FI123741B - Kairauspuomi, kairauskone ja menetelmä kairauskoneen käyttämiseksi - Google Patents

Description

Kairauspuomi, kairauskone ja menetelmä kairauskoneen käyttämiseksi

Keksinnön kohteena on kairauskoneen kairauspuomi, jossa kairauspuomissa on ensimmäinen pää ja toinen pää, ja toinen pää on käytössä kohti kairaussuuntaa, 5 kelkka, joka on liikuteltavissa kairauspuomia pitkin, jossa kelkassa on pyöritysyk-sikkö ja tarrainleuat ja ainakin kaksi voimavälinettä, ensimmäinen voimaväline ja toinen voimaväline, kelkan liikuttamiseksi. Lisäksi keksinnön kohteena on kairaus-kone ja menetelmä kairauskoneen käyttämiseksi.

Maa- ja kallioperän kairauksessa pyöritetään kairausputken päässä olevaa terää 10 ja painetaan sitä sopivalla voimalla kalliota vasten. Terän ja kairausputkiston pyörityksen ja painamisen tarvitsema voima saadaan aikaan kairauskoneella, joka sisältää kairauspuomin sekä pyöritysyksikön että syöttövoiman tarjoaman voimavä-lineen ja välineet, joilla kairauspuomin suuntaus säädetään oikeaan asentoon ennen kairausta. Kairauspuomilla ohjataan kairausputken asentoa ja sillä välitetään 15 kairausputkeen erilaiset kairausprosessissa tarvittavat voimat. Kairauspuomissa on runkorakenne, jossa liikkuu kelkka, johon on kiinnitetty pyöritysyksikkö. Kelkka, ja siihen kiinnitetty pyöritysyksikkö, liikkuu kairauspuomissa olevia johteita pitkin. Liikkeen käyttövoima saadaan voimavälineeltä, joka välittää voimaa kairauskoneen voimalähteeltä, kuten moottorilta, kelkkaan. Tällaisina voidaan käyttää esi-20 merkiksi hydraulisesti toimivia sylintereitä, joiden pituutta säädellään hydraulisesti. Kelkan liikeradan ääripäiden väliä kutsutaan iskunpituudeksi ja se riippuu käytetystä kalustosta. Yleensä iskunpituus on noin 1,7 m-2,2 m ja joissain konemalleissa enemmänkin. Kairausputki koostuu kairausputkisegmenteistä. Kairausput-kisegmentti on varustettu molemmista päistään kierteillä, joiden avulla useita ^ 25 segmenttejä voidaan liittää toisiinsa. Yhden segmentin pituus on yleisesti 3 metriä, ^ mutta markkinoilla on myös esimerkiksi 1,5 metrin pituisia kairausputkisegmentte- o jä. Kun kairausputkisegmenttejä liitetään kairauksen kestäessä yhteen, saadaan kairauksessa aikaan pitkiä yhtenäisiä kairausputkia, joilla kalliota voidaan kairata x hyvinkin syvälle, jopa useita kilometrejä.

CL

to 30 Kairauspuomin alapää on kairauspuomin se pää, joka on kohti poraussuuntaa ja S yläpää on kairauspuomin toinen pää. On huomattava, että joissain tapauksissa o kairauspuomin alapää voi olla korkeammalla kuin yläpää. Näin voi olla esimerkiksi C\| kaivoksissa, jossa voidaan porata ylöspäin. Kairauspuomin yläpäässä on yleisesti erillinen, muutaman metrin pituinen jatkopuomi, johon on kiinnitetty esimerkiksi 35 kairausputken käsittelyä helpottava ränni tai vastaava rakenne, joka tukee kai- 2 rausputkisegmentin yläpäätä silloin, kun segmenttien välistä kierreliitosta ei ole kierretty kiinni. Lisäksi jatkopuomiin voidaan kiinnittää esimerkiksi näytekairauk-sessa näytteiden nostossa tarvittavan vinssin kääntöpyörä.

Kairauksessa kairauskone viedään tai se kulkee itse kairauspaikalle. Siellä kai-5 rauspuomi paikoitetaan tarkasti kairauspisteeseen, suunnataan oikeaan ilmansuuntaan ja asetetaan oikeaan kallistuskulmaan. Tällöin kairauspuomi on paikoi-tettu kairausta varten. Maanpinnalla tapahtuvissa kairauksissa kallistuskulma voi vaihdella yleensä 10°-90° eli lähes horisontaalisesta porauksesta vertikaaliseen. Kaivoksissa tai vastaavissa voidaan kairata käytännössä joka suuntaan. Kun kai-10 rauskone ja kairausputki on suunnattu, puomissa olevaan pyöritysyksikköön asennetaan ensimmäinen kairausputkisegmentti, jonka alapäähän asetetaan terä sekä muita kairauksessa tarvittavia komponentteja, kuten kalvaimia. Kairausput-keen asennetaan myös muita kairauksessa tarvittavia laitteita, kuten sydänputki ja vesiliekaputki. Kairaustapahtumassa käytetään apuna vesiliekaputken kautta kai-15 rausputken sisäpuolelle johdettua kairausvettä tai muuta kairausapuainetta, joka terän kautta kulkiessaan voitelee kairaustapahtumaa ja putken ulkopuolelle noustessaan poistaa kairauksessa syntyvän kivisoijan pois kairausreiästä.

Kairausputki terineen ja muine laitteineen laitetaan pyöritysyksikön keskellä olevan reiän läpi. Pyöritysyksikössä on tarrainleuat, joilla kairausputkesta saadaan tiukka 20 ote. Kun kairausputki on puristettu tarrainleukojen väliin ja pyöritysyksikkö pyörittää tarrainleukoja ja niissä kiinni olevaa kairausputkea ja samalla kairauspuomin rakenteeseen kuuluvat voimavälineet, kuten hydrauliset sylinterit, painavat sopivalla voimalla kairausputkea poraussuuntaan ja sen alapäässä olevaa terää kalliota vasten, porautuu kairausputki kallioon. Terän pyöritysvoima tulee pyöritysyksi-25 kössä olevasta pyöritysmoottorista, joka on kytketty pyöritysleukoihin vaihteiston ^ välityksellä. Nämä kaikki kuuluvat rakenteellisena osana pyöritysyksikköön, joka ^ on asennettu kairauspuomissa liukuvaan kelkkaan. Kairauspuomissa on lisäksi 05 9 ainakin yksi alaleukapaketti, jonka leuat puristetaan putkeen kiinni aina ennen kuin c\i pyöritysyksikön tarrainleuat avataan. Tämä on tehtävä siirrettäessä pyöritysyksik- | 30 kö kelkan liikeradan toiseen päähän. Esimerkiksi poratessa kelkka siirretään iskun ^ päätyttyä kairauspuomin yläpäähän, josta sitä jälleen painetaan voimavälineillä oi alaspäin, kun tarrainleuoilla on otettu kiinni putkesta, ja vastaavasti kairausputkea nostettaessa kelkka siirretään iskun päätyttyä kairauspuomin alapäähän ennen o w uutta nostoliikettä. Jos putket ovat jo osittain nostetut ja alaleukapakettia ei käyte- 35 tä, kairausputki voi pudota takaisin reiän pohjalle, mikä saattaa tietyissä tapauksissa johtaa kairausputken menettämisen ja jopa estää kairauksen jatkamisen.

