ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[001] Настоящее изобретение может найти применение, например, при использовании буровых и расточных инструментов, таких как шнековые буры и т.п., которых часто присоединяют к экскаватору и приводят в действие при использовании экскаватора (или по меньшей мере некоторого экскаваторного оборудования). Кроме того, настоящее изобретение может найти применение, например, при установке таких объектов, как сваи с винтовым наконечником (также называемые винтовыми анкерами или спиральными анкерами), и/или создании таких объектов, как буронабивная свая и т.п. И в этом случае установка или создание объектов таких видов часто включает в себя использование экскаватора. При применении в сочетании с буровыми и расточными инструментами, такими как шнековые буры и т.п., настоящее изобретение может особенно способствовать достижению гарантии сохранения правильной ориентации их во время использования. При применении, связанном с установкой винтовых свай или созданием буронабивных свай или других подобных оснований или опорных конструкций, изобретение может особенно способствовать достижению гарантии правильной ориентации их при установке или создании.
[002] В дальнейшем изобретение будет описываться в основном применительно к одному возможному конкретному примеру применения, а именно, применительно к использованию шнековых буров, соединенных с экскаваторами. Однако должно быть совершенно понятно, что изобретение никоим образом не ограничено тем, что будет описываться с обращением в основном к конкретному примеру. Фактически, только одно применение изобретения выбрано в качестве удобного примера для пояснения изобретения и возможных преимуществ, обеспечиваемых им. Поэтому изобретение может также найти целый ряд применений, включая (но без ограничениями ими) применения, упомянутые выше. Кроме того, вполне возможны варианты осуществления, которые можно использовать в применениях, которые не связаны (никоим образом) с экскаваторами или экскаваторным оборудованием или которые не включают в себя их. Всего лишь одним возможным примером этого могут быть варианты осуществления изобретения, разработанные для содействия достижению гарантии точной ориентации/выравнивания отверстий, которые просверливают, например, ручной электрической дрелью или чем–либо подобным.
[003] Во всяком случае, во избежание неопределенности уточним, что изобретение потенциально применимо в любых областях, когда, например, необходимо пробуривать, просверливать или иным образом образовывать стволы или когда необходимо образовывать/создавать протяженное основание, опорную конструкцию или что–либо подобное, и когда важно, чтобы инструмент, используемый для бурения или сверления, поддерживался в определенной ориентации (или как можно ближе к ней), когда ствол образуют, или когда инструмент или другой объект используют при образовании или создании протяженного основания, конструктивной опоры и т.д. и их необходимо поддерживать в правильной ориентации (или как можно ближе к ней), когда их образуют.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[004] Как упоминалось выше, настоящее изобретение будет описываться с обращением к примерам применения в буровых инструментах, особенно в шнековых бурах, которых присоединяют к экскаватору и приводят в действие при использовании экскаватора.
[005] Шнековый бур представляет собой инструмент используемый для бурения (или просверливания) стволов. Настоящее рассмотрение будет сосредоточено прежде всего на шнековых бурах, используемых для бурения стволов в грунте (или, возможно, в породе и т.д.). Шнековые буры, используемые для этого, часто присоединяют к экскаватору или подобному оборудованию и приводят в действие посредством этого оборудования. На фиг. 1 показана типичная конструкция, в которой шнековый бур 20 присоединен к экскаватору 70, которым приводится в действие.
[006] Как показано на фиг. 1, шнековый бур 20 присоединен (как обычно принято) к внешнему концу 72 стрелы экскаватора 70. Точнее, шнековый бур 20 присоединен к нижнему концу (или точнее, к выходу 42 привода) гидравлического двигателя или привода 40 шнекового бура, а привод 40 шнекового бура присоединен к нижнему концу 72 стрелы экскаватора. В действительности, в конкретном примере на фиг. 1 имеется адаптер 30, который присоединен непосредственно к концу 72 стрелы экскаватора, а привод 40 шнекового бура присоединен к концу 72 стрелы через адаптер 30.
[007] Привод 40 шнекового бура присоединен (подключен) к гидравлической системе экскаватора 70. Шланги/линии гидравлической жидкости, по которым гидравлическая жидкость перемещается из экскаватора 70 (или от насоса его и т.д.) к приводу 40 шнекового бура и от привода 40 шнекового бура обратно к экскаватору 70, видны на фиг. 1 (но отдельно не обозначены) как продолжающиеся от места вблизи верхней части привода 40 шнекового бура. Во всяком случае гидравлика экскаватора приводит в движение (то есть, она снабжает энергией) привод 40 шнекового бура, а привод 40 шнекового бура, в свою очередь, приводит во вращение шнековый бур 20, который, как упоминалось выше, присоединен к вращающемуся выходному устройству (или выходному валу) 42 привода 40 шнекового бура.
[008] Как показано на фиг. 1 шнековый бур 20 имеет винтовые лопасти 22 (в этом случае имеет пару лопастей 22) на нижнем конце. На других шнековых бурах может быть иное количество винтовых лопастей, а винтовые лопасти могут продолжаться на другое (часто большее) расстояние по длине шнекового бура. Во всяком случае, когда шнековый бур приводится во вращение приводом 40 шнекового бура (и шнековый бур может продвигаться вниз в грунт или может обеспечиваться падение его вниз под действием собственного веса вследствие работы стрелы), грунт выбуривается с образованием цилиндрического ствола. Естественно, глубина определяется расстоянием (глубиной), на которое шнековый бур пробуривает грунт, а диаметр ствола определяется расстоянием, на которое лопасти 22 на шнековом буре протянуты в радиальном направлении от осевого центра шнекового бура. (Диаметр пробуренного ствола в основном соответствует внешней фантомной круглой форме, определяемой лопастями шнекового бура). Когда шнековый бур 20 вращается, винтообразное перемещение лопастей способствует транспортировке вытесненного грунта вверх и за пределы ствола. (Замечание: поэтому направление, в котором шнековый бур 20 должен вращаться при бурении/высверливании, является направлением, при котором лопасти вынуждены транспортировать вытесненный грунт вверх и за пределы ствола, а не направлением, при котором лопасти вынуждены транспортировать рыхлый грунт вниз, в ствол).
[009] Когда при этих операциях ствол пробурен/высверлен (или пробуривается/высверливается) при использовании шнекового бура, присоединенного к экскаватору (то есть, как только что описано), обычно очень важным моментом является гарантия бурения ствола в правильной ориентации. Например, очень часто (например, когда ствол пробуривается/высверливается для приема или создания стойки, сваи или другого основания здания или конструкции (или чего–либо подобного), предполагается, что ствол (или все целиком) должен быть вертикальным или по меньшей мере близким к вертикальному в пределах допустимых отклонений. В общем случае, чтобы ствол (на всем протяжении полной длины) пробуривался вертикально, шнековый бур, пробуривающий ствол, должен поддерживаться вертикальным (то есть, ориентирован совершенно вертикально) или близким к вертикальному, насколько это возможно, на всем протяжении бурильной работы.
[010] Если обнаруживается, что шнековый блок наклонен или перекошен (отклонен от вертикали), для содействия поддержанию правильной ориентации шнекового бура при бурении/высверливании машинист экскаватора обычно может (в действительности это обычная работа машиниста) выполнить регулировки для коррекции ориентации/выравнивания шнекового бура (например, приведения обратно к вертикали/установки вертикально). Дополнительно поясним, что, если, например, обнаруживается, что шнековый бур начал отклоняться от вертикали (наклоняться) в одном направлении, машинист экскаватора может использовать средства управления в кабине экскаватора для регулирования стрелы экскаватора или точнее, для перемещения стрелы таким образом, чтобы положение конца 72 стрелы изменилось. При регулировке положения конца 72 стрелы соответственно изменяется положение привода 40 шнекового бура (и адаптера 30, если он имеется). И тем самым регулировку положения конца 72 стрелы можно использовать для продвижения от себя/на себя привода бурового шнека и следовательно, верхнего конца шнекового бура, который соединен с приводом шнекового бура, также для продвижения обратно из положения от себя/на себя, в направлении, противоположном направлению, в котором шнековый бур отклоняется (или в любом направлении, в каком это необходимо), вследствие чего шнековый бур приводится обратно к вертикали/устанавливается вертикально.
[011] Здесь следует отметить, что, хотя соединение шнековых буров с экскаваторами широко распространено при бурении вертикальных стволов, также имеются ситуации, когда возникает необходимость бурения ствола под некоторым углом, а не по вертикали. Иначе говоря, иногда имеется необходимость бурения или высверливания ствола под конкретным углом наклона и для выполнения этого можно использовать шнековый бур, соединенный с экскаватором. Уточним, что варианты осуществления настоящего изобретения можно использовать для содействия поддержанию правильной ориентации/выравнивания шнекового бура во время работ по бурению/высверливанию такого невертикального ствола (а на самом деле, варианты осуществления настоящего изобретения можно использовать в случаях, когда, например, винтовую сваю или основание некоторого другого вида необходимо установить или образовать с отклонением на некоторый угол от вертикали, для гарантии, что это произойдет с точным выравниванием). Тем не менее, для упрощения пояснения дальнейшее рассмотрение настоящего изобретения будет делаться с обращением к ситуациям, в которых при вертикальном бурении/высверливании ствола используют шнековый бур, соединенный с экскаватором, и в которых поэтому важно гарантировать поддержание вертикальной (по отвесной линии) ориентации или угла выравнивания шнекового бура или возвращение обратно к вертикали (предпочтительно по возможности быстро) путем наклона или отклонения во время работы по бурению/высверливанию.
[012] Выше пояснялось, что машинист экскаватора обычно выполняет регулировки для коррекции ориентации/выравнивания шнекового бура во время работы по бурению/высверливанию. Однако для этого машинист экскаватора как правило должен иметь в своем распоряжении некоторый способ непрерывного мониторинга ориентации/выравнивания шнекового бура при выполнении бурения, чтобы он мог знать, что/когда шнековый бур перемещается/отклоняется от вертикали и в каком направлении необходима коррекция для возвращения его к вертикальному положению.
[013] Ранее был предложен ряд систем для содействия машинистам экскаваторов при осуществлении этого. В общем случае большая часть этих предшествующих систем работает с использованием инклинометра или датчика ориентации некоторого другого вида. Этот датчик ориентации очень часто устанавливают на верхнюю часть привода шнекового бура и поэтому он фактически выполняет операцию непрерывного измерения/обнаружения ориентации привода шнекового бура. Однако, как можно понять из приведенного выше пояснения и фиг. 1, сам шнековый бур обычно прочно (то есть, жестко) присоединен к выходному устройству (или выходному валу) привода шнекового бура. Поэтому обычно предполагают, что имеется небольшое или не имеется отклонение или деформация между приводом шнекового бура и самим шнековым буром и что, следовательно, имеется небольшое или не имеется значительное различие между ориентацией привода шнекового бура и ориентацией самого шнекового бура. Иначе говоря, измеряемая/обнаруживаемая ориентация привода шнекового бура предполагается хорошим показателем (то есть, он непосредственно показывает) ориентацию шнекового бура) и поэтому непрерывно измеряемую/обнаруживаемую ориентацию привода шнекового бура используют для обеспечения непрерывной индикации ориентации самого шнекового бура. Чтобы выразить это другим способом, предположим, что отсутствует отклонение/деформация или различие в ориентации между приводом шнекового бура и самим шнековым буром, при этом можно определять (непрерывно) ориентацию шнекового бура непосредственно на основании (непрерывно) обнаруживаемой/измеряемой ориентации привода шнекового бура. Следовательно, этим поясняется, каким образом в предшествующих системах определяется ориентация шнекового бура.
[014] Как упоминалось, в ранее предложенных системах датчик ориентации обычно выполняет операцию обнаружения/измерения и выдает (или выдает сигналы, содержащие) ориентацию/выравнивание шнекового бура непрерывно (или по меньшей мере в быстрой последовательности), то есть, по существу в реальном времени в той части, в которой это касается машиниста экскаватора. Кроме того, в этих системах датчик ориентации обычно соединен с кабелем, по которому передаются сигналы, соответствующие измерениям ориентации шнекового бура, и который протянут от места нахождения датчика ориентации (часто на верхней части привода шнекового бура) по всей стреле экскаватора и в конечном счете к устройству визуального отображения информации (например, экрану), расположенному в кабине экскаватора. Таким образом, датчик ориентации непрерывно (или по существу непрерывно) генерирует сигналы, показывающие ориентацию шнекового бура, и они передаются в расположенный в кабине блок отображения, в котором они преобразуются в визуальные показания, появляющиеся на устройстве отображения, которые машинист экскаватора может использовать (если это необходимо), как рассмотрено выше, для выполнения регулировок/коррекций ориентации шнекового бура.
