(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
穿孔現場での穿孔に使用され、該穿孔現場間を移動運転され、
可動キャリアと、
削岩リグの移動運転を行なう燃焼エンジンフリー駆動装置とを含み、該駆動装置は、少なくとも１つの電気モータおよび前記移動運転に影響を及ぼす少なくとも１つの電気制御装置を含み、
少なくとも前記移動運転に必要な電気エネルギーを蓄積できる少なくとも１つのエネルギー貯蔵部と、
前記キャリアに対して移動可能な少なくとも１つのブームと、
該少なくとも１つのブームに配置された少なくとも１つの削岩機と、
少なくとも１つの制御ユニットとを含む削岩リグにおいて、
該削岩リグは少なくとも１つの液体冷却システムを含み、該液体冷却システムには、前記移動運転に影響を及ぼす少なくとも１つの電気部品が接続され、
前記制御ユニットは、前記液体冷却システムに接続された前記電気部品の冷却を制御するように構成され、
前記冷却システムは、次の移動運転に先立って予冷可能であり、
前記制御ユニットは少なくとも１つの制御手順を含み、該制御手順に従って前記制御ユニットは、前記移動運転に影響を及ぼす電気部品の温度を所定の最大温度より低く維持するように構成され、
前記制御ユニットは、前記部品の温度上昇に応じて第１の制御ステップにおいて該部品の冷却を制御するように構成され、
第２の制御ステップにおいて、前記制御ユニットは第１の制御ステップで不十分な場合に前記部品の通過電流を制限するように構成されていることを特徴とする削岩リグ。
【請求項２】
請求項１に記載の削岩リグにおいて、
該削岩リグは、前記駆動装置の少なくとも１つの電気部品をモニタするように構成された少なくとも１つの温度センサを含み、
前記制御ユニットは、前記液体冷却システムに接続された前記電気部品の冷却を温度検出に基づき制御するように構成されていることを特徴とする削岩リグ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の削岩リグにおいて、
前記制御ユニットは制御手順を含み、該制御手順に従って前記制御ユニットは、前記駆動装置の少なくとも１つの電気部品の爾後の温度上昇を予測し、事前に冷却力を高めることを特徴とする削岩リグ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の削岩リグにおいて、
前記制御ユニットは制御手順を含み、該制御手順に従って前記制御ユニットは、前記移動運転に影響を及ぼす少なくとも１つの電気部品の冷却力を以下の基準、すなわち前記電気部品に供給される電力、周囲空間の温度、次の移動運転の予定した所要時間のうちの少なくとも１つを考慮することにより、高めることを特徴とする削岩リグ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の削岩リグにおいて、
前記駆動装置は、電気モータを制御する少なくとも１つの周波数変換器を含み、
前記電気モータおよび周波数変換器は、前記液体冷却システムに接続されていることを特徴とする削岩リグ。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の削岩リグにおいて、
前記電気モータは駆動モータとして機能し、
前記電気駆動モータと少なくとも１つの駆動輪との間には、固定の機械的な動力伝動接続部があり、
前記電気駆動モータは、前記移動運転中の制動時に発電機として機能するように構成され、該削岩リグの電気系統用に電気エネルギーを生成し、
該電気系統は、制動時に生成された余剰の電気エネルギーを熱に変換する少なくとも１つの電気制動用抵抗を備え、
該制動用抵抗は前記液体冷却システムに接続されていることを特徴とする削岩リグ。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の削岩リグにおいて、
前記エネルギー貯蔵部は前記液体冷却システムに接続されていることを特徴とする削岩リグ。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の削岩リグにおいて、
前記駆動装置は、前記移動運転に影響を及ぼす複数の電気部品を含み、
これらの部品のそれぞれは、前記液体冷却システムの一部を構成するそれ自身の冷却回路を備え、
