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許多振動裝置依賴于偏心軸的轉動。其它一些振動裝置依賴于氣動和/或液 壓機構，以便使得提供振動輸出的直接輸出的活塞往復運動。然而，盡管公開 了用于許多終端用途，這種結構具有以下不利之處，即在與輸出活塞相連的設 備自身停頓的情況下，由于活塞本身拒絕相對于其缸體或等同物移動，很難確 保振動輸出的重新開始。這將是班特瑞(Bantry)有限公司的PCT/NZ2003/000158 (公開號為WO?2004/009298)的裝置的情況。

在一些方面，本發(fā)明認識到無論裝置如何安裝，將從振動開始方面和/或調 整方面獲得顯著優(yōu)點。這源自于以下事實，即已經確定，沒有對將被振動的裝 置的直接輸出的梭動件自身足以在沒有硬對硬沖擊(不論是否與磁性、液壓和/ 或氣動元件連同作用)的情況下提供來自梭動件的容納結構(例如梭動件的外 殼，梭動件的一個端部配套件或梭動件的兩個端部配套件)的所需輸出。一些 實例包括公開于申請人的PCT/NZ2003/000128(公開號為WO?2004/113668)、 PCT/NZ2005/000047(公開號為WO?2005/087393)和PCT/NZ2005/000329(公 開號為WO?2006/065155)的一些振動頭形式。
在一些方面，本發(fā)明認識到不論振動頭的形式如何，以下項目中的至少一 個是期望得到的：
●鉆到更大深度的能力
●鉆進撤消的優(yōu)點
●鉆進重啟的優(yōu)點
●振動鉆進的優(yōu)點
●定向鉆進的優(yōu)點。
本發(fā)明還可以或者可以看出在機動支架或框架以柔性(順應)地支撐振動 頭方面的優(yōu)點。鉆柱的長度被附加到振動頭上。柔性安裝或支撐有利地允許振 動頭在不破壞支架或框架的情況下的運動自由度，而且其賦予以下有利之處： (a)有利于鉆進、鉆到更大深度的能力，在開始、重啟和/或撤消方面的優(yōu)點和 /或(b)有利于裝置的使用壽命和/或在懸掛振動頭和任何附接或將附接的鉆柱 方面的簡化，以及
優(yōu)選地，具有將其定位成用于定向鉆進的能力。
本發(fā)明還認識到來自用于附接或可附接到鉆柱上的振動頭的浮動或柔性支 撐的另一有利之處，尤其是當同時存在振動頭和/或鉆柱的重量的浮動或柔性支 承以及通過另外的柔性裝置將所述振動頭和/或鉆柱支撐限制為所述浮動或柔性 支撐時，上述有利之處更明顯。盡管這種浮動和/或柔性支撐可能完全依賴或產 生于氣體或封閉氣體，其可以被增強或由浮動或柔性特性的其它約束方式、例 如磁性代替。因此，在本發(fā)明的范圍內，包含這些其它形式。
通常，鉆進是這樣一種過程，其中鉆頭或至少鉆柱中的連接件沿一個方向 張緊而沿另一方向松弛。通常，還使用具有一些不對稱測量措施的鉆頭，從而 允許進行定向控制的測量。這種定向控制通常依賴于鉆頭(其未提供轉向控制) 從完全轉動運動變化到往復有限轉動，因此在堅固的巖石中建立不對稱性，由 此使得鉆柱和鉆頭的向前推進導致受控的偏移。這種定向鉆進特征是公知的， 并且通過PCT/NZ98/00055(公開號為WO?98/50667)進行例證。
已經確定，在存在柔性或浮動支撐的情況下，希望通過將適當的機械流體 或其它輸入(機械式或其它形式)加壓到重量的浮動或柔性支撐中將壓力釋放 到鉆柱及其鉆頭中(無論振動輸出繼續(xù)或間斷止)。當沒有這種釋放時，可能在 巖石表面上存在有限的轉動和壓力(具有或沒有振動輸入)，并且一旦存在壓力 釋放(通過影響浮動或柔性支撐)，可能沿另一方向存在有限的轉動，因此存在 較低的傾向來松開鉆柱中的任何連接件。例如，如果鉆進的正常轉動方向是順 時針方向，在隨后進行加壓部分順時針方向轉動的部分逆時針方向轉動期間可 能存在壓力釋放。
這是本發(fā)明也指向的那些方面。
根據一個方面，本發(fā)明提出一種鉆進裝置，其包括或包含：
支撐框架，
振動頭，
第一振動響應支架，其直接或間接地來自于支撐框架，以直接或間接地承載 振動頭，
第二振動響應支架，其直接或間接地來自于支撐框架，以將振動頭直接或間 接地保持在所述第一振動響應支架上，
鉆柱，其直接或間接地由振動頭承載，所述鉆柱可選地具有鉆頭，以及
一個或多個驅動器，其直接或間接地轉動鉆柱和任何可選鉆頭。
優(yōu)選地，所述振動頭懸吊支撐在來自于所述支撐框架的所述第一振動響應 支架上。
可選地，所述第一振動響應支架包括柔性流體容器。
可選地，所述第一振動響應支架包括相斥的磁性相互作用件。
可選地，所述第二振動響應支架包括柔性流體容器。
可選地，所述第二振動響應支架包括相斥的磁性相互作用件。
優(yōu)選地，所述支撐框架包括一結構，在該結構中，振動頭的倒置頂帽式連 接件懸置在所述第一和第二振動響應支架之間?？蛇x地，振動頭從大體水平的 板或大體水平的成對板上懸下，并且該支架分別具有一對大體水平的板或一個 大體水平的板，因此可以在單個大體水平的板的上方和下方存在柔性的相互作 用。
優(yōu)選地，存在鉆頭。
優(yōu)選地，所述鉆頭為允許定向鉆進的鉆頭。
優(yōu)選地，所述一個或多個驅動器可以使鉆柱以及任何鉆頭轉過360°。
優(yōu)選地，所述一個或多個驅動器還可以在顛倒方向之前使鉆柱以及鉆頭轉 過小于360°的角度。
優(yōu)選地，至少所述第一振動響應支架能夠被改變，以提升振動頭以及鉆柱 和定向鉆進鉆頭。
