[发明专利]钻杆装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻杆装置(Kelly bar arrangement)。这种类型的钻杆装置被设计成具有内杆和至少一个外杆，其中内杆被布置成相对于至少一个外杆可在轴向但以旋转固定的方式移动，且还具有弹簧机构，其布置于内杆的下部区域中用于缓冲内杆相对于至少一个外杆的轴向移动。

背景技术

这种伸缩的钻杆装置可用于所谓的钻杆钻进(Kelly drilling)中，其是例如用于产生建筑物基桩的最灵活的技术之一。为此目的，伸缩的钻进棒(drilling rod)(所谓的钻棒(Kelly rod))布置于钻进设备的旋转驱动装置上。该钻棒包括一个位于另一个内部的若干管状钻杆。最内部的钻杆悬挂于钻进设备的绳上，且可利用这个绳上下移动。因此，钻棒是伸缩的。在最内部钻杆的底部紧固钻进工具。通过位于各个钻杆管的外表面上的竖直条带和相应邻接钻杆上的相对应的竖直驱动凹槽，扭矩和因此的旋转移动从一个钻杆传输到在每种情况下邻接的钻杆。以此方式，旋转移动从旋转驱动装置传输到钻孔中的钻进工具。

除了传输旋转移动之外，所谓的“可锁定的钻棒”也允许从旋转驱动装置传输竖直力，旋转驱动装置经由位于钻进设备的钻塔上的托架上下移动到钻进工具上，以便产生移除土壤所需的接触压力。为此，锁定腔以特定间隔安装于各个钻杆上。

例如从EP 1 445 418 A1已知这种钻棒。从JP 2004-278170已知另一钻棒装置。

为了能使延伸的钻棒再次缩回，支撑凸缘设于钻棒的内杆上。当利用钻进工具的绳再次向上拉内杆时，位于更外部的杆搁置于这个支撑凸缘上且随后也被向上拉。可在支撑凸缘上设有带螺旋弹簧的弹簧机构，以便在棒缩回期间缓冲邻接的钻杆元件的冲击。这种弹簧元件例如在EP 0 798 444 A1、JP 2-256788、JP 6-185283和JP 2003-278474中描述。根据EP 0 798 444 A1、JP 6-185283和JP 2003-278474，额外阻尼主体可设于弹簧机构上方。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钻杆装置，其虽然具有特别简单构造，但可以特定可靠方式且特别地以低噪声水平操作。

这个目的由一种钻杆装置来解决，该钻杆装置具有：内杆和至少一个外杆的，其中，所述内杆相对于所述至少一个外杆以可轴向移动但旋转固定的方式布置；以及，弹簧机构，布置于所述内杆的下部区域中用于缓冲所述内杆相对于所述至少一个外杆的轴向移动。其中，所述弹簧机构被设计为弹性体弹簧。

本发明的基本构思可见于以下事实，作为已知螺旋弹簧的替代，弹性体弹簧设于内杆下端。这种弹性体弹簧也可被称作橡胶弹簧，通常具有弹性体材料制成的主体，例如天然橡胶或合成橡胶。由于弹性体材料的内部摩擦，这种弹性体弹簧除了弹簧效果外还具有阻尼效果。由于这种阻尼效果，利用根据本发明的弹簧机构不仅能缓冲而且也至少部分地吸收内杆上发生的冲击。因此可防止在钻杆上发生的任何不良振动且可减小作用于钻杆装置上的负载。此外，利用弹簧体弹簧，也可达成特别好的噪声阻尼。由于根据本发明弹簧机构不仅用作弹簧元件而且也用作阻尼元件起到双重作用的事实，根据本发明可省掉任何额外阻尼元件，根据现有技术，提供任何额外阻尼元件作为弹簧机构的补充。但是，如果要进一步改进阻尼，根据本发明一般也能提供这种额外阻尼元件。

根据本发明，也可被称作内钻杆的内杆布置于外杆内部径向至少某些区域使得提供伸缩布置。对于特别大的钻进深度，根据本发明也可提供在一个在另一个内部伸缩地布置的若干外杆。有利地，各个杆同轴布置。至于结合本发明对轴向和径向的提及，这特别地参考各个杆的纵向轴线。

为了确保杆相对于彼此可轴向移动且旋转固定的布置，驱动条带和/或驱动凹槽可设于杆上，这确保扭矩传输伴有轴向移位能力。这在圆形杆截面的情况下是特别有利的。在原则上，也可由(例如)多边形，更特别地由正方形杆截面来确保旋转固定但可轴向移动的布置。为了能容纳位于更内部的杆，有利地至少一个外杆具有中空，即管状设计。出于重量节省的原因，内杆也合适地具有管状设计。但，为了特别好地接受力，其也可至少在某些区域中是实心的。

上面布置有弹簧机构的下部区域可特别地理解为内杆从至少一个外杆突伸和/或布置用于钻进工具的紧固机构的区域，即，在利用竖直钻杆装置进行钻进操作期间位于底部的区域。

特别优选的是弹性体弹簧具有若干弹性体弹簧元件。根据本发明的这个方面，弹性体弹簧包括若干单独的弹性体弹簧元件。因此，可以特别简单的方式获得特别耐负载的弹性体弹簧，其特别地具体地适应相应钻杆装置的要求。