各冷却回路は、液体流を制御する少なくとも１つの制御手段を備え、
前記制御ユニットは、前記制御手段を制御して前記冷却回路に接続された部品の冷却に影響を及ぼすように構成されていることを特徴とする削岩リグ。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の削岩リグにおいて、該削岩リグは、
前記移動運転に関するデータが前記制御ユニットに設定され、
該制御ユニットは制御手順を含み、該制御手順に従って前記制御ユニットは、前記移動運転を開始する前に、少なくとも１つの部品に対して前記移動運転によって生ずる次の予測負荷を考慮して、該移動運転に影響を及ぼす該電気部品の冷却を高めるように構成されていることを特徴とする削岩リグ。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載の削岩リグにおいて、
該削岩リグは、少なくとも１つの液圧システムを含み、
前記液体冷却システムは、該液体冷却システムと前記液圧システムとの間で熱を移動させる少なくとも１つの熱交換器を含むことを特徴とする削岩リグ。
【請求項１１】
請求項10に記載の削岩リグにおいて、
前記熱交換器はヒートポンプであることを特徴とする削岩リグ。
【請求項１２】
請求項１ないし11のいずれかに記載の削岩リグにおいて、
該削岩リグは少なくとも１つの液圧システムを含み、
該液圧システムの液圧流体を前記液体冷却システム内で循環させて少なくとも１つの電気部品を冷却することを特徴とする削岩リグ。
【請求項１３】
請求項12に記載の削岩リグにおいて、
該削岩リグは穿孔液圧システムを含み、該穿孔液圧システムには、少なくとも１つの削岩機と前記穿孔ブームを動かす少なくとも１つのアクチュエータとが接続されていることを特徴とする削岩リグ。
【請求項１４】
削岩リグの移動運転中、駆動装置に含まれる少なくとも１つの電気部品の温度をモニタし、
該モニタ対象の電気部品の温度を所定の最大温度より低く維持する削岩リグの駆動伝動部の温度制御方法において、該方法は、
前記モニタ対象の電気部品を液体冷却システムにより冷却し、
前記移動運転を開始する前に前記液体冷却システムを予冷し、それによって前記移動運転における爾後の温度上昇に事前に備え、
前記駆動装置に含まれる少なくとも１つの電気部品の温度を少なくとも１つの温度センサにより測定し、
前記モニタ対象の部品に供給された電流では該部品の温度が前記冷却にもかかわらず上昇してしまう電流をセンサデータに応じて制限することを特徴とする削岩リグの駆動伝動部の温度制御方法。
【請求項１５】
請求項14に記載の方法において、該方法は、
前記駆動装置に含まれ前記移動運転に影響を及ぼす以下の電気部品、すなわち駆動モータ、該駆動モータの周波数変換器、制動用抵抗、エネルギー貯蔵部のうちの少なくとも１つを冷却することを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項14または15に記載の方法において、該方法は、
前記駆動装置に含まれる複数の部品を、部品別の冷却回路を使用して１つの共通液体冷却システムに接続し、
各冷却回路内の冷却液の流れを制御手段を使用して個別に制御することを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項14ないし16のいずれかに記載の方法において、該方法は、
前記駆動装置に含まれる少なくとも１つの電気部品の温度を少なくとも１つの温度センサにより測定することを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項14ないし16のいずれかに記載の方法において、該方法は、
制御ユニットにおいて、前記移動運転に影響を及ぼす少なくとも１つの電気部品の冷却の必要性を以下の基準、すなわち該部品に供給する電力、周囲空間の温度、次の移動運転の予定した所要時間のうちの少なくとも１つを考慮して判断し、
この予測された冷却の必要性に基づき前記冷却を制御することを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項14ないし18のいずれかに記載の方法において、該方法は、
前記液体冷却システムの冷却液を予冷することを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項14ないし19のいずれかに記載の方法において、該方法は、