[015] Наличие расположенного в кабине устройства отображения (то есть, информации, имеющейся на устройстве отображения, способа представления ее и т.д.) характеризует отличие систем от ранее предложенных систем. Однако в по меньшей мере некоторых более ранних системах имеется устройство отображения в виде экрана и часто имеется окружность, отображаемая на экране. Хотя точный вид окружности изменяется от системы к системе, обычно характерно, что окружность, представленная на экране, по существу является фантомным (то есть, нисходящим) представлением ствола, пробуриваемого шнековым буром. Кроме того, во многих из этих систем имеется видимая точка, воспроизводимая на экране. Этой точкой обычно представляется центральная/продольная ось шнекового бура в данный момент времени, так что когда шнековый бур расположен вертикально, точка располагается на экране в центре окружности. Однако во время работы, если/когда обнаруживается, что шнековый бур отклоняется от вертикали, точка перемещается на расстояние от центра окружности. Очевидно, направление, в котором точка перемещается на экране, обеспечивает машиниста экскаватора указанием относительно направления, в котором шнековый бур наклоняется, а расстояние, на которое точка перемещается (то есть, на расстояние от центра окружности), обеспечивает индикацию степени наклона шнекового бура. Кроме того, в некоторых системах цвет окружности также может изменяться, когда обнаруживается, что шнековый бур наклоняется, и цвет окружности может обеспечивать дополнительный показатель серьезности отклонения шнекового бура. Таким образом, например, в некоторых системах, когда обнаруживается, что шнековый бур располагается вертикально, окружность на экране видна зеленой (и конечно, точка на экране также находится в центре окружности). Однако, если обнаруживается, что шнековый бур отклоняется на небольшую величину, окружность может изображаться или выделяться цветом, например ярко–желтым (и конечно, как рассмотрено выше, точка перемещается на небольшое расстояние от центра круга). И если обнаруживается, что шнековый бур отклоняется на большую/экстремальную величину, окружность на экране может изображаться или выделяться цветом, например ярко–красным (и конечно, точка перемещается еще дальше на расстояние от центра окружности). Во всяком случае, в этих предшествующих системах по показаниям, представляемым на расположенном в кабине экране, оператор может определять, в каком направлении шнековый бур необходимо переместить, на себя/от себя, для коррекции/выравнивания его.
[016] Одна из проблем, связанных с ранее предложенными системами, подобными системам, описанным выше, заключается в том, что машинист экскаватора обычно является единственным человеком, который может видеть устройство отображения в кабине, и поэтому он является единственным оператором, который снабжается всякой информацией о том, как выровнен/ориентирован шнековый бур, точно или нет, когда проводятся бурильные работы (следует иметь в виду, что небольшие наклоны или изменения выравнивания шнекового бура, к тому же часто значимые и важные, подлежащие исключению, трудно или невозможно различать невооруженным глазом наблюдателю, стоящему поблизости). Следовательно, при использовании этих предшествующих систем обычно невозможно никому вне кабины экскаватора (например, начальнику участка или производителю работ, который может стоять поблизости) осуществлять мониторинг и знать, пробуривается или нет ствол точно по одной линии.
[017] Есть основания полагать, что может быть полезно, если эта проблема может быть исключена или по меньшей мере до некоторой степени ослаблена. Кроме того, есть основания полагать, что может быть желательным создание альтернативы существующим системам, рассмотренным выше.
[018] Следует четко понимать, что всего лишь обращение в этом описании к любым предшествующим или существующим приборам, устройствам, изделиям, системам, способам, практике работы, публикациям или на самом деле к любой другой информации, или к любым проблемам или трудностям, не является подтверждением или признанием того, что любые их этих объектов, будь то отдельно или в любом сочетании, составляют часть известных знаний специалистов в данной области техники или что они представляют собой возможный предшествующий уровень техники.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[019] Согласно первому аспекту настоящее изобретение в широком понимании относится к устройству для использования при поддержании заданной ориентации инструмента, при этом устройство содержит оборудование обнаружения ориентации, способное выполнять работу по обнаружению ориентации инструмента; и индикатор ориентации, способный выполнять работу при установке на инструменте или относительно него, при этом индикатор ориентации имеет множество индикаторных частей, и когда индикатор ориентации установлен на инструменте или относительно него, индикаторные части расположены так, что видны (или по меньшей мере способны делаться видными) с различных мест вокруг инструмента; в котором при использовании, когда ориентация инструмента отклоняется от заданной ориентации, одна или несколько индикаторных частей обеспечивают визуальную индикацию направления, в котором инструмент отклоняется от заданной ориентации, и в котором одна или несколько индикаторных частей включают в себя первую индикаторную часть и вторую индикаторную часть, расположенную в основном напротив первой индикаторной части, и первая индикаторная часть отображает первым способом и вторая индикаторная часть отображает вторым способом, когда ориентация инструмента отклоняется от заданной ориентации.
[020] В одном варианте осуществления одна или несколько индикаторных частей образуют первую матрицу индикаторов и одна или несколько индикаторных частей образуют вторую матрицу индикаторов, расположенную в основном напротив первой матрицы, и первая матрица индикаторов отображает первым способом и вторая матрица индикаторов отображает вторым способом, когда ориентация инструмента отклоняется от заданной ориентации. Посредством этого может облегчаться или обеспечиваться выполнение коррекции отклонения инструмента, например, оператором оборудования, используемого при работе инструмента, или, возможно, даже автоматически. Однако независимо от того, осуществляется ли коррекция ориентации инструмента путем ввода данных некоторым оператором (или человеком) или автоматически, тем не менее изобретение в широких формах, изложенное выше, позволяет наблюдателю (снабжаемому изображениями), который может стоять рядом или наблюдать за инструментом на различных местах вокруг инструмента, знать отклонение инструмента, и оно также может позволить наблюдателю видеть, что отклонение инструмента скорректировано.
[021] Без наложения какого–либо ограничивающего условия или ограничения на широкие формы изобретения, описанного выше, предполагается, что инструмент часто может быть вращающимся приспособлением или устройством (например, шнековым буром или винтовой сваей и т.д.), которое для работы присоединяют к вращающемуся приводному блоку инструмента или к вращающемуся механизму или системе инструмента (например, к приводу шнекового бура или ручной электрической дрели и т.д.).
[022] В некоторых вариантах осуществления индикатор ориентации становится установленным относительно инструмента, когда он установлен на вращающемся приводном блоке инструмента или относительно него. В этом случае оборудование обнаружения ориентации включает в себя часть, которая способна выполнять работу при установке на вращающемся приводном блоке инструмента или относительно него, а оборудование обнаружения ориентации способно выполнять работу, когда оно установлено и используется для обнаружения ориентации инструмента путем обнаружения ориентации вращающегося приводного блока инструмента и в связи с этим ориентации инструмента (например, при выполнении любых необходимых вычислений или расчетов на основе (известной) геометрии инструмента, вращающегося приводного блока инструмента и т.д.).
[023] Оборудование обнаружения ориентации может быть способно выполнять работу по непрерывному (или по существу непрерывному, или по меньшей мере многократному на быстро повторяющихся временных интервалах) обнаружению ориентации инструмента, а при использовании оборудование обнаружения ориентации также может быть способно выполнять работу, по меньшей мере когда ориентация инструмента отклоняется от заданной ориентации (но может быть способно в любой момент времени независимо от того, отклоняется или нет инструмент от заданной ориентации), по генерации сигналов, показывающих (или представляющих или содержащих информацию для изображения) ориентацию инструмента. Сигналы могут передаваться на индикатор ориентации. Во время использования, когда ориентация инструмента отклоняется от заданной ориентации, сигналы, генерируемые оборудованием обнаружения ориентации, могут побуждать одну или несколько индикаторных частей индикатора ориентации обеспечивать визуальную индикацию направления, в котором инструмент отклоняется от заданной ориентации.
[024] Вращающийся приводной блок инструмента, о котором шла речь выше, может иметь внешний кожух, при этом индикатор ориентации может быть способен выполнять работу при установке на внешнем кожухе или относительно него, а когда он установлен таким образом, множество индикаторных частей индикатора ориентации могут стать расположенными на разнесенных местах вокруг внешнего кожуха.
[025] В некоторых вариантах осуществления внешний кожух вращающегося приводного блока инструмента может быть по существу цилиндрическим с главной осью, соответствующей (то есть, коллинеарной или параллельной) оси вращения инструмента, и в этом случае, когда индикатор ориентации установлен на внешнем кожухе или относительно него, множество индикаторных частей могут стать расположенными по периметру цилиндрического внешнего кожуха в плоскости, в основном перпендикулярной к главной оси кожуха.
[026] Множество индикаторных частей индикатора ориентации могут содержать (или они могут по меньшей мере включать в себя, возможно, в добавление к другим средствам обеспечения визуальной индикации направления отклонения инструмента, таким как, например, части индикатора ориентации, которые перемещаются или изменяют форму и т.д.) светоизлучающие элементы (например, лампы накаливания, светодиоды и т.д.). В этом случае при использовании, когда ориентация инструмента отклоняется от заданной ориентации, один или несколько светоизлучающих элементов могут светиться способом, который обеспечивает визуальную индикацию направления, в котором инструмент отклоняется от заданной ориентации.
[027] В некоторых конкретных вариантах осуществления может быть предусмотрена матрица светоизлучающих элементов, а отдельные светоизлучающие элементы в матрице могут быть расположены относительно друг друга с образованием линии светоизлучающих элементов, обозначающей замкнутую форму, соответствующую периметру и продолжающуюся (когда индикатор ориентации установлен на внешнем кожухе или относительно него) по периметру внешнего кожуха вращающегося приводного блока инструмента.
[028] В конкретном варианте осуществления, подобному тому, о котором шла речь в абзаце [025], может быть предусмотрена матрица светоизлучающих элементов, а отдельные светоизлучающие элементы в матрице могут быть расположены относительно друг друга с образованием линии светоизлучающих элементов, обозначающей окружность, соответствующей круговому периметру и продолжающейся (когда индикатор ориентации установлен на внешнем кожухе или относительно него) по круговому периметру цилиндрического внешнего кожуха вращающегося приводного блока инструмента. В этом варианте осуществления матрица светоизлучающих элементов может содержать кольцо светоизлучающих элементов.
[029] В любом случае, когда матрица светоизлучающих элементов предусмотрена, как это было рассмотрено выше в абзацах [027] и [028], то при использовании, когда ориентация инструмента отклоняется от заданной ориентации (например, больше чем на заданную пороговую величину или величину допуска), один или несколько светоизлучающих элементов, образующих первую часть матрицы, которая продолжается на всем протяжении первого участка (или по первому участку) периметра внешнего кожуха, могут светиться первым способом, и один или несколько других светоизлучающих элементов, образующих вторую часть матрицы, которая продолжается на всем протяжении второго участка (или по второму участку) периметра внешнего кожуха, в основном находящегося напротив первого участка периметра, могут светиться вторым способом.
[030] В этом случае один или несколько светоизлучающих элементов, образующих первую часть матрицы, и один или несколько светоизлучающих элементов, образующих вторую часть матрицы, могут не быть фиксированными и время от времени в зависимости от направления отклонения ориентации инструмента другие светоизлучающие элементы могут образовывать участок той или другой из первой и второй частей матрицы. Дополнительно поясним, что в общем случае в любой заданный момент времени один светоизлучающий элемент не может быть как первой, так и второй частью матрицы (напомним, что светоизлучающие элементы, которые образуют соответствующие части матрицы, светятся в соответствии со способами). Кроме того, часто данный светоизлучающий элемент может не быть частью ни того ни другого светящегося участка матрицы и фактически, в данный момент времени могут быть многочисленные отдельные светоизлучающие элементы, которые не образуют часть ни того ни другого светящегося участка матрицы, и в этом случае этот светоизлучающий элемент может оставаться несветящимся. Конечно, то, что определенный светоизлучающий элемент (элементы) не образует часть светящегося участка матрицы в один момент времени, не означает, что он не будет образовывать часть того или другого светящегося участка матрицы в другой момент времени, если/когда направление отклонения ориентации инструмента станет другим.
