FI104280B - Sovitelma kallionporauslaitteen tukemiseksi - Google Patents

Description

104280

Sovitelma kallionporauslaitteen tukemiseksi * Keksinnön kohteena on sovitelma kallionporauslait- teistossa, jossa on syöttölaite kallioporakoneen syöttämi-' 5 seksi porauksen aikana ja ainakin yksi syöttölaitteeseen kytketty siitä taaksepäin olennaisesti syöttölaitteen suuntaisesti suuntautunut takatuki, joka on omalla tukisy-linterillään siirrettävissä tukeutumaan syöttölaitteen takana olevaan pintaan, sekä välineet painenesteen syöttämi-10 seksi tukisylinteriin.

Porattaessa reikiä kallioon tuetaan porauslaitetta tavallisesti joko sen etu- ja/tai takapäässä olevien hydraulisesti toimivien tukien avulla. Tällöin suunnattaessa porauslaite asetetaan ensin suuntaansa ja sen jälkeen hyd-15 raulisylintereillä siirretään tukia porauslaitteen päästä ulos, kunnes ne tukeutuvat siinä suunnassa olevaan pintaan. Tavallisesti tämä tehdään ennen porauksen aloitusta eikä normaaliin prosessiin kuulu minkäänlaista tuennan korjausta. Porauksen aikana sekä tärinä että porakoneen 20 syöttövoima aiheuttavat tyypillisesti sen, että tuet uppoavat tukipintaan esimerkiksi siinä olevan porasoijan antaessa periksi. Tästä on seurauksena se, että porauslait-teiston suunta muuttuu ja suuntausta on korjattava, mikä tehdään nykyisin erilaisina kulmailmaisimien ja hyvin 25 usein automaattisäädön avulla.

Suuntauksen pysyminen porauksen aikana on erittäin tärkeää silloin, kun reikiä porataan jatkotankoporauksel-la. Jo pienikin kulmamuutos tai sivusuuntainen muutos niin, että porauslaitteen pora-akselin ja reiän keskiakse-30 lit poikkeavat toisistaan, aiheuttaa hankaluuksia mm. porauskaluston purkamisessa, koska poraputkien kierreliitos-ten avautuminen ei tapahdu enää oikeassa järjestyksessä. Tunnetusti jo puolen asteen suuntausvirhe estää porauskaluston automaattisen purkamisen. Edelleen tunnettujen sää-35 tötapojen seurauksena on usein se, että porauslaite, vaik- 2 104280 kakin on oikean suuntainen, on siirtynyt sivuun porareiän akselilta, mikä aiheuttaa vastaavat ongelmat.

US-patentista 5,129,464 on tunnettu ratkaisu, jossa kallionporauslaitteiston syöttölaitteen tukivoima kal-5 liopintaa vasten pyritään pitämään vakiona säätämällä syöttölaitetta työntävää voimaa porakoneen syöttövoimaan verrannollisesti niin, että niiden erotus ja siten tukivoima pysyy vakiona. Tämä ratkaisu ei millään tavalla poista tai estä edellä mainittua ongelmaa suuntauksen 10 muuttumisesta ja sen seurauksena olevasta poratankojen purkua vaikeuttavasta suunnanmuutoksesta tai sivuttais-siirtymästä.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan sellainen sovitelma kallionporauslaitteessa, jolla vältetään 15 edellä mainittuja ongelmia ja jolla sekä poraaminen että jatkotankokaluston purkaminen voi tapahtua helposti ja oikealla tavalla.

Keksinnön mukaiselle sovitelmalle on ominaista, että sovitelmaan kuuluu välineet tukisylinterissä vaikutta-20 van painenesteen painearvon asettamiseksi, paineilmaisin tukisylinterissä vaikuttavan paineen ilmaisemiseksi ja paineilmaisimen ohjaama ohjausyksikkö painenesteen syötön ohjaamiseksi tukisylinterille niin, että paine tukisylinterissä säilyy porauksen aikana olennaisesti asetetun pai-. 25 nearvon suuruisena.