3

Kairauksen aikainen syöttövoima eli voima, jolla kairausputkea painetaan reikään, ei yleisesti ottaen ole kovin suuri, mutta esimerkiksi terän kuluttua loppuun, on kaikki kairausreiässä olevat kairausputkisegmentit nostettava pois reiästä, jotta terä voitaisiin vaihtaa. Kun kairausta tehdään syvällä ja kairanreiässä saattaa olla 5 putkia jopa tuhansia metrejä, on kairausputken ja sen sisältämän veden paino hyvin suuri. Lisäksi painoa korostaa putken ja kairausreiän välinen kitkavaikutus. Tällöin vaaditaan putkien noston alkuvaiheessa kairauspuomilta kykyä tarjota hyvin suurta nostovoimaa.

Esimerkiksi noin 2 kilometrin syvyisessä kairauksessa tarvitaan kairausputken 10 ylösnoston alkuvaiheessa noin 150 kN nostovoima, mikä vastaa noin 15 000 kg painoa. Tämä voima välittyy pyöritysyksikön tarrai n leukojen ja pyöritysyksikön rungon kautta liukukelkan rakenteisiin ja edelleen voimavälityksen kautta kelkan voimavälineille. Putkien nostossa tarvittavat voimat rasittavat myös kairauspuomia voimakkaasti, joten puomin rakenteen on oltava hyvin vahva.

15 Kuvassa 1 on esitetty esimerkki kairauskoneesta 100 ja sen käytöstä. Selkeyden takia kuvasta on jätetty pois osia. Kairauskonetta ja sen laitteistoa suojaa runko 101. Kairauskoneessa on kairauspuomi 103, jossa on kelkka, jossa on pyöritysyk-sikkö 104 kairausputken 105 pyörittämiseksi. Maaperässä kairausputkea suojaa maaputki 108, joka estää irtonaisen maan putoamista kairanreikään. Kairaus-20 puomin toiminnan käsittämiseksi voidaan ajatella kairauspuomilla olevan vastakkaiset yläpinta ja alapinta sekä näiden väliset sivupinnat. Kairauspuomin yläpinta on kairauspuomin se osa kairauspuomin ollessa kairausvalmiudessa, joka on ylöspäin käännettäessä kairauspuomi horisontaaliseen asentoon. Kairauspuomin alapinta on taas kairauspuomin se osa, joka tulee kohti kairauskoneen lattiaa, kun 25 kairauspuomia kallistetaan sen ollessa kairausvalmiudessa. On huomattava, että ^ kairauspuomi, jossa on edellä määritellyt yläpinta ja alapinta, voidaan kääntää ^ vertikaaliseksi, mutta pintojen määrittely pätee myös tässä tapauksessa. Kairaus ta 9 puomissa on kairausputken käsittelyä ja kairausputkisegmenttien reittiä varten cvi järjestetty avoin pinta 107, jota tässä hakemuksessa kutsutaan selvyyden vuoksi jr 30 käsittelypinnaksi. Kairausputken käsittelypinta mahdollistaa kairausputken ja kai- ^ rausputkisegmenttien manuaalisen käsittelyn, koska runko tai muut kairauspuomin σ! osat eivät estä tätä. Kairausputken käsittelypinta on kairauspuomin yläpinnalla.

Kairausputken käsittelypinta on sen kokoinen, että kairausputkea ja kairausput-o w kisegmenttiä voidaan käsitellä, esimerkiksi nostaa kairausputkisegmentti kairaus- 35 puomin päälle ja kiinnittää kairausputken päähän kairausputken jatkoksi. Kairaus- 4 putken käsittelyn helpottamiseksi kairauspuomiin voidaan liittää jatkopuomi, esimerkiksi kairausputken tukemiseksi nostettaessa sitä kairanreiästä.

Yleensä kairauskoneella on aina vähintään kaksi työntekijää. Toinen heistä on kairaaja 102, joka käyttää koneen ohjaimia. Hän huolehtii muun muassa kairauk-5 sen pyöritysnopeuden ja syöttövoiman oikeasta suhteesta sekä kairausputken nostamisesta ylös kairausreiästä, mikä tapahtuu konevoimalla. Kairaajan apuna toimii apukairaaja 106, joka työskentelee yleensä seisoaltaan kairauspuomin vastakkaisella puolella kuin kairaaja. Apukairaajan tehtäviin kuuluu kairausputkiseg-menttien nostaminen kairauspuomille kairausputken käsittelypinnalle 107 ja kai-10 rausputkisegmenttien kierreliitosten sovittaminen toisiinsa. Kun apukairaaja on kiertänyt kairausputkisegmenttien välisen kierreliitoksen alun käsivoimin ja varmistanut että kierre on jengoillaan, pyörittää kairaaja kierreliitoksen loppuun koneellisesti, minkä avulla myös suoritetaan kierteen loppukiristys. Putkien nostamisvai-heessa kierteen avaaminen tapahtuu kokonaan konevoimalla.

15 Kuvassa 2 on esitetty kairauskonetta 100 sivulta tarkasteltuna. Kairauskone on tukijalkojen varassa maanpinnalla 206. Tukijalkojen pituutta voidaan säätää kai-rauskoneen asennon saamiseksi ideaaliseksi. Kairauskoneessa on kattorakenne 201, joka suojaa miehistöä ja konetta säältä ja johon kuuluu myös putkiteline, jonka varaan reiästä nostetut kairausputkisegmentit voidaan latoa. Kattorakenne on 20 kiinni kairauskoneen rungossa 101. Kairauspuomin alapuolella on yleensä ruuvi-moottoritekniikkaan perustuva ja kairauskoneen lattiarunkoon tuettu järjestely, jonka avulla kairauspuomi paitsi säädetään oikeaan kairauskulmaan, myöskin lukitaan ja tuetaan haluttuun kaltevuusasentoon, kunnes reikä on kairattu loppuun. Tätä järjestelyä ei selkeyden vuoksi ole näytetty kuvassa. Kairauspuomin yläpääs-25 sä on jatkopuomi 204. Jatkopuomin yläpäässä on vinssin kääntöpyörä 205, jonka ^ kautta vinssivaijeri kulkee esimerkiksi kairasydämien nostamiseksi kairausputken ^ sisältä. Pyöritysyksikön 104 alapäässä, eli kairauspuomin alapään suunnassa, on σ> 9 tarrainleuat 202 kairausputkeen tarttumiseksi. Tarrainleuat välittävät kairausput- c\i keen sekä pyöritysliikkeen että veto- ja työntöliikkeet. Pyöritysliike saadaan aikaan | 30 pyöritysyksiköllä ja veto- ja työntöliikkeet voimavälineillä. Kuvassa on merkitty kat- koviivalla kairausputken linja 203. Kairausputki on kairausputken linjalla.