[031] В вариантах осуществления, таких как рассмотренные выше в абзацах [029] и [030], длина первого участка периметра внешнего кожуха, на всем протяжении которого или по которому первая часть матрицы продолжается (когда индикатор ориентации установлен на внешнем кожухе или относительно него), может быть меньше половины длины периметра. Кроме того, длина второго участка периметра внешнего кожуха, на всем протяжении которого или по которому вторая часть матрицы продолжается (когда индикатор ориентации установлен на внешнем кожухе или относительно него), может быть меньше половины длины периметра. Предпочтительно, чтобы длина первого участка периметра внешнего кожуха, на всем протяжении которого или по которому первая часть матрицы продолжается (когда индикатор ориентации установлен на внешнем кожухе или относительно него), могла быть от около одной трети до около одной шестой части длины периметра, а длина второго участка периметра внешнего кожуха, на всем протяжении которого или по которому вторая часть матрицы продолжается (когда индикатор ориентации установлен на внешнем кожухе или относительно него), могла быть от около одной трети до около одной шестой части длины периметра.
[032] Могут быть варианты осуществления, в которых множество светоизлучающих элементов включает в себя светоизлучающие элементы, которые при свечении способны выполнять работу по излучению света по меньшей мере двух различных длин волн/цветов. Кроме того, могут быть несколько более конкретных вариантов осуществления, в которых множество светоизлучающих элементов включает в себя светоизлучающие элементы, которые при свечении способны выполнять работу по излучению света по меньшей мере двух различных длин волн/цветов, и в которых при использовании, когда ориентация инструмента отклоняется от заданной ориентации (например, больше чем на заданную величину порога или величину допуска), один или несколько светоизлучающих элементов, образующих первую часть матрицы, светится (светятся) первым цветом, а один или несколько светоизлучающих элементов, образующих вторую часть матрицы, светится (светятся) вторым цветом.
[033] В ином случае могут быть варианты осуществления, в которых при использовании, когда ориентация инструмента отклоняется от заданной ориентации (например, больше чем на заданную величину порога или величину допуска), один или несколько светоизлучающих элементов, образующих первую часть матрицы, светится (светятся) с миганием или мерцанием, а один или несколько светоизлучающих элементов, образующих вторую часть матрицы, светится (светятся) постоянно, или непрерывно, или без мигания/мерцания.
[034] В некоторых отдельных случаях могут быть варианты осуществления, в которых при использовании, когда ориентация инструмента отклоняется от заданной ориентации (например, больше чем на заданную величину порога или величину допуска), один или несколько светоизлучающих элементов, образующих первую часть матрицы, светится (светятся) с миганием или мерцанием, один или несколько светоизлучающих элементов, образующих вторую часть матрицы, светится (светятся) непрерывно, или постоянно, или без мигания/мерцания, а цвет света, излучаемого определенным светоизлучающим элементом (элементами), показывает степень, в которой ориентация инструмента отклоняется от заданной ориентации.
[035] В конкретных вариантах осуществления, описанных в предшествующих абзацах, при использовании, когда ориентация инструмента отклоняется от заданной ориентации, цвет света, излучаемого светоизлучающими элементами в первой части матрицы, может быть таким же, как цвет света, излучаемого светодиодными элементами во второй части матрицы, а цвет излучаемого света может показывать степень, в которой ориентация инструмента отклоняется от заданной ориентации. Иначе говоря, свет различных цветов, излучаемый с соответствующих светящихся частей матрицы, может показывать различные степени или величины, в соответствии с которыми инструмент отклоняется от заданной ориентации.
[036] В еще одной форме настоящее изобретение в широком смысле относится к индикатору ориентации, при использовании способному выполнять работу по поддержанию заданной ориентации инструмента, где индикатор ориентации способен выполнять работу при установке относительно инструмента, при этом индикатор ориентации имеет множество индикаторных частей, и когда индикатор ориентации установлен относительно инструмента, индикаторные части расположены так, что видны (или могут делаться видными) с различных мест вокруг инструмента, и в котором при использовании, когда ориентация инструмента отклоняется от заданной ориентации, одна или несколько индикаторных частей обеспечивают визуальную индикацию направления, в котором инструмент отклоняется от заданной ориентации, и в котором множество индикаторных частей включает в себя первую индикаторную часть и вторую индикаторную часть, расположенную в основном напротив первой индикаторной части, а первая индикаторная часть отображает первым способом и вторая индикаторная часть отображает вторым способом, когда ориентация инструмента отклоняется от заданной ориентации. Признаки, характеристики, рабочие и эксплуатационные атрибуты и т.д., описанные выше с обращением к первой упомянутой форме изобретения, также могут составлять часть этой второй формы изобретения или они также могут быть применимы в ней.
[037] В дальнейшей форме настоящее изобретение в широком смысле относится к способу поддержания заданной ориентации инструмента, содержащему создание оборудования обнаружения ориентации, способного выполнять работу по обнаружению ориентации инструмента; создание индикатора ориентации, который способен выполнять работу при установке относительно инструмента, при этом индикатор ориентации имеет множество индикаторных частей, и когда индикатор ориентации устанавливают относительно инструмента, индикаторные части располагают так, что они были видны (или могли быть сделаны видными) с различных мест вокруг инструмента, и при этом множество индикаторных частей включает в себя первую индикаторную часть и вторую индикаторную часть, расположенную в основном напротив первой индикаторной части, а первая индикаторная часть отображает первым способом и вторая индикаторная часть отображает вторым способом, когда ориентация инструмента отклоняется от заданной ориентации; установку индикатора ориентации относительно инструмента; приведение в действие оборудования обнаружения ориентации и индикатора ориентации во время использования инструмента, чтобы, когда ориентация инструмента отклоняется от заданной ориентации, одна или несколько индикаторных частей обеспечивали визуальную индикацию направления, в котором инструмент отклоняется от заданной ориентации; и коррекцию ориентации инструмента. Коррекция ориентации инструмента может быть выполнена, например, оператором оборудования, используемого при работе инструмента, или, возможно, даже автоматически. Однако независимо от того, осуществляется ли коррекция ориентации инструмента путем ввода данных некоторым оператором (или человеком) или автоматически, тем не менее реализация этой формы способа изобретения и в этом случае по меньшей мере позволяет наблюдателю (снабжаемому изображениями), который может стоять рядом или наблюдать за инструментом на различных местах вокруг инструмента, знать отклонение инструмента, и она также позволяет наблюдателю видеть, что отклонение инструмента скорректировано. В любом случае признаки, характеристики, рабочие и эксплуатационные атрибуты и т.д., описанные выше с обращением к впервые упомянутой форме изобретения, также могут составлять часть этой формы способа изобретения или также могут быть применены в ней с необходимыми изменениями.
[038] Во всех вариантах осуществления настоящего изобретения индикатор ориентации может быть виден оператору инструмента. Оператор инструмента может размещаться в кабине транспортного средства.
[039] Во всех аспектах настоящего изобретения одна или несколько индикаторных частей могут образовывать первую матрицу индикаторов и одна или несколько индикаторных частей могут образовывать вторую матрицу индикаторов, расположенную в основном напротив первой матрицы, а первая матрица индикаторов отображает первым способом и вторая матрица индикаторов отображает вторым способом, когда ориентация инструмента отклоняется от заданной ориентации.
[040] В соответствии со вторым аспектом согласно настоящему изобретению предложено устройство для использования при поддержании заданной ориентации инструмента, при этом устройство содержит оборудование обнаружения ориентации, способное выполнять работу по обнаружению ориентации инструмента; и индикатор ориентации способный выполнять работу при установке на инструменте или на приводном блоке или коробке скоростей инструмента, при этом индикатор ориентации содержит осветительный прибор или множество осветительных приборов, продолжающихся по существу вокруг инструмента или продолжающихся по существу вокруг приводного блока или коробки скоростей инструмента.
[041] В одном варианте осуществления осветительный прибор или множество осветительных приборов продолжаются по существу или полностью по периферии инструмента или продолжаются по существу по или полностью по периферии приводного блока или коробки скоростей инструмента.
[042] В одном варианте осуществления индикатор ориентации представляет собой множество осветительных приборов, продолжающихся по существу вокруг приводного блока или коробки скоростей. В одном варианте осуществления множество осветительных приборов содержит множество ламп накаливания или множество светодиодов.
[043] В одном варианте осуществления индикатор ориентации содержит осветительный прибор в виде кольца или индикатор ориентации содержит множество осветительных приборов, расположенных в кольце.
[044] В одном варианте осуществления индикатор ориентации светится, когда инструмент находится в правильной ориентации или в заданных пределах правильной ориентации. В другом варианте осуществления индикатор ориентации светится, когда инструмент отдаляется от правильной ориентации.
[045] В одном варианте осуществления индикатор ориентации светится способом, описанным с обращением к первому аспекту настоящего изобретения. В некоторых вариантах осуществления индикатор ориентации расположен так, как описано с обращением к первому аспекту изобретения, хотя свечение осветительного прибора (приборов) может быть другим.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[046] Предпочтительные признаки, варианты осуществления и изменения изобретения могут быть поняты из нижеследующего подробного описания, которым для специалистов в данной области техники предоставляется информация, достаточная для выполнения изобретения. Подробное описание не должно рассматриваться как ограничивающее каким–либо образом объем предшествующего раздела «Сущность изобретения». При подробном описании будет делаться обращение к некоторому количеству чертежей, на которых:
[047] фиг. 1 – вид обычной конструкции, в которой привод шнекового бура (гидравлический двигатель) соединен (через адаптер в этом примере) с концом стрелы экскаватора, а шнековый бур соединен с выходным валом привода шнекового бура; шнековый бур может выполнять операции по бурению ствола машинистом экскаватора, сидящим в кабине экскаватора;
[048] фиг. 2 – три вида, а именно, вид А (фиг. 2А), вид В (фиг. 2В) и вид С (фиг. 2С), которыми совместно иллюстрируется способ, которым в одном возможном варианте осуществления изобретения датчик ориентации (инклинометр в этом варианте осуществления) и индикатор ориентации (светодиодный кольцевой блок в этом варианте осуществления) установлены на типичном приводном блоке (гидравлическом двигателе) шнекового бура;
[049] фиг. 3 – перспективный вид блока инклинометра и также перспективный вид с пространственным разделением различных частей светодиодного кольцевого блока;
[050] фиг. 4 – перспективный вид собранного светодиодного кольцевого блока без верхнего кожуха светодиодного кольцевого блока, так что можно понять ориентацию самого светодиодного кольцевого блока, а также прозрачной защитной крышки светодиодного кольца относительно нижнего кожуха светодиодного кольцевого блока;
[051] фиг. 5 – перспективный вид по существу сбоку собранного светодиодного кольцевого блока (с верхней крышкой на своем месте);
[052] фиг. 6 – перспективный вид по существу сверху светодиодного кольцевого блока;
[053] фиг. 7 – перспективный вид по существу снизу светодиодного кольцевого блока;
[054] фиг. 8 – перспективный вид верхней стороны блока инклинометра;
[055] фиг. 9 – перспективный вид нижней стороны блока инклинометра;
[056] фиг. 10 – два вида, а именно, вид А (фиг. 10А) и вид В (фиг. 10В); фиг. 10А – схематичное (фантомное) представление штанги шнекового бура, когда шнековый бур расположен совершенно вертикально (то есть, ориентирован совершенно вертикально); фиг. 10В – иллюстрация способа свечения светодиодного кольцевого блока, когда шнековый блок ориентирован так, как представлено на фиг. 10А;
[057] фиг. 11 – два вида, а именно, вид А (фиг. 11А) и вид В (фиг. 11В); фиг. 11А – схематичное (фантомное) представление штанги шнекового бура, когда шнековый бур наклонен в относительно небольшой степени в направлении, показанном стрелкой на фиг. 11А; фиг. 11В – иллюстрация способа свечения светодиодного кольцевого блока, когда шнековый блок ориентирован так, как представлено на фиг. 11А; и
[058] фиг. 12 – два вида, а именно, вид А (фиг. 12А) и вид В (фиг. 12В); фиг. 12А – схематичное (фантомное) представление штанги шнекового бура, когда шнековый бур наклонен в относительно большей степени в направлении, показанном относительно большой стрелкой на фиг. 12А; фиг. 12В – иллюстрация способа свечения светодиодного кольцевого блока, когда шнековый блок ориентирован так, как представлено на фиг. 12А.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[059] Сначала обратимся к фиг. 2А, на которой представлен схематичный (и частично с местным разрезом) вид приводного блока 400 шнекового бура довольно обычной конструкции (например, он аналогичен приводу 40 шнекового бура, показанному на фиг. 1). Двигатель приводного блока шнекового бура фактически не показан; однако место нахождения его в общем блоке 400 ясно показано позицией 402. В действительности, на фиг. 2А позицию 402 можно считать относящейся к кожуху/корпусу двигателя (или очертанию этого кожуха), внутри которого двигатель содержится в общем приводном блоке 400 шнекового бура. Как было упомянуто ранее, приводные блоки шнекового бура часто приводятся в движение гидравлически и поэтому двигатель обычно представляет собой гидравлический двигатель (обычно приводимый в действие гидравлической жидкостью, подаваемой из гидравлической системы экскаватора, к которой при использовании присоединяют привод шнекового бура). Конечно, двигатель может быть двигателем другого вида, например электродвигателем.
