本發(fā)明涉及用于自動(dòng)地進(jìn)給鉆探設(shè)備（200）的進(jìn)給架（206）的方法和系統(tǒng)。鉆探設(shè)備（200）包括鉆臺(tái)（202）、鉆探機(jī)（204）以及進(jìn)給架（206）。此外，由進(jìn)給架（206）懸掛的鉆探機(jī)（204）包括具有鉆探電機(jī)的鉆頭，用于執(zhí)行穿過鉆探對(duì)象的鉆探操作。進(jìn)給單元（208）包括電動(dòng)進(jìn)給電機(jī)，用于使進(jìn)給架（206）沿著鉆臺(tái)（202）進(jìn)給。此外，進(jìn)給單元（208）還包括控制器，用于手動(dòng)地改變進(jìn)給電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向、速度和進(jìn)給力。

1.一種鉆探設(shè)備(200)，包括：
鉆探機(jī)(204)，具有用于旋轉(zhuǎn)鉆頭的鉆探電機(jī)，所述鉆頭適于
在鉆探對(duì)象中執(zhí)行鉆探操作；
鉆臺(tái)(202)；
進(jìn)給架(206)，其懸掛所述鉆探機(jī)(204)，其中，所述進(jìn)給架
(206)能夠沿著所述鉆臺(tái)(202)移動(dòng)；以及
進(jìn)給單元(208)，包括用于使所述進(jìn)給架(206)沿著所述鉆
臺(tái)(202)進(jìn)給的電動(dòng)進(jìn)給電機(jī)(402)，
其特征在于，
控制器(106)連接至所述進(jìn)給單元(208)，以便手動(dòng)地改變
所述進(jìn)給電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向、速度和進(jìn)給力，并且所述進(jìn)給單元(208)
還包括通過行星齒輪(404)連接至所述電動(dòng)進(jìn)給電動(dòng)機(jī)(402)的
齒輪(408)，并且所述齒輪(408)是錐齒輪，并且所述齒輪(408)
設(shè)置成能手動(dòng)操作，從而所述齒輪不是不可逆轉(zhuǎn)的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆探設(shè)備(200)，其中，所述控制器(106)
是電位計(jì)(401)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鉆探設(shè)備(200)，其中，所述控制器(106)
能夠連續(xù)地變化，以便以連續(xù)可變的方式改變所述進(jìn)給電機(jī)的旋轉(zhuǎn)
方向、速度和進(jìn)給力。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的鉆探設(shè)備(200)，其中，所述控
制器(106)控制施加至所述電動(dòng)進(jìn)給電機(jī)的電流和電壓。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的鉆探設(shè)備(200)，其中，所述控
制器(106)遠(yuǎn)程連接至所述進(jìn)給單元(208)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的鉆探設(shè)備(200)，其中，所述控
制器(106)無線連接至所述進(jìn)給單元(208)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的鉆探設(shè)備(200)，其中，所述鉆
探設(shè)備(200)是巖心鉆探設(shè)備，并且所述鉆頭是巖心鉆頭。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的鉆探設(shè)備(200)，其中，當(dāng)所述
鉆頭不與所述鉆探對(duì)象接觸時(shí)，所述控制器(106)適于用于手動(dòng)地
改變所述進(jìn)給電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鉆探設(shè)備(200)，其中，當(dāng)所述鉆頭與所述
鉆探對(duì)象接觸時(shí)，所述控制器(106)還適于用于手動(dòng)地改變所述進(jìn)
給電機(jī)的進(jìn)給力。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的鉆探設(shè)備(200)，其中，所述鉆
探電機(jī)是電動(dòng)鉆探電機(jī)，并且其中，所述進(jìn)給單元(208)適于通過
檢測所述電動(dòng)鉆探電機(jī)中的電流的變化來檢測所述鉆頭與所述鉆探
對(duì)象之間的接觸狀態(tài)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的鉆探設(shè)備(200)，其中，所述齒
