FI123117B

FI123117B - Ohjauslaitteisto poraputken ohjaamiseksi

Info

Publication number: FI123117B
Application number: FI20115158A
Authority: FI
Inventors: Ossi Tienari
Original assignee: Sandvik Mining & Constr Oy
Priority date: 2011-02-18
Filing date: 2011-02-18
Publication date: 2012-11-15
Also published as: FI20115158A; FI20115158A0; US9194195B2; WO2012110704A1; EP2675986A4; AU2012216965B2; CN103429839A; EP2675986A1; CN103429839B; NO2675986T3; EP2675986B1; JP5810174B2; US20130319771A1; FI20115158L; JP2014508871A

Description

Ohjauslaitteisto poraputken ohjaamiseksi

Keksinnön tausta

Keksinnön kohteena on ohjauslaitteisto poraputken ohjaamiseksi, johon ohjauslaitteistoon kuuluu runko, kaksi ohjauspinnoilla varustettua rungon 5 suhteen lineaarisesti liikkuvasti asennettua ohjausleukaa, joiden väliin pora-putki on tarkoitettu porauksen aikana asetettavaksi sekä toimilaitteet ohjaus-leukojen siirtämiseksi poraputken akseliin nähden poikittaisessa suunnassa niiden siirtämiseksi toisistaan poispäin ja vastaavasti kohti toisiaan poraputken ohjaamista varten.

10 Porauslaitteissa käytetään usein halkaisijoiltaan erilaisia poraputkia, tyypillisesti kahta erilaista poraputkea. Porauksen aikana poraputkia täytyy ohjata ja sitä varten tyypillisesti käytetään kahta erillistä ohjainta eli kummallekin putken halkaisijalle omaa. Kumpikin ohjain vaatii erillisen hydrauliikan ohjaimen käyttämiseksi, minkä vuoksi käyttäjällä täytyy olla myös vastaavasti kum-15 paakin ohjainta varten erilliset käyttölaitteet. Edelleen kaksinkertaisten laitteiden käyttö lisää laitteiston painoa ja erityisesti laitteiston kannalta epäedullisessa paikassa eli syöttölaitteen päässä.

US-julkaisusta 7,814,994 on tunnettu ratkaisu, missä käytetään yhtä laitetta halkaisijaltaan erilaisten putkien tukemiseen. Tässä ratkaisussa on ylei-20 sesti katsoen V-muotoiset ohjausleuat molemmin puolin poraputkea ja niitä kumpaakin syötetään omilla hydraulisylintereillään poraputkeen päin, kunnes ne koskevat poraputkiin. Tämä laite toimii jossain määrin epäluotettavasti, koska ohjausleuat voivat liikkua eri tavalla ja todellisesta ohjausleukojen asemasta ei ole minkäänlaista varmuutta. Lisäksi julkaisun ratkaisussa ohjausleuat kos-25 kettavat ohjausasennossa jatkuvasti poraputkeen, mikä aiheuttaa tarpeetonta

C\J

iz kitkaa ia kulumista.

o J

CM

g Keksinnön lyhyt selostus i 5? Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan ohjain, millä voi- g daan käsitellä helposti ja yksinkertaisesti halkaisijaltaan erilaisia poraputkia ja

CL

30 minkä käyttö on helppoa ja toiminta luotettavaa. Keksinnön mukaiselle oh- !£ jaimelle on ominaista, että siihen kuuluu ilmaisin, joka ilmaisee ohjausleukojen LT) ^ ohjauspintojen olevan kosketuksessa poraputkeen.

