把负荷加到转换套15上，因而切换方向控制阀20转换液 压流体的流动方向。

图3是另一种切换状态，在该状态中，拉力作用于转换套15上，与图1和 图2的状态相比，转换套15朝着钻孔底部的方向移动到盖边的止档33上。 通过弹簧装置16产生出这一运动。当转换套15和相应的工作组件5被拉向 例如动力旋转头上(未显示)的止档33时，液压缸6(图中仅示出一个缸)就 进行液压运动，同时，随着钻杆2在第二旋转方向上的旋转，爪片34便通过液 压打开。

另一种方法可以制成没有转换套15的液压头。因而也只能获得一种液 压流流向。第二种可能性是在钻孔外面控制工作组件5，例如手动或通过电力 切换机构进行遥控。

图4是根椐本发明制出的另一个实施例，它借助于钻杆2把动力旋转头 的旋转能量传递给工作组件5上，在此例中工作组件是一个液压挖掘爪25。 液压头3的运转和安置见图1和图3，其中用相同的参考数字表示相同元件。

图4所示的装置具有与液压头3轴向平行的液压缸26，液压缸26通过 连接点32，将液压挖掘爪25的爪片34从关闭状态移至图中所示的开放状态。 在开放状态时液压头3和液压挖掘爪25可以根椐钻杆2的旋转运动进行旋 转。液压挖掘爪组件25的爪片34上相应形成的端件36和降到钻孔底部的液 压头3旋入地中，用端件36切碎土壤，然后用爪片34将土送出钻孔，用上述液 压方法使爪片34从开放状态运动到关闭状态。

图5表示根据本发明的挖掘爪组件25和液压头3的另一个实施例。液压 头3仅仅被示意性表示了。沿着钻孔方向位于液压头3下方的是作为液压头 3轴向延长部分的液压油缸26，液压挖掘爪组件25同它的爪片34一起也表 示为处于开放状态，特别是图5中显示了液压挖掘爪组件25被强力扭转装在 液压头3上。同样，爪片34还包括当爪片34处于开放状态时旋入钻孔内的端 部延伸件。当出现障碍物时，按上述方法关闭爪片34，以便排除障碍物。

尽管已经结合最佳实施例描述了本发明，但本领域的技术人员应当懂得， 本发明可按照不同于这里专门描述的方式加以实施而不背离本发明的实质 和范围。因此应当理解，本发明的实质和范围只由所附的权利要求书来确定。