Keksinnön olennainen ajatus on, että yksi tai useampi takatuki syötetään ennen porauksen alkamista kiinni tukipintaansa syöttämällä tukisylintereihin painenestettä ja että paineilmaisin ilmaisee tukisylinterissä tai tuki-30 sylinterissä vaikuttavaa painetta ja vastaavasti ohjaus-: yksikkö säätää painenesteen syöttöä tukisylinteriin tai tukisylintereihin niin, että paine pysyy olennaisesti siinä arvossa, mikä sille on asetettu. Tällöin tuet painuvat jo ennen porauksen alkamista tukevasti tukipintaansa ja, 35 mikäli tukipinta antaa myöten, jolloin tuki työntyy tuki- 104280 3 sylinterissä ulospäin ja tämän seurauksena paine pyrkii laskemaan asetetun painetason alapuolelle, sylinteriin ' syötetään lisää painenestettä niin, että painetaso säilyy olennaisesti vakiona. Tällöin maaperän antaessa myöten tu-• 5 entä kompensoi tämän ja pitää kallionporauslaitteen syöt- tösuunnan riittävällä tarkkuudella alunperin asetetussa. Kun kokeissa on todettu, että tällä tavalla saadaan suuntaus säilytetyksi noin 0,1° tarkkuudella samana, vältetään edellä mainitut ongelmat sekä kaluston jännitysten että 10 niiden purkuvaiheen kierteen aukaisun suhteen. Samalla vältetään kallionporauslaitteen porausakselin ja reiän pituusakselin välinen sivuttaissiirtymä.

Keksinnön etuna on, että yksinkertaisesti ja tehokkaasti saadaan säilytetyksi porauslaitteen poraussuunta ja 15 asema olennaisesti alkuperäisenä ilman ylimääräisiä kulma-muutoksia ja kulmamittaus- ja säätöautomatiikkalaitteita. Edelleen etuna on, että useimmissa tapauksissa voidaan välttää ylimääräisten etutukien käyttöä ja poraus voidaan suorittaa pelkästään takatukien varassa käyttämällä kahta 20 etäisyyden päässä toisistaan olevaa takatukea.

Keksintöä selostetaan lähemmin oheisissa piirustuksissa, joissa kuviot la ja Ib esittävät kaavamaisesti yleisesti keksinnön mukaista sovitelmaa kallionporauslaitteen syöt-·. 25 tölaitteeseen asennettuna syöttölaite sekä päältä että si vulta nähtynä ja kuvio 2 esittää yksityiskohtaisemmin keksinnön mukaisen sovitelman toiminnallista kytkentää.

Kuvioissa la ja Ib on kaavamaisesti esitetty kalli-30 onporauslaitteen syöttölaite 1, jonka pituussuunnassa kal-m' lioporakone 2 liikkuu syöttöelimien kuten esimerkiksi syöttösylintereiden 3 avulla. Kallioporakoneeseen 7 on edelleen kytketty poratanko tai -putki 4, jonka toisessa päässä on joko vastaavanalainen poratanko tai -putki tai 35 porausta aloitettaessa porakruunu. Tällainen jatkotanko- « 4 104280 poraustekniikka on sinänsä alan ammattimiehelle yleisesti tunnettua ja itsestään selvää eikä sitä sen vuoksi tässä tarkemmin selvitetä.

Syöttölaitteen takapäässä näkyvät takatukien 5 kär-5 jet. Takatuet 5 on asennettu syöttölaitteen pituussuuntaisten tukisylinterien 6 männänvarsien päihin ja ne työnnetään tukemaan syöttölaitetta syöttämällä sylinteriin 6 painenestettä, joka työntää männänvarren ulos syöttölaitteen takapäähän päin. Edelleen kuvioissa näkyy etutuki 7, 10 joka vastaavasti on asennettu tukisylinterinsä 8 männän-varteen ja työntyy ulos syöttölaitteen etupäästä syötettäessä painenestettä tukisylinteriin 8. Vastaavasti etu- ja takatuet saadaan siirretyksi kuvion esittämään tilanteeseen eli vedetyksi sisään syöttämällä tukisylintereihin 6 15 ja 8 painenestettä niiden mäntien toiselle puolelle. Kahden takatuen sijaan voidaan tietenkin käyttää vastaavalla tavalla yhtä tukea 5 sekä vastaavasti yhtä tukisylinteriä 6, kuten etutuen tapauksessa on esitetty. Edelleen samoin etutukia voi olla haluttaessa kaksi, kuten kuviossa la ja 20 Ib takatukia on esitetty.