[060] Во всяком случае, непосредственно под кожухом 402 двигателя привода шнекового бура расположена и соединена с двигателем коробка 404 скоростей. Работа коробки скоростей должна быть понятна специалистам в данной области техники и поэтому не нуждается в рассмотрении. На нижней стороне коробки 404 скоростей имеется выходной вал 420 приводного блока шнекового бура, соединенный с выходным устройством коробки 404 скоростей. Для облегчения соединения выходного вала 420, например, со шнековым буром (или некоторым другим инструментом, работающим при использовании приводного блока шнекового бура) имеется отверстие, которое видно как проходящее через выходной вал 420. Следует отметить, что в общем случае выходной вал 420 соответствует (или эквивалентен) выходному устройству 42 привода 40 шнекового бура, показанному на фиг. 1.
[061] На фиг. 2А, фиг. 2В и фиг. 2С верхняя часть выходного вала 420 не видна, поскольку она содержится (и поэтому скрывается) внутри кожуха 410. Поэтому фактическое соединение между верхней частью выходного вала 420 и коробкой 404 скоростей также не видно, поскольку оно находится в этом кожухе. Неподвижный кожух 410, внутри которого содержится верхняя часть выходного вала 420 и внутри которого верхняя часть выходного вала 420 вращается, то есть кожух 410, соединен с коробкой 404 скоростей (или с внешним кожухом/корпусом коробки скоростей). Следует отметить, что имеются отверстия, продолжающиеся вертикально на протяжении наружной части кожуха 410, и также имеются отверстия, продолжающиеся на протяжении наружного края кожуха коробки скоростей. Эти отверстия в кожухе 410 и в кожухе коробки скоростей являются совмещенными и имеют одинаковые (или по меньшей мере аналогичные) внутренние диаметры, так что некоторое количество (достаточно крупных, например 10–миллиметровых) болтов 408 можно пропустить через отверстия в кожухе 410 и через отверстия в кожухе коробки скоростей. Эти отверстия могут быть (хотя это необязательно) с внутренней резьбой, так что болты 408 можно непосредственно соединять с кожухом 410 и кожухом коробки скоростей.
[062] Кожух 402 двигателя (внутри которого содержится двигатель) имеет один или несколько нижних, направленных по радиусам участков, которые на самом деле продолжаются по горизонтали наружу и тем самым обозначают один или несколько уступных участков 403. В некоторых случаях может быть только один уступный участок 403, который продолжается по всей длине окружности по внешнему периметру в основании кожуха 402 двигателя. В ином случае могут быть многочисленные отдельные уступные участки 403, каждый из которых продолжается на протяжении небольшой дуги окружности, но с промежутками между ними, так что нет единого уступного участка, продолжающегося по всему периметру. Для удобства дальнейшее пояснение будет делаться с обращением к случаю, когда имеется единственный уступ 403, который продолжается по окружности по всему периметру в основании кожуха двигателя.
[063] Этот круговой уступ 403 расположен непосредственно над основанием и, когда приводной блок 400 шнекового бура собирают, его соединяют с наружным краем корпуса коробки 404 скоростей. Круговой уступ 403 имеет отверстия, продолжающиеся по всей толщине его, и они совмещены с отверстиями в кожухе 410 и кожухе коробки скоростей и имеют с ними одинаковый (или по меньшей мере аналогичный) внутренний диаметр. Следовательно, как показано, болты 408 также могут быть вставлены и пропущены через эти отверстия в уступ 403.
[064] Кроме того, приводной блок 400 шнекового бура включает в себя колпак 430. Толщина стенки колпака 430 больше на самом нижнем участке (или на нижнем краю) его по сравнению с толщиной стенки на других участках колпака. На этом более толстом самом нижнем краевом участке колпака 430 имеются несколько несквозных расточенных отверстий. Эти несквозные расточенные отверстия являются резьбовыми и опять эти отверстия совмещены с отверстиями в кожухе 410, кожухе коробки скоростей и кожухе 402 двигателя. Следовательно, когда колпак 430 приводного блока шнекового бура помещают поверх кожуха 402 двигателя (в предположении, что все другие части приводного блока 400 шнекового бура, описанные ранее, находятся в собранном виде), болты 408 можно продвинуть вверх и в этом случае они ввинтить во внутренние резьбы, которые образованы в отверстиях в более толстом самом нижнем краевом участке колпака 430. Поэтому действие болтов 408 заключается в по меньшей мере закреплении колпака 430 поверх кожуха 402 двигателя. Кроме того, болты 408 могут иметь значение при скреплении друг с другом одного или нескольких кожухов 410, кожуха коробки скоростей и кожуха 402 двигателя, например, если, как рассмотрено выше, крайние сквозные отверстия в этих компонентах являются резьбовыми.
[065] На верхней части колпака 430 имеется пара выступающих вверх проушин 432, каждая с круглым сквозным отверстием. Следует отметить, что на фиг. 2 видна только одна из проушин 432, поскольку другая (невидимая) проушина 432 расположена непосредственно позади видимой проушины 432 (и поэтому скрыта за нею). Эти выступающие вверх проушины 432 на колпаке 430 часто называют ушками 432 колпака, а приводной блок 400 шнекового бура может быть соединен, например, с концом стрелы экскаватора (либо непосредственно, либо через адаптер) путем соединения с ним (при использовании болтового крепления или иного) ушек 432 колпака.
[066] Далее с обращением к фиг. 2В и фиг. 2С будет пояснено, каким образом блок инклинометра и светодиодный кольцевой блок, используемые в представленном варианте осуществления настоящего изобретения, могут быть установлены на приводной блок 400 шнекового бура.
[067] Как показано на фиг. 2В, первый этап этого процесса установки заключается в вывинчивании и удалении болтов 408, чтобы колпак 430 можно было поднять относительно верхней части кожуха 402 двигателя, см. фиг. 2В. Понятно, что затем (хотя это определенно не показано) после полного удаления колпака 430 с верхней части кожуха 402 двигателя блок 500 инклинометра может быть установлен непосредственно на переднюю/верхнюю поверхность кожуха 402 двигателя. На фиг. 2С показан блок 500 инклинометра, установленный поверх кожуха 402 двигателя.
[068] Теперь обратимся на некоторое время к фиг. 6 и фиг. 7, на которых видно, что светодиодный кольцевой блок 600 имеет в основном плоскую кольцеобразную форму с большим круглым проемом (вскрытым на протяжении пространства) 602, продолжающимся на протяжении центральной части его. Диаметр этого круглого проема 602 в светодиодном кольцевом блоке 600 больше, чем внешний диаметр любой части кожуха 402 двигателя, если не считать кругового уступа 403. Поэтому, возвращаясь к фиг. 2В и фиг. 2С, можно понять, что, когда колпак 430 удален с кожуха 402 двигателя, светодиодный кольцевой блок 600 может быть установлен путем по существу посадки светодиодного кольцевого блока 600 на верхнюю часть кожуха 402 двигателя, чтобы, как показано на фиг. 2С, светодиодный кольцевой блок 600 сидел непосредственно поверх внешнего кругового уступа 403 в основании кожуха 402 двигателя.
[069] Кроме того, на фиг. 6 и фиг. 7 можно видеть, что светодиодный кольцевой блок 600 имеет некоторое количество цилиндрических сквозных отверстий 608. Эти цилиндрические сквозные отверстия 608 расположены по радиусам (то есть, на расстоянии от геометрического центра светодиодного кольцевого блока 600) и разнесены по окружности друг от друга так, что они совмещены с отверстиями в кожухе 410, кожухе коробки скоростей, кожухе 402 двигателя и т.д., и имеют такой же (или по меньшей мере аналогичный) внутренний диаметр, какой имеют отверстия в кожухах. Поэтому, когда светодиодный кольцевой блок 600 установлен после того, как он был посажен на верхнюю часть кожуха 402 двигателя, и сидит на круговом уступе 403 в основании кожуха 402 двигателя, светодиодный кольцевой блок может быть повернут/подкручен для приведения различных отверстий 608 в совмещение с отверстиями в кожухе 410, кожухе коробки скоростей и т.д. После этого колпак 430 может быть помещен обратно на верхнюю часть кожуха 402 двигателя так, чтобы нижний край колпака 430 опирался непосредственно на верхнюю часть светодиодного кольцевого блока 600, и затем болты 608 могут быть опять вставлены через кожух 410, через кожух коробки скоростей, через кожух 402 и теперь также через светодиодный кольцевой блок 600 для ввинчивания в резьбовые несквозные отверстия на краю колпака 430, чтобы закрепить (зафиксировать) колпак 430 на месте на верхней части светодиодного кольцевого блока. Следует отметить, что болты 408, исходно используемые для закрепления колпака 430 непосредственно на верхней части кожуха 402 двигателя (например, как на фиг. 2), могут быть заменены болтами с теми же самыми диаметром стержня и конфигурацией резьбы и т.д., но которые несколько длиннее, чем первоначальные болты, для учета небольшого повышения общей высоты приводного блока 400 шнекового бура, которое создается после установки светодиодного кольцевого блока 600. Иначе говоря, когда светодиодный кольцевой блок 600 установлен, как показано на фиг. 2С, расстояние, на которое болты 408 должны продолжаться, начиная от нижней стороны кожуха 410 и в конечном счете до ввинчивания в несквозные отверстия на обратной стороне края колпака 430 больше, чем в случае, когда светодиодный кольцевой блок 600 отсутствует, как показано на фиг. 2А.
[070] Выше пояснен способ, которым светодиодный кольцевой блок 600 и блок 500 инклинометра согласно настоящему варианту осуществления могут быть установлены в приводном блоке шнекового бура, подобном показанному на фиг. 2. Поэтому будет полезно далее описать блок 500 инклинометра и светодиодный кольцевой блок 600.
[071] Сначала рассмотрим блок 500 инклинометра, который показан на фиг. 3 и также на фиг. 8 и фиг. 9. На этих чертежах на самом деле показаны не все внутренние компоненты или части или субкомпоненты инклинометра, которые совместно образуют блок 500 инклинометра. Точнее, в действительности этими чертежами обеспечивается визуальное представление общей конфигурации (главным образом, формы) блока 500 инклинометра. Как можно видеть, блок 500 инклинометра является в основном квадратным, плоским блоком со скругленными углами 501. Ниже каждого угла имеется короткая цилиндрическая стойка 502, а цилиндрическое отверстие 503 продолжается через каждый из углов и в осевом направлении на протяжении всей длины соответствующих цилиндрических стоек 502. Цилиндрические стойки 502 можно эффективно использовать в качестве опорных ножек блока 500 инклинометра. В этом случае, когда блок 500 инклинометра прикреплен к верхней поверхности кожуха 402 двигателя, он может опираться на эти стойки 502, которые приходят в непосредственный контакт с верхней поверхностью кожуха 402 двигателя. Вследствие этого в этих случаях (когда он опирается только на соответствующие стойки 502, которые соприкасаются с кожухом 402 двигателя) другие части блока 500 инклинометра могут быть эффективно отнесены несколько выше верхней поверхности кожуха 402 двигателя. Это разнесение верхней поверхности кожуха 402 двигателя и, например, нижней основной квадратной части блока 500 инклинометра может обеспечить, например, обтекание потоком воздуха для рассеивания тепла или обеспечить прокладку электрического провода/кабеля, или же позволит расположить дополнительные компоненты в указанном пространстве и т.д. В ином случае цилиндрические стойки 502 можно фактически вставлять в верхнюю часть кожуха 402 двигателя. В этом случае отверстия для приема стоек 502 должны быть образованы в верхней поверхности кожуха 402 двигателя. В этом сценарии стойки 502 можно вставлять на протяжении верхней поверхности (то есть, через отверстия, образованные в ней) кожуха 402 двигателя, и поэтому нижнюю сторону основной квадратной части блока 500 инклинометра можно непосредственно посадить на верхнюю поверхность (то есть, в контакт с ней) кожуха 402 двигателя. Поэтому может не быть пространства между верхней поверхностью кожуха 402 двигателя и нижней стороной основной квадратной части блока 500 инклинометра. На фиг. 2С показан блок 500 инклинометра, прикрепленный таким способом к кожуху 402 двигателя.