前記駆動装置の少なくとも１つの電気部品を前記移動運転の開始前に予冷しておき、それによって該移動運転における前記部品の爾後の温度上昇に事前に備えることを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項14ないし18のいずれかに記載の方法において、該方法は、
前記液体冷却システムを穿孔中に予冷することを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項14ないし21のいずれかに記載の方法において、該方法は、
穿孔で使用されるフラッシング流体により前記液体冷却システムを予冷することを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項14ないし22のいずれかに記載の方法において、該方法は、
前記冷却の制御において、前記削岩リグの爾後の移動運転の運転経路起伏および距離、ならびに前記駆動装置の電気部品に生ずる負荷を事前に考慮することを特徴とする方法。
【請求項２４】
電気駆動される削岩リグの液体冷却システムであって、
冷却対象部品として、駆動装置に含まれ移動運転に影響を及ぼす少なくとも１つの電気部品が該液体冷却システムに接続され、
該液体冷却システムは、前記移動運転前に自身を予冷する手段を含み、
前記削岩リグは少なくとも１つの制御ユニットを含み、該制御ユニットは、前記液体冷却システムに接続された前記電気部品の冷却を制御するように構成され、
前記制御ユニットは少なくとも１つの制御手順を含み、該制御手順に従って前記制御ユニットは、前記移動運転に影響を及ぼす電気部品の温度を所定の最大温度より低く維持するように構成され、
前記制御ユニットは、前記部品の温度上昇に応じて第１の制御ステップにおいて該部品の冷却を制御するように構成され、
第２の制御ステップにおいて、前記制御ユニットは第１の制御ステップで不十分な場合に前記部品の通過電流を制限するように構成されていることを特徴とする液体冷却システム。
【請求項２５】
請求項24に記載のシステムにおいて、
該システムは、前記駆動装置に含まれる少なくとも１つの電気部品の温度をモニタする少なくとも１つの温度センサを含み、
該システムは少なくとも１つの制御ユニットを含み、該制御ユニットは、前記モニタ対象の電気部品の冷却を温度センサデータに基づき制御する少なくとも１つの制御手順を含むことを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
本発明は、削岩機を備えた穿孔ブームを有し所望の穿孔現場で穿孔を行なうのに用いられる削岩リグに関するものである。削岩リグは駆動装置も有し、駆動装置により穿孔現場間を行き来できる。削岩リグの駆動装置は、少なくとも１つの電気モータ、移動運転に影響を及ぼす少なくとも１つの電気制御装置、および移動運転に必要な電気エネルギーを蓄積する少なくとも１つのエネルギー貯蔵部を有する。
【０００２】
本発明はさらに、削岩リグの駆動装置の温度制御方法、および液体冷却システムに関するものである。
【０００３】
本発明の分野は本願の独立請求項の前段でさらに詳細に記載する。
【０００４】
鉱山では、予定した穿孔現場で削岩リグを用いて掘削孔を穿孔する。掘削孔を穿孔し終えたら、削岩リグを次の穿孔現場に移動させて新たな穿孔扇形部または切羽を穿孔する。とくに地下鉱山では、電気モータで発生する動力によって移動運転することが有益である。移動運転に必要なエネルギーは電池に蓄積することがある。移動運転中、駆動装置の電気部品には負荷がかかり熱を持つようになる。過熱によって部品に損傷を与えるおそれがある。そのため通常は、移動運転での最高出力を制限して駆動装置の電気部品の温度が許容限度内にとどまるようにしなければならない。出力が制限されるため、移動運転の速度を下げる必要があり、削岩リグの性能を発揮できない。
【発明の簡単な説明】
【０００５】
本発明は、新規で改良された削岩リグおよびその液体冷却システムを提供することを目的とする。さらに、削岩リグの駆動装置の温度を制御する新規で改良された方法を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明の削岩リグは、少なくとも１つの液体冷却システムを含み、液体冷却システムには移動運転に影響を及ぼす少なくとも１つの電気部品が接続され、制御ユニットは液体冷却システムに接続された電気部品の冷却を制御するように構成され、液体冷却システムは次の移動運転に先立って予冷可能であるという特徴を有する。