(M

σ>

Kuvassa 1 kairausputkea ollaan nostamassa. Tässä kairauskone on nostanut kai-° rausputkea noin 6 metrin pituudelta. Kelkka ja putkea paikallaan pitävä tarrain- leuka ovat kairauspuomin yläosassa. Kairauskone on avannut putkisegmenttien 35 välisen kierreliitoksen. Tämä kairausputkesta irrotettu osa on jatkopuomin varassa, jota jatkopuomia ei ole esitetty kuvassa. Apukairaaja nostaa käsivoimin tämän 5 6 metrin mittaisen, kahdesta putkisegmentistä koostuvan kairausputken osan kai-rauspuomilta ja asettaa sen syrjään, jotta kairauskone voi nostaa ylös yhä uusia kairausputkisegmenttejä. Näin edeten saadaan kairausputki nostettua kairausrei-ästä koko syvyydeltään.

5 Apukairaajan käsivoimin suorittamaan putkien käsittelyyn on kehitetty monenlaisia apulaitteita, mutta toistaiseksi nopeimmaksi, varmimmaksi ja tehokkaimmaksi työtavaksi on edelleen osoittautunut apukairaajan toimesta lihasvoimin tehtävä putken käsittely. Tämän takia onkin olennaista, että kairauspuomin rakenne on sillä tavalla avoin, että apukairaajalla on esteetön näkyvyys pyöritysyksikön läpi mene-10 vään kairausputkeen ja että kairausputkisegmenttien asetteleminen pyöritysyksik-köön ja kairausputken nostamisen aikana niiden pyöritysyksiköltä pois nostaminen on mahdollista ja helppoa. Tämä on yleisesti ratkaistu järjestämällä manuaaliseen käyttöön tarkoitettujen kairauskoneiden kairauspuomin yläpinnalle kairausputken käsittelypinta.

15 Eräissä kairauspuomeissa voimavälineen sijoitus on tehty niin, että puomiraken-teen sisäosassa pyöritysyksikön alla on yksi isohko hydraulinen sylinteri liikuttamassa kelkkaa. Hydraulisen sylinterin voima välitetään näissä malleissa kelkkaan joko ketjuvälityksellä ja kääntöpyörillä tai sylinterin ja kelkan väliin asennetulla voimavarrella. Tässä rakenteessa hydraulisen sylinterin keskilinjan (sylinterivoi-20 man linja) ja putkilinjan (putkien painon aiheuttaman nostovoiman) väliin jää mo-menttivarsi. Tämä momenttivarsi on laitetyypistä riippuen karkeasti 200-400 mm. Vaikka tämä sylinterin keskilinjan ja putkilinjan välinen etäisyys ei ole kovin pitkä, aiheutuu sen vuoksi kuitenkin suurista nostovoimista johtuen puomin rakennetta voimakkaasti taivuttava momenttivaikutus. Ongelma lisäksi kertautuu jonkin ver-25 ran, koska momenttivaikutus aiheuttaa myös suurentuneita kitkavoimia pyöritysyk-^ sikön kelkan ja puomin rungon välisissä liukujohteissa. Pienemmillä ja keskikokoi- ^ silla ketjuvälitteisillä malleilla, joiden kairaussyvyys on sadoista metreistä noin ki-

CD

9 lometriin, tätä taipumisongelmaa on ratkaistu mitoittamalla puomin rakenne riittä- cvi vän vahvaksi. Tämä kuitenkin kasvattaa valmistuskustannuksia ja lisää rakentei- ir 30 den painoa, mikä voi asettaa käyttörajoituksia kairauskoneelle. Rakenteisiin tarvi-^ taan myös välitysmekanismiin kuuluvia osia, kuten ketjuja, kääntöpyöriä, akseleita 8) ja laakereita. Nämä aiheuttavat kuluessaan huoltotarvetta sekä edelleen lisäävät ^ valmistuskustannuksia. Erityisesti suuremmissa malleissa, joissa kairaussyvyys on o ^ noin 1500-2000 metriä, on sylinterin ja kelkan välinen voimansiirto toteutettu ket- 35 juvälityksen sijasta voimavarrella. Näillä suuremmilla kairauspuomimalleilla syntyy kairaussyvyyden lisääntyessä vakavia taivutusmomenttiongelmia, jotka johtuvat 6 paitsi suuremmista nostovoimista, myös suuremmasta momenttivarresta. Mo-menttivaikutus aiheuttaa ongelmia kairauspuomin jäykkyyden suhteen. Paitsi kai-rauspuomiin, myös hydrauliseen sylinteriin kohdistuu taivutusta, mikä on sylintereille erittäin haitallista. Sylinterin taipuessa sen sisältä irtoaa hyvin pieniä metalli-5 partikkeleita, mikä voi rikkoa myös muita hydrauliikkakomponentteja. Sylinterin vaihto itsessäänkin aiheuttaa paljon kustannuksia, koska kysymyksessä on väistämättä kallis erikoissylinteri. Sylinterin elinkaaren lyhentyessä taipumisen takia sekä siitä johtuvien muiden hydrauliikkakomponenttien vaihtotarpeiden ja lisääntyneiden huoltojen takia koneen käyttökustannukset ovat korkeita suhteessa kai-10 rausmetreihin. Tällaisissa kairauspuomimalleissa putkilinja on avoin ylöspäin eli kallistettaessa kairauspuomia hydraulinen sylinteri ja voimansiirtoon tarvittavat osat ovat kairauspuomin maanpintaa lähempänä olevassa osassa. Tällöin apu-kairaaja pääsee helposti käsiksi pyöritysyksikössä oleviin putkiin, mutta apukairaa-jan on kumarruttava kairauspuomin ylle. Tämänkaltainen kairauskone on esitetty 15 kuvissa 1 ja 2.