[072] Понятно, что в любом случае, в каждом из приведенных выше сценариев крепления блока инклинометра цилиндрические отверстия 503, которые продолжаются в осевом направлении через каждую из стоек 502, служат для приема крепежных деталей (например, винтов, или болтов, или чего–либо подобного). В ситуациях, в которых стойки 502 образуют опорные ножки (и нижние части этих опорных ножек являются только частями блока инклинометра, которые касаются верхней части кожуха 402 двигателя), крепежные детали, которые вставляются через отверстия 503, могут быть болтами, которые проходят через отверстия 503 и затем ввинчиваются непосредственно в верхнюю часть кожуха 402 двигателя. В ином случае, в ситуациях, в которых стойки 504 фактически вставляются через отверстия в кожух 402 двигателя, отверстия 503 опять могут принимать болты или что–либо подобное; однако в этом случае неголовной конец болта может иметь гайку (или что–либо подобное), навинчиваемую на него для закрепления (возможно, при содействии одной или нескольких частей или компонентов) блока 500 инклинометра на или к верхней части кожуха 402 двигателя.
[073] Следует также отметить, что имеются углубления или выемки 505 на верхней поверхности блока 500 инклинометра выше каждой из стойки 502. Иначе говоря, верхняя (или же плоская) поверхность блока 500 инклинометра 500 имеет некоторое количество углублений, или выемок, или утонченных участков 505, по одному углублению непосредственно выше каждой из стоек 502. Вследствие наличия этих углублений верхний квадратный участок блока 500 инклинометра имеет выемки или углубления относительно остальной верхней поверхности основной квадратной области блока инклинометра, выше каждой из стоек 502. Эти выемки 505 служат для (возможно, наряду с другими предметами) приема головок болтов или, возможно, для приема гаек, навинчиваемых на резьбовые концы болтов, которые продолжаются через отверстия 503 блока 500 инклинометра к кожуху 402 двигателя. Если эти выемки 505 не предусматривать, головки болтов (или гайки), которые способствуют креплению блока 500 инклинометра к верхней части кожуха двигателя, будут выступать за пределы верхней поверхности блока инклинометра (или по меньшей мере головки болтов или гайки будут продолжаться дальше, чем они могли бы делать это при по меньшей мере частичном приеме в выемках 505), при этом они могут взаимодействовать с другими объектами или компонентами на верхней части блока 500 инклинометра, например, при сборке или установке.
[074] Кроме того, блок 500 инклинометра имеет три небольших круглых отверстия, расположенных относительно друг друга в вершинах треугольника, которые проходят через толщу основной квадратной части блока инклинометра. Эти отверстия могут быть резьбовыми или могут не быть резьбовыми и они могут облегчать присоединение к блоку инклинометра, например, кабелей источника питания для инклинометра, кабелей или оборудования проводной или беспроводной связи, монтаж дополнительных датчиков и т.д., возможно, с использованием очень небольших крепежных деталей (например, 4–миллиметровых болтов).
[075] Хотя пояснялись конфигурация (и в частности, форма) блока 500 инклинометра и способ, которым он может быть установлен в приводном блоке 400 шнекового бура, способ фактической работы блока 500 инклинометра согласно настоящему варианту осуществления (и различных датчиков ориентации и т.д.) по существу такой же, как способ работы инклинометров или других датчиков ориентации в других системах. Поэтому аналогично некоторому количеству ранее предложенных систем шнековый бур обычно жестко соединен с выходным валом 420 привода шнекового бура. Поэтому обычно предполагают, что, когда шнековый бур соединен таким образом, то имеется или отсутствует небольшое отклонение или деформация между приводом 400 шнекового бура и самим шнековым буром, и следовательно, имеется небольшое или незначительное различие между ориентацией основной/центральной продольной оси приводного блока 400 шнекового бура и ориентацией продольной оси самого шнекового бура. Поэтому можно предполагать, что измеряемая/обнаруживаемая ориентация приводного блока 400 шнекового бура (измеряемая блоком 500 инклинометра) является хорошим показателем (то есть, она показывает и позволяет определять или вычислять) ориентацию шнекового бура. Следовательно, измеряемая/обнаруживаемая в течение длительного времени (или по меньшей мере быстро) ориентация привода 400 шнекового блока используется для (при необходимости выполняются расчеты/вычисления) непрерывного получения (или быстрого обновления) показателя ориентации шнекового бура.
[076] Таким образом, как и в ранее предложенных системах блок 500 инклинометра (или датчик (датчики) ориентации, электроника и т.д.) работает, чтобы обнаруживать/измерять и обеспечивать (или создавать сигналы, содержащие/представляющие) ориентацию/выравнивание шнекового бура, непрерывно (или по меньшей мере в быстрой последовательности), то есть, по существу в реальном времени и в той части, в какой они касаются машиниста экскаватора.
[077] Блок 500 инклинометра может быть подключен с помощью одного или нескольких кабелей, по которым передаются сигналы, соответствующие измерениям ориентации шнекового бура, с блока 500 инклинометра, возможно, через один или несколько других электронных компонентов к светодиодному кольцевому блоку 600. (Следует отметить, что в этом варианте осуществления все такие кабели содержатся в пространстве внутри колпака 430 приводного блока шнекового бура). В ином случае может быть беспроводное соединение, и передача сигналов между блоком 500 инклинометра, светодиодным кольцевым блоком 600 и, возможно, другими электронными компонентами (например, управляющей электроникой) может осуществляться с помощью этого беспроводного соединения.
[078] В любом случае блок 500 инклинометра непрерывно (или по существу непрерывно) генерирует сигналы, показывающие ориентацию шнекового бура, и в конечном счете эти сигналы передаются для осуществления работы светодиодного кольцевого блока 600. Как рассмотрено ниже, затем в светодиодном кольцевом блоке 600 рабочие сигналы преобразуются в визуальную индикацию, которую машинист экскаватора может использовать (если это необходимо) для выполнения регулировок/коррекций ориентации шнекового бура.
[079] Далее обратимся к светодиодному кольцевому блоку 600, конфигурацию которого можно понять из фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5, фиг. 6 и фиг. 7. Что касается прежде всего фиг. 3, то на ней представлено перспективное изображение с пространственным разделением компонентов светодиодного кольцевого блока 600, при этом можно видеть, что компоненты, которые совместно образуют светодиодный кольцевой блок, включают в себя нижний кожух 620, верхний кожух 640, светодиодное кольцо (или кольцо светодиодов) 600 и защитную прозрачную крышку/кожух 680 для светодиодов.
[080] Нижний кожух 620 и верхний кожух 640 являются почти одинаковыми и, когда светодиодный кольцевой блок 600 собран (как показано на фиг. 5, фиг. 6 и фиг. 7), верхний кожух 640 ориентирован по существу зеркально по отношению к нижнему кожуху 620, а светодиодное кольцо 660 и прозрачная крышка 680 надежно удерживаются между ними.
[081] На каждом из нижнего кожуха 620 и верхнего кожуха 640 имеются внешний по радиусу участок 622, 642 и внутренний по радиусу участок 624, 644. На некоторых чертежах внешний по радиусу участок 622 нижнего кожуха 620 может казаться более толстым, а внутренний по радиусу участок 624 может казаться более тонким или имеющим выемку по сравнению с внешним участком 622. Аналогично этому, на некоторых чертежах внешний по радиусу участок 642 верхнего кожуха может казаться более толстым, а внутренний по радиусу участок 644 может казаться более тонким или имеющим выемку по сравнению с внешним по радиусу участком 642. Однако, как можно видеть из фиг. 3, хотя внешний по радиусу участок каждого из кожухов может сначала казаться более толстым, чем внутренний по радиусу участок, фактически имеется канал, образованный во внутренней поверхности внешнего по радиусу участка в каждом кожухе. Поэтому фактическая толщина материала или стенки незначительно больше (и она может быть даже меньше) на внешнем по радиусу участке 622, 642, чем на внутреннем по радиусу участке 624, 644. Канал 646, образованный на внутренней (или обращенной внутрь) стороне верхнего кожуха 640, можно видеть на фиг. 3. Как можно видеть, канал 646 в верхнем кожухе 640 образован по существу во внутренней (или обращенной внутрь) стороне внешнего по радиусу участка 642 кожуха. Таким образом, канал 646 образован между внешней граничной боковой стенкой 648 кожуха 640 и параллельной, но в большей степени обращенной внутрь стенкой 649, которая продолжается в осевом направлении между внешним по радиусу участком 642 и более внутренним по радиусу участком 644. Таким образом, канал 646 имеет форму кольца или кольцевого пространства и внешняя стенка канала 646 образуется внутренней поверхностью граничной краевой боковой стенки 648, а внутренняя стенка канала 646 образуется внешней поверхностью стенки 649. Идентичный канал 626 образован во внутренней поверхности внешнего по радиусу участка 622 нижнего кожуха 620, хотя его нельзя видеть (и поэтому он не обозначен) на чертежах.
[082] Хотя канал 626 в нижнем кожухе 620 не виден на чертежах, способ действия этого канала 626 при приеме как светодиодного кольца 660, так и защитной крышки 680 можно хорошо видеть на фиг. 4. Действительно, как показано на фиг. 4, внешний диаметр светодиодного кольца (или кольца светодиодов) 660 согласован с внутренним диаметром защитной крышки 680 (или несколько меньше его). Кроме того, внутренний диаметр светодиодного кольца (или кольца светодиодов) 660 согласован с внешним диаметром стенки 649 (или несколько больше его). Кроме того, внешний диаметр защитной крышки 680 такой же, как внутренний диаметр граничной краевой боковой стенки 648 (или несколько меньше его). В соответствии с этим светодиодное кольцо (или кольцо светодиодов) 660 может быть размещено с плотным прилеганием и концентрически внутри защитной крышки 680, и поскольку в целом толщина (в радиальном направлении) светодиодного кольца (или любого из светодиодов) 660 и защитной крышки 680 согласована с толщиной канала 626 (или только несколько меньше ее), то светодиодное кольцо (или кольцо светодиодов) 660 и защитная крышка 680, когда они собраны и расположены концентрически, могут плотно размещаться в канале 626.
[083] Однако следует также отметить, что на фиг. 4 ширина (или высота) светодиодного кольца 660, которая равна или несколько больше, чем ширина (высота) защитной крышки 680, в осевом направлении больше, чем глубина канала 626. Фактически, ширина (высота) крышки 680 значительно больше, чем удвоенная глубина канала 626, и это означает, что ширина (высота) защитной крышки 680 значительно больше, чем объединенные глубины каналов 626 и 646 в нижнем и верхнем кожухах.
[084] Во всяком случае, как показано на фиг. 4, когда светодиодное кольцо 660 и защитная крышка 680 размещены в канале 626 в нижнем кожухе 620, светодиодное кольцо 660 и защитная крышка 680 выступают за пределы всех обращенных внутрь поверхностей нижнего кожуха 620.
[085] Кроме того, светодиодное кольцо 660 и защитная крышка 680 могут быть размещены в канале 646 в верхнем кожухе 640 точно таким же способом и, как упомянуто выше, ширина (высота) светодиодного кольца 660 крышки 680 будет значительно больше, чем объединенные глубины каналов 626 и 646. Поэтому, как можно видеть на фиг. 5, когда светодиодный кольцевой блок 600 полностью собран, светодиодное кольцо 660 и защитная крышка 680 эффективно удерживаются между верхним кожухом 640 и нижним кожухом 620, однако, поскольку ширины светодиодного кольца 660 и защитной крышки в осевом направлении больше, чем совместная глубина каналов 626 и 646, то когда светодиодный кольцевой блок 600 находится в собранном виде вместе со светодиодным кольцом 660 и защитная крышка 680 удерживается между соответствующими кожухами 620, 640, эти два компонента становятся видимыми через зазор/окно, который остается между двумя кожухами по окружности/периметру светодиодного кольцевого блока.