° Keksinnön olennainen ajatus on, että ohjausleukojen käyttölaitteis- tossa on tunnistinelimet kuten ilmaisin, joiden avulla tunnistetaan tilanne, mis-35 sä ohjausleuat puristavat poraputkea. Edelleen keksinnön erään toteutusmuo- 2 don ajatus on, että ohjausleuat on kytketty toisiinsa pakko-ohjatusti niin, että molemmat liikkuvat aina samanaikaisesti samaan suuntaan ja saman verran. Näin poraputki on aina keskitetty täsmälleen oikeaan paikkaan olosuhteista ja halkaisijasta riippumatta. Edelleen keksinnön erään sovellutusmuodon mukaan 5 siinä on ja ohjausyksikkö ohjausleukojen ohjaamiseksi siirtymään pienen etäisyyden poispäin poraputkesta niin, että ne eivät purista poraputkea eivätkä ole sen pintaan jatkuvassa kosketuksessa. Vielä keksinnön erään toteutusmuodon mukaan tunnistinelimiin kuuluu paineanturi, joka tunnistaa paineen nousun ohjausleukojen syöttösylinterin painenesteen paineessa ja jonka antaman sig-10 naalin perusteella ohjainlaitteisto suorittaa ohjausleukojen siirron irti poraputkesta.

Keksinnön mukaisen ohjauslaitteiston etuna on, että vain yksi pari ohjausleukoja on tarpeellinen halkaisijaltaan erilaisten putkien ohjaamiseksi. Edelleen sen etuna on, että se on yksinkertainen ja helppo käyttää, koska 15 käyttäjän tarvitsee vain kytkeä ohjausleukojen sulkuliike ja ohjauslaitteisto tekee loput automaattisesti eli tunnistaa ohjausleukojen aseman kulloinkin käytettävän poraputken mukaan ja vapauttaa poraputken ohjausleukojen puristuksesta automaattisesti. Lisäksi ohjauslaitteiston paino tunnettuihin käytössä oleviin ratkaisuihin verrattuna on huomattavasti pienempi.

20 Kuvioiden lyhyt selostus

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin oheisissa piirustuksissa, joissa

Kuvio 1 esittää kaavamaisesti kallionporauslaitetta, missä ohjaus-laitteistoa käytetään,

Kuviot 2a ja 2b esittävät kaavamaisesti keksinnön mukaisen ohjaus-25 laitteiston rakennetta päältä ja sivulta katsottuna,

CVJ

£ Kuvio 3 esittää kaavamaisesti erästä hydraulikaaviota keksinnön oh- ^ jauslaitteiston käyttämiseksi.

CO

o i co Keksinnön yksityiskohtainen selostus g Kuviossa 1 on kaavamaisesti esitetty porauslaite, missä on alusta 1,

CL

30 mihin on kiinnitetty puomi 2. Puomiin 2 puolestaan on asennettu syöttöpalkki 3,

CO

!£ jolla liikkuu porakone 4. Porakoneeseen 4 puolestaan on kytketty poraputki 5 m ^ ja syöttöpalkin 3 alapäässä on ohjauslaitteisto 6 poraputken 5 ohjaamiseksi.

° Kuvioissa 2a ja 2b on esitetty kaavamaisesti keksinnön mukainen ohjauslaitteisto päältä ja sivulta katsottuna. Ohjauslaitteistossa 6 on runko 7 ja 35 kaksi rungon 7 suhteen lineaarisesti liikkuvasti asennettua vastakkaista ohja- 3 usleukaa 8a ja 8b, jotka on kytketty liikkumaan poraputken 5 molemmin puolin siihen nähden poikkisuunnassa. Ohjausleukojen siirtämiseksi ohjauslaitteistos-sa 6 on toimilaitteet 9, tässä tapauksessa painenestesylinterit ohjausleukojen 8a ja 8b molemmilla puolilla niin, että ohjausleukoihin kohdistuu symmetrinen 5 voima. Kummassakin ohjausleuassa 8a ja 8b on ohjauspinnat 8a’ ja vastaavasti 8b’, jotka ohjaavat poraputkea 5.