可選地，當至少第一振動響應支架被改變或已經被改變時，一個或多個驅 動器能夠沿著與在轉過360°鉆進或為了定向鉆進目的轉過小于360°的角度時的 方向相反的方向轉動或同步轉動鉆柱以及鉆頭。
根據另一方面，本發(fā)明提出一種鉆進裝置，其包括或包含：
支撐框架，
振動頭，
至少一個振動響應支架，其直接或間接地來自于支撐框架，以直接或間接 地承載振動頭，
鉆柱，其直接或間接地由振動頭承載，所述鉆柱可選地具有鉆頭，
一個或多個驅動器，其直接或間接地轉動鉆柱和任何可選鉆頭，
其中至少所述第一振動響應支架能夠被改變，以提升振動頭以及鉆柱和定 向鉆進鉆頭，
而且，當至少第一振動響應支架被改變或已經被改變時，一個或多個驅動 器能夠沿著與在轉過360°鉆進或為了定向鉆進目的轉過小于360°的角度時的方 向相反的方向轉動或同步轉動鉆柱以及鉆頭。
優(yōu)選地，所述振動頭懸吊支撐在來自于所述支撐框架的所述至少一個振動 響應支架上和/或由所述至少一個振動響應支架懸吊支撐。
可選地，所述至少一個振動響應支架包括柔性流體容器。
可選地，所述至少一個振動響應支架包括相斥的磁性相互作用件。
優(yōu)選地，所述支撐框架包括一結構，在該結構中，振動頭的倒置頂帽式連 接件懸置在所述第一和第二振動響應支架之間?？蛇x地，振動頭從大體水平的 板或大體水平的成對板上懸下，并且該支架分別具有一對大體水平的板或一個 大體水平的板，因此可以在單個大體水平的板的上方和下方存在柔性的相互作 用。
優(yōu)選地，存在鉆頭，并且鉆頭為允許定向鉆進的鉆頭。優(yōu)選地，所述一個 或多個驅動器可使鉆柱以及任何鉆頭轉過360°。
根據另一方面，本發(fā)明提出一種鉆進裝置的應用，該鉆進裝置具有用于附 接于或可附接于本發(fā)明所指向的鉆柱上的振動頭的浮動或柔性支架。
該浮動或柔性支架優(yōu)選包括一些氣動和/或磁性重量支撐并且優(yōu)選包括一些 對這種重量支撐的氣動和/或磁性約束或限制。還優(yōu)選對橫向運動進行約束。
優(yōu)選地，在梭動件行程的一個(或兩個)極限上存在柔性約束，即沒有沖 擊。
優(yōu)選地，在振動頭相對于其支架的運動方面存在柔性限制。
優(yōu)選地，存在振動裝置的重量和任何連接鉆柱的柔性支承。
優(yōu)選地，存在獨立于轉動運動或缺乏振動裝置的部分或所有轉動的驅動， 以轉動鉆柱。
優(yōu)選地，存在頂帽式支撐組件，以懸置振動頭。
根據另一方面，本發(fā)明提出一種鉆進裝置，其包括：
振動頭，其附接于和可附接于鉆柱上，
支架，以及
至少一個可重構(例如柔性的)流體容器(例如柔性氣囊)，以承載并將振 動頭束縛到支架上，
其中，振動頭、支架和至少一個可重構流體容器的相互作用具有以下作用， 即承載附接或將附接的鉆柱的重量以及允許振動頭相對于支架在鉆柱軸線的縱 向和橫向方向的一些運動自由度。
優(yōu)選地，存在至少兩個容器。
優(yōu)選地，至少一個容器中的流體為氣體(例如空氣)。
優(yōu)選地，容器中的至少一個、優(yōu)選為數個或所有容器為氣囊。
優(yōu)選地，所述支架為框架。
優(yōu)選地，振動頭的大部分位于容器的下方(當鉆進軸線呈豎直狀態(tài)時)。
優(yōu)選地，與橫向支架相比，縱向支架允許更大的運動自由度，但并非必須 如此。
優(yōu)選地，振動頭包括梭動件。
優(yōu)選地，不論梭動件如何引起往復運動，具有以下特征：
(a)優(yōu)選地，振動輸出不直接來自于梭動件，
(b)梭動件優(yōu)選往復運動
(c)梭動件優(yōu)選在其行程的每一端處撞擊在柔性結構上
(d)一個或每個柔性結構可以為氣囊
(e)優(yōu)選地，柔性結構的特性可以改變，以通過流體或氣體供應的變化影 響行程
(f)振動輸出不是來自于連接柔性結構，而是經由柔性結構
(g)梭動件可以或不可以圍繞其行程軸線轉動。
優(yōu)選地，從振動頭到鉆柱的振動輸出經由一過渡件，該過渡件從非轉動但 振動的元件直接或間接地傳送到可轉動和轉動元件(例如可連接到或形成鉆柱 的一部分)。
根據另一方面，本發(fā)明提出一種鉆進裝置，其包括：
振動頭，其附接于或可附接于鉆柱上，
支架，
至少一個氣囊，其插入于支架和振動頭的部件之間，用作第一相互作用， 以承載振動頭以及所述或任何附接鉆柱的重量，以及
至少一個氣囊，其插入于支架和振動頭的部件之間，用作第二相互作用， 以相對于支架約束振動頭，從而使得所述第一相互作用在振動頭的振動循環(huán)的 任何部分均沒有完全失去。
優(yōu)選地，所述振動頭的部件插入于由所述支架提供的頂部和底部約束件之 間，并且至少一個氣囊插入于部件的上方和一個約束件下方，至少一個氣囊插 入于部件下方和另一個約束件上方。
優(yōu)選地，振動頭的大部分位于所述部件的下方。
采用這樣的配置，以提供振動頭以及其承載或將承載的鉆柱相對于支架的 運動自由度，并且能夠響應于重量將振動頭相對于支架偏壓到基準狀態(tài)。
根據另一方面，本發(fā)明提出一種鉆進裝置，其包括：
振動頭，其附接于或可附接于鉆柱上，該振動頭橫向于由鉆柱限定或將被 限定的縱軸具有一個和多個突出部，以限定至少一個上表面和至少一個下表面，
用于振動頭的支撐框架，
在框架和所述至少一個上表面之間作用的至少一個氣囊，以及
在框架和所述至少一個下表面之間作用的至少一個氣囊。