輪(408)是傘齒輪。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的鉆探設(shè)備(200)，其中，所述齒
輪(408)是格里森齒輪。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的鉆探設(shè)備(200)，其中，所述行
星齒輪(404)能夠包括離合器。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的鉆探設(shè)備(200)，其中，所述電
動(dòng)進(jìn)給電機(jī)(402)由12-50伏的電池供電，優(yōu)選地為24伏的電池。
15.一種沿著鉆臺(tái)(202)進(jìn)給進(jìn)給架(206)的方法(600)，所述進(jìn)給
架(206)懸掛具有適于在鉆探對(duì)象中執(zhí)行鉆探操作的鉆頭的鉆探機(jī)
(204)，其中，進(jìn)給單元(208)耦接至所述進(jìn)給架(206)，所述進(jìn)
給單元(208)包括用于使所述進(jìn)給架(206)沿著所述鉆臺(tái)(202)
進(jìn)給的電動(dòng)進(jìn)給電機(jī)(402)，并且其中，控制器(106)連接至所述
進(jìn)給單元(208)，以便手動(dòng)地改變所述進(jìn)給電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向、速度
和進(jìn)給力，
所述方法(600)包括下列步驟：
改變所述電動(dòng)進(jìn)給電機(jī)(402)的旋轉(zhuǎn)方向和速度，使得所述
進(jìn)給架(206)沿著所述鉆臺(tái)(202)移動(dòng)并且所述鉆頭朝著所述鉆
探對(duì)象移動(dòng)；
檢測所述鉆頭是否過快地到達(dá)所述鉆探對(duì)象；
如果檢測到所述鉆頭過快地到達(dá)所述鉆探對(duì)象，則停止所述進(jìn)
給架(206)的進(jìn)給；以及
使所述進(jìn)給架(206)沿著所述鉆臺(tái)(202)繼續(xù)進(jìn)給，使得所
述鉆頭在所述鉆探對(duì)象中執(zhí)行鉆探操作，在所述鉆頭在所述鉆探對(duì)
象中進(jìn)行鉆探操作期間，所述電動(dòng)進(jìn)給電機(jī)(402)的進(jìn)給力由所述
控制器(106)改變，
其中，所述進(jìn)給單元(208)還包括通過行星齒輪(404)連接
至所述電動(dòng)進(jìn)給電動(dòng)機(jī)(402)的齒輪(408)，并且所述齒輪(408)
是錐齒輪，并且所述齒輪(408)設(shè)置成能手動(dòng)操作，從而所述齒輪
不是不可逆轉(zhuǎn)的。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法(600)，還包括檢測所述鉆頭開始接觸
所述鉆探對(duì)象時(shí)的條件。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16中任一項(xiàng)所述的方法(600)，其中，如果檢
測到所述鉆頭過快地到達(dá)所述鉆探對(duì)象則停止所述進(jìn)給架(206)的
進(jìn)給的步驟還包括使所述進(jìn)給架(206)沿著所述鉆頭移動(dòng)遠(yuǎn)離所述
鉆探對(duì)象的方向進(jìn)給預(yù)定的時(shí)間。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法(600)，其中，所述鉆探機(jī)(204)設(shè)
置有電動(dòng)鉆探電機(jī)，并且檢測所述鉆頭與所述鉆探對(duì)象已接觸的步
驟包括檢測所述電動(dòng)鉆探電機(jī)中的電流變化的步驟。
19.根據(jù)權(quán)利要求15至18中任一項(xiàng)所述的方法(600)，其中，所述電
動(dòng)進(jìn)給電機(jī)(402)的進(jìn)給力的改變通過施加至所述電動(dòng)進(jìn)給電機(jī)
(402)的電流的改變而提供。
20.根據(jù)權(quán)利要求15至19中任一項(xiàng)所述的方法(600)，其中，所述方
法還包括檢測所述鉆頭已經(jīng)鉆通所述鉆探對(duì)象以及停止所述進(jìn)給架
(206)的進(jìn)給的步驟。
21.根據(jù)權(quán)利要求15至20中任一項(xiàng)所述的方法(600)，其中，所述鉆
探機(jī)還包括用于旋轉(zhuǎn)所述鉆頭的電動(dòng)鉆探電機(jī)，并且，所述進(jìn)給架
(206)進(jìn)給使得所述鉆頭執(zhí)行所述鉆探操作的步驟還包括下列步
驟：