【０００７】
本発明の方法は、モニタ対象の電気部品を液体冷却システムによって冷却し、移動運転を開始する前に液体冷却システムを予冷し、それによって移動運転におけるその後の温度上昇に事前に備えるという特徴を有する。
【０００８】
本発明のシステムは、移動運転に影響を及ぼす駆動装置の電気部品に液体冷却システムが冷却対象の構成部品として接続され、液体冷却システムは移動運転の前に液体冷却システムを予冷する手段を含むという特徴を有する。
【０００９】
その概念は、移動運転中、負荷がかかり熱を持つ駆動装置の１つ以上の電気部品を冷却する液体冷却システムが削岩リグに含まれることである。さらに液体冷却システムは、移動運転の前に予冷しておいてもよい。
【００１０】
これによって、移動運転中、液体冷却により駆動装置の重要な電気部品に対してこれまで以上に負荷をかけることができるという利点が生ずる。その結果、長い移動距離をより速い運転速度で運転でき、よって装置の全作業時間に対して実際の主要作業である穿孔にかける時間の割合を増加できる。これにより削岩リグの効率が向上する。さらに、部品の選定においてより優れた負荷性能を考慮することが可能であり、そのため定格負荷の小さい部品を駆動装置に使用できる。したがって、駆動装置の部品コストを低減することができる。冷却システムを予冷することで、次の移動運転およびその運転中の温度上昇に事前に備えることができる。
【００１１】
一実施例の概念は、駆動装置の１つ以上の電気部品の温度を熱センサでモニタし、検知された熱負荷に基づきモニタ対象の部品の冷却を高めることである。冷却システムは部品別の冷却制御部を含んでもよく、これにより各部品ごとの冷却を部品の温度上昇に応じて強化してもよい。このように、冷却により一つの重要部品の負荷性能を高めることができる。
【００１２】
一実施例の概念は、駆動装置の重要度の低い電気部品の冷却力を下げ、少なくとも高速での移動運転時は重要部品の冷却力を高めることである。この実施例では、液体冷却システムの冷却能力は、移動運転に最も影響を及ぼす部品の負荷性能を高めることに効率的に集中させてもよい。
【００１３】
一実施例の概念は、駆動装置に含まれる電気モータを制御する少なくとも１つの周波数変換器が駆動装置に含まれることである。電気モータおよび周波数変換器は通常、駆動装置の重要部品であり、そのため、それらの温度をモニタし、液体冷却システムにこれらを接続する。
【００１４】
一実施例の概念によれば、電気モータは、機械的なアンチスリップ動力伝動接続部によって少なくとも１つの駆動輪に接続された駆動モータとして機能する。電気駆動モータは、移動運転中の制動時に発電機として機能するように構成され、削岩リグの電気系統用に電気エネルギーを生成する。電気系統は１つ以上の電気制動用抵抗を備え、制動時に生成された余剰の電気エネルギーはこれによって熱に変換することができる。これらの制動用抵抗は液体冷却システムに接続してもよく、そうすることで負荷性能を高めることができる。制動用抵抗は以前よりも多く負荷をかけてもよいため、以前より高速で下り坂を運転できる。
【００１５】
一実施例の概念は、エネルギー貯蔵部が液体冷却システムに接続されていることである。電池、電池群または電池パッケージなどのエネルギー貯蔵部は、エネルギー貯蔵部に充電すると、あるいは急激に放電させると、負荷がかかり熱を持つ。エネルギー貯蔵部は冷却システムによって冷却してもよく、そうすることにより下り坂運転中または穿孔中に充電される電流を受け取る能力が向上し、それに応じて長時間に渡って大量の電流を放出する能力が向上する。本実施例により、エネルギー貯蔵部を以前より効率的に活用することができる。冷却により、さらにエネルギー貯蔵部のオーバーヒートの危険性が減り、動作寿命が延びる可能性がある。
【００１６】
一実施例の概念によれば、駆動装置は、移動運転に影響を及ぼす複数の電気部品を含む。これらの部品はそれぞれ、液体冷却システムの一部を構成する自らの冷却回路を備えている。冷却回路は、個々の回路の液体流を制御し得る制御手段を備えている。制御ユニットは前記制御手段を制御し、それによって冷却回路に接続された部品の冷却を制御してもよい。