Ohjausleukojen liikkeiden synkronoimiseksi niin, että ne liikkuvat keskenään vastakkaisiin suuntiin samalla nopeudella ja siten saman matkan, on ohjausleukojen väliin kytketty synkronointivälineet. Kuvion 2 esittämässä to-10 teutusmuodossa synkronointivälineet muodostavat ohjausleukojen kummallekin sivulle runkoon 8b kääntyvästi asennettu kytkinelin 10, tässä esimerkissä kiekko, jonka akselin vastakkaiselta puolelta johtaa ohjausleukoihin välitysvar-ret 11. Teoriassa kiekkojen pyörimisakselin suunta voi olla monenlainen, mutta käytännön syistä se on yksinkertaisinta asentaa ne niin, että kummankin kie-15 kon pyörimisakseli on kohtisuoraan ohjausleukojen liikesuuntaan nähden. Väli-tysvarsien 11 pituudet ovat keskenään samat, jotta ohjausleukojen liikematkat olisivat täsmälleen samat ja vastaavasti kiekkojen akseli on poraputken 5 kes-kiakselin kohdalla.

Kun painenestesylinteriin sen jompaankumpaan sylinteritilaan joh-20 detaan painenestettä, painenestesylinterin mäntä liikkuu. Koska painenes-tesylinteri on kytketty toisesta päästään toiseen ohjausleukaan, tässä esimerkissä ohjausleukaan 8a ja männänvarren pää on kytketty vastaavasti vastakkaiseen ohjausleukaan, tässä tapauksessa 8b, aiheuttaa männän liikkuminen joko ohjausleukojen välisen etäisyyden lyhenemisen tai pitenemisen. Ohjaus-25 leukojen 8a ja 8b liikkuessa välitysvarret 11 vastaavasti liikkuvat ohjausleuko-jen mukana pyörittäen kytkinelintä 10 eli kiekkoa. Kiekon pyöriminen puoles-5 taan saa aikaan sen, että ohjausleuat 8a ja 8b pakotetusti liikkuvat aina vas-

CNJ

^ iäkkäisiin suuntiin samalla nopeudella ja siten ohjausleukojen 8a ja 8b liikepi- ° tuus on myös keskenään sama. Välitysvarret 11 on molemmista päistään kyt- 30 ketty kiekon akselin suuntaisen akselien ympäri kääntyvästi kiekkoon akselin | vastakkaisille puolille saman etäisyyden päähän ja vastaavasti kääntyvästi oh- oo jausleuan 8a tai 8b suhteen. Kiekon sijaan voidaan kytkinelimenä 10 käyttää m ^ myös pelkästään samalla tavalla laakeroitua tukivartta tms. välitysvarsien 11 ^ välillä, o 00 35 Kuvio 3 esittää kaavamaisesti yksinkertaista hydraulikaaviota ohja- uslaitteiston ohjausleukojen käyttämiseksi. Paineneste syötetään painenes- 4 tesylintereille painenestekanavien 12 ja 13 kautta niin, että paineneste syötetään kanavaa 12 pitkin ohjausventtiilille 14 ja paineneste palaa painenestesäi-liöön 15 kanavaa 13 pitkin. Ohjausventtiili 14 on sähköisesti ohjattu ja sillä voidaan paineneste ohjata painenestesylintereiden kumpaankin sylinteritilaan jo-5 ko kanavaa 16 pitkin ohjausleukojen sulkemiseksi tai kanavaa 17 pitkin ohjaus-leukojen avaamiseksi. Vastaavasti tietenkin toinen kanavista 16 ja 17 toimii painenesteen paluukanavana.

Ohjausleukojen sulkemisvaiheessa automaattista ohjausta varten on kanavassa 16 ilmaisin 18 eli tässä paineanturi. Ohjausleukoja suljettaessa 10 painenestettä syötetään ohjausyksikön 20 ohjaamana painenestesylintereille, jolloin ohjausyksiköltä 20 menee ohjaussignaali ohjauskanavaa 21 pitkin ohjausventtiilille 14. Ohjausleukojen osuessa poraputken 5 pintaan molemmilla puolilla ne eivät enää pääse liikkumaan siihen suuntaan. Tästä puolestaan seuraa, että paine kanavassa 16 nousee. Paineanturi ilmaisee paineen nou-15 sun kanavassa 16, kun ohjausleukojen 8a ja 8b ohjauspinnat 8a’ ja 8b’ ovat kosketuksessa poraputkeen 5 eli puristuneet poraputken 5 pintaa vasten eivätkä enää kykene liikkumaan enempää poraputkeen päin.