優(yōu)選地，振動頭具有用于梭動件行程的每一端的柔性(例如氣囊等)限制 和振動頭自身與支架或框架的柔性(例如氣囊等)裝配的構造。
優(yōu)選地，與振動頭的底部相比，上表面和下表面更靠近振動頭的頂部。
根據另一方面，本發(fā)明提出一種鉆進裝置，其包括：
振動頭，其附接于或可附接于鉆柱上，
支架，
其中(I)該振動頭具有通過柔性裝置至少部分地柔性限制在其行程中的梭 動件，和(II)該振動頭由支架柔性地支撐，
以及其中，借助于柔性支撐的振動頭，該支架適于承載附接或將被附接的 鉆柱的重量或承受其慣性或動量，并允許振動頭相對于支架沿鉆柱軸線的縱向 和橫向的一些運動自由度。
優(yōu)選地，至少存在兩個流體容器，以提供振動頭的柔性支撐。
優(yōu)選地，至少一個容器中的流體為氣體(例如空氣)。
優(yōu)選地，至少一個、并且優(yōu)選數個或所有容器為氣囊。
優(yōu)選地，所述支架為框架。
優(yōu)選地，振動頭的大部分位于容器的下方(當鉆進軸線為垂直時)。
優(yōu)選地，與橫向支架相比，縱向支架允許更大的運動自由度，但并非必須 如此。
優(yōu)選地，梭動件的柔性約束件為當處于行程極限時位于梭動件的端部的流 體容器。
根據另一方面，本發(fā)明提出一種鉆進裝置，其包括：
振動頭，其附接于或可附接于鉆柱上，
支架，
柔性裝置(例如優(yōu)選為至少一個插入于振動頭的部件和支架之間的氣囊)， 其用作第一相互作用，以承載振動頭和所述或任何附接鉆柱的重量，以及
柔性裝置，其用作第二相互作用(優(yōu)選為相對于支架約束振動頭)，由此所 述第一相互作用(優(yōu)選)在振動頭的振動循環(huán)的任何部分均沒有完全失去。
優(yōu)選地，振動頭包括其行程被柔性限制的梭動件。
優(yōu)選地，振動頭的部件插入于由所述支架提供的頂部和底部約束件之間， 并且至少一個氣囊插入于所述部件(例如作為所述柔性裝置的一種選擇)的上 方和一個約束件的下方，至少一個氣囊插入于所述部件的下方和另一個約束件 的上方。
優(yōu)選地，振動頭的大部分位于所述部件的下方。
對柔性裝置存在其它選擇，包括彈簧、可變容量容器中的可壓縮流體、囊 袋或風箱狀物中的不可壓縮或可壓縮流體或兩者皆可、任何可變幾何形狀容器、 彈性件或其它。
采用這樣的配置，以提供振動頭以及其承載或將承載的鉆柱相對于支架的 運動自由度，并且能夠響應于重量將振動頭相對于支架偏壓到基準狀態(tài)。
根據另一方面，本發(fā)明提出一種鉆進裝置，其包括：
振動頭，其附接于或可附接于鉆柱上，該振動頭橫向于由鉆柱限定或將被 限定的縱軸具有一個和多個突出部，以限定至少一個上表面和至少一個下表面，
用于振動頭的支撐框架，
在框架和所述至少一個上表面之間作用的至少一個氣囊，以及
在框架和所述至少一個下表面之間作用的至少一個氣囊，
其中，該振動頭具有連接到或鄰近鉆柱連接件的鉆柱轉動驅動器。
在本發(fā)明的特別優(yōu)選實施例中，優(yōu)選地，該裝置為振動鉆進裝置，其包括：
振動頭，其具有梭動件，但是振動輸出不直接來自于梭動件，
機動支架，通過該支架，振動頭被安裝，以在梭動件的作用下柔性地振動，
軸承，其由來自于振動頭的振動輸出件支撐，以及由該軸承承載的鉆柱連 接器，
該鉆柱連接器的轉動驅動器。
優(yōu)選地，對鉆柱連接器的轉動驅動源自汽車發(fā)動機或其它動力源(例如可 燃、液壓、氣動、電動等)的柔性傳動裝置。
優(yōu)選地，該柔性傳動裝置為能夠提供旋轉傳動的帶，該帶具有一些能力， 即能夠減少從鉆柱連接器到支架的沖擊傳遞，但允許鉆柱連接器來自輸出件經 由軸承的振動運動。
可選地，不依賴于通過引入將外部加壓流體用作實現梭動件的運動的唯一 裝置，以在沒有其它情況發(fā)生的條件下在互補結構和所述梭動件之間加壓。
本發(fā)明還提出一種能夠提供振動輸出的振動裝置，所述裝置包括或包含：
梭動件，其能夠沿梭動軸線或軌跡在第一和第二互補結構之間可重復地梭 動，
驅動器，用于圍繞梭動軸線或軌跡的至少一部分轉動梭動件，以及
磁性相互作用區(qū)域，其位于至少一個互補結構和梭動件中的每一個上，從 而使得梭動件的轉動具有使梭動件承受作為互補結構和梭動件之間的交替吸引 力和排斥力的往復運動誘導力的作用，
其中，振動輸出來自所述互補結構中的一個或另一個或者兩者，而不直接 來自于梭動件本身。
優(yōu)選地，下述特征中的至少一個、數個或全部被包含在內；
●在梭動件行程的一個(或兩個)極限上的柔性約束
●在振動裝置相對于其支架的運動方面的柔性約束
●振動裝置和任何連接鉆柱的重量的柔性支承
●獨立于轉動運動或缺乏振動裝置的部分或全部轉動而轉動鉆柱的驅動 器
采用一懸置振動頭的頂帽式支架組件。優(yōu)選地，其包括振動頭懸吊于大體 水平的板或大體水平的一對板以及該支架分別具有一對大體水平的板或一個大 體水平板，因此可以在單個大體水平的板的上方或下方存在柔性的相互作用。
本發(fā)明還提出一種能夠提供振動輸出的振動裝置，所述裝置包括或包含：
梭動件，其可圍繞限定的梭動軸線轉動并可沿梭動軸線往復運動，
驅動器，用于圍繞梭動軸線轉動梭動件，
第一互補結構，梭動件朝向和遠離其運動，反之亦然，
第二互補結構，梭動件遠離和朝向其運動，反之亦然，該梭動件位于所述 互補結構之間，