[086] Далее следует отметить, что защитная крышка 680 является прозрачной или по меньшей мере полупрозрачной. Соответственно, когда светодиодный кольцевой блок 600 работает и некоторые из светодиодов в светодиодном кольце 660 становятся светящимися, свет, излучаемый светящимися светодиодами, проходит через защитную крышку 680 и этот излучаемый свет может быть виден снаружи светодиодного кольцевого блока 600 (и на самом деле на расстоянии от светодиодного кольцевого блока) через зазор между верхним кожухом 640 и нижним кожухом 620.
[087] Выше было упомянуто, что нижний кожух 620 и верхний кожух 640 являются почти идентичными. Единственное различие (или по меньшей мере только одно из различий) между ними двумя связано с формой отверстий, через которые вводятся крепежные детали для скрепления нижнего кожуха 620 и верхнего кожуха 620 друг с другом. На фиг. 7 отверстия в нижнем кожухе, которые принимают крепежные детали для скрепления нижнего кожуха 629 с верхним кожухом 640, обозначены позицией 625 и можно видеть, что этим отверстиям 625 придана коническая форма. Более конкретно, отверстия 625 суживаются по направлению внутрь. Иначе говоря, диаметр отверстий 625 становится постепенно уменьшающимся в том же самом направлении, в котором крепежные детали должны вводиться в эти отверстия. На фиг. 6 отверстия в верхнем кожухе 640, которые принимают крепежные детали, скрепляющие нижний кожух 620 с верхним кожухом 640, обозначены позицией 645 и можно видеть, что эти отверстия 645 являются очень небольшими и цилиндрическими на протяжении всей толщины внутреннего участка 642 верхнего кожуха. Фактически, отверстия 645 в верхнем кожухе обычно являются резьбовыми, а крепежные детали (непоказанные), используемые для крепления нижнего кожуха 620 к верхнему кожуху 620, являются болтами, имеющими головку с конической сужающейся формой, подобной форме сужающихся отверстий 625 в нижнем кожухе 620, а резьбовые стержни этих болтов выполнены (в части длины, диаметра и конфигурации резьбы) с возможностью ввинчивания в отверстия 645 в верхнем кожухе 640. Фактически, в этих болтах размер конической головки на самом деле часто является таким, что, когда каждый из болтов полностью ввинчен в соответствующее отверстие 625 и 645 для удержания вместе кожухов, плоская верхняя часть головки болта будет посажена на одном уровне с плоской поверхностью внутреннего участка 624 нижнего кожуха 620 (или будет несколько отодвинута от нее). Следовательно, головки этих болтов не будут значительно продолжаться относительно поверхности внутреннего участка 624 и причина этого заключается в том, что, когда светодиодный кольцевой блок 600 установлен в приводном блоке 400 шнекового бура, имеется поверхность 624 внутреннего участка нижнего кожуха 620, которая опирается непосредственно на уступ 403 (то есть, головки болтов не выступают значительно от поверхности 624 и предотвращается контакт поверхности 624 с уступом 403). Как упоминалось выше, когда эти болты используются для скрепления (например, удержания) нижнего кожуха 620 и верхнего кожуха 640 друг с другом, светодиодное кольцо 660 и защитная крышка 680 эффективно фиксируются (и поэтому удерживаются) между кожухами 620 и 640.
[088] Кроме того, каждый из нижнего кожуха 620 и верхнего кожуха 640 имеет (в этом варианте осуществления) единственный канал, который (в этом варианте осуществления) имеет прямоугольное поперечное сечение и который продолжается в радиальном направлении во внутренней части 624, 644. Этот канал в верхнем кожухе 640 обозначен позицией 643 на фиг. 3 и соответствующий канал в нижнем кожухе 620 обозначен позицией 623 на фиг. 4. Кроме того, как можно видеть на фиг. 5, когда светодиодный кольцевой блок 600 полностью собран, канал 623 в нижнем кожухе 620 и канал 643 в верхнем кожухе 640 по существу сходятся вместе, обозначая прямоугольный проход, который продолжается от открытого кругового пространства 602 внутри светодиодного кольцевого блока 600 до задней/внутренней поверхности светодиодного кольца 600 (который, напомним, принимается в соответствующих каналах 626, 646 и фиксируется между кожухами 620, 640). Этот прямоугольный проход позволяет, например, подключать к светодиодному кольцу электрические кабели и соединители для подачи энергии и сигналов управления, чтобы во время работы регулировать свечение светодиодов в светодиодном кольце 660.
[089] Теперь обратимся к самому светодиодному кольцу 660, которое потенциально может быть ничем иным как большим количеством несвязанных светодиодов (то есть, может быть образованным из них), которые расположены один после другого (например, когда светодиодный кольцевой блок 600 собран), совместно образующие кольцевую форму (в этой общей форме светодиодное кольцо 660 изображено на чертежах). Однако в ином случае на самом деле может иметься кольцеобразный кожух или контейнер некоторого вида, который способен принимать и удерживать большое количество отдельных светодиодов. Преимущество этого может заключаться, например, в том, что, если один из светодиодов отказывает или повреждается, то можно просто разобрать светодиодный кольцевой блок 600, извлечь этот кольцеобразный кожух/контейнер и вынуть один поврежденный светодиод и заменить его новым работающим светодиодом, а затем вновь собрать светодиодный кольцевой блок 600. В противном случае, например, если светодиодное кольцо 600 содержит большое количество несвязанных светодиодов, каждый раз при разборке блока 600 все светодиоды потенциально могут выпадать или плохо удерживаться, и в таком случае работа при повторной сборке может быть чрезвычайно кропотливой (по установке светодиодов обратно на место и т.д.).
[090] Возможно будет полезно мимоходом упомянуть, что светодиодный кольцевой блок 600 фактически может иметь различные размеры, при этом различные размеры необходимы для установки на/в приводные блоки 400 шнекового бура различных размеров и последующей работы с ними. Хотя светодиодные кольцевые блоки могут быть по существу пропорционально уменьшенными или пропорционально увеличенными версиями друг друга, одно различие между светодиодными кольцевыми блоками различных размеров может заключаться в количестве отдельных светодиодов, содержащихся в соответствующих светодиодных кольцах 660 блоков. Технически изобретение не ограничено никаким конкретным количеством отдельных светодиодов в светодиодном кольцевом блоке любого конкретного размера. Однако в качестве замечания общего характера следует отметить, что предпочтительно, чтобы количество светодиодов было достаточно большим для получения надлежащей разрешающей способности, для индикации с надлежащей точностью конкретного направления, в котором может быть необходимо осуществлять коррекцию ориентации шнекового бура в случае, когда шнековый бур отклоняется. Это станет ясно из рассмотрения, приведенного ниже. Однако, например, в конкретном варианте осуществления, изображенном на чертежах, приводной блок 400 шнекового бура имеет такой же размер, какой имеет приводной блок 40 шнекового бура, показанный на фиг. 1, а в светодиодном кольцевом блоке 600, используемом с таким приводным блоком 400 шнекового бура, количество светодиодов, содержащихся в светодиодном кольце 660, составляет приблизительно 70–100. Версии светодиодного кольцевого блока 600 меньшего размера могут работать при меньшем количестве светодиодов и все же будут обеспечивать достаточное разрешение/точность, а на самом деле такую, какую могут иметь более крупные версии. Однако обычно считается, что чем больше размер светодиодного кольцевого блока 600, тем большее количество светодиодов должно содержаться в светодиодном кольце 660.
[091] Еще один важный момент заключается в том, независимо от общего количества светодиодов в описываемом варианте осуществления изобретения не все светодиоды, которые совместно образуют светодиодное кольцо 660, имеют одинаковый цвет. Напротив, светодиодное кольцо включает в себя светодиоды, которые способны работать с генерацией света различных цветов. В описываемом конкретном варианте осуществления имеются светодиоды, которые способны работать с генерацией зеленого, желтого и красного цвета, и светодиоды всех трех этих трех видов (цветов) равномерно расположены (распределены) по окружности светодиодного кольца таким образом, что свет любого одного из этих трех цветов излучается по существу с любого места вокруг светодиодного кольца 660.
[092] Теперь будет пояснен способ, в соответствии с которым описываемый в настоящий момент вариант осуществления изобретения может быть использован во время работы для содействия мониторингу ориентации шнекового бура в течение бурильной работы и для осуществления коррекции отклонения шнекового бура.
[093] Прежде всего следует сказать, что, способ работы блока 500 инклинометра во время непрерывного измерения/обнаружения и образования сигналов, показывающих ориентацию шнекового бура, пояснен ранее и не будет излагаться повторно. Затем эти сигналы (в этом варианте осуществления) подаются управляющую электронику (непоказанную). Управляющая электроника может быть размещена в блоке 500 инклинометра или вблизи него, или в светодиодном кольцевом блоке 600 или вблизи него, или возможно, в некотором отдельном кожухе/блоке, расположенном в, на приводном блоке 400 шнекового бура или где–то неподалеку от него. Во всяком случае, управляющая электроника принимает сигналы с блока 500 инклинометра и использует их, чтобы образовать управляющие сигналы для управления работой светодиодного кольцевого блока (и в частности, управления свечением светодиодов в светодиодном кольцевом блоке). Более конкретно, с управляющей электроники управляющие сигналы подаются на светодиодный кольцевой блок 600 (либо по кабелю, либо беспроводным способом), при этом управляющие сигналы способны побуждать светодиодный кольцевой блок (и в частности, светодиоды в нем) действовать способом, рассмотренным ниже.
[094] Без ограничения изложенным в предшествующем абзаце часто предусматривают размещение управляющей электроники в кожухе, который может быть назван распределительной коробкой. Поэтому эта распределительная коробка может содержать всю электронику, необходимую для приема сигналов, создаваемых блоком 500 инклинометра, выполнения любых необходимых расчетов, вычислений или другой обработки сигналов и образования соответствующих сигналов управления для надлежащего управления работой светодиодного кольцевого блока 600. Кроме того, часто предусматривают установку этой распределительной коробки где–нибудь на экскаваторе, обычно где–нибудь вблизи конца стрелы экскаватора. Электроника (управляющая электроника), содержащаяся в распределительной коробке, обычно снабжается энергией, получаемой от электрических систем экскаватора. Например, может быть предусмотрен передающий энергию (например, 12 В или 24 В) кабель, который постоянно соединен с электрической частью экскаватора, или, возможно, этот кабель может быть отдельным/удаляемым кабелем, который, например, подключают к розетке прикуривателя сигарет экскаватора. В любом случае может быть предусмотрен источник энергии, который снабжает энергией управляющую электронику.
[095] Кроме того, хотя возможна передача по меньшей мере некоторых сигналов, необходимых в различных вариантах осуществления изобретения, беспроводным способом, в других вариантах осуществления все сигналы между, например, блоком 500 инклинометра, распределительной коробкой (непоказанной) и светодиодным кольцевым блоком 600 могут передаваться по кабелям. Следовательно, все эти узлы могут быть соединены электрическими кабелями, а по этим кабелям (несущим сигналы/информацию) также может передаваться электрическая энергия, необходимая для работы различных компонентов.
[096] Во время работы по бурению ствола (и в предположении, что запланировано ориентировать пробуриваемый ствол совершенно вертикально), когда блок 500 инклинометра обнаруживает, что шнековый бур расположен совершенно вертикально, как это требуется (в пределах диапазона допусков, определяемого чувствительностью блока 500 инклинометра, которую можно регулировать), управляющая электроника генерирует сигналы, которые побуждают только зеленые светодиоды, расположенные по окружности светодиодного кольца, становиться светящимися. Эффект заключается в том, что с точки зрения наблюдателя, находящегося вблизи (например, машиниста экскаватора или наблюдателя, находящегося по любую сторону от шнекового бура) все светодиодное кольцо будет казаться охваченным зеленым свечением. Более конкретно, когда блок 500 инклинометра обнаруживает, что шнековый бур расположен совершенно вертикально, управляющая электроника генерирует сигналы, которые побуждают (только) зеленые светодиоды становиться светящимися непрерывно, или постоянно, или светящимися без мигания на всем кольце. Это схематично представлено на фиг. 10. Более конкретно, на фиг. 10А дано схематичное (фантомное) представление штанги шнекового бура, когда шнековый бур расположен совершенно вертикально (то есть, ориентирован совершенно вертикально), и на фиг. 10В дано схематичное представление (только) зеленого света, излучаемого по всем направлениям светодиодным кольцом постоянно/без мигания.