檢測是否達(dá)到所述電動(dòng)鉆探電機(jī)上的最大負(fù)荷；
停止所述進(jìn)給架(206)的進(jìn)給，使得所述電動(dòng)鉆探電機(jī)上的
負(fù)荷降至低于所述最大負(fù)荷；以及
為所述電動(dòng)進(jìn)給電機(jī)(402)設(shè)定與所述電動(dòng)鉆探電機(jī)上的低
于所述最大負(fù)荷的負(fù)荷對(duì)應(yīng)的最大進(jìn)給力。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法(600)，其中，停止所述進(jìn)給架(206)
的進(jìn)給使得所述電動(dòng)鉆探電機(jī)上的負(fù)荷降至低于所述最大負(fù)荷的步
驟還包括使所述進(jìn)給架(206)沿著與執(zhí)行所述鉆探操作的方向相反
的方向進(jìn)給預(yù)定時(shí)間的步驟。
23.根據(jù)權(quán)利要求15至22中任一項(xiàng)所述的方法(600)，其中，所述鉆
頭是巖心鉆頭。
24.根據(jù)權(quán)利要求15至23中任一項(xiàng)所述的方法(600)，其中，所述控
制器(106)適于手動(dòng)地改變所述電動(dòng)進(jìn)給電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向、速度和
進(jìn)給力。
25.根據(jù)權(quán)利要求15至24中任一項(xiàng)所述的方法(600)，其中，所述控
制器(106)是電位計(jì)(401)。
26.根據(jù)權(quán)利要求15至25中任一項(xiàng)所述的方法(600)，其中，所述控
制器(106)適于連續(xù)地變化，以便以連續(xù)可變的方式改變所述進(jìn)給
電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向、速度和進(jìn)給力。
27.根據(jù)權(quán)利要求15至26中任一項(xiàng)所述的方法(600)，其中，所述控
制器(106)控制施加至所述電動(dòng)進(jìn)給電機(jī)(402)的電流。
28.根據(jù)權(quán)利要求15至27中任一項(xiàng)所述的方法(600)，其中，所述控
制器(106)遠(yuǎn)程連接至所述進(jìn)給單元(208)。
29.根據(jù)權(quán)利要求15至28中任一項(xiàng)所述的方法(600)，其中，所述控
制器(106)無線連接至所述進(jìn)給單元(208)。
30.一種使進(jìn)給架(206)沿著鉆臺(tái)(202)進(jìn)給的方法(700)，所述進(jìn)
給架(206)懸掛具有適于在鉆探對(duì)象中執(zhí)行鉆探操作的鉆頭的鉆探
機(jī)(204)，所述鉆探機(jī)(204)包括旋轉(zhuǎn)所述鉆頭的電動(dòng)鉆探電機(jī)，
其中，進(jìn)給單元(208)耦接至所述進(jìn)給架(206)，所述進(jìn)給單元(208)
包括用于所述進(jìn)給架(206)沿著所述鉆臺(tái)(202)進(jìn)給的電動(dòng)進(jìn)給
電機(jī)(402)，并且其中，控制器(106)連接至所述進(jìn)給單元(208)
以便改變所述進(jìn)給電機(jī)的進(jìn)給力，
所述方法(700)包括下列步驟：
使所述進(jìn)給架(206)沿著所述鉆臺(tái)(202)進(jìn)給，使得所述鉆
頭在所述鉆探對(duì)象中執(zhí)行鉆探操作，在所述鉆頭在所述鉆探對(duì)象中
執(zhí)行鉆探操作期間，所述電動(dòng)進(jìn)給電機(jī)(402)的進(jìn)給力由所述控制
器(106)改變；
檢測是否達(dá)到所述電動(dòng)鉆探電機(jī)上的最大負(fù)荷；
停止所述進(jìn)給架(206)的進(jìn)給，使得所述電動(dòng)鉆探電機(jī)上的
負(fù)荷降至低于所述最大負(fù)荷；以及
為所述電動(dòng)進(jìn)給電機(jī)(402)設(shè)定與所述電動(dòng)鉆探電機(jī)上的低
于所述最大負(fù)荷的負(fù)荷對(duì)應(yīng)的最大進(jìn)給力，
其中，所述進(jìn)給單元(208)還包括通過行星齒輪(404)連接
至所述電動(dòng)進(jìn)給電動(dòng)機(jī)(402)的齒輪(408)，并且所述齒輪(408)
是錐齒輪，并且所述齒輪(408)設(shè)置成能手動(dòng)操作，從而所述齒輪
不是不可逆轉(zhuǎn)的。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法(700)，其中，停止所述進(jìn)給架(206)
的進(jìn)給使得所述電動(dòng)鉆探電機(jī)上的負(fù)荷降至低于所述最大負(fù)荷的步