其中，第一互補結構/梭動件和梭動件/第二互補結構的每一對的近端區(qū)域具 有磁性區(qū)域，隨著梭動件轉動其可操作，以交替地為每一對互補結構/梭動件提 供吸引力或排斥力，
每對互補結構/梭動件之間的相位變化設計成或可以設計成使得由于通過其 轉動作用于梭動件上的磁性相互作用而使梭動件沿其梭動軸線往復運動，
振動輸出來自所述互補結構中的一個或另一個或者兩者，而不直接來自于 梭動件本身。
優(yōu)選地，下述特征中的至少一個、數個或全部被包含在內；
●在梭動件行程的一個(或兩個)極限上的柔性約束
●在振動裝置相對于其支架的運動方面的柔性約束
●振動裝置和任何連接鉆柱的重量的柔性支承
●獨立于轉動運動或缺乏振動裝置的部分或全部轉動而轉動鉆柱的驅動 器
采用一懸置振動頭的頂帽式支架組件。優(yōu)選地，其包括振動頭懸吊于大體 水平的板或大體水平的一對板以及該支架分別具有一對大體水平的板或一個大 體水平板，因此可以在單個大體水平的板的上方或下方存在柔性的相互作用。
優(yōu)選地，就距離而言，所述第一和第二互補結構彼此相對固定。
優(yōu)選地，梭動件沒有硬碰硬的高沖擊或沖擊接觸。
可選地，所述梭動件利用其互補結構在至少一端共同作用，以便提供緩沖 作用，例如通過擠壓流體。或者，上述情況發(fā)生于兩端。梭動件的一端或兩端 (盡管其可能已經具有任何導向接觸)可以被適應性改動，以僅在其往復運動 末端接觸互補結構的一部分或者接觸插入梭動件的端部和互補結構之間的一些 材料。
優(yōu)選地，振動輸出來自一個互補結構。
根據另一方面，本發(fā)明提出一種振動鉆進裝置，其包括：
振動頭，
鉆柱支架，其從振動頭懸下，該振動頭具有轉動驅動器，以轉動與之相連 或將與之相連的鉆柱，
振動頭支架，以及
用于來自于振動頭支架的振動頭的安裝件，其與支架柔性地相互作用并且 懸置振動頭。
優(yōu)選地，柔性的相互作用包括至少一個氣囊。
優(yōu)選地，鉆柱支架和轉動驅動器允許振動頭不隨鉆柱一起轉動。
根據又一方面，本發(fā)明提出一種能夠提供振動輸出的振動裝置，所述裝置 包括或包含具有能夠在互補結構之間往復運動的梭動件的組件，至少一個互補 結構提供振動輸出，其特征在于，具有用于轉動梭動件的驅動器，并且在轉動 的梭動件和互補結構之間存在磁性相互作用，從而使得其與每個互補結構相互 作用，并且互補結構相對于梭動件的相位變化以及交替的磁性引起梭動件的往 復運動。
優(yōu)選地，下述特征中的至少一個、數個或全部被包含在內；
●在梭動件行程的一個(或兩個)極限上的柔性約束
●在振動裝置相對于其支架的運動方面的柔性約束
●振動裝置和任何連接鉆柱的重量的柔性支承
●獨立于轉動運動或缺乏振動裝置的部分或全部轉動而轉動鉆柱的驅動 器
●用于懸置振動頭的頂帽式支架組件。
優(yōu)選地，該磁性相互作用為永久磁鐵的結果。
優(yōu)選地，梭動件的驅動器為帶或梭動件的其它外圍驅動器或者在梭動件的 軸向延伸部處或在不損害梭動件在往復運動極限(優(yōu)選為磁性限定的)之間的 往復運動情況下與梭動件相連的驅動器。
可選地，不依賴于通過引入將外部加壓流體用作實現梭動件的運動的唯一 裝置，以在沒有其它情況發(fā)生的條件下在互補結構和所述梭動件之間加壓。
根據另一方面，本發(fā)明涉及一種用于定向鉆的柔性懸置支架的應用，其將 承載的鉆柱作為卸壓的裝置或允許通過鉆柱將重量施加于鉆頭上。
這里使用的“梭動”具有關于什么移動和什么不移動等的廣泛含義。優(yōu)選 地，其為直線運動的梭動。其可以通過一種或兩種方式進行任何驅動。
這里使用的術語“和/或”意味著“和”或者“或”，或者在上下文中允許的 情況下兩者均可以。
這里使用的術語“包括”可以意味著“包含”。
這里使用的跟在名詞后面的術語“(s)”可以意味著名詞的單數和復數形式。
這里使用的術語“行程”或者“行程極限”可以指直線行程或任何弧線行 程(例如不論固定或者運動，可圍繞樞軸線或其它支撐件擺動)的極限。
這里使用的“柔性”及其變型指任何結構特征，無論氣囊、氣體彈簧等或 其他，其能夠獲得所需狀態(tài)的輸出(例如行程極限、沖擊減小、緩沖、避免沖 擊等)或者在振動頭支撐(即，其重量或慣性或止推支撐以及鉆柱/鉆頭支撐等) 以及其固定到支架上的情況下的任何配置(例如流體囊袋、流體[液體和/或氣體] 容器等和/或任何磁性或其它浮動或間隙支撐件)。
這里使用的用于不定向鉆進的“浮動”通常但不是僅僅包含至少靠近梭動 軸線的豎直排列，但并非必須如此。其可以意味著即使水平時也相對于鉆柱軸 線“浮動”。
附圖說明
現在將參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選形式，其中：
圖1是本發(fā)明的一實施例的優(yōu)選形式的正視圖，其中振動頭從氣囊上的頂 帽(大禮帽)式支架懸置下來，
圖2是與圖1類似的視圖，但是顯示出設置在圖1的氣囊等容器中的若干 間隔的磁性裝置，其適于提高排斥力，但根據需要該排斥力可以被部分地克服， 以允許從振動頭到鉆柱的振動輸出，另外，在希望根據某些機械輸入、即擠緊 或充氣和/或排氣來釋放向下鉆進的鉆柱上的壓力時，排斥力可以被部分地克服，
圖3是與圖2類似的視圖，顯示出沒有氣囊而僅僅是磁性相互作用，具有 其它磁性等柔性約束，以抵抗移動地保持支架的水平位置，可以領會(例如通 過以虛線表示的氣囊)如何可以利用圖1、2和3中所示的配置的混合，
