[发明专利]用于控制岩石钻孔设备中的动力源的方法和系统及岩石钻孔设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于控制动力源的方法和系统，特别是一种在岩石钻孔期间控制动力源的方法。本发明还涉及一种系统和一种岩石钻孔设备。

背景技术

岩石钻孔设备可被用于许多应用领域。例如，岩石钻孔设备可被用于开挖隧道、地下采矿、岩石加固、天井钻进以及用于钻爆破孔、灌浆孔、及用于安装岩石锚杆的孔等等。

诸如例如为钻头的钻孔工具通常在钻孔期间使用，钻头通常通过钻柱连接至钻机。钻孔能够以多种方式完成，例如，如在旋转钻孔中，钻孔工具被以高压朝向岩石推进，然后通过旋转力和施加的压力破碎岩石。

冲击钻机也可被使用，其中，例如，活塞撞击钻柱以将冲击脉冲通过钻柱传递至钻孔工具，然后进一步传递到岩石上。冲击钻孔通常与钻柱的旋转相结合以便获得下述的钻孔，其中，钻头的金属块在每个行程中撞击新的岩石，由此提高钻孔的效率。

在钻孔期间，钻孔工具能够通过进给力压向岩石，以确保来自锤式活塞的尽可能多的碰撞能量被传递至岩石。

通常，岩石钻孔设备还包括动力源，诸如，例如内燃机（例如柴油机）或者电动机，其用于产生岩石钻孔设备的多个功能所需的动力。由岩石钻孔设备的多个功能所需的动力能够被设置成主要由一个动力源提供，诸如为内燃机或电动机，动力源由此构成主动力源。

冲击力、旋转力、进给力等等总体上通过来自液压泵的液压流量产生，液压泵构成动力源的负载，并因此由动力源驱动。动力源还能够为冷却风扇以及诸如为用于推进岩石钻孔设备的装置的其他的消耗装置/负载提供动力。动力源的负载通常直接连接至动力源的输出轴，并因此由动力源的输出轴驱动，即，能够由负载提供给负载的消耗装置的动力取决于动力源的旋转速度。

通常，岩石钻孔设备还包括用于产生冲刷压力/流量以排空在钻孔期间产生的被称为钻屑的钻孔残余物的装置。

这通常通过诸如例如为压缩空气、冲刷空气的冲刷介质来完成，冲刷介质被引导穿过钻柱中的通道，以穿过钻头中的冲刷空气孔释放，之后带动钻孔残余物通过孔。冲刷介质的压力/流量能够通过压缩机产生，该压缩机也由动力源的输出轴驱动。因此，能够通过压缩机输出的动力也直接取决于动力源的旋转速度。

根据现有技术，动力源的旋转速度基于很少的输入参数进行控制，使得速度被完全地控制。例如，马达速度可以基于选择的操作模式进行控制，比如例如基于操作运动、钻孔、或钻杆操纵的模式。另外，在某些情况下，操作期间操作者可以将动力源的速度手动地设定成用于操作的各种模式。

操作的多种模式下的旋转速度通常被选择成，使得钻机的全容量在操作的当前模式下对于所有动态的消耗装置而言是全时可用的。在钻孔期间，例如，对于冲击机构（冲击力）、旋转力、进给力以及冲刷空气。为了确保正确的功能，动力源因此通常容量被设定为使得所有功能能够在同一时间并且以其最大输出功率被使用。

这种解决方案的优点在于，一个并且相同的动力源能够被用作用于出现在钻机中的诸如为压缩机、液压泵/马达、冲击机构等等的所有负载/消耗装置的动力源。

然而，在操作的许多情形下，负载和/或消耗装置的全容量并未得到利用，这也意味着动力源在许多时候并未以最优的速度驱动。

这同样意味着岩石钻孔设备通常在钻孔过程中消耗多于必要的动力，这导致过量的燃油消耗并且也产生了不希望的热与噪音。

因此，存在对于岩石钻孔处理的改进的控制的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于控制岩石钻孔设备中的动力源的方法，该方法解决了上述问题。该目的通过根据权利要求1所述的方法来实现。

本发明涉及一种用于控制岩石钻孔设备中的动力源的方法，所述动力源被设置成驱动设置在岩石钻孔设备中的至少第一负载，其中，所述第一负载在操作中向第一消耗装置提供动力，并且，能够由所述第一负载传输的动力取决于动力源的旋转速度，该方法包括：

-通过所述第一消耗装置的表示，确定所述第一消耗装置的动力需求，

-基于所述确定的动力需求，确定所述第一负载的旋转速度需求，以及

-至少基于所述第一负载的所述确定的旋转速度需求控制所述动力源的旋转速度。