[097] Однако, когда блок 500 инклинометра обнаруживает, что шнековый бур не расположен вертикально (то есть, когда он обнаруживает, что шнековый бур отклоняется на величину, которая больше, чем минимальный допуск (этот минимальный допуск определяется (регулируемой) чувствительностью блока 500 инклинометра), способ свечения светодиодного кольцевого блока немедленно изменяется. В основном происходит то, что, когда обнаруживается невертикальное положение шнекового бура, светодиоды в двух диагонально–противолежащих квадрантах светодиодного кольца 660 становятся светящимися (способом, рассмотренным ниже), но светодиоды в двух других диагонально–противолежащих квадрантах просто отключаются.
[098] Что касается двух диаметрально–противолежащих квадрантов, которые светятся, когда шнековый бур не находится в вертикальном положении, то в одном из этих квадрантов все светодиоды непрерывно/постоянно включены, тогда как все светодиоды в другом, противолежащем квадранте мигают (то есть, они все мигают), и в соответствии со временем пребывания их в состоянии включения и выключения создается такой эффект мигания, что мигание можно без труда наблюдать и распознавать глазом человека, иначе говоря, мигание не должно быть слишком быстрым, не распознаваемым глазом человека как мигание, и не должно быть слишком медленным, чтобы человек не мог ошибочно принимать мигающие светодиоды за светодиоды, которые включены постоянно или непрерывно.
[099] Как показано на фиг. 11, квадрант мигания (или с точки зрения наблюдателя сторона или область светодиодного кольцевого блока, которая может представляться мигающей) показывает направление, в котором необходимо выполнить коррекцию, чтобы привести шнековый бур обратно к вертикальному положению. Более конкретно, на фиг. 11 небольшой стрелкой (на фиг. 11А) показано направление (относительно небольшого) обнаруживаемого наклона/отклонения шнекового бура, а на фиг. 11В показан способ свечения светодиодного кольца (или соответствующих квадрантов его), показывающего направление необходимой коррекции для приведения шнекового бура обратно к вертикальному положению. Точнее, конкретные светодиоды в квадрантах, изображенные на фиг. 11В мигающими, показывают машинисту экскаватора (или наблюдателю) направление в котором необходимо выполнить коррекцию, чтобы привести шнековый бур обратно к вертикальному положению, это направление представлено сплошной стрелкой на фиг. 11В. Следует отметить, что на практике/в действительности машинист экскаватора (или наблюдатель) фактически не будет видеть никакого эквивалента сплошной стрелки из фиг. 11 для обозначения точного направления необходимой коррекции; однако тем не менее машинист экскаватора (или наблюдатель) может знать это фактическое направление, в котором требуется коррекция, поскольку оно всегда будет направлением от центра (то есть, направлением, продолжающимся по радиусу наружу через середину) дуги, создаваемой светодиодами в мигающем квадранте.
[100] Однако еще один важный момент заключается в том, что в некоторых случаях квадрант светодиодов, который является мигающим, может фактически находиться на противоположной от машиниста экскаватора (или от наблюдателя) стороне приводного блока шнекового бура. Поэтому дело будет обстоять так, что машинист экскаватора фактически не будет способен видеть мигающие светодиоды. Однако в этой ситуации машинист экскаватора все же будет способен видеть светодиоды (по меньшей мере некоторые из них) в диагонально–противолежащем квадранте, которые все постоянно включены. Поэтому машинист экскаватора будет знать (хотя не может видеть мигающие светодиоды) направление, в котором необходимо выполнить коррекцию, поскольку оно будет направлением, показанным пунктирной стрелкой на фиг. 11В. Следовательно, если машинист сидит в кабине экскаватора и он/она видит только один квадрант (или участок одного квадранта), который светится постоянно, но без мигания, тем не менее этого достаточно для указания машинисту, что направление, продолжающееся через центр диагонально–противолежащего квадранта (который находится за пределами поля зрения машиниста), является направлением, в котором необходимо выполнить коррекцию. Таким образом, машинист тем не менее может знать направление, в котором требуется коррекция.
[101] Важный момент заключается в том, светодиодный кольцевой блок не просто имеет четыре фиксированных квадранта, которые могут светиться так, как описано выше. Точнее, как упоминалось выше, светодиоды всех трех различных цветов равномерно разнесены по окружности светодиодного кольцевого блока и следовательно, противолежащие четвертичные дуги, содержащие соответствующие постоянно светящиеся и мигающие квадранты, могут быть ориентированы по любому направлению с учетом разрешающей способности, которая определяется количеством светодиодов в светодиодном кольце. Иначе говоря, чем больше общее количество светодиодов в светодиодном кольце, тем выше разрешающая способность, и поэтому с большей точностью может быть выполнено определение положения соответствующих противолежащих постоянно светящихся и мигающих квадрантов на светодиодном кольцевом блоке 600 для индикации направления необходимой коррекции. На фиг. 12 представлен пример ситуации, в которой направление необходимой коррекции, показанное соответственно постоянно светящимися и мигающими квадрантами, отличается от направления коррекции, представленного на фиг. 11. Следует отметить, что на фиг. 12 (в отличие от фиг. 11) расположение соответствующих противолежащих квадрантов не соответствует расположению квадрантов, обозначенных эталонными осями, показанными серыми пунктирными линиями. Например, только для иллюстрации предполагается, что соответствующие постоянно светящиеся и мигающие квадранты могут быть ориентированы по любому направлению с учетом только разрешающей способности (которая определяется количеством светодиодов).
[102] Выше упоминалось, что светодиоды, способные при работе излучать свет разных цветов (в частности, зеленый, желтый и красный), включены в светодиодное кольцо 660. Наличие светодиодов разных цветов и следовательно, способность светодиодного кольцевого блока освещать разные квадранты (или в действительности все кольцо) светом разных цветов, позволяет в случае, когда обнаруживается, что шнековый бур имеет наклон/отклонение относительно вертикали, обеспечивать разными цветами индикацию степени или опасности наклона/отклонения (то есть, насколько шнековый бур отклоняется от вертикали). Как упоминалось выше, когда обнаруживается, что шнековый бур расположен совершенно вертикально, все зеленые светодиоды по всей окружности светодиодного кольцевого блока светятся постоянно, или все светятся непрерывно, или по всему кольцу без мигания. Следовательно, когда постоянный зеленый свет излучается из отверстия светодиодного кольца, он показывает машинисту (наблюдателю), что шнековый бур расположен вертикально.
[103] Однако в ситуациях, когда определяется, что шнековый бур имеет наклон/отклонение, но относительно небольшой по величине, светятся только желтые светодиоды. Более конкретно, как показано на фиг. 11В, желтые светодиоды в квадранте, соответствующем направлению, в котором необходимо выполнить коррекцию, мигают, а светодиоды в диагонально–противолежащем квадранте постоянно включены. Светодиодный кольцевой блок будет продолжать светиться пока (или в течение всего времени пока) степень и направление наклона/отклонения шнекового бура остаются теми же самыми. Если шнековый бур перемещается обратно к вертикальному положению, светодиодный кольцевой блок опять станет постоянно светиться зеленым, как показано на фиг. 10. В ином случае, если степень наклона/отклонения шнекового бура остается приблизительно такой же (относительно небольшой), но направление наклона/отклонения изменяется, то соответствующие квадранты могут непрерывно светиться (с миганием и постоянно, соответственно) желтым, аналогично показанному на фиг. 11В, за исключением того, что ориентация квадрантов изменяется относительно ориентации, показанной на фиг. 11В, для отражения измененного направления наклона/отклонения шнекового бура. В случае, когда степень наклона/отклонения шнекового бура становится сильной или достаточно опасной, желтые светодиоды выключаются в направлении необходимой коррекции, при этом сразу же осуществляется индикация с помощью красных светодиодов. Следовательно, когда направление необходимой коррекции показывается желтым светом, это означает для машиниста экскаватора (и любого наблюдателя) то, что степень наклона/отклонения шнекового бура, требующая коррекции, является относительно небольшой. Однако, когда направление необходимой коррекции показывается красным светом, это означает для машиниста экскаватора (и любого наблюдателя) то, что степень наклона/отклонения шнекового бура, требующая коррекции, является повышенной или более опасной. Поэтому машинист экскаватора может использовать эту информацию для изменения объема коррекции, которая выполняется в ответ на показания отклонения шнекового бура, поступающие со светодиодного кольцевого блока (то есть, способом, рассмотренным выше).
[104] В некоторых вариантах осуществления могут использоваться светодиоды с большим количеством различных цветов. Например, помимо только зеленых, желтых и красных светодиодов в других вариантах осуществления также могут иметься оранжевые светодиоды и они могут использоваться для индикации направления необходимой коррекции в случаях, когда степень наклона/отклонения шнекового бура больше, чем показываемая желтым светом, но меньше, чем показываемая красным светом.
[105] Выше упоминалось, что чувствительность блока 500 инклинометра можно регулировать (или она может быть регулируемой). Регулирование чувствительности инклинометра служит для изменения величины/степени, на которую шнековый бур должен наклоняться/отклоняться от вертикали до регистрации (или определения) этой величины в качестве отклонения. Причина, по которой может быть важно или полезно иметь возможность регулирования чувствительности блока инклинометра, заключается в том, что часто для более крупных машин (например, больших экскаваторов, работающих с очень большими шнековыми бурами) требуется более высокая чувствительность инклинометра, чем в случае меньших машин (например, небольших экскаваторов, работающих со сравнительно намного меньшими шнековыми бурами). Причину этого можно пояснить на простом языке. Если работа выполняется простым экскаватором и небольшим шнековым буром для бурения ствола относительно небольшого диаметра и если используемая система выравнивания шнекового бура многократно или постоянно показывает машинисту, что шнековый бур отклоняется от вертикали, это может внушить машинисту, что пробуриваемый ствол постоянно отклоняется от вертикали, и поэтому он может предположить, что фактически все участки ствола, которые пробурены, отклоняются от вертикали (и что поэтому работа выполняется плохо), тогда как на самом деле большая часть ствола или весь ствол может быть фактически вертикальным (или в пределах допуска близок к вертикальному). Следовательно, когда в таких ситуациях используют небольшие машины, часто желательно, чтобы чувствительность инклинометра была низкой (то есть, чувствительность сделана меньшей) для получения меньшего количества ложных или нежелательных индикаций наклона/отклонения шнекового бура. И наоборот, при работе намного больших машин (например, намного большего экскаватора с использованием очень большого шнекового бура для бурения широкого или глубокого ствола) небольшие отклонения шнекового бура потенциально могут приводить к более значительным отклонениям ствола от траектории или другим проблемам и поэтому может быть желательно, чтобы чувствительность инклинометра была более высокой. (В случае этих более крупных машин, для этого часто имеется намного больше причин даже при меньшем отклонении шнекового бура, а коррекции также соответственно являются более трудными. Следовательно, по этой причине также может быть желательной более высокая чувствительность инклинометра). В качестве критерия сравнительно высокая чувствительность (например, подходящая при использовании крупных шнековых буров и т.п.) может быть чувствительностью приблизительно от ±0,5° до ±1°. В противоположность этому, сравнительно низкая чувствительность (например, пригодная при использовании меньших шнековых буров и т.п.) может быть приблизительно от ±2° до ±3°. Не исключается, что в вариантах осуществления настоящего изобретения могут быть предусмотрены средства для регулирования чувствительности инклинометра. В дополнение к этому или в качестве варианта чувствительность инклинометра может изменяться в зависимости от размера, например, светодиодного кольцевого блока 600, при этом более крупный светодиодный кольцевой блок 600 проектируют и предназначают для использования на более крупных приводных блоках шнекового бура и следовательно, для более крупных шнековых буров.
[106] Во время экспериментов, проведенных изобретателем настоящего изобретения, было обнаружено, что оператор инструмента очень быстро начинает использовать коррекцию ориентации инструмента путем перемещения инструмента к мигающему свету или перемещения инструмента от непрерывного света. Кроме того, поскольку противолежащие индикаторные части светятся, когда инструмент находится за пределами заданной ориентации, то опасность того, что обе индикаторные части будут скрыты от взора оператора, почти полностью исключается. При использовании чередующихся индикаторных картин на первой индикаторной части и второй индикаторной части оператор в этом случае быстро начинает использовать коррекцию по свету на этих индикаторных картинах.