圖4是如圖所示的配置的變型，示出了如何在充入/排放或機械刺穿作用下 使圖1的最下部氣囊部分地提升振動頭并由此釋放向下鉆進鉆頭上的壓力，
圖5是可在流體壓力(例如液壓和/或氣壓)下運行的振動頭的剖開透視圖， 其中梭動件的每個端部由旋轉閥控制的流體噴射的引入交替地驅動，而另一端 部允許排出(還優(yōu)選為通過旋轉閥)，(該圖等同于2005年9月22日公布的、 公開號為WO?2005/087393的PCT/NZ2005/000047的PCT申請文件的圖11)，
圖6也是圖5的裝置，但是從不同的剖開狀態(tài)顯示，以更好地圖解梭動件， 該梭動件包括作為引導件的旋轉軸或攜帶軸，但是優(yōu)選地，振動輸出來自殼體 的固定活塞狀元件而不是來自任何與梭動件自身的直接連接，
圖7A和7B顯示出2006年6月22日公布的、公開號為WO?2006/065155 的PCT/NZ2005/000329的圖2和圖4中描述的磁性梭動相互作用的原理，示出 了關于(A)梭動件的吸引和(R)梭動件的排斥的轉動相對性，
圖8以與圖1到4相類似的視圖示出了WO?2006/065155的圖8中公開的磁 性相互作用梭動頭部的一實施例，
圖9是申請人擁有的定向鉆頭，其可附接于鉆柱的端部上，以便能夠超過 360°地旋轉，從而實現筆直鉆進，以及能夠小于360°地部分旋轉，以允許一些 定向鉆進，
圖10是顯示出圖9的鉆頭的不對稱性的側視圖，
圖11是朝向鉆頭的工作端的視圖，
圖12顯示了如圖9到11中所示的鉆頭，其具有大約12.5°的轉向面，但以 筆直鉆進模式工作，即以大約大于360°的角度轉動，從而提供所示的向下鉆進 輪廓，
圖13是與圖12類似的視圖，但是此時顯示出其已經在以小于360°的角度 旋轉之后向前移動，即以轉向模式工作，從而在向下鉆進輪廓中形成建立一些 不對稱性，該鉆頭已經向前運動僅僅8-10mm的距離，
圖14是與圖13類似的視圖，但其中鉆頭仍處于轉向模式，但是此時為在 以轉向模式向前行進大約50mm之后，
圖15是與圖14類似的視圖，但是顯示出從圖14的50mm位置前進至達到 大約110mm，
圖16是與圖15類似的視圖，但是顯示出以轉向模式進一步前進25mm，例 如達到大約135mm，
圖17顯示了與圖16類似的視圖，但是其中以轉向模式又前進了25mm，即 達到大約160mm的總距離，
圖18顯示了申請人擁有的鉆頭在呈現如圖17中所示的狀態(tài)之后開始完全 轉動的結果，
圖19顯示了相關曲線，作為逐漸深入的鉆進曲線，顯示出部分順時針旋轉 以切削巖石、釋放鉆進壓力、逆時針部分轉動等(“順時針”在下部曲線中通過 上升線表示，“逆時針”部分轉動通過下降線表示，沒有轉動的“后拉”狀態(tài)通 過位于頂部的水平線表示，沒有轉動的“前推”通過位于底部的水平線表示)，
圖20顯示了圖19所示的曲線的10到12點鐘的有限轉動，
圖21是供給到如圖1所示的配置的可充氣容器或從該可充氣容器供給的壓 力管路，這種壓力管路允許通過充氣和排氣進行變化，因而通過處于如圖4所 示的狀態(tài)的鉆具在進行反向部分轉動之前和期間實現輸出，
圖22顯示了作用于止推板上的優(yōu)選系桿連接的兩個板的實施例，其中該系 桿限制前后板對齊，以及
圖23顯示了用于每個梭動件和鉆柱的液壓驅動的流向圖以及對圖1和4中 的氣囊充氣/排氣的氣動回路的流向圖。

優(yōu)選地，截至前述專利申請的公開日為止，所有上述申請文件通過引用的 方式包含于此。WO?2004/009298也是如此。以其優(yōu)選形式，本發(fā)明優(yōu)選為指向 懸吊支撐的振動頭及其驅動器(包含任何離合器或包含在其中的其它機構)并 且包含任何控制器，該控制器允許以大于360°的鉆進角度轉動并用于定向鉆進 目的，優(yōu)選沿鉆進方向圍繞小于360°的弧線以及在后退或返回狀態(tài)下沿另一方 向(例如分別為名義上的順時針方向和逆時針方向)的類似弧線轉動。
在本發(fā)明的優(yōu)選形式中，支架包括支撐壓板，在該支撐壓板的每一側設有 (優(yōu)選通過系桿等)稱為“前”和“后”板或“下”和“上”板的其它板。在 這些板和該壓板之間，將產生柔性類型(優(yōu)選在頂部和底部)的相互作用。
這是針對上下板而言的，而且雖然這里參照懸架或懸置進行描述，應當理 解，對于定向鉆進目的，振動頭的配置在除了接近垂直位置之外的其它布置也 可能非常好。例如，振動頭在其支架中的水平布置也包含在本發(fā)明的范圍內， 因此，當這種裝置用于這種配置時，例如懸置、下、上等術語應采用適當的含 義。在這種水平使用中，優(yōu)選地，例如在下文中描述的系緊螺栓等的導向件優(yōu) 選呈現更大的重要性，以確保柔性裝置保持有效，以保護支架不受振動影響或 很大程度上不受梭動件振動的影響。
優(yōu)選地，所述柔性裝置插入這種板之間，以提供柔性的相互作用。
在此沿用的“空氣或流體(氣體)囊”包含任何容納結構或適用的氣體容 納形式，其能夠在一些控制下對流體填充和/或流體流出作出響應，或者在沒有 任何流體的向內和向外運動的情況下順應于這些情況下可能發(fā)生的變化而作出 響應。
任何適宜的天然或合成橡膠類材料可以形成這種容器。也可以使用任何適 宜的紡織或非紡織柔軟/柔性材料(不論是否有彈性)，并且如果需要，可以使該 材料浸漬天然或非天然橡膠的適當密封層。適宜的紡織材料包含合成纖維，例 如特氟隆(TEFLON)TM、玻璃、尼龍等等。