【００１７】
一実施例の概念によれば、制御ユニットは少なくとも１つの制御手順を含み、これに従って制御ユニットは、移動運転に影響を及ぼす電気部品の温度を所定の最大温度より低く維持するように構成されている。このようにして、制御ユニットは、第１の制御ステップにおいて部品の温度上昇に応じて部品の冷却を制御する。冷却効率を高くしたにもかかわらず部品の温度上昇を制御できないことを制御ユニットが検知すると、制御ユニットは第２の制御ステップに進み、冷却だけでなく部品に流れる電流を制限する。制御ユニットは、第１のステップでの対策が不十分であると分かったときにのみ、出力制限を開始する。部品温度が再び最大温度より低くなると、制御ユニットは部品の出力制限を解除し、部品別の冷却を続ける。
【００１８】
一実施例の概念は、冷却システムの冷却液を予冷することである。
【００１９】
一実施例の概念によれば、削岩リグは１つ以上の空気−水ヒートポンプを備え、これにより冷却システムの冷却液を冷却できる。ヒートポンプは予冷と移動運転中の冷却の両方に適している。
【００２０】
一実施例の概念は、駆動装置の１つ以上の電気部品を移動運転開始前に予冷しておき、こうして次の移動運転中の部品の温度上昇に事前に備えることである。部品を予冷すると、部品の温度は負荷をかけ始めてから緩やかに最大温度まで上昇する。
【００２１】
一実施例の概念は、液体冷却システムを穿孔中に予冷することである。穿孔中、削岩リグのキャリアは穿孔現場に位置している。したがって、次の移動運転に備えて、システムの冷却液と、場合によっては駆動装置の部品をも予冷するのに十分な時間と容量がある。
【００２２】
一実施例の概念は、液体冷却システムおよび駆動装置に含まれる部品を穿孔中に予冷することである。削岩リグは穿孔現場で外部のフラッシングラインに接続され、そこから水または同様のフラッシング流体を削岩リグに供給する。通常、フラッシングラインの供給温度は比較的低い。この冷えたフラッシング流体を使用して、穿孔中に液体冷却システムを予冷してもよい。
【００２３】
一実施例の概念によれば、制御ユニットは予冷を制御する１つ以上の制御手順を含む。制御ユニットは、自動的に、あるいは操作者が与える制御命令に基づいて予冷を制御してもよい。
【００２４】
一実施例の概念は、後の移動運転に関するデータを制御ユニットに設定することである。また制御ユニットは制御手順を含み、これに従って制御ユニットは、移動運転に影響を及ぼす少なくとも１つの電気部品の冷却を高めてから移動運転を開始するように構成されている。また制御ユニットは、後の移動運転中に駆動装置の電気部品にかかるであろう負荷を推定し、この予測した爾後の部品の負荷を考慮することにより冷却システムの冷却能力を配分する。このようにして制御システムは、次の移動運転と駆動装置の部品にかかる負荷に備えることができる。
【００２５】
一実施例の概念は、削岩リグが少なくとも１つの液圧システムを含むことである。駆動装置の液体冷却システムは少なくとも１つの熱交換器を含み、これにより液体冷却システムと液圧システムとの間で熱を移動させてもよい。このようにして、２つの異なる流体回路間の熱負荷を平衡させることができる。この実施例では、既存のシステムを活用することにより削岩リグにおける冷却能力を高めることができる。
【００２６】
一実施例の概念によれば、液体冷却システムと液圧システムとの間の熱交換器がヒートポンプである。ヒートポンプは、熱エネルギーを流体間で移動させる効率的な装置である。
【００２７】
一実施例の概念は、削岩リグの液圧システムを液体冷却システムに接続し、これにより液圧システムの液圧流体を循環させて、少なくとも駆動装置の電気部品を冷却することである。
【００２８】
一実施例の概念によれば、削岩リグは穿孔液圧システムを含み、これに少なくとも１つの削岩機および少なくとも１つのアクチュエータを接続して穿孔ブームを動かす。この穿孔液圧システムを液体冷却システムに接続し、これにより液圧システムの液圧流体が循環して少なくとも駆動装置の電気部品を冷却する。
【００２９】