[107] Кроме того, для настоящего изобретения не требуется устанавливать экран или монитор в кабине машины, к которой присоединен инструмент. Эта упрощает установку и снижает затраты.
[108] В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения имеется индикатор ориентации в виде осветительного прибора или множества осветительных приборов, которые продолжаются по существу вокруг или полностью вокруг инструмента или приводного блока или коробки скоростей инструмента. В этих вариантах осуществления осветительный прибор (приборы) может быть расположен так, что, когда инструмент находится в правильной ориентации, осветительный прибор (приборы) светится. Когда индикатор ориентации протянут вокруг приводного блока или коробки скоростей инструмента, оператор в кабине машины, к которой присоединен инструмент, может без труда видеть индикатор ориентации. Если осветительный прибор (приборы) гаснет, оператор будет знать, что инструмент отклонился от заданной ориентации и может выполнить корректирующее действие для коррекции ориентации инструмента. В других вариантах осуществления изобретения индикатор ориентации может работать так, как описано с обращением к вариантам осуществления, показанным на сопровождающих чертежах.
[109] В представленном описании и формуле изобретения слово «содержащий» (если оно имеется) и его производные, в том числе «содержит» и «содержат», включают в себя определенные целочисленные типы, но при этом не исключается включение одного или нескольких дополнительных целочисленных типов.
[110] Упоминание на всем протяжении этого описания «одного варианта осуществления» или «варианта осуществления» означает, что конкретный признак, структура или характеристика, описываемая применительно к варианту осуществления, включается в по меньшей мере один вариант осуществления настоящего изобретения. Поэтому фразы «в одном варианте осуществления» или «в варианте осуществления» в различных местах на всем протяжении этого описания необязательно все относятся к одному и тому же варианту осуществления. Кроме того, конкретные признаки, структуры или характеристики могут быть объединены любым подходящим способом в одно или несколько сочетаний.
[111] В соответствии с законодательным актом изобретение было описано на языке более или менее специфическим для структурных или методических признаков. Следует понимать, что изобретение не ограничено конкретными признаками, показанными или описанными, поскольку средства, описанные в этой заявке, содержат предпочтительные формы, приводящие к результату изобретения. Поэтому изобретение, заявленное в виде любой из его форм или модификаций, находится в соответствующем объеме прилагаемой формулы изобретения, и должно надлежащим образом интерпретироваться специалистами в данной области техники.
Изобретение относится к системе выравнивания и может найти применение при использовании буровых и расточных инструментов, таких как шнековые буры и т.п., которых часто присоединяют к экскаватору и приводят в действие при использовании экскаватора. Заявленное устройство для использования при поддержании заданной ориентации инструмента для формирования отверстий содержит: оборудование обнаружения ориентации, способное выполнять работу по обнаружению ориентации инструмента, и индикатор ориентации, способный выполнять работу при установке на инструменте или на приводном блоке или коробке скоростей инструмента. При этом индикатор ориентации содержит множество осветительных приборов, продолжающихся по существу вокруг инструмента или продолжающихся по существу вокруг приводного блока или коробки скоростей инструмента. Индикатор ориентации имеет множество индикаторных частей и когда индикатор ориентации установлен относительно инструмента, индикаторные части расположены так, что видны с различных мест вокруг инструмента, в котором множество индикаторных частей включает в себя первую индикаторную часть и вторую индикаторную часть, расположенную в основном напротив первой индикаторной части. Причем отдельные осветительные приборы в матрице расположены относительно друг друга с образованием линии осветительных приборов, обозначающей замкнутую форму, соответствующую периметру и продолжающуюся по периметру внешнего кожуха вращающегося приводного блока инструмента. Осветительные приборы, образующие первую часть матрицы, и осветительные приборы, образующие вторую часть матрицы, не являются фиксированными и время от времени, в зависимости от направления отклонения ориентации инструмента, другие осветительные приборы могут образовывать участок той или другой из первой и второй частей матрицы, в котором при использовании, когда ориентация инструмента отклоняется от заданной ориентации, по меньшей мере первая индикаторная часть и вторая индикаторная часть светятся для обеспечения визуальной индикации направления, в котором инструмент отклоняется от заданной ориентации, и в котором первая индикаторная часть светится первым способом, и вторая индикаторная часть светится вторым способом, когда ориентация инструмента отклоняется от заданной ориентации. Технический результат – повышение точности проведения бурильных работ. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 12 ил.
1. Устройство для использования при поддержании заданной ориентации инструмента для формирования отверстий, при этом устройство содержит:
оборудование обнаружения ориентации, способное выполнять работу по обнаружению ориентации инструмента, и
индикатор ориентации, способный выполнять работу при установке на инструменте или на приводном блоке или коробке скоростей инструмента, при этом индикатор ориентации содержит множество осветительных приборов, продолжающихся по существу вокруг инструмента или продолжающихся по существу вокруг приводного блока или коробки скоростей инструмента,
индикатор ориентации имеет множество индикаторных частей и когда индикатор ориентации установлен относительно инструмента, индикаторные части расположены так, что видны с различных мест вокруг инструмента,
в котором множество индикаторных частей включает в себя первую индикаторную часть и вторую индикаторную часть, расположенную в основном напротив первой индикаторной части,
причем отдельные осветительные приборы в матрице расположены относительно друг друга с образованием линии осветительных приборов, обозначающей замкнутую форму, соответствующую периметру и продолжающуюся по периметру внешнего кожуха вращающегося приводного блока инструмента, и
при этом осветительные приборы, образующие первую часть матрицы, и осветительные приборы, образующие вторую часть матрицы, не являются фиксированными и время от времени, в зависимости от направления отклонения ориентации инструмента, другие осветительные приборы могут образовывать участок той или другой из первой и второй частей матрицы,
в котором при использовании, когда ориентация инструмента отклоняется от заданной ориентации, по меньшей мере первая индикаторная часть и вторая индикаторная часть светятся для обеспечения визуальной индикации направления, в котором инструмент отклоняется от заданной ориентации, и
в котором первая индикаторная часть светится первым способом, и вторая индикаторная часть светится вторым способом, когда ориентация инструмента отклоняется от заданной ориентации.
2. Устройство по п. 1, в котором множество осветительных приборов, продолжающихся по существу вокруг приводного блока или коробки скоростей, задает круг, соответствующий или проходящий вокруг кругового периметра цилиндрического внешнего кожуха вращающегося приводного блока инструмента.
3. Устройство по п. 1 или 2, в котором множество осветительных приборов содержит множество ламп накаливания или множество светодиодов,
или индикатор ориентации содержит множество осветительных приборов, расположенных в кольце.
4. Устройство по любому одному из пп. 1–3, в котором индикатор ориентации полностью светится, когда инструмент находится в правильной ориентации или в заданных пределах правильной ориентации.
5. Устройство по любому одному из предшествующих пунктов, в котором при использовании оборудование обнаружения ориентации способно выполнять работу по непрерывному обнаружению ориентации инструмента и при использовании оборудование обнаружения ориентации также способно выполнять работу, по меньшей мере, когда ориентация инструмента отклоняется от заданной, по генерации сигналов, показывающих ориентацию инструмента, а сигналы передаются на индикатор ориентации.
6. Устройство по п. 5, в котором при использовании, когда ориентация инструмента отклоняется от заданной ориентации, сигналы, генерируемые оборудованием обнаружения ориентации, побуждают первую матрицу индикаторов и вторую матрицу индикаторов индикатора ориентации обеспечивать визуальную индикацию направления, в котором инструмент отклоняется от заданной ориентации.
7. Устройство по любому одному из предшествующих пунктов, в котором вращающийся приводной блок инструмента имеет внешний кожух, а индикатор ориентации способен выполнять работу при установке на внешнем кожухе или относительно него и в случае, когда таким образом установленное множество индикаторных частей индикатора ориентации становятся расположенными на разнесенных местах вокруг внешнего кожуха.
8. Устройство по п. 7, в котором внешний кожух вращающегося приводного блока инструмента является по существу цилиндрическим с главной осью, соответствующей оси вращения инструмента, и когда индикатор ориентации установлен на внешнем кожухе или относительно него, множество индикаторных частей становятся расположенными по периметру цилиндрического внешнего кожуха в плоскости, в основном перпендикулярной к главной оси кожуха.
9. Устройство по любому одному из предшествующих пунктов, в котором предусмотрена матрица светоизлучающих элементов и в котором отдельные светоизлучающие элементы в матрице расположены относительно друг друга с образованием линии светоизлучающих элементов, образующей закрытую форму, соответствующую и продолжающуюся по периметру внешнего кожуха вращающегося приводного блока инструмента.
10. Устройство по п. 9, в котором предусмотрена матрица светоизлучающих элементов и в котором отдельные светоизлучающие элементы в матрице расположены относительно друг друга с образованием линии светоизлучающих элементов, образующей круг, соответствующий и продолжающийся по периметру цилиндрического внешнего кожуха вращающегося приводного блока инструмента.
11. Устройство по п. 9 или 10, в котором длина первого участка периметра внешнего кожуха, на всем протяжении которого или по которому первая часть матрицы продолжается, меньше половины длины периметра, и длина второго участка периметра внешнего кожуха, на всем протяжении которого или по которому вторая часть матрицы продолжается, меньше половины длины периметра.
12. Устройство по п. 11, в котором длина первого участка периметра внешнего кожуха, на всем протяжении которого или по которому первая часть матрицы продолжается, составляет от около одной трети до около одной шестой части длины периметра, а длина второго участка периметра внешнего кожуха, на всем протяжении которого или по которому вторая часть матрицы продолжается, составляет от около одной трети до около одной шестой части длины периметра.
13. Устройство по любому одному из предшествующих пунктов, в котором множество светоизлучающих элементов включает в себя светоизлучающие элементы, которые при свечении способны выполнять работу по излучению света по меньшей мере двух различных длин волн/цветов, и в котором при использовании, когда ориентация инструмента отклоняется от заданной ориентации,
один или несколько светоизлучающих элементов, образующих первую часть матрицы, светится (светятся) первым цветом, и
один или несколько светоизлучающих элементов, образующих вторую часть матрицы, светится (светятся) вторым цветом.
14. Устройство по любому одному из пп. 1–7, в котором при использовании, когда ориентация инструмента отклоняется от заданной ориентации,
один или несколько светоизлучающих элементов, образующих первую часть матрицы, светится (светятся) с миганием или мерцанием, а
один или несколько светоизлучающих элементов, образующих вторую часть матрицы, светится (светятся) постоянно, или непрерывно, или без мигания/без мерцания, или в котором при использовании, когда ориентация инструмента отклоняется от заданной ориентации,
один или несколько светоизлучающих элементов, образующих первую часть матрицы, светится (светятся) с миганием или мерцанием,
один или несколько светоизлучающих элементов, образующих вторую часть матрицы, светится (светятся) непрерывно, или постоянно, или без мигания/без мерцания,
а цвет света, излучаемого определенным светоизлучающим элементом (элементами), показывает степень, в которой ориентация инструмента отклоняется от заданной ориентации.
15. Способ поддержания заданной ориентации инструмента, содержащий этапы, на которых:
создают индикатор ориентации по любому одному из предшествующих пунктов,
устанавливают индикатор ориентации относительно инструмента,
приводят в действие оборудование обнаружения ориентации и индикатор ориентации во время использования инструмента, чтобы, когда ориентация инструмента отклоняется от заданной ориентации, по меньшей мере первая индикаторная часть и вторая индикаторная часть обеспечивали визуальную индикацию направления, в котором инструмент отклоняется от заданной ориентации, путем свечения одного или нескольких осветительных приборов первой индикаторной части и второй индикаторной части, при этом
один или несколько осветительных приборов первой индикаторной части светятся первым способом и один или несколько осветительных приборов второй индикаторной части светятся вторым способом, когда ориентация инструмента отклоняется от заданной ориентации, и
корректируют ориентацию инструмента посредством поворота по направлению к первой индикаторной части.
| US 20140000921 A1, 02.01.2014 | |||
| US 7200516 B1, 03.04.2007 | |||
| CN 205184700 U, 27.04.2016 | |||
| US 20090260239 A1, 22.10.2009 | |||
| US 4338723 A1, 13.07.1982 | |||
| US 5673491 A1, 07.10.1997. |