Kuviossa Ib on edelleen esitetty kaavamaisesti ensimmäinen ja vastaavasti toinen paineilmaisin 9 ja 10, jotka ilmaisevat toisaalta tukisylintereissä 6 ja vastaavasti tukisylinterissä 8 vallitsevaa painenesteen painet-·_ 25 ta. Paineilmaisimet 9 ja 10 puolestaan on kytketty ohjaa maan ohjausyksikköä 11, joka säätää painenesteen syöttöä tukisylintereille 6 ja 8. Keksinnön mukaisesti sekä tuki-sylintereille 6 että tukisylintereille 8 asetetaan pai-nearvo, joka niissä katsotaan tarpeelliseksi, jotta tuenta 30 saataisiin kunnolla toteutetuksi. Paineilmaisimilla 9 ja S 10 puolestaan mitataan sylintereissä 6 ja 8 vaikuttavaa painetta ja painenesteen syöttöä sylintereille ohjataan näin ilmaistun paineen perusteella siten, että paine tukisylintereissä 6 ja 8 säilyy olennaisesti asetetun suurui-35 sena. Käytettävästä tekniikasta riippuen tämä on tehtävis- 104280 5 sä useilla eri tavoilla keksinnön perusajatuksen mukaisesti. Tunnetun elektroniikan avulla toteutettuna tämä voi-* daan tehdä esimerkiksi niin, että ohjausyksikköön 11 ase tetaan muistiin kummallekin sylinterille ennalta haluttu ' 5 painearvo, jonka jälkeen ohjausyksikkö vertaa ilmaisimien 9 ja 10 antamaa painearvoa muistissa oleviin arvoihin ja syöttää tarvittaessa painenestettä joko etu-, taka- tai molempien tukien tukisylintereihin 6 ja 8 painearvon pitämiseksi ollen asetetussa arvossa. Tässä toteutusmuodossa 10 on painearvon asetusten muuttaminen helposti tehtävissä kesken porauksen silloin, kun se katsotaan tarpeelliseksi. Uusien painearvojen asetuksen jälkeen ohjausyksikkö 11 automaattisesti korjaa tukisylintereissä 6 ja 8 olevien paineiden arvot vastaamaan muutettuja asetusarvoja. Toisaalta 15 keksintö on toteutettavissa yksinkertaisesti käyttämällä paineilmaisimena 9 ja 10 sellaisia paineilmaisimia, joihin on mahdollista asettaa jokin paineen asetusarvo, jonka ylittäminen ja/tai vastaavasti alittaminen saa ilmaisimet 9 ja 10 lähettämään tietynlaisen merkkisignaalin. Tässä 20 toteutusmuodossa syöttösylintereille 6 ja 8 asetetaan kiinteät paineen asetusarvot säätämällä paineilmaisimia 9 ja 10, jolloin esimerkiksi paineilmaisimet 9 ja 10 on säädetty ilmaisemaan milloin tukisylintereissä 6 ja vastaavasti 8 vaikuttava painenesteen paine on vähintään ennalta 25 määrätyn painearvon suuruinen. Ohjausyksikkö 11 ohjaa painenesteen syöttöä tukisylintereihin 6 ja 8 asetettaessa syöttölaitetta tuentaan niin, että painenesteen syöttö sylinteriin 6 ja vastaavasti sylintereihin 8 loppuu silloin, kun paineilmaisimet 9 ja vastaavasti 10 ilmaisevat sylin-30 terissä vaikuttavan paineen saavuttaneen ennalta määrätyn ^ asetusarvon. Porausta aloitettaessa syöttölaite joutuu po- rausvoimien alaiseksi, mikä saattaa aiheuttaa tuentapinnan periksi antamisen. Tässä tilanteessa paine sylintereissä ja erityisesti takatukien tuentasylintereissä 6 saattaa 35 laskea, jolloin paineilmaisin 9 kytkee ohjausyksikön 11 6 104280 ohjaamaan painenesteen syöttöä tukisylintereihin 6 niin, että paine niissä säilyy olennaisesti samana eli ennalta määrätyn asetusarvon suuruisena. Painenestettä järjestelmään syöttää painenestepumppu 12 sinänsä täysin tunnetulla 5 tavalla ja painenesteen syöttöä sylintereihin 6 ja 8 ohjaavat ohjausyksikön ohjaamat venttiilit 13 ja 14.