驟還包括使所述進(jìn)給架(206)沿著與執(zhí)行所述鉆探操作的方向相反
的方向進(jìn)給預(yù)定時(shí)間。
32.根據(jù)權(quán)利要求30或31中任一項(xiàng)所述的方法(700)，其中，所述鉆
探機(jī)(204)還包括負(fù)荷檢測單元，所述負(fù)荷檢測單元適于檢測所述
鉆探電機(jī)上的所述最大負(fù)荷，并且當(dāng)檢測到所述鉆探電機(jī)上的所述
最大負(fù)荷時(shí)使施加至所述鉆探電機(jī)的電壓以連續(xù)的頻率波動(dòng)。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法(700)，其中，所述負(fù)荷檢測單元適于
檢測所述鉆探電機(jī)中的轉(zhuǎn)子溫度，以便檢測所述鉆探電機(jī)上的最大
負(fù)荷。
34.根據(jù)權(quán)利要求32或33中任一項(xiàng)所述的方法(700)，其中，檢測是
否達(dá)到所述鉆探電機(jī)上的所述最大負(fù)荷的步驟還包括檢測施加到所
述電動(dòng)鉆探電機(jī)的以連續(xù)頻率波動(dòng)的電壓的步驟，并且其中，停止
所述進(jìn)給架(206)的進(jìn)給的步驟是對(duì)波動(dòng)電壓的檢測的響應(yīng)。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法(700)，其中，所述方法還包括將檢測
到的脈沖頻率與預(yù)定頻率進(jìn)行比較的步驟。
36.根據(jù)權(quán)利要求34或35中任一項(xiàng)所述的方法(700)，其中，所述方
法還包括發(fā)送控制信號(hào)至所述鉆探機(jī)(204)作為對(duì)于檢測到的施加
至所述鉆探電機(jī)的波動(dòng)電壓的響應(yīng)。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法(700)，其中，發(fā)送控制信號(hào)至所述鉆
探機(jī)(204)是對(duì)于施加至所述鉆探電機(jī)的以不規(guī)則頻率波動(dòng)的電壓
的檢測的響應(yīng)。
38.根據(jù)權(quán)利要求36或37中任一項(xiàng)所述的方法(700)，其中，發(fā)送至
所述鉆探機(jī)(204)的控制信號(hào)包括調(diào)整所述鉆探電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度的
信號(hào)。
39.根據(jù)權(quán)利要求30至38中任一項(xiàng)所述的方法(700)，其中，所述鉆
頭是巖心鉆頭。
40.根據(jù)權(quán)利要求30至39中任一項(xiàng)所述的方法(700)，其中，所述控
制器(106)是電位計(jì)(401)。
41.根據(jù)權(quán)利要求30至40中任一項(xiàng)所述的方法(700)，其中，所述控
制器(106)適于手動(dòng)地改變所述電動(dòng)進(jìn)給電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向、速度和
進(jìn)給力。
42.根據(jù)權(quán)利要求30至41中任一項(xiàng)所述的方法(700)，其中，所述控
制器(106)能夠連續(xù)變化，以便以連續(xù)可變的方式改變所述進(jìn)給電
機(jī)的進(jìn)給力。
43.根據(jù)權(quán)利要求30至42中任一項(xiàng)所述的方法(700)，其中，所述控
制器(106)控制施加至所述電動(dòng)進(jìn)給電機(jī)(402)的電流。
44.根據(jù)權(quán)利要求30至43中任一項(xiàng)所述的方法(700)，其中，所述控
制器(106)遠(yuǎn)程連接至所述進(jìn)給單元(208)。
45.根據(jù)權(quán)利要求30至44中任一項(xiàng)所述的方法(700)，其中，所述控
制器(106)無線連接至所述進(jìn)給單元(208)。
46.根據(jù)權(quán)利要求30至45中任一項(xiàng)所述的方法(700)，還包括檢測所
述鉆頭已經(jīng)鉆通所述鉆探對(duì)象以及進(jìn)而停止所述進(jìn)給架(206)的進(jìn)
給的步驟。
47.一種鉆探設(shè)備(200)，包括：
鉆探機(jī)(204)，具有鉆頭；
鉆探電機(jī)，用于旋轉(zhuǎn)所述鉆頭；
鉆臺(tái)(202)；
進(jìn)給架(206)，其懸掛所述鉆探機(jī)(204)，并且其中，所述進(jìn)
給架(206)能夠沿著所述鉆臺(tái)(202)移動(dòng)；以及
進(jìn)給單元(208)，包括用于使所述進(jìn)給架(206)沿著所述鉆