一実施例の概念によれば、制御ユニットは制御手順を含み、これに従って制御ユニットは、移動運転に影響を及ぼす少なくとも１つの電気部品の次の温度上昇を予測し、事前に冷却力を上げる。温度上昇は、部品に供給する電力に基づき予測してもよい。予測にはさらに、周囲温度や他の状況を考慮してもよい。制御システムはまた、次の移動運転に関するデータを含んでもよく、制御システムは、次の移動運転の所要時間、運転経路の起伏、操作者の運転の仕方、運転経路の速度制限、注意事項および他の運転データを使用して、駆動装置の部品の後の負荷を前もって推定し、この推定に基づきシステムの冷却および操作を制御してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
本発明のいくつかの実施例を添付図面においてより詳細に説明する。
【図１】穿孔現場へ駆動される削岩リグの概略側面図である。
【図２】電気駆動モータを有し、液体冷却システムに接続された駆動装置を概略的に示す図である。
【図３】液体冷却システムに接続され、電気モータが液圧駆動伝動部を動かす第２の駆動装置の概略的に示す図である。
【図４】穿孔液圧システムを利用して冷却する液体冷却システムを概略的に示す図である。
【図５】液体冷却システムの制御およびモニタに関する詳細を図式的に示す図である。
【図６】電気駆動伝動部の温度管理の原理を示す図である。
【００３１】
各図において、本発明の実施例は明確化のために単純化して示す。各図にわたって、同様の部分は同じ参照番号で示す。
【いくつかの実施例の詳細な説明】
【００３２】
図１は、可動キャリア２を有する実現可能な削岩リグ１を示し、これには、穿孔ユニット４を搭載した１本以上の穿孔ブーム3a、3bが装備されている。穿孔ユニット４は、削岩機６を装備した送りビーム５を有してもよく、削岩機は送り装置７により送りビーム５上を移動可能である。削岩機６は、工具９へ衝撃パルスを発生させる衝撃装置８と、工具９を回転させる回転装置10を有してもよい。さらに、フラッシング装置を含んでもよい。図示されたブーム3a、およびこれに配置された穿孔ユニット４は、トンネルの切羽11または同様の穿孔現場で掘削孔を穿孔する用に供する。あるいは、ブームおよびそれに取り付けられた穿孔ユニットは、岩盤洞穴の天井および両壁に扇形状掘削孔列を穿孔するよう設計してもよい。さらに、削岩リグ１は、やはり削岩機６を有するボルト打設装置12を装備したブーム3bを有してもよい。削岩リグ１は液圧システム13を有してもよく、これは、液圧ポンプ34、液圧通路、タンク、および弁などのような必要な制御手段を含む。液圧システム13は穿孔液圧システムであってもよく、これには、穿孔ブーム3a、3bを動かすのに必要なアクチュエータ15、および削岩機６が接続されている。削岩リグ１は、削岩リグ１の各システムを制御するように構成された１つ以上の制御ユニットＣも備えている。制御ユニットＣは、コンピュータ、または同様の制御装置、すなわちプロセッサ、プログラマブル論理回路もしくは当目的に適した何らかの他の制御装置を有するものであってもよく、これには少なくとも１つの制御手順を設定でき、その制御手順に従って操作者とは独立に、またはこれと協動して制御を実行する。
【００３３】
穿孔現場Ｐでは、削岩リグ１を用いて１つ以上の掘削孔を穿孔する。穿孔現場Ｐに対して定めた仕事が完了すると、穿孔リグ１は、穿孔現場Ｐから新たな穿孔現場へ、または例えば点検のために他の場所へ移動させる。削岩リグ１は、燃焼エンジンを含まない駆動装置16を具備している。すなわち、燃焼エンジンフリーである。その代わり、駆動装置16は１つ以上の電気モータＭを含み、これが移動運転に必要な動力を生成する。電気モータＭはギアボックス17に接続してもよく、ギアボックス17から各シャフトまたは同等の動力伝動部材18を介して回動力を１つ以上の車輪19に伝達する。移動運転時に必要なエネルギーはエネルギー貯蔵部Ｂに蓄積してもよく、これは例えば電池でもよい。駆動装置16はさらに、１つ以上の制御装置Ｓと１つ以上の制動用抵抗20を含んでいてもよい。このため駆動装置16は複数の電気部品Ｋを含み、これらが移動運転に影響を及ぼす。これらの電気部品Ｋには移動運転時に負荷がかかって熱が発生し、その度合いは各部品に流れる電気エネルギーと関係がある。一般に知られているように、電気部品には超過してはならない温度限界があり、超過すると部品が損傷するという結果になり得る。削岩リグ１には液体冷却システム21を設けてもよく、これにより駆動装置16に含まれる電気部品Ｋを冷却できる。