Tunnetaan myös kairauspuomeja, jotka ovat muuten vastaavia kuin edellä kuvattu kairauspuomi, mutta joissa yhden hydraulisen sylinterin sijasta on kaksi pienempää sylinteriä ja kummallakin sylinterillä on oma järjestelynsä niiden voiman välittämiseksi kelkkaan. Nämä sylinterit ja voimansiirtojärjestelyt on sijoitettu putkilinjan 20 sivulle molemmin puolin eikä putkilinjan alle. Samoin kairauspuomin liukukiskot kelkalle ja kantava palkkirakenne on sijoitettu putkilinjan sivulle molemmin puolin. Tällöin voidaan pienentää nostovoimasta johtuvaa, kairauspuomia rasittavaa mo-menttivaikutusta. Ongelmana kuitenkin on, että putkilinja jää piiloon sen sivuilla olevan runkorakenteen väliin, ja kairauspuomin rakenteesta tulee leveä. Leveän 25 rakenteen ja syvällä puomin sisällä olevan putkilinjan takia apukairaaja ei pääse kunnolla käsiksi putkisegmentteihin tai pysty helposti sijoittamaan niitä paikalleen, o Kun putkisegmenttien painon takia tarvitaan niiden käsin siirrossa paljon lihasvoi- σ, maa, on paitsi työn sujuvuuden, myös työturvallisuuden takia käytettävä er- o ^ gonomisia nostoasentoja. Koska tämä ei ole kuvatun kaltaisilla kairauspuomeilla ™ 30 mahdollista, estyy lihasvoimalla tapahtuva käsittely tällä mallilla käytännössä ko- £ konaan. Tällöin ainoana vaihtoehtona tämän tyyppisessä kairauspuomissa put- cd kisegmenttien käsittelyyn ja asetteluun on konevoimalla toimivan putkienkäsitteli- S jän käyttäminen. Käytännössä putkenkäsittelykone on kuitenkin hidas ja kömpelö 5 tapa tähän työhön. Harjaantunut apukairaaja tekee kairausputken segmenttien

C\J

35 käsittelyä moninkertaisella nopeudella verrattuna yleisesti käytössä oleviin maastokelpoisiin putkenkäsittelijäkoneisiin. Lisäksi, kun apukairaaja ei leveän puomira-kenteen ja syvällä puomin sisällä olevan kairausputken sijainnin takia voi kairaus- 7 putkisegmenttejä toisiinsa liitettäessä tehdä kierreliitoksen aloitusta käsin, joudutaan kierreliitos tekemään kokonaan konevoimalla. Kuitenkin kenttäolosuhteissa konevoimalla alusta saakka tehtävän automaattisen kierreliitoksen onnistuminen on epävarmaa, johon kairaaja ei voi vaikuttaa millään tavalla. Koska koneellisessa 5 kierreliitosten tekemisessä kierteen aloituksen oikean kohdan valvominen ja sen varmistaminen, että kierre lähtee alussa varmasti vetämään oikealla tavalla, on hyvin vaikeaa toteuttaa, tapahtuu automaattisessa kierreliitoksen teossa usein kierteen rikkoutumisia. Tämä paitsi hidastaa kairaustyötä edelleen, rikkoo myös kairausputkisegmenttejä, mitkä nostavat kairauksen kustannuksia.

10 Keksinnön tavoitteena on ratkaisu, jolla voidaan merkittävästi vähentää tunnettuun tekniikkaan liittyviä haittoja ja epäkohtia.

Keksinnön mukaiset tavoitteet saavutetaan kairauspuomilla, jolle on tunnusomaista, mitä on esitetty itsenäisessä patenttivaatimuksessa. Keksinnön eräitä edullisia suoritusmuotoja on esitetty epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa.

15 Keksinnön mukaisessa kairauskoneen kairauspuomissa on ensimmäinen pää ja toinen pää ja toinen pää on kairauskoneen käytössä kohti kairaussuuntaa, kelkka, joka on liikuteltavissa kairauspuomia pitkin, jossa kelkassa on pyöritysyksikkö ja tarrainleuat ja ainakin kaksi voimavälinettä, ensimmäinen voimaväline ja toinen voimaväline, kelkan liikuttamiseksi. Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon 20 mukaan voimavälineet on kiinnitetty kelkkaan joko suoraan tai välikappaleen tai välitysmekanismin avulla. Voimavälineet on sijoitettu niin, että kairausputken virittämä putkilinja ja voimavälineiden virittämät suorat ovat oleellisesti samassa tasossa. Putkilinja on oleellisesti voimavälineiden virittämien suorien välissä jakaen tason ensimmäiseen osaan ja toiseen osaan, ja ensimmäisellä osalla olevien voi-^ 25 mavälineiden aiheuttaman momentin M1 ja toisella osalla olevien voimavälineiden oi aiheuttaman momentin M2 itseisarvot ovat oleellisesti yhtä suuria. Mainittu taso on i § kalteva siihen suuntaan kairauskonetta, jossa käsitellään kairausputkea ja sen i osia. Voimavälineiden virittämät suorat siis virittävät tason, ja putkilinja on tällä x tasolla tai sijoittuneena tähän tasoon nähden niin, että voimavälineiden aiheutta- “ 30 mat momentit käyttäytyvät edellä kuvatulla tavalla.

CD

C\l S Keksinnön mukaisen kairauspuomin eräässä suoritusmuodossa putkilinjan ja voi- o mavälineiden virittämän tason ensimmäisellä osalla on ensimmäinen voimaväline

CM

ja toisella osalla on toinen voimaväline.

8

Keksinnön mukaisen kairauspuomin eräässä toisessa suoritusmuodossa voima-välineet ovat hydraulisia sylintereitä, joissa on ainakin ensimmäinen sylinteriosa ja toinen sylinteriosa, ja sylinteriosat on järjestetty menemään toistensa sisälle ja tulemaan ulos toistensa sisältä, niin että hydraulisen sylinterin kokonaispituus 5 muuttuu.

Keksinnön mukaisen kairauspuomin eräässä kolmannessa suoritusmuodossa hydrauliset sylinterit ovat oleellisesti kairauspuomin suuntaisia ja toiset sylinteriosat ovat kiinni kairausprosessin aikana kairauspuomin ensimmäisessä päässä niin, että ne ovat paikoillaan hydraulisen sylinterin pituuden muuttuessa ja suurin 10 osa toisista sylinteriosista on kairauspuomin ulkopuolella. Keksinnön mukaisen kairauspuomin eräässä neljännessä suoritusmuodossa hydraulisten sylinterien toiset osat on järjestetty toimimaan kairauspuomin jatkopuomina tai osana sitä.

Keksinnön mukaisen kairauspuomin eräässä viidennessä suoritusmuodossa voi-mavälineet ovat symmetrisesti tai lähes symmetrisesti putkilinjaan nähden. Kek-15 sinnön mukaisen kairauspuomin eräässä kuudennessa suoritusmuodossa voima-välineet ovat epäsymmetrisesti putkilinjaan nähden ja voimavälineiden aikaansaamat voimat ovat erisuuruisia.