也可使用其它材料。
圖1顯示了在振動裝置部件(帶有梭動件的“振動頭”，振動輸出來自其 殼體)11和固定或機動的鉆頭框架組件(6)之間協(xié)同作用的主空氣或流體(氣 體)囊組(4)。在工作時，該組件為鉆柱7提供在鉆孔中“浮動”的能力而與 鉆柱的重量無關，因為如果需要，其可通過氣閥調整，以在保持于如圖所示的 氣囊4之間的鉆柱夾具上提供相等的壓力。當然，正如此后描述的那樣，該能 力還允許在定向鉆進時使用不等的壓力以進行壓力釋放。
該組件還在鉆柱7的運動塊體以及梭動件組件和鉆架結構或支架/框架6之 間提供隔離。
這兩種功能是優(yōu)選的，并且可以證明在頭部的運行中是關鍵的。
以標號5示出的運動塊體(梭動件)可以在位于端板中的每一端具有氣囊 或柔性裝置。端板12用于向鉆柱提供輸出。以標號8示出的氣囊用于將梭動件 定位到其可運行往復運動的中心處。這是優(yōu)選的，并且可以證明在其運行時當 梭動件可能降至最低點而抵靠端板12和13(11的)時很關鍵。這些氣囊8中 的壓力可以對稱或不對稱地改變，以改變梭動件的運行參數，即限制或增加梭 動件的運動。該組件允許梭動件組件在附接于鉆柱上的同時完全懸置(懸吊)。
作為過渡件的轉動軸承組件允許鉆柱7轉動。在軸承的上方，振動輸出件 不轉動，即固定或獨立于鉆柱轉動，但是振動。優(yōu)選通過由固定馬達1驅動的 寬齒帶組件2提供旋轉輸入。驅動器之間的距離被設計成使得鉆柱運動和相關 的振動通過帶傳動來消散，因此未傳遞到鉆進結構。帶傳動還被設計成使得不 會由于振動而失效。
圖1、2、3和4顯示了插入于板14之間的止推板10(在圖1、2和4的情 況下)。
因此，每個氣囊4如圖1那樣設置并能夠適應由于振動輸入從圖1所示的 情況向上(如圖4中所示)或向下運動到圖4所示的變形情況，反之亦然。正 如此后描述的那樣，如果需要，這種運動可以通過囊4的適當充排氣來實現。
圖2顯示了一混合方案，其中磁鐵15位于囊4的內部或外部，以提供彼此 之間的排斥作用，即磁鐵從其中一個板14相對于止推板10中的一個板對齊， 從而防止接觸。這是一種通過氣囊自身的系統(tǒng)。這種磁性相互作用和氣囊相互 作用混合的設計可以通過適當裝置來實現，以導致振動運動或者造成向上或向 下錯位，但是仍然不產生磁鐵15的接觸。
梭動件的目的是以往復運動方式將能量傳遞到相鄰元件。正如過去一樣， 這種能量傳遞可以通過以適當的定時在梭動件及其相鄰元件之間噴射油來實 現，以引起梭動件的往復運動，從而引起鉆柱平行于梭動件運動的線性運動， 從而沿著鉆柱以最有效的方式將能量傳遞到鉆頭。我們還推薦采用此后將描述 的磁性相互作用方法。
梭動件質量是將能量傳遞到相鄰元件的關鍵。移動方向的變化將能量傳送 給相鄰元件。梭動件的質量越大，為實現方向變化所需的能量越大，并且與所 需的馬力直接相關。梭動件質量和振動鉆柱的總質量之間的關系必須適當地考 慮和計量。
梭動件動作(該梭動件與振動的減弱無關)具有以下優(yōu)點，即從不存在通 過將鉆柱鎖定或粘結在鉆孔中使振動頭處于停頓的情況。該梭動件可將全部動 力傳遞到鉆柱或可安裝的附件。
圖5和6分別等同于WO?2005/087393的圖11和10。顯示的梭動件17能 夠在軸18上(優(yōu)選在每一端設有軸承)前后往復運動。通過從每個腔室18和 20中分別引入和去除分別作用于固定活塞21和22上的流體產生如上述說明書 中所描述的梭動運動。在梭動件17的每一端具有封閉腔室19或20。旋轉閥裝 置23和24適于提供分別來自腔室19或20的流體進入和排出，從而例如經由 固定活塞21而非軸18提供振動輸出。如果軸被固定到梭動件19上。如果軸未 被固定到梭動件19上，其可以為來自該軸的動力輸出，不論其是否具有任何轉 動作用或僅僅密封在固定活塞中。
對于或來自于如圖5和6中所示的振動頭配置的適當氣動控制在所引用的 專利申請文件中進行了充分的描述。
關于如WO?2006/065155中的磁性相互作用頭，圖7A是圖解性視圖，顯示 了梭動件在固定互補元件之間沿順時針方向轉動并且用“R”和“A”分別顯示 互補元件和梭動件之間以及梭動件與另一個互補元件之間的排斥和吸引狀況， 因此在梭動件上沿箭頭方向具有凈往復運動推力。圖7B顯示了在一對固定互補 元件和梭動件之間的吸引力“A”和排斥力“R”剛剛顛倒的時刻處如圖3中所 示的配置，該梭動件沿箭頭方向往復運動。
參考永磁鐵或其它磁鐵的不同極性區(qū)域，圖7A和7B顯示了效果。斷開的 鋸齒形箭頭指示來自第一互補結構的動力輸出。然而，在圖示的配置中，只要 考慮所描述的“正”和“負”極性，就存在異相的第二互補結構。優(yōu)選地，梭 動件在每一端具有同一極性，因此在圖3所示的狀態(tài)下，具有由位于梭動件和 第一互補結構之間的“正”和“正”極性的排列產生的凈排斥力，雖然同時在 梭動件和第二互補結構之間存在“正”和“負”吸引力“A”。如圖7B中所示， 存在稍后的相反情況的短瞬間，并且正是從“R”和“A”到“A”和“R”的快 速變換導致隨著梭動件的轉動引起的梭動件方向的顛倒。
在本發(fā)明的一些形式中，180°異相情況被示出用于互補結構裝置并且可以 改變。
如圖7A和7B中所示，振動的輸出優(yōu)選經由第一互補結構進行。