【００３４】
図２は、駆動装置16と液体冷却システム21による駆動装置16の電気部品Ｋの冷却とを図示したものである。駆動装置16において、電気モータＭは、アンチスリップ伝動経路22を介してギアボックス17に直接連結してもよく、ギアボックスは、前進方向および対応する反対方向に１つまたは２つ以上の歯車を含んでいてもよい。回転トルクは、ギアボックスから車軸24へシャフト23によって伝達してもよい。アングルドライブ25等をシャフト23および24の間に配置してもよい。その場合、車輪19と電気モータＭの間には、機械的なアンチスリップ伝動部がある。電気モータＭは制動にも使用してよく、この場合、発電機として機能し、例えば鉱山で走行斜面を下って移動するときにキャリア２の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。生成された電気エネルギーはエネルギー貯蔵部Ｂに蓄積して、回収してもよい。利用できない余剰の電気エネルギーは制動用抵抗20で熱エネルギーに変えてもよい。駆動装置16はさらに制御装置Ｓを含んでいてもよく、これは周波数変換器を有していてもよい。周波数変換器によって、電気モータＭの回転を駆動および制動中の両方において無段階で制御してもよい。制御装置Ｓはさらに、電気駆動系における電流を制御する他の必要な電気制御装置を有してもよい。制御装置Ｓは、例えばエネルギー貯蔵部Ｂおよび制動用抵抗20を電気駆動系に接続する制御手段を有してもよい。制御装置Ｓの動作は、制御ユニットＣが制御する。
【００３５】
本願において、「周波数変換器」とは、電気駆動モータの回転速度を無段階で制御できる制御手段のことを指す。周波数変換器はインバータであってもよい。すなわち電気モータの運転を制御するDC／AC変換器であってもよい。
【００３６】
図２では、制御ユニットＣが液体冷却システム21の動作も制御することを表している。液体冷却システム21は複数の冷却回路26a〜26dを有してもよく、そのそれぞれに駆動伝動部の１つ以上の電気部品Ｋが接続されている。冷却回路26は、１つ以上のバルブまたは同等の制御手段27を備えていてもよく、制御手段27により冷却回路26内の液体流に影響を及ぼすことができる。制御ユニットＣは、これらの制御手段27を制御して冷却手順に従って冷却を行なうようにしてもよい。さらに、液体冷却システム21のポンプ28を制御することも可能であり、これにより冷却液の流れをシステム内で増加または減少させてもよい。さらに、液体冷却システム21は少なくとも１つの冷却ユニット29を含み、これを用いて冷却液から熱を取り除く。すなわち冷却液を冷却する。冷却ユニット29は、従来型のラジエータおよび冷却性を高めるブロワを含んでもよい。あるいは、冷却ユニット29は熱交換器を含んでもよく、これにより熱が冷却液から液圧系の液体等の他の液体に移動する。さらに、冷却ユニット29は、圧縮機を有するヒートポンプを含むことも可能であり、これによって熱を冷却液から他の液体または外気に移動させることができる。また制御ユニットＣは、冷却ユニット29の動作を制御して冷却液の温度に影響を及ぼすことができるようにもよい。必要であれば、冷却液を予冷することも可能である。
【００３７】
図２は、さらに別の実施例を破線で示し、これは電気駆動モータを伝動手段へ無滑り状態で連結するものである。左側のシャフト24に関しては、車輪別の電気ハブモータM1があり、これに連結した必要なギアボックスがあってもよい。さらに、回転トルクを１台の共通電気駆動モータM2によりシャフト24へ供給してもよい。モータM1およびM2は液体冷却システム21に接続してもよい。
【００３８】
図３は駆動装置16の実施例を示し、電気モータＭは液圧ポンプ30を動作させるように構成され、生成された液圧動力はギアボックス17に接続された液圧モータ31を駆動する。このようにして液圧駆動伝動部が関わっている。駆動装置に含まれる電気モータＭは液体冷却システム21により冷却してもよく、さらに、図２に示す実施例と同様の方法で制御装置Ｓにより制御してもよい。液体冷却システム21の構造および制御原理も、図２に示すものと同等であってよい。図３は、液圧モータ31およびギアボックスの代わりとなる液圧ハブモータH1と、シャフト24を駆動する液圧モータH2とを破線で示す。
【００３９】