Paineen nousu ilmaistaan signaalikanavalla 22 ohjausyksikköön 20, joka sen perusteella pysäyttää painenesteen syötön ohjausleukojen sul-20 kusuuntaan. Tämän jälkeen ohjausyksikkö 20 kytkee ohjauskanavan 23 kautta painenesteen syötön venttiilin 14 avulla hetkellisesti kanavaan 17 niin, että oh-jausleuat 8a ja 8b siirtyvät pienen matkan, korkeintaan muutama mm poispäin poraputkesta 5 niin, että ohjausleukojen 8a ja 8b ja poraputken väliin jää välys, missä poraputki 5 voi liikkua olematta jatkuvassa kosketuksessa kummankaan 25 ohjausleuan kanssa.

Edelleen ohjauslaitteistoon kuuluvat mittausvälineet 24, jotka mit-5 taavat ohjausleukojen 8a ja 8b asemaa ohjauslaitteiston rungon suhteen. Kun

CNJ

^ tiedetään poraputken 5 halkaisija, voidaan ohjausleukojen 8a ja 8b sijainti nii- ° den kulloisessakin ohjausasemassa sekä poraputken halkaisija tai muu pora- 30 putken yksilöivä tieto tallentaa ohjausyksikön 20 muistiin, jolloin käytettäessä | seuraavan kerran halkaisijaltaan samansuuruista poraputkea, voidaan ohjaus- oo leuat siirtää ohjausyksikön 20 ohjaamana suoraan oikeaan ohjausasemaan m ^ tarvitsematta erikseen tunnistaa ohjausleukojen osumista putkeen. Niinpä en- ^ simmäisen tietyllä halkaisijalla tehdyn porauksen jälkeen on tälle halkaisijalle 00 35 voitu tallentaa ohjausleukojen asema ja siten vähitellen laitteen kaikille käytet täville poraputkille saadaan valmiiksi esiasetettu ohjausleukojen asematieto.

5 Tällöin porari voi aina poraputken halkaisijan muuttuessa valita ohjaimella 25 ohjausyksikön 20 muistista suoraan tarvittavan ohjausleukojen aseman.

Koska ohjausleuat kuluvat käytössä, voidaan tietyn putken halkaisijan edellyttämä ohjausleukojen asema tarkistaa haluttaessa suorittamalla koko 5 prosessi alusta loppuun, jolloin ohjausleukojen kuluma tulee kompensoiduksi.

Keksintöä on edellä selityksessä ja piirustuksissa esitetty vain esimerkinomaisesti eikä se ole mitenkään rajoitettu siihen, ohjausleukojen liikkeen synkronointi voidaan tehdä useilla erilaisilla ratkaisuilla kuten hammas-tangoilla, nivelmekanismilla jne. Samoin ohjausleukojen synkronointi voidaan 10 tehdä käyttämällä sinänsä tunnettuja ns. pilotti-sylinteriratkaisuja, missä yhden painenestesylinterin liike syöttää painenestesylinteristä painenestettä samanlaisen painenestesylinterin vastaavaan painenestesylinteritilaan, jolloin yhden painenestesylinterin liike saa toisessa painenestesylinterissä aikaan samansuuruisen liikkeen.

15 Paineanturin sijaan voidaan ilmaisimena käyttää erilaisia liiketunnis- timia tai painenesteen virtausmäärää osoittavia ilmaisimia, jolloin liikkeen tai painenesteen virtauksen loppuminen saa aikaan ilmaisun laitteiston ohjaamiseksi. Poraputkilla tehtyjen ohjausleukojen asemamääritysten sijaan ohjaus-leukojen asematiedot voidaan syöttää ohjausyksikön 20 muistiin, kun saman-20 laiset asemamääritykset on tehty jollakin toisella ohjauslaitteistolla samanlaisilla ohjausleuoilla. Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä keksinnön perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Keksintö ja sen suoritusmuodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.