優(yōu)選地，梭動件通過磁性裝置往復運動。梭動件的端部具有裝配在這種配 置中的電磁體或(優(yōu)選)稀土磁鐵，從而使得當梭動件轉動時，其響應于相鄰 元件脈動，該相鄰元件也安裝配磁鐵，以引起梭動件往復運動。
可以使用上述和/或其它驅動器的混合方案。
上述實例具有共同的準則。
-梭動件優(yōu)選從不需要從物理意義上接觸相鄰元件，因為這會損壞磁鐵和 與有關的向下鉆進設備一起的鉆柱接頭。
-梭動件的運動優(yōu)選從不取決于鉆柱或附接的設備，其相對于梭動件的運 動自由運動。
-梭動件動作優(yōu)選沿兩個方向驅動鉆柱，即沿進出方向驅動鉆柱，并在這 種情況下允許鉆頭轉動，以在鉆頭上產生很小拖曳地運動。這種動作允許孔的 倒向擴孔。
優(yōu)選使用永久磁鐵(特別是具有高磁場強度的稀土類磁鐵，例如釹磁鐵， 例如可穩(wěn)定到180℃的NdFeB磁鐵和可在高達400℃的溫度下使用的釤鈷磁性 (FmCo))。
可以采用其它形式的磁鐵，包括未來可能發(fā)展的磁鐵。然而，一般而言， 純粹從尺寸以及在振動并且承受不利環(huán)境的結構中提供足夠的電氣輸入的需要 的觀點看，電磁鐵是建議采取的。
可以想象，梭動件的轉速可顯著變化。一個這種轉動的純粹實例為1600 RPM，其通過所述磁鐵足以提供梭動件來回地充分擺動，以提供相當大的振動 輸出。常用范圍可從1000到2000RPM，但可更高或更低。2000RPM折合為大 約130Hz。
圖8顯示了根據WO?2006/065155的鉆頭，其被懸置，以懸吊承載根據本發(fā) 明的振動頭，振動裝置本身以局部剖面圖示出。該申請文件的全部內容通過引 用方式包含于此，但前提是在2006年6月22日之前未公開。
利用圖8的配置，例如，如果1.5m長，梭動件可以具有從0.1mm到15mm 的往復運動幅度(取決于梭動件轉速、梭動件質量、磁體陣列、磁場強度、幾 何形狀和間隙)。
優(yōu)選地，在穩(wěn)定狀態(tài)條件下，預計循環(huán)頻率從20循環(huán)/秒以上(優(yōu)選)到 200循環(huán)/秒。依賴于大約3000RPM的往復轉動，使用4/8磁性相互作用可很容 易地產生200循環(huán)/秒的頻率。
端板和系桿為相鄰元件之間的連接件，并且它們將往復運動能量傳遞到鉆 柱。
在圖8中顯示了在振動裝置部件之間共同作用的主空氣或流體(氣體)囊 組，該振動裝置部件為固定或優(yōu)選機動懸置的鉆頭框架組件。該組件提供具有 能夠在工作時不考慮鉆柱重量而在鉆孔中浮動的鉆進能力的鉆柱25，因為其能 夠通過氣閥(未示出)調整，以在保持于氣囊之間的鉆柱夾具上提供相等的壓 力或可留給其自身。該組件還在鉆柱25的運動塊體和梭動件組件26以及鉆架 結構或支架/框架27之間提供隔離。
這兩個功能是優(yōu)選的，并且可證明在頭部的運行中是關鍵的。其還提供了 稍后更詳細描述的用于定向鉆進的優(yōu)點。
端板28和29對梭動件作出反應。端板28通過軸30及其延伸部31向鉆柱 提供輸出。用作過渡件的轉動軸承組件32允許鉆柱的轉動。在軸承組件32上， 振動輸出件與鉆柱轉動無關，即不必轉動。接下來，優(yōu)選通過由固定馬達34驅 動的寬齒帶組件33向鉆柱心軸提供旋轉輸入。與馬達34的距離被設計成使得 鉆柱的運動和相關的振動通過帶傳動33消散，因此未從鉆進結構傳遞到馬達 34。該帶傳動還使得不會由于振動而失效。
梭動件25承載磁鐵陣列36和37(以如圖7A和7B所示的方式)，以分別 如所述方式與磁鐵陣列38和39相互作用。
優(yōu)選地，梭動件的驅動器是驅動撓性傳動裝置、例如帶41的電氣、氣動或 液壓馬達40。優(yōu)選地，使用若干傳動帶。這種帶41優(yōu)選可適應所需運動的幅度。
在其它驅動形式中，梭動件可被推動，以根據由流體(例如空氣、水等等) 沖擊的葉片來轉動。還存在或使用用作驅動器的其它選項，例如對梭動件的軸 向延伸部的驅動(不一定是圓周傳動)。
就振動裝置而言，可以看出，梭動件的端板承載件42和43(例如適當地螺 栓連接到梭動件上或搭接并徑向固定到梭動件的側面)分別將磁鐵陣列36和37 固定到梭動件上，每個陣列與板28和29的磁鐵陣列38和39共同作用(如圖 7A和7B所示)。
可以看出，至少在梭動件上，每個磁鐵呈能夠通過保持板42和43夾持到 梭動件的主體上的截頭圓錐或曲線形狀。如果需要，同樣的方式可以用于板28 和29及其陣列38和39。
梭動件主體優(yōu)選排列有具有第一磁極44的永久磁鐵，該磁極將圍繞軸的第 二磁極45的磁線磁性浮動。
雖然在一些情況下，磁鐵優(yōu)選暴露于每個梭動件的端部，但是也可在不妨 礙磁性相互作用的有效性的前提下提供防護罩。對于各端板的固定磁鐵也是類 似的情況。它們可類似地夾持到梭動件上或簡單的粘合便已足夠。
可以想象，每個或一個端板能夠轉動(例如轉動45°)，以致當需要時，梭 動件可以穩(wěn)定狀態(tài)保持在端板之間而不管是否轉動。
梭動件在導向軸上的磁性支撐是優(yōu)選的，但是在其它可選形式中，可提供 一些空氣或其它支撐。這將避免可能降低永久磁鐵的性能的任何不必要熱量累 積。
存在流體通道46，其延伸穿過裝置進入鉆柱，從而提供沖刷能力以及冷卻 功能。這種流體可以是空氣、液體(例如水)或包括通常用于鉆進中的潤滑流 體(例如漿料)。