Keksinnön mukaisen kairauspuomin eräässä seitsemännessä suoritusmuodossa kairauspuomissa on runko kairauspuomin tukemiseksi ja mainittu runko jättää ai-20 nakin putkilinjan ja voimavälineiden virittämien suorien tason tai jonkin tämän tason suuntaisen tason ainakin osaksi avoimeksi niin, että kairausputken manuaalinen käsittely kairauspuomilla on mahdollinen. Tämä kairauspuomin avoin osa on käsittelypinta.

Keksinnön mukaisen kairauspuomin eräässä kahdeksannessa suoritusmuodossa o 25 rungon poikkileikkaus on oleellisesti L:n muotoinen. Keksinnön mukaisen kairaus- cö puomin eräässä yhdeksännessä suoritusmuodossa runko koostuu ainakin kah- o ^ desta osasta, jotka ovat kiinni toisissaan niin, että rungon poikkileikkauksessa 0X1 mainittujen osien välinen kulma on yli 90°.

CL

Keksinnön mukaisessa kairauskoneessa, joka on järjestetty liikuteltavaksi eri kai-σ> 30 rauskohteiden välillä, käytetään keksinnön mukaista kairauspuomia.

° Keksinnön mukaisessa menetelmässä kairauskoneen kairausputken manuaali seksi käsittelemiseksi kairauskoneessa käytetään kairauksen aikana keksinnön mukaista kairauspuomia.

9

Keksinnön etuna on, että sen avulla kairauspuomin rakenne voidaan järjestää tukevammaksi ja samalla kevyemmäksi. Keksinnön mukainen kairauspuomi on ergonominen sekä parantaa työturvallisuutta. Lisäksi helpottamalla kairausputken manuaalista käsittelyä kairauspuomi tehostaa kairausprosessia ja tuo näin talou-5 dellista hyötyä.

Keksinnön etuna on myös se, että kairauspuomista saadaan aiempaa pienempi, joten sillä saadaan lisää työtilaa kairauskoneen sisälle. Keksinnön etuna on myös se, että se vähentää kairauskoneen rakenteisiin kohdistuvaa rasitusta, mikä lisää kuluvien osien käyttöikää.

10 Keksinnön avulla pystytään pidentämään kairauskoneen iskunpituutta. Tämä vaikuttaa kairausputken nostossa tai kairauksessa työtehoa parantavasti.

Keksinnön etuna edelleen on se, että sillä pystytään saamaan aikaan suurempia nostovoimia kuin perinteisellä tekniikalla. Tällöin saman kaluston kairaussyvyyttä voidaan lisätä, koska putket saadaan ylös entistä syvemmältä. Myös kairausko-15 neen rakennetta pystytään yksinkertaistamaan.

Lisäksi keksinnön etuna on, että sen avulla hyötysuhde paranee, koska liukukisko-jen ja kelkan liukupalojen välille ei synny nostovoiman momenttivaikutuksen takia ylimääräistä kitkaa. Keksinnön mukainen voimavälineiden asemointi mahdollistaa niiden liikkumattomien osien käytön jatkopuomina, mikä edelleen pienentää kai-20 rauspuomia.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti. Selostuksessa viitataan oheisiin piirustuksiin, joissa ^ kuva 1 esittää erästä tunnettua kairauskonetta, δ cv d> kuva 2 esittää poikkileikkauksen eräästä toisesta tunnetusta kairauskoneesta o ^ 25 sivultapäin tarkasteltuna, δ | kuva 3 esittää esimerkin kairauskoneesta, jossa on keksinnön mukainen kai- ^ rauspuomi,

(M

CD

kuva 4 esittää esimerkin keksinnön mukaisesta kairauspuomista voimavälinei- ^ den ja kelkan eri asennoissa, 30 kuva 5 esittää esimerkin keksinnön mukaisesta kairauspuomista päältä, 10 kuva 6 esittää kuvan 5 kairauspuomin sivulta, kuva 7 esittää kuvan 5 kairauspuomin tarkasteltuna molemmista päistä ja poikkileikkauksena kahdesta kohtaa, kuva 8 esittää esimerkin eräästä keksinnön mukaisesta kairauspuomista sen 5 ensimmäisen pään suunnasta tarkasteltuna ja kuva 9 esittää esimerkin kuvan 8 mukaisesta kairauspuomista tarkasteltuna suunnasta, josta kairausputkien käsittely tapahtuu.

Kuvat 1 ja 2 selostettiin tekniikan kuvauksen yhteydessä.

Seuraavassa selityksessä olevat suoritusmuodot ovat vain esimerkinomaisia ja 10 alan ammattilainen voi toteuttaa keksinnön perusajatuksen myös jollain muulla kuin selityksessä kuvatulla tavalla. Vaikka selityksessä voidaan viitata erääseen suoritusmuotoon tai suoritusmuotoihin useissa paikoissa, niin tämä ei merkitse sitä, että viittaus kohdistuisi vain yhteen kuvattuun suoritusmuotoon tai että kuvattu piirre olisi käyttökelpoinen vain yhdessä kuvatussa suoritusmuodossa. Kahden 15 tai useamman suoritusmuodon yksittäiset piirteet voidaan yhdistää ja näin aikaansaada uusia keksinnön suoritusmuotoja.

Kuvassa 3 on esimerkki kairauskoneesta 300 sivuttaispoikkileikkauksena, jossa on keksinnön mukainen kairauspuomi 303. Kairauskoneessa on runko 309, joka suojaa kairauskoneen osia ja käyttäjiä, sekä avattava ja liikuteltava katto 301, jo-20 hon kuuluu esimerkiksi myös putkiteline, jonka varaan kairausreiästä nostettuja kairausputkisegmenttejä voidaan latoa. Lisäksi kairauskoneessa on voimanlähde. Tämä voi esimerkiksi olla moottori tai akku tai näiden yhdistelmiä. Rungon asensi toa maanpintaan 312 nähden voidaan säätää esimerkiksi säädettävillä tukielimillä.