CM

O

CM

co o

CD

X

cc

CL

CO

m m o

CM

Claims

1. Ohjauslaitteisto poraputken ohjaamiseksi, johon ohjauslaitteis-toon kuuluu runko (6), kaksi ohjauspinnoilla varustettua rungon (6) suhteen lineaarisesti liikkuvasti asennettua ohjausleukaa (8a, 8b), joiden väliin poraputki 5 (5) on tarkoitettu porauksen aikana asetettavaksi sekä toimilaitteet (9) ohjaus- leukojen (8a, 8b) siirtämiseksi poraputken (5) akseliin nähden poikittaisessa suunnassa niiden siirtämiseksi toisistaan poispäin ja vastaavasti kohti toisiaan poraputken ohjaamista varten, tunnettu siitä, että siihen kuuluu ilmaisin (18), joka ilmaisee ohjausleukojen (8a, 8b) ohjauspintojen olevan kosketuk- 10 sessa poraputkeen (5).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ohjauslaitteisto, tunnettu siitä, että siihen kuuluu ohjausleukojen (8a, 8b) väliin kytketyt synkronointiväli-neet niin, että ohjausleuat (8a, 8b) liikkuvat aina toisiinsa nähden vastakkaiseen suuntaan ja samalla nopeudella.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen ohjauslaitteisto, tun nettu siitä, että toimilaitteet (9) ovat painenestesylintereitä, joilla leukoja (8a, 8b) liikutetaan.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ilmaisin (18) on paineanturi, mikä ilmaisee painenesteen paineen nousun 20 ohjausleukojen (8a, 8b) painenestesylinterien painenesteen syöttökanavassa, kun ohjausleuat (8a, 8b) pysähtyvät poraputken (5) pintaa vasten.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen ohjauslaitteisto, tunnettu siitä, että siihen kuuluu mittausvälineet (24) ohjausleukojen (8a, 8b) aseman ilmaisemiseksi.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen ohjauslaitteisto, ^ tunnettu siitä, että siihen kuuluu ohjausyksikkö (20), jonka avulla ohjaus- δ leukojen (8a, 8b) liikettä ohjataan. ob

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen ohjauslaitteisto, tunnettu sii- 0 ^ tä, että ilmaisin (18) on kytketty ohjausyksikköön (20) ja ohjausyksikkö (20) on 30 sovitettu automaattisesti siirtämään ohjausleukoja (8a, 8b) ennalta määrätyn £ etäisyyden verran poispäin poraputkesta (5) ohjausasemaan, kun ilmaisimelta °o (18) tulee signaali, että ohjausleuat (8a, 8b) ovat kosketuksissa poraputkeen K (5).

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen ohjauslaitteisto, tunnettu sii- CVJ 35 tä, että ohjausyksikössä (20) on muistielimet ohjausleukojen (8a, 8b) aseman ja poraputken (5) tiedon tallentamiseksi muistiin, kun ohjausleuat (8a, 8b) on siirretty irti poraputkesta (5) ohjausasemaan.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen ohjauslaitteisto, tunnettu siitä, että ohjausyksikkö (20) on asetettavissa siirtämään ohjausleuat (8a, 8b) 5 suoraan oikeaan ohjausasemaan valitun poraputken (5) mukaan.

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen ohjauslaitteisto, tunnettu siitä, että synkronointivälineet käsittävät ohjauslaitteiston runkoon (6) kääntyvästi asennetut kytkinelimet (10) ja kytkinelimistä (10) niiden kään-tymisakseleiden vastakkaisilta puolilta kumpaankin ohjausleukaan (8a, 8b) mo- 10 lemmista päistään kääntyvästi asennetut välitysvarret (11). CVJ δ CVJ i CO o CD X cc CL CO m δ δ CVJ