Kuviossa 2 puolestaan on kaavamaisesti esitetty, kuinka etu- ja takatukien hydrauliset tukisylinterit 6 ja 8 on toiminnallisesti kytketty. Kuten kuviosta ilmenee, on 10 tukisylintereiden 6 ja vastaavasti 8 painenestekanaviin kytketty paineilmaisimet 9 ja 10. Kun paine esimerkiksi tukisylintereissä 6 laskee ensimmäiseen paineilmaisimen 9 asetusarvon alapuolelle, se antaa signaalin ohjausyksikölle, joka kytkee ohjausventtiilin 13 sellaiseen asentoon, 15 että painenestepumpulta 12 pääsee painenestettä virtaamaan sylintereille 6 kanavaa 15 pitkin. Kun paine sylintereissä 6 saavuttaa paineilmaisimen 9 asetusarvon, ilmaisee pai-neilmaisin tilanteen ja ohjausyksikkö kytkee ohjausventtiilin 14 asemaan, jossa painenesteen syöttö sylintereille 20 6 katkeaa. Tämä tapahtuma toistuu aina, kun sylintereiden 6 tuenta muuttuu esimerkiksi maaperän myötäämisen perusteella niin, että paine sylintereissä 6 pysyy koko porauksen ajan olennaisesti asetetun painearvon suuruisena.

Vastaavasti etutuen 7 tukisylinterin 8 paineneste-25 kanavassa 16 on toinen paineilmaisin 10, joka edellä esitettyä vastaavasti ilmaisee paineen laskun ja antaa ohjausyksikölle signaalin painenesteen syöttämisestä ohjaus-venttiiliä 14 ohjaamalla niin, että paine tukisylinterissä 8 pysyy olennaisesti vakiona vähintään ennalta-asetetun 30 painearvon suuruisena. Kuviossa 2 on edelleen esitetty painenestesäiliö 17, josta painenestepumppu saa painenestettä ja johon paineneste palautuu sylintereistä ja lisäksi tukisylintereiden 6 ja 8 painenestekanaviin kytketyt paineohjatut sulkuventtiilit 18, jotka estävät painenes-35 teen virtauksen sylintereistä muulloin, kun jompaan kum- 104280 7 paan kanavaan syötetään venttiilien 13 tai 14 kautta painenestettä. Näiden rakenne ja toiminta on sinänsä täy-* sin yleisesti tunnettua ja alan ammattimiehelle itsestään selvää eikä niitä katsota sen vuoksi tässä tarpeelliseksi 5 tarkemmin selvittää. On myös mahdollista toteuttaa keksintö niin, että tukisylintereihin 6 ja/tai 8 vaikuttavan paineen arvo on käyttäjän asetettavissa, mutta ohjausyksikön 11 muistiin tai mahdollisesti paineilmaisimiin 9 ja 10 on asetettu tietty minimipainearvo, jota pienemmäksi tuen-10 tapaine ja siten vastaava tukivoima ei voi asettua. Tämä on toteutettavissa useilla eri tavoilla edellä esitettyjen toteutusmuotojen antamien esimerkkien mukaisesti.