Lisäksi kairauskoneessa on välineet kairauspuomin liikuttamiseksi. Yleisesti kai- 0 25 rauspuomia liikutetaan yhdessä tasossa, joka määrää sen kallistuskulman, joka ^ samalla on kairausputken linjan 306 kallistus. Kairauspuomin suunta ja kairaus- 1 putken linjan suunta valitaan kairauskoneen rungon asennolla. On myös kairaus- “ koneita, jossa kairauspuomin suunta voidaan valita kairauspuomin asennolla, mut- ^ ta kuvien mukaisissa koneissa sivuttaissuunnan kääntö tehdään runkoa kääntä-

CD

^ 30 mällä. Kairauspuomissa on ensimmäinen pää 302 ja toinen pää 310. Toinen pää ^ on kairaussuuntaa kohden eli maastossa kairatessa alempana kuin ensimmäinen pää. Kairauspuomissa on pyöritysyksikkö 304, jossa on tarrainleuat 305 kairaus-putken pitämiseksi paikoillaan ja voiman siirtämiseksi kairausputkeen. Pyöritysyk-sikköä liikutetaan kairauspuomia pitkin kelkalla. Kairauspuomissa on kairausput- 11 ken käsittelypinta 311, joka on avoin kairausputken ja kairausputkisegmenttien reitille kairauspuomissa.

Kelkkaan kohdistetaan voimaa voimavälineillä 308. Esimerkissä voimavälineitä on kaksi, mutta kuvassa toinen on poikkileikkauksen toisessa osassa ja näin jää nä-5 kymättömiin. Esimerkin mukaisessa tapauksessa voimavälineet ovat hydraulisia sylintereitä. Tällainen sylinteri on kaksi- tai useampiosainen. Yksi osa menee toisen osan sisään tai tulee ulos toisen osan sisältä. Tällöin sylinterin kokonaispituus muuttuu. Nämä liikkeet on toteutettu hydrauliikalla, joka saa käyttövoimansa kai-rauskoneen 300 voimanlähteestä. Jos sylinterin eri osat kiinnitetään eri kohteisiin, 10 näiden kohteiden välille voidaan kohdistaa voimia. Esimerkiksi hydraulisen sylinterin yksi osa kiinnitetään kelkkaan ja toinen osa kiinnitetään kairauspuomiin ja tarkemmin sen runkorakenteeseen. Tällöin sylinterin pituutta muuteltaessa voidaan kelkkaa liikuttaa. Kuvassa hydraulisen sylinterin toinen osa on kairauspuomin suuntaisesti kiinnitettynä kairauspuomin ensimmäisen päähän 302 niin, että toiset 15 osat ovat osaksi kairauspuomin ulkopuolella ja sylinterin ensimmäinen osa on järjestetty meneväksi toisen osan sisälle. Sylinterin ensimmäinen osa on kiinnitetty kelkkaan. Koska sylinterin toinen osa pysyy paikallaan, ensimmäisen osan liikkuessa toiseen osaan nähden se liikuttaa kelkkaa. Jos pyöritysyksikössä 304 kiinni olevat tarrainleuat 305 pitävät kiinni kairausputkesta, voidaan tällöin kohdistaa 20 kairausputkeen kairauspuomin suuntaisia voimia. Koska hydraulisten sylinterien toiset osat ovat kairauspuomin ulkopuolella ja kairauspuomin suuntaisia eivätkä ne liiku kairausprosessin aikana, niitä voidaan käyttää korvaamaan jatkopuomi joko kokonaan tai osaksi.

Kairauspuomi 303 on sellaisessa asennossa, että kairausputken käsittelypinta 311 25 on kallistuneena siihen suuntaan, jossa kairauskoneessa 300 kairausputkea ja ^ kairausputkisegmenttejä käsitellään. Tämä kallistus voidaan ajatella toteutettavan ™ kääntämällä kairauspuomia asennosta, jossa kairausputken käsittelypinta on kai-

CD

9 rauspuomin yläpinnassa, pitämällä kääntöakselina kairausputken linjaa 306. Täl- cvi löin kairauspuomin runko voi olla kairauspuomin niissä osissa, joissa se ei peitä ir 30 kairausputken käsittelypintaa tai muuten estä kairausputken käsittelyä. Tämä kai-

CL

listus mahdollistaa helpomman pääsyn kairausputken käsittelypinnalle eikä putki-σί en käsittelijän, kuten apukairaajan, tarvitse kurkotella kairauspuomin päälle.

° Kuvassa 4 on esitetty yksityiskohtaisesti esimerkki eräästä keksinnön mukaisesta kairauspuomista 400. Kuvassa on kolme kohtaa, joissa kairauspuomin voimaväli-35 neinä toimivat hydrauliset sylinterit ja kelkka ovat eri asennoissa.

12

Kuvassa 4 on kairauspuomi 400, jossa on ensimmäinen pää 402 ja toinen pää 412. Kairatessa toinen pää on kohden kairaussuuntaa. Kairauspuomissa on runko 408 kairauspuomin tukemiseksi ja sen rakenteiden suojaamiseksi. Esimerkin mukaisessa rungossa on kaksi suunnikkaan muotoista levyä, jotka ovat kairaus- 5 puomin rakenteiden suuntaisesti. Levyt on kiinnitetty toisiinsa pitkiltä sivuiltaan. Runko voi olla myös yksiosainen, jolloin se on taivutettu, tai se voi olla rakennettu esimerkiksi erillisistä palkeista ja levyistä, jotka on hitsattu yhtenäiseksi rakenteeksi. Olennaista on se, että runko jättää osan kairauspuomista avoimeksi niin, että kairauspuomin kairausputken ja kairausputkisegmenttien reitti on saavutettavissa. 10 Tätä avointa osaa kutsutaan käsittelypinnaksi. Esimerkissä runko peittää kairaus-puomin alapinnan eli sen pinnan, joka kairauspuomia käänneltäessä asetettaessa sitä kairaussuuntaan voi joutua kairauskoneen lattiaa päin. Lisäksi runko yltää kairauspuomin sille puolen, joka on vastakkainen kairauspuomin sitä puolta, jonka suunnasta kairausputkea on tarkoitus käsitellä. Rungossa voi olla lisäksi tukiosia 15 ja tukikappaleita, mutta ne on sijoitettu niin, että ne eivät haittaa kairausputken käsittelyä kairauspuomissa.

Rungossa 408 on lisäksi päätyrakenteet, jotka ovat kairauspuomin 400 päissä. Päätyrakenteissa on muotoilut kairausputkea varten. Kairauspuomin ensimmäisessä päässä 402 olevassa päätyrakenteessa on ensimmäisen pään muotoilu 20 401 ja toisessa päässä 412 olevassa päätyrakenteessa on toisen pään muotoilu 413. Muotoilut ovat edullisesti sellaisia, että kairausputki ei kairausprosessin aikana osu runkoon ja että huoltotoimet voidaan helposti suorittaa.

Rungon 408 sisällä ovat pyöritysyksikkö 410, tarrainleuat, jotka ovat tässä esimerkissä pyöritysyksikön sisällä eivätkä näy kuvassa, kelkka 414 pyöritysyksikön lii-25 kuttamiseksi, alaleukapaketti (ei näy kuvassa), liukukiskot 406 kelkan liikkeiden ^ ohjaamiseksi ja kelkan pitämiseksi asennossaan sekä voimavälineet: ensimmäi- ™ nen voimaväline 404 ja toinen voimaväline 407.

