FI106392B - Porauslaite kallioporaa varten - Google Patents

Description

106392

Porauslaite kallioporaa varten. - Bormingsanordning för bergborr.

5 Tämä keksintö kohdistuu kallio- tai kiviporan porauslaitteeseen varustettuna pyörivällä käytöllä poraterästä (poraa) varten sekä iskumekanismilla.

Hydraulinen kalliopora on tunnettu US-patentista n:o 4,064,950, missä ohjausventtiilit iskutehoa ja pyöritysnopeutta varten on sijoitettu ohjaus-10 paneeliin etäälle itse kallioporasta. Lisäksi isku laitteella ja pyöritysmootto-rilla on erilliset hydraulipiirit. Maksimaalista iskutehoa säädetään iskume-kanismin hydraulipiirissä olevalla paineenalennusventtiilillä ja maksimaalista pyörimistehoa säädetään iskumekanismin hydraulipiirissä olevalla paineenalennusventtiilillä.

15

Sellaisten porauslaitteiden yhteydessä tapahtuu toisinaan se, että porate-räs jumiutuu ja sitä ei voida pyörittää enempää. Kun sellaisissa olosuhteissa iskumekanismi jatkaa porateräksen iskemistä voi tapahtua, että jälkimmäinen ajetaan kallioon ja sitä ei voida vetää enää takaisin.

20

Julkaisussa DE-OS n:o 34 49 268 on ehdotettu samanlaista porauslautta, jossa iskumekanismi ja hydraulimoottori on järjestetty sarjaan. Tällä laitteella ei ole yllä mainittua haittapuolta: kun hydrauliväliaine ei voi virrata moottorin läpi johtuen siitä, että moottori on pysähtynyt poran johdosta, 25 niin mitään virtausta ei kulje iskumekanismin läpi. Tämän vuoksi iskutoi-' .· minto pysähtyy, kun poranvarsi jumiutuu. Kuitenkin tällä tekniikan tason laitteella on muita haittapuolia: hydraulimoottorin ja iskumekanismin tehon ulostulon summa on vakio, mutta tehon jakautuminen näiden kahden välillä on epämääräinen.

30 2 106392 CH-patentissa n:o 559 088 ehdotettiin iskutaajuuden kytkemistä suoraan moottorin pyörimisnopeuden kanssa. Kuitenkaan tällä ehdotuksella ei ole mahdollista käyttää iskumekanismia ja moottoria itsenäisesti.

5 Esillä olevan keksinnön päämääränä on muodostaa porauslaite, jolla ei ole yllä mainittuja haittapuolia.

Niinpä esillä olevan keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen porauslaite, jolle on tunnusomaista patenttivaati-10 muksen 1 tunnusmerkkiosassa esitetyt asiat.

Pyörivällä venttiilillä voi olla lisäksi itsenäinen käyttömoottori tai toinen irrotettava kytkentä voi olla järjestetty tehonottoakselin ja lyöntivarren välille. Normaalin toiminnan aikana pyörivä venttiili on kytketty suoraan 15 poramoottorin tehonottoakselin kanssa. Iskutaajuus on tarkasti suhteessa porateräksen pyörimisnopeuteen. Kulma, jonka porapää siirtyy kahden peräkkäisen iskumännän lyönnin välillä, on aina sama riippumatta pyörimisnopeudesta. Voidaan osoittaa, että tämä edustaa likimäärin optimaalista iskutaajuuden sovitusta pyörimisnopeuteen, joka vaihtelee porateräk-20 sen kohdatessa edetessään erilaiset ominaisuudet ja kovuudet omaavia kalliomuodostuksia.

Tämä automaattinen sisäinen iskutaajuuden säätäminen takaa täten maksimaalisen poran suorituskyvyn erilaisissa kalliomuodostuksissa.

25

Mikäli porateräs jostakin syystä jumiutuu kallioon, niin iskutoiminto pysähtyy välittömästi. Tämän vuoksi on mahdollista kääntää porateräkseen r kohdistuvan voiman suunta ja vetää se irti. Tämä säästää huomattavasti aikaa ja porauslaitteistoa.

30 106392 3

Kun poraterästä, joka on koottu useista jaksoista, vedetään takaisinpäin, nämä jaksot on kytkettävä irti peräkkäisesti. Tähän pääsemiseksi seuraa-van jakson takapää, joka on yhä osittain sisäänvietynä porausreikään, - lukitaan. Kierteitetty kytkentä tämän jakson ja edellisen jakson välillä, joka 5 edellinen jakso on yhä kiinnitettynä porauslaitteeseen, voidaan nyt täris-tää irti käyttämällä itsenäisesti vain iskumekanismia. Edeltävä jakso voidaan nyt kiertää auki käyttämällä poramoottoria asianmukaisessa pyörimissuunnassa, mikä on päinvastainen porausmoodiin nähden.