図４は、液体冷却システム21と穿孔液圧システム13の間に熱交換器32があり、熱を両システム間で移動させる構成を示す。こうして、２つの異なる液体システム間で熱負荷を平衡させてもよい。穿孔液圧システム13は、モータ33、ポンプ34、通路35、タンク36および制御手段37を含んでよく、穿孔液圧システムに接続されたブーム3aのアクチュエータ15、送り装置７および削岩機６へ液圧流体を導く。移動運転中、液圧流体は穿孔液圧システム内を循環でき、これにより熱を液圧システムへ移動できる。
【００４０】
図４は通路38を示し、削岩リグを穿孔現場Ｐまで運転する際に、この通路からフラッシング流体を削岩リグに供給してもよい。フラッシング流体により、穿孔中の掘削孔から穿孔片を洗い流す。フラッシング流体は通常、水であり、低温である。このフラッシング流体システム39を用いて、穿孔現場Ｐで液体冷却システム21を冷却することができる。流体システム21および39の間には、熱を移動させる熱交換器またはヒートポンプがあってもよい。同図はさらに、大幅に簡素化した実施例を示し、これは、冷却システム21が接続部46により液圧システム13に接続され、これにより液圧流体を冷却液として使用できるものである。
【００４１】
また図４は、駆動装置16の電気部品Ｋの温度を温度センサＬによりモニタできることも示し、温度センサのセンサデータは冷却システム21を制御する制御ユニットＣに送信することができる。
【００４２】
図５は液体冷却システム21の制御方式を示す。モニタ対象の部品に関連する温度センサＬから、およびその周囲温度をモニタする温度センサL2から温度データを制御ユニットＣに送信してもよい。さらに、制御ユニットＣは、制御中、運転経路起伏42や穿孔現場間の移動運転43の時間等の経路データ41を考慮に入れることが可能である。制御ユニットＣは、１つ以上のデータ要素44、および当然ながら操作者の手操作命令をさらに考慮に入れてもよい。データ要素44は、ある電流を部品Ｋに供給したときにこれに生ずる熱を制御ユニットＣが予測するのに使われるデータを含んでよい。制御ユニットＣに提供されるこれらのデータおよび制御手順に従って、制御ユニットＣは、冷却システム21のポンプ28、制御手段27を制御し、また何らかの他の方法で冷却に影響を及ぼす。さらに、部品Ｋの冷却では温度が十分に下がらない場合、制御ユニットＣは部品Ｋを流れる電流を制御器45によって制限してもよい。
【００４３】
図６は本願で説明する各ステップおよび制御原理の図を示す。同図を参照すると、液体冷却システム、その冷却液、および液体冷却システムに接続された部品は移動運転前に予冷してもよく、これにより駆動装置の爾後の熱負荷に対して事前に備えることができる。図に示すように、移動運転中、部品の熱負荷は、測定し、または例えば状況や部品への供給電流を考慮した予測のいずれかにより、モニタしてもよい。冷却の必要性は、駆動装置の重要部品の方が重要度の低い部品よりも優先順位を高くしてもよい。冷却の必要性を判断するに際して、次の運転実行の所要時間および特性も考慮してよい。例えば、運転経路が下り坂区間を多く含む場合、制動用抵抗の冷却を事前に高めてもよい。冷却システムの能力は、非重要部品の冷却を一部または完全に中断することにより、一時的に高めてもよい。部品温度を冷却によって制御できない場合は、制御状態を回復するまで部品への供給電力を制限する必要がある。
【００４４】
本削岩リグの駆動装置は完全に燃焼エンジンのないものであるが、削岩リグのキャリアは予備動力ユニットを有してもよく、これは燃焼エンジンを備えていてもよい。この燃焼エンジンは、電気エネルギーを生成する発電機を駆動する。しかし、予備動力ユニットは駆動装置には含まれず、例えば電池が切れたか損傷したときなどの特別な状況で使用することを企図しているにすぎない。
【００４５】
場合によって、本願に示す特徴事項を他の特徴にかかわらずそれ自体で用いることができる。他方、本願に示された各特徴事項を必要に応じて組み合わせて、種々の組合せを形成してもよい。
【００４６】
図面および関連する説明は、本発明の概念の説明を企図しているにすぎない。本発明の詳細部分は特許請求の範囲内で変更することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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