CD

cp

Pyöritysyksiköllä 401 tartutaan tarrainleuoilla kiinni kairausputkesta ja pidetään X kairausputkea paikoillaan pyöritysyksikköön nähden tai pyöritetään kairausputkea.

“ 30 Voima tähän saadaan pyöritysmoottorilta 409, joka on pyöritysyksikön osa. Pyöri- gj tysmoottori toimii esimerkiksi hydraulisesti, mutta muutkin sovellukset ovat mah- dollisia. Pyöritysmoottorin käyttövoima saadaan kairauskoneelta ja sen voimanläh-^ teeltä. Pyöritysyksikössä on reikä 411, jonka kautta kairausputki kulkee pyöri tysyksikön läpi. Pyöritysyksikkö on kiinnitetty kelkkaan 414. Kelkka liikkuu kairaus-35 puomin 400 pituusakselin suuntaisesti rungon 408 sisäpinnassa olevia liukukisko-ja 406 pitkin. Kuvassa on näkyvillä kolme liukukiskoa, mutta niiden lukumäärä voi 13 olla muukin. Edullisesti kelkassa on liukupaloja kitkan pienentämiseksi kelkan ja liukukiskojen välillä. Kelkka on rakennettu niin tukevaksi, että esimerkiksi kairaus-putkea nostettaessa sen muoto tai asento ei oleellisesti muutu. Kelkalla on ala-asento, jolloin se on kairauspuomin toisessa päässä 412, ja yläasento, jolloin se 5 on kairauspuomin ensimmäisessä päässä 402. On huomattavaa, että kelkka ala-asennossaan voi joissain tapauksissa olla korkeammalla kuin yläasennossaan, esimerkiksi porattaessa kaivoksessa yläviistoon. Kelkkaa liikutetaan kohdistamalla siihen voimaa voimavälineillä, jotka ovat kiinnitetyt kelkan siihen päähän, joka on kairauspuomin ensimmäistä päätä kohden.

10 Ensimmäinen voimaväline 404 ja toinen voimaväline 407 ovat hydraulisia sylintereitä, jotka ovat pitkänomaisia putkimaisia rakenteita ja joissa on osia, jotka menevät toistensa sisään. Voimavälineet ovat kairauspuomin suuntaisesti. Ensimmäisessä voimavälineessä on ensimmäisen voimavälineen ensimmäinen sylinteriosa 416 ja toinen sylinteriosa 403. Toisessa voimavälineessä on toisen voimavälineen 15 ensimmäinen sylinteriosa 417 ja toinen sylinteriosa 405. Tässä esimerkissä voimavälineen ensimmäinen sylinteriosa on varsi, jonka päässä on mäntä ja toinen sylinteriosa on sylinteri. Voimavälineiden ensimmäiset sylinteriosat menevät toisten sylinteriosien sisälle. Ensimmäisten sylinteriosien kairauspuomin toista päätä 412 lähempänä olevat päät ovat kiinni kelkassa 414. Toisten sylinteriosien siinä 20 päässä, jonka sisään ensimmäiset sylinteriosat menevät tai kyseisen pään läheisyydessä, on kiinnitysjärjestely 415, jolla toinen sylinteriosa on kiinnitettävissä ensimmäiseen päähän 402 kairauspuomin runkoon 408. Tämä kiinnitysjärjestely on avattavissa ja suljettavissa. On myös olemassa hydraulisia sylintereitä, joissa on molemmissa päistään kiinni oleva varsi, jota pitkin liikkuu edestakaisin sylinteri.

25 Kuvan 4 kohdassa a kelkka 414 on ala-asennossaan eli se on kairauspuomin toi-^ sessa päässä 412. Kiinnitysjärjestelyt 415 ovat irti rungosta 408. Ensimmäiset sy- ™ linteriosat ovat toisten sylinteriosien sisällä. Tällöin voimavälineenä käytetyn hyd- 05 9 raulisen sylinterin isku on minimissään, ja toiset sylinteriosat ovat oleellisesti kai- cj rauspuomin rungon sisällä. Tämä helpottaa kairauskoneen saattamista kuljetus- | 30 kuntoon, kun kairauspuomin rakenne lyhenee.

gj Kuvan 4 kohdassa b kelkka 414 on ala-asennossaan ja kiinnitysjärjestelyt 415 ovat kiinnitetty runkoon 408 kairauspuomin ensimmäiseen päähän 402. Nyt en-^ simmäiset sylinteriosat ovat toisten sylinteriosien ulkopuolella. Tällöin voimaväli neenä käytetyn hydraulisen sylinterin isku on maksimissaan.

14

Kuvan 4 kohdassa c kelkka 414 on yläasennossaan ja kiinnitysjärjestelyt 415 ovat kiinnitetty runkoon 408 kairauspuomin ensimmäiseen päähän 402. Nyt ensimmäiset sylinteriosat ovat toisten sylinteriosien sisällä. Tällöin voimavälineenä käytetyn hydraulisen sylinterin isku on minimissään.

5 Kun kelkkaa liikutellaan ylä- ja ala-asennon välillä voimavälineillä, kairausputkeen voidaan kohdistaa kairauspuomin suuntaisia voimia. Kairausputkea voidaan painaa alaspäin tai sitä voidaan nostaa. Kairauspuomin iskunpituus on se matka, jota kairausputkea voidaan liikuttaa irrottamatta tarrainleukojen otetta kairausputkesta. Eli jos tarrainleuat pitävät kairausputkesta kiinni ja kelkka liikutetaan ala-10 asennosta yläasentoon, iskunpituus on kelkan mainittujen asentojen välissä liikkuma matka. Kuvassa 4 iskunpituuden voidaan sanoa olevan kelkan 414 kohdassa b kairauspuomin ensimmäisen pään puoleisesta päästä kohtaan, jossa kelkan mainittu pää on kohdan c mukaisesti yläasennossaan. Tämä on esimerkin mukaisessa tapauksessa lähellä kiinnitysjärjestelyiden 415 pintaa.

15 Kuvassa 5 on esimerkki keksinnön mukaisesta kairauspuomista 500 kuvattuna ylhäältäpäin. Tämä suunta tarkoittaa, että kairauspuomia tarkastellaan suunnasta, joka on vastapäisellä puolen kairauspuomin alapintaa. Kairauspuomissa on ensimmäinen pää 512 ja toinen pää 509 sekä käsittelypinta 515.