Keksintöä on edellä selityksessä ja piirustuksissa esitetty vain esimerkinomaisesti eikä sitä ole millään ta-15 voin rajoitettu siihen. Olennaista on, että kallionporaus-laitteen etu- ja takatukien tukisylintereissä vaikuttavaa painetta tarkkaillaan ja mahdollinen painemuutos, joka laskee sylinterissä vaikuttavan paineen alle ennalta-asetetun painearvon kytkee ohjausyksikön ohjaamaan paine-20 nesteen syöttöä sylintereille niin, että mainittu paineen asetusarvo olennaisesti saadaan pidetyksi sylintereissä. Keksintö on myös mahdollista soveltaa ratkaisuissa, joissa esimerkiksi erillistä etutukea ei käytetä vaan käytössä on vain yksi tai useampi takatuki. Tämä on erityisen käyttö-·. 25 kelpoinen silloin, kun käytössä on kaksi syöttölaitteen poikkisuunnassa etäisyyden päässä toisistaan olevaa taka-tukea. Tällöin, mikäli tukipinta antaa perään esimerkiksi toisen tuen alta, laskee paine molemmissa tukisylintereissä ja painenestettä lisää syötettäessä paine nousee tasai-30 sesti molemmissa tai pysyy olennaisesti tasaisena, vaikka /· toinen tuista työntyykin enemmän ulos, kunnes kummankin takatuen takana on riittävän tukeva pinta.

Claims (3)

104280

1. Sovitelma kallionporauslaitteistossa, jossa on syöttölaite kallioporakoneen syöttämiseksi porauksen aika- 5 na ja ainakin yksi syöttölaitteeseen kytketty siitä taaksepäin olennaisesti syöttölaitteen suuntaisesti suuntautunut takatuki (5) , joka on omalla tukisylinterillään (6) siirrettävissä tukeutumaan syöttölaitteen takana olevaan pintaan, sekä välineet painenesteen syöttämiseksi tukisy-10 linteriin (6), tunnettu siitä, että sovitelmaan kuuluu välineet tukisylinterissä (6) vaikuttavan painenesteen painearvon asettamiseksi, paineilmaisin (9) tukisylinterissä (6) vaikuttavan paineen ilmaisemiseksi ja paineil-maisimen (9) ohjaama ohjausyksikkö (11) painenesteen syö-15 tön ohjaamiseksi tukisylinterille (6) niin, että paine tukisylinterissä (6) säilyy porauksen aikana olennaisesti asetetun painearvon suuruisena.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että siihen kuuluu ainakin kaksi syöttö- 20 laitteeseen kytkettyä ja siitä taaksepäin olennaisesti syöttölaitteen suuntaisesti suuntautunutta takatukea (5) , jotka kumpikin ovat omalla tukisylinterillään (6) siirrettävissä tukeutumaan syöttölaitteen takana olevaan pintaan, että tukisylinterien (6) vastaavat painenestetilat on kyt- ·. 25 ketty keskenään yhteyteen niin, että niissä vaikuttaa sama paine, ja että paineilmaisin (9) on kytketty ilmaisemaan kaikissa taaksepäin suuntautuneiden takatukien (5) tukisy-lintereissä (6) vaikuttavaa painenesteen painetta.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen sovitelma, 30 tunnettu siitä, että siihen kuuluu ainakin yksi syöt- / tölaitteesta eteenpäin suuntautunut etutuki (7) , joka on tukisylinterillä (8) siirrettävissä tukeutumaan syöttölaitteen edessä olevaan pintaan, että sovitelmaan kuuluu välineet etutuen tukisylinterillä vaikuttavan painenesteen 35 painearvon asettamiseksi sekä toinen paineilmaisin (10) • 1C428Q etutuen (7) tukisylinterissä (8) vaikuttavan paineen ilmaisemiseksi ja että ohjausyksikkö (11) on kytketty toisen paineilmaisimen (10) ohjaamana ohjaamaan painenesteen syöttöä etutuen (7) tukisylinterille (8) niin, että paine 5 siinä porauksen aikana säilyy olennaisesti siihen asetetun painearvon suuruisena. 104280