10 Kaikki nämä toimenpiteet on suoritettava kauko-ohjauksella, koska yleisesti käyttäjien ei sallita olevan porausprosessin läheisyydessä turvallisuussyistä, johtuen putoavien kivien vaarasta.

Yllä mainituista syistä esillä olevan keksinnön mukainen porauslaite takaa 15 optimaalisen kallioporan käytön erilaisissa kallio-olosuhteissa. Samalla se sallii kytkentöjen ja kytkentöjen irrottamisen kauko-ohjauksen pitkän reiän porauksen tapauksessa.

Esillä olevan keksinnön suoritusmuotoja kuvataan nyt viittauksella piirus-20 tuksiin, joissa: «

Kuvio 1 esittää pitkittäisleikkauksen ensimmäisestä suoritusmuodosta.

25 Kuvio 2 esittää pyörivän venttiilin yksityiskohdan, ja 'r

Kuvio 3 esittää pitkittäisleikkauksen toisesta suoritusmuodosta.

Kuvion 1 mukainen porauslaite 1 käsittää kotelon 2, joka aktivoi edesta-30 kaisin liikkuvasti ja pyörivästi lyöntivarren 3. Etupäässään lyöntivarressa 3 voi olla urospuolinen kierre 4 porateräksen (ei esitetty) kytkemiseksi.

106392 4

Lyöntivarressa 3 on myös sisäpuolinen poraus 5 huuhteluväliaineen syöttämiseksi porauspintaan koteloon 2 johtavan kytkennän (ei esitetty) kautta.

-e 5 Lyöntivarren kanssa samankeskisesti on iskumäntä 10 vastaanotettu edestakaisin liikkuvasti koteloon 2. Toiminnassa ollessaan männän 10 männänvarren 12 etupinta 11 lyö vasten lyöntivarren 3 takapintaa. Mäntä 10 liukuu sylinterin 14 porauksessa 13. Sylinteri 14 on pyörivästi tuettu koteloon 2 ja muodostaa osan pyörivää venttiiliä 15. Etupäässään siinä on 10 hammaspyörän hampaat 16 kytkeytyen hammasrattaan 17 kanssa. Sylinterissä 14 on kaksi aukkosarjaa 18,19 kahdessa säteittäisessä tasossa.

Aukot 18,19 ovat tasaisin välein kehän suunnassa ja aukot 18 ovat kulmittain sivuunsiirretyt aukkojen 19 suhteen.

15 Sylinterin 14 ulkopinta 20 nojaa vasten pyörivän venttiilin 15 sylinterimäis-tä, meanderinmuotoista toista venttiilielintä 25. Kuviossa 2 on esitetty kehitetty projektio venttiilielimen 25 osan ulommalla sylinterimäisellä pinnalla 26 ja sylinterillä 14. Yksi aksiaalinen pinta 27 ja siten puolet meanderin raoista 28 paineistetaan syöttöpaineella ja kytketään korkea-20 paineiseen hydrauliakkumulaattoriin H ja syöttölinjaan S. Toinen aksiaa-;. linen pinta 29 ja toiset raot 30 liitetään matalapaineiseen akkumulaattoriin L ja paluujohtoon R.

Yllä esitetty on jossain määrin yksinkertaistettu kuvaus pyörivästä venttii-25 listä 15. Yksityiskohtaisempi kuvaus on sisällytetty CH-patenttiin n:o .· 558 088.

Toiminnassa venttiilielin 25 pysyy kiinnitettynä koteloon 12. Kun sylinteri 14 pyörii, aukot 18 kommunikoivat vuorottelevasti syötön ja paluun kanssa 30 ja aukot 19 vuorottelevasti paluun ja syötön kanssa siten, että mäntä 10 5 106392 liikkuu edestakaisin ja iskee lyöntivarteen taajuudella, joka on suhteessa sylinterin 14 pyörimisnopeuteen.

Lyöntivarressa 3 on uritettu varsiosa 35, joka on yhteydessä uritetun hol-5 kin 36 kanssa, joka holkki on kytketty hammaspyörään 37. Hammaspyörä 37 on yhteydessä lisähammaspyörän 38 kanssa, joka voidaan siirtää aksiaalisesti kuviossa 1 esitetystä normaaliasennosta kahteen siirrettyyn asentoon syöttämällä jompaa kumpaa hyraulisyIinterin 41 sisäänmenojoh-toa 39,40 paineväliaineella. Kun paine vapautetaan kummastakin sisään-10 menosta 39, 40, hammaspyörä 38 palaa neutraaliasentoon keskiöimisjou-sen 42 avulla, Neutraaliasennossa hammaspyörä 38 kytkeytyy hammaspyörän 37 kanssa sekä hammasrattaan 43 kanssa, joka on kytketty hammasrattaaseen 17 varrella 44.