臺(tái)(202)進(jìn)給的電動(dòng)進(jìn)給電機(jī)(402)，
其特征在于，
所述進(jìn)給單元(208)設(shè)置有包含手柄(410)的快速釋放聯(lián)軸
器，并且其中，當(dāng)操作所述手柄(410)時(shí)，所述進(jìn)給單元(208)
適于從所述進(jìn)給架(206)上釋放，并且，所述進(jìn)給單元(208)還
包括通過行星齒輪(404)連接至所述電動(dòng)進(jìn)給電動(dòng)機(jī)(402)的齒
輪(408)，并且所述齒輪(408)是錐齒輪，并且所述齒輪(408)
設(shè)置成能手動(dòng)操作，從而所述齒輪不是不可逆轉(zhuǎn)的。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的鉆探設(shè)備(200)，其中，所述進(jìn)給單元(208)
還包括適于由所述電動(dòng)進(jìn)給電機(jī)(402)旋轉(zhuǎn)的軸(406)，并且其中，
所述軸耦接至所述進(jìn)給架(206)以使所述進(jìn)給架(206)沿著所述
鉆臺(tái)(202)進(jìn)給，并且其中，所述快速釋放聯(lián)軸器的手柄(410)
耦接至所述軸(406)，并且所述軸(406)受所述手柄(410)的操
作的影響。
49.根據(jù)權(quán)利要求47所述的鉆探設(shè)備(200)，其中，所述軸(406)的
第一端(412)適于處于伸出位置并伸出到所述進(jìn)給單元(208)外
部以耦接至所述進(jìn)給架(206)，并且，當(dāng)操作所述手柄(410)時(shí)，
所述軸(406)的第一端(412)適于在軸向方向上從所述伸出位置
撤回。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的鉆探設(shè)備(200)，其中，所述快速釋放聯(lián)軸
器還包括耦接至所述軸(406)并適于朝著所述伸出位置推動(dòng)所述軸
(406)的彈簧構(gòu)件(416)。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的鉆探設(shè)備(200)，其中，所述彈簧構(gòu)件(416)
是圍繞所述軸(406)安裝的彈簧。
52.根據(jù)權(quán)利要求49至51中任一項(xiàng)所述的鉆探設(shè)備(200)，其中，當(dāng)
所述快速釋放聯(lián)軸器從所述伸出位置撤回所述軸(406)時(shí)，所述進(jìn)
給單元(208)適于從所述進(jìn)給架(206)移除。
53.根據(jù)權(quán)利要求49至52中任一項(xiàng)所述的鉆探設(shè)備(200)，其中，所
述手柄(410)沿著與所述軸(406)的第一端(412)軸向相反的方
向耦接至所述軸(406)第二端(414)。
54.根據(jù)權(quán)利要求49至53中任一項(xiàng)所述的鉆探設(shè)備(200)，其中，所
述手柄(410)適于沿著軸向方向被拉動(dòng)以從所述伸出位置撤回所述
軸(406)。
55.一種鉆探設(shè)備(200)，包括：
鉆探機(jī)(204)，具有鉆頭；
鉆探電機(jī)，用于旋轉(zhuǎn)所述鉆頭；
鉆臺(tái)(202)；
進(jìn)給架(206)，其懸掛所述鉆探機(jī)(204)并能夠沿著所述鉆
臺(tái)(202)移動(dòng)；以及
進(jìn)給單元(208)，包括用于使所述進(jìn)給架(206)沿著所述鉆
臺(tái)(202)進(jìn)給的電動(dòng)進(jìn)給電機(jī)(402)，
其特征在于，
安裝輪圈(304)在所述進(jìn)給單元(208)與所述進(jìn)給架(206)
之間的耦接點(diǎn)處安裝在所述進(jìn)給架(206)上，所述裝輪圈(304)
在所述進(jìn)給架(206)上設(shè)置有進(jìn)給單元的多個(gè)可能的角度安裝位置，
其中，所述進(jìn)給單元(208)還包括通過行星齒輪(404)連接
至所述電動(dòng)進(jìn)給電動(dòng)機(jī)(402)的齒輪(408)，并且所述齒輪(408)
是錐齒輪，并且所述齒輪(408)設(shè)置成能手動(dòng)操作，從而所述齒輪
不是不可逆轉(zhuǎn)的。
56.根據(jù)權(quán)利要求55所述的鉆探設(shè)備(200)，其中，所述安裝輪圈(304)
是沿著其外圍邊緣設(shè)置有凹槽(502)的圓盤。
57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的鉆探設(shè)備(200)，其中，所述進(jìn)給單元(208)
適于通過與至少一個(gè)所述凹槽(502)相互作用的至少一個(gè)鎖定構(gòu)件
鎖定至所述進(jìn)給架(206)的安裝輪圈(304)。