圖9是定向鉆頭，其可附接到鉆柱的端部上，以便能夠轉過大于360°的角 度，從而實現筆直鉆進，以及部分地轉過小于360°的角度，從而允許依賴于由其 平面47提供的不對稱性進行一些定向鉆進。圖10是側視圖，顯示了圖9中的 鉆頭的不對稱性。圖11是朝向鉆頭工作端的視圖，顯示了切削工具或刀具。
圖12顯示了如圖9到11所示的鉆頭，其帶有大約12.5°的轉向面(引導面) 47，但以筆直鉆進模式工作，即轉動大約大于360°的角度，從而提供所示的對 稱的向下鉆進輪廓48，例如，在形成145mm直徑孔的定向鉆頭中具有95mm 直徑的桑德(Sonde)殼體本體。圖13是與圖12類似的視圖，但是此時顯示出 在以小于360°的角度、即以轉向模式進行了一些轉動后其已經前進運動，從而 在向下鉆進輪廓中產生一些不對稱性，該鉆頭已經更進一步地向前行運動僅僅8 -10mm的距離。圖14是與圖13類似的視圖，其中鉆頭仍處于轉向模式，但是 此時是在以轉向模式前進大約50mm之后。圖15是與圖14類似的視圖，但是 顯示出從圖14的50mm位置前進到大約110mm處。圖16是與圖15類似的視 圖，但是顯示出以轉向模式又前進25mm，例如達到大約135mm。圖17顯示了 與圖16類似的視圖，但是以轉向模式又前進25mm，即達到大約160mm的總 距離。上述過程顯示了依據完全轉動/大于360°的新方向鉆進可從不對稱輪廓區(qū) 域50中去除材料49。
圖18顯示了呈現出如圖17所示的第一狀態(tài)之后的完全轉動的開始。
圖19顯示了有關的曲線(動作對時間(在底部)和深度對時間(在頂部))， 作為逐漸深入的鉆進曲線，顯示了部分順時針方向轉動以切削巖石，釋放鉆進 壓力，逆時針方向部分轉動等(“順時針方向”通過上升線顯示于下部曲線中， “逆時針方向”部分轉動通過下降線顯示，沒有轉動的“后拉”(“PB”)狀態(tài)通 過位于頂部的水平線顯示，沒有轉動的“前推”(“PF”)通過位于底部的水平線 顯示)。
在圖19中，當同一圖形上的曲線在上部位置呈水平線時，進一步的相鄰成 對豎直虛線交替地對應于200毫秒(“PF”)止推力(即當下部圖形上的曲線呈 水平線且最低時)和相應的200毫秒止推力釋放(“PB”)。這些位置分別交替對 應于零轉動的前推和零轉動的拉回。
在下部曲線中，通過向上傾斜的斜線顯示切削，在該位置，具有大約10rpm 的鉆桿轉動，但是僅僅在當其處于圖20所示的10點鐘位置時位于斜線底部的 時刻到當其位于圖20所示的2點鐘位置時向上傾斜的斜線頂部的時間之間。12 點鐘位置是通過上升和下降曲線的水平中間部分曲線的中線。
與圖19中的下部曲線的向上傾斜的斜線相反，下降線顯示了向前推進之前 的逆時針方向轉動。
當然，可以理解，通過下部曲線的上升線表示順時針方向的切削轉動，通 過下降線表示逆時針方向的非切削轉動。
上部曲線在時間上完全對應于下部大部分曲線。顯示了在巖石表面(水平 線)的起始點處下部圖形的圖形相關性并顯示出鉆頭相對于下部曲線所示的不 同狀態(tài)的向下順序運動。
圖20顯示出圖19所示曲線的10到12點鐘的有限轉動。
圖21是供給到如圖1所示的配置的可充氣容器或從該可充氣容器供給的壓 力管路，這種壓力管路允許通過充排氣進行變化，從而在通過呈現如圖4所示 狀態(tài)的鉆具進行反向部分轉動(以轉向模式)之前和該過程中實現輸出。顯示 了可如圖所示或顛倒的鉆具。
重要的是，囊狀物、風箱狀物或囊袋51和52可分別依賴于液壓輸入和/或 分別利用空氣/氣體加壓/釋壓相應的囊袋51/52向缸體53和54進行氣動輸入而 充入/排放。
圖22顯示了優(yōu)選的作用于止推板上的系桿連接的兩個板的實施例，系桿限 制前后板對齊。這里，囊狀物、風箱狀物或類似物57和58分別能夠在一種情 況下通過作用于板60和61上、而在另一種情況下通過作用于板60和62上而 向上向下地穿過板60移動系桿59。以固定、吊置等方式支撐的框架可以固定連 接到板60上。
圖23顯示了用于每個梭動件和鉆柱的液壓傳動的流向圖以及對所述圖1和 4中的氣囊進行充氣/排氣的氣動回路的流向圖。
該圖顯示了圖22的板60、61和62，系桿59和風箱狀物、囊袋等57和58。 所顯示的供給囊袋57和58分別為分別與圖21中的53和53等同的缸體66和 67。這里，缸體66和67的控制基于接受加壓流體進入(液壓和/和氣動)的閥 機構的動作進行并能夠將其傳送給如圖所示的缸體66和67中的活塞的下側， 并且在需要時對相應的氣體類型連接的囊狀物、風箱狀物、囊袋等57或58進 行充氣或排氣。
在所示的殼體63中，如前所述，梭動件(未示出)優(yōu)選通過來自由電氣或 液壓馬達64驅動的帶65的輸入移動，該馬達具有轉動優(yōu)選形式的梭動件的作 用，以獲得梭動件與位于端板上的磁鐵的往復磁性相互作用。
示出了一CPU?69，其控制閥機構68和閥機構70，以接收或釋放流體，但 是具有為轉動液壓馬達71提供動力的作用，從而向鉆柱的心軸74傳遞適當的 轉動。在CPU69及其閥裝置70的控制下，帶72和73根據相應的液壓馬達71 至少允許針對筆直向前鉆進所指的大于360°的轉動以及如前所述的可選擇的小 于360°轉動往復鉆進。
在本說明書中，對一些專利申請文件、其它外國文獻和其它信息源的引用 總體上是為了提供用于論述本發(fā)明的特征的背景。除非特別表述，這些外國文 獻的引用在任何意義上不應當被看作是承認這些文獻和信息源為現有技術或形 成本領域的公知常識的一部分。