15 Hammaspyörän 38 sisäpuolinen poraus on uritettu ja se asettuu suunnan-vaihtoisen hydraulimoottorin 50 tehonottoakselin 49 uritetun pään päälle. Kun hammaspyörää 38 siirretään sen yhteen päätyasentoon, se kytkeytyy vain hammasrattaan 43 kanssa ja täten ainoastaan iskumekanismi on toiminnassa. Tämä toimintamoodi on käyttökelpoinen iskujen siirtämiseksi 20 kahden porateräksen kierteitettyjen päiden välille kytkennän höllentämi-seksi. Kun hammaspyörää 38 siirretään vastakkaiseen päätyasentoon, se kytkeytyy yksinomaan hammaspyörän 37 kanssa siten, että poraterästä pyöritetään ja iskumekanismi ei ole toiminnassa. Tämä toimintamoodi on käyttökelpoinen poranvarsien kytkemiseksi ja irtikytkemiseksi ja joissakin 25 tietyissä kalliomuodostuksissa pelkästään pyörivää porausta varten.

Normaalisovellutuksessa hammaspyörä 38 on kuitenkin neutraaliasen- s nossa, joka on esitetty kuviossa 1 siten, että iskutaajuus on suhteessa poranvarren pyörimisnopeuteen. Tämä suhteutus tarjoaa optimaalisen 30 suorituskyvyn useimmissa poraussovellutuksissa, riippumatta kallio-olosuhteista.

106392 6

Kuviossa 3 esitetyssä suoritusmuodossa vastaavat osat on merkitty vastaavilla viitenumeroilla siten, että näiden osien yksityiskohtaista kuvausta ei ole tarpeen toistaa.

5 Perusero näiden kahden suoritusmuodon välillä on se, että kuvion 3 suoritusmuodossa isku ja poran pyöritys voidaan lisäksi toteuttaa yksilöllisillä moottoreilla 50, 60. Tähän pääsemiseksi hydraulimoottorin 60 tehonotto-akselilla 62 oleva hammasratas 61 kytkeytyy hammaspyörän 37 kanssa. Hammaspyörät 37 ja 38 kytkeytyvät normaalisti siten, että moottori 60 on 10 päämoottori. Normaalitoiminnassa moottori 50 on joutokäynnillä, sen kahden johdon ollessa kytketyt paluuseen.

Mikäli paine kohdistetaan sisäänmenoon 39, mäntä 41 vetää hammaspyörän 38 irti tartunnasta hammaspyörän 37 kanssa. Pyörivä venttiili 15 15 voi nyt joko olla pidetty levossa (ei iskutoimintoa), tai sitä voidaan käyttää taajuudella, joka on riippumaton poranvarren pyörimisnopeudesta käyttämällä moottoria 50 hammaspyörän 63,17 kautta. Tämä voi olla edullinen joissakin tietyissä kalliomuodostuksissa.

20 Kuvion 3 suoritusmuoto on täten jossain määrin joustavampi, kun taas kuvion 1 suoritusmuoto on kustannuksiltaan vähäisempi.

Claims (4)

1. Porauslaite poraa varten, johon laitteeseen kuuluu: kotelo (2); lyöntivar-5 si (3) poran takapään kiinnipitämiseksi, lyöntivarren ollessa tuettuna koteloon (2) pyörimään akselinsa ympäri ja liikkumaan edestakaisin pitkin akseliansa; suunnanvaihtoinen ensimmäinen hydraulimoottori (50, 60), joka on varustettu tehonottoakselilla (49, 62) kytkettynä lyöntivarteen (3) sen pyörittämiseksi; iskumäntä (10) lyömään lyöntivartta (3) ja ollen vas- 10 taanotettu edestakaisin liikkuvasti sylinterissä (14); väliaineventtiili (15) liitettynä sylinteriin (14) männän (10) edestakaiseksi siirtämiseksi; tunnettu irtikytkettävästä ensimmäisestä mekaanisesta kytkennästä (37, 38; 38,43) tehonottoakselin (49, 62) ja väliaineventtiilin (15) venttiilieli-men (14) välissä, jolloin ensimmäisen mekaanisen kytkennän ollessa 15 asianmukaisesti kytkettynä väliaineventtiilin (15) venttiilielin (14) on käytettävissä tehonottoakselin (49, 62) avulla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen porauslaite, tunnettu siitä, että toinen kytkentä (37, 38) tehonottoakselin (49) ja lyöntivarren (3) välillä on irtikyt- 20 kettävissä. •

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen porauslaite, tunnettu siitä, että toinen hydraulimoottori (50) on kytketty väliaineventtiilin (15) venttiilielimeen (14). 25

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen porauslaite, tunnettu siitä, että väliaineventtiili (15) on pyörivä venttiili. 106392 8