Kairauspuomissa 500 on runko 506, jossa rungossa on pohjaosa 516, joka peittää 20 kairauspuomin alapinnan. Runko peittää myös kairauspuomin sen sivupinnan, joka on vastakkaisella puolen sitä suuntaa mistä kairauspuomia ja kairausputkea on tarkoitus käsitellä. Esimerkissä runko on muodostettu kahdesta levystä sekä päätyosista, jotka ovat kairauspuomin päissä. Runko voi olla muunkin muotoinen, kuten esimerkiksi sen halkaisija voi olla puolikaaren muotoinen. Runko jättää kä-^ 25 sittelypinnan 515 avoimeksi niin, että kairausputkea ja kairausputkisegmenttejä ™ voidaan käsitellä kairauspuomissa, kuten esimerkiksi asettaa paikalleen ja pois- 0 taa. Kairauspuomissa on pyöritysyksikkö 508, jossa on pyöritysmoottori 507. Pyö- ^ ritysyksikkö on kelkassa 514. Rungon sisäpinnassa on yksi tai useampi liukukisko 1 kelkan liikkeiden ohjaamiseksi ja kitkan vähentämiseksi. Kairauspuomissa on voi-30 mavälineitä kelkan ja samalla pyöritysyksikön kiinnipitämän kairausputken liikut- gj tamiseksi. Esimerkissä voimavälineinä on ensimmäinen hydraulinen sylinteri 502 ^ ja toinen hydraulinen sylinteri 511. Ensimmäisessä hydraulisessa sylinterissä on ^ ensimmäinen sylinteriosa 504 ja toinen sylinteriosa 501. Toisessa hydraulisessa sylinterissä on ensimmäinen sylinteriosa 513 ja toinen sylinteriosa 510. Hydraulis-35 ten sylinterien sisällä varren puolella vaikuttavat hydraulipaineet vetävät ensimmäiset sylinteriosat toisten sylinteriosien sisälle tai männän puolella vaikuttavat 15 hydraulipaineet työntävät ne ulos sieltä. Voimavälineiden kelkkaan kohdistama voima on kairauspuomin pituusakselin suuntainen. Toiset sylinteriosat on kiinnitetty kiinnitysvälineillä 503 päistään kiinni kairauspuomin ensimmäiseen päähän liikkumattomiksi runkoon nähden. Tällöin toiset sylinteriosat ovat olennaisesti kai-5 rauspuomin rakenteiden ulkopuolella. Kelkka on ala-asennossaan, jolloin ensimmäiset sylinteriosat ovat toisten sylinteriosien ulkopuolella. Koska toiset sylinteriosat pysyvät paikoillaan kairauspuomin käytön aikana, niitä voidaan käyttää jat-kopuomina tai niiden osana, jolloin kairauskoneessa ei tarvita erillistä jatkopuomia.

Kuvassa 6 on kuvan 5 mukainen kairauspuomi 500 tarkasteltuna sivultapäin. Kai-10 rauspuomin alapinta on kuvassa oikealla. Rungon 506 pohjaosa 516 peittää alapintaa. Kuvaan on merkitty kohdat a, b. c ja d, jotka osoittavat kuvan 7 vastaavien kohtien paikat. Kohdat a ja d ovat suuntia, joista kairauspuomia tarkastellaan ja kohdat b ja c ovat poikkileikkauskohtia.

Kuvassa 7 on esitetty kuvan 5 mukainen kairauspuomi tarkasteltuna sen päistä 15 sekä poikkileikkauksena kahdesta kohtaa.

Kuvassa 7a kairauspuomin 500 toista päätä tarkastellaan suunnasta a kuvan 6 mukaisesti. Kairauspuomin toista päätä on suojaamassa rungon 506 päätyraken-ne, jossa on muotoilu 701 kairausputkea ja huoltoja varten. Kairauspuomissa on käsittelypinta 515. Kairauspuomissa on pyöritysyksikkö 508, joka saa käyttövoi-20 mansa pyöritysmoottorilta 507. Pyöritysyksikön läpi kulkee reikä 702 kairausputkea varten. Reiän keskellä on putkilinja, joka on suora, jonka suuntaisesti kairaus-putki kulkee kairauspuomissa. Lisäksi putkilinja on olennaisesti kairausputken keskilinjalla.

Kuvassa 7b on kairauspuomin 500 poikkileikkaus kuvan 6 kohdasta b suunnasta a o 25 tarkasteltuna. Rungossa 506 on pohjaosa 516 ja sivuosa 704. Pohjaosa peittää σ> kairauspuomin alapintaa ja sivuosa kairauspuomin sitä sivupintaa, joka on vasta-

O

^ päisellä puolen kairauspuomin sitä puolta, jonka suunnasta kairausputkea on tar- ™ koitus käsitellä kairauspuomissa. Runko jättää siis avoimeksi käsittelypinnan 515.

£ Rungon sisäpinnalla on kairauspuomin suuntaisia liukukiskoja 703. Esimerkissä to 30 liukukiskoja on kolme ja ne ovat rungon reunoissa ja pohjaosan ja sivuosan liitos-ίο kohdassa. Kelkka 514 liukuu liukukiskoja pitkin, δ ^ Kuvassa 7c on kairauspuomin 500 poikkileikkaus kuvan 6 kohdasta c suunnasta d tarkasteltuna. Kuvassa on nähtävissä kelkan 514 kairauspuomin ensimmäisen pään puoleinen pää. Tähän on kiinnitetty ensimmäinen hydraulinen sylinteri 502 ja 16 toinen hydraulinen sylinteri 511 ja näistä ensimmäiset osat: ensimmäinen hydraulisen sylinterin ensimmäinen osa 504 ja toisen hydraulisen sylinterin ensimmäinen osa 513. Sylinterit on kiinnitetty siten, että niiden keskipisteiden välinen suora kulkee olennaisesti putkilinjan kautta tai lähellä sitä. Tällöin kairauspuomis-5 sa putkilinja ja hydraulisten sylinterien keskilinjat eli sylinterien suuntaiset ja niiden keskipisteiden kautta kulkevat suorat virittävät tason. Kun kumpikin sylinteri kohdistaa kelkkaan ja samalla kairausputkeen yhtä suuren voiman ja ne ovat sijoittuneet symmetrisesti putkilinjaan nähden, niiden kairauspuomiin aiheuttamat momentit ovat yhtä suuria mutta vastakkaissuuntaisia, jolloin ne kumoavat toisensa. 10 On huomattava, että tämän kaltaiset momentit voidaan saavuttaa myös voimavä-lineillä, joiden aiheuttamat voimat ovat erisuuruisia mutta samalla niiden etäisyys putkilinjasta on eri. Nämä voimat ja etäisyydet voidaan valita niin, että putkilinjan eri puolilla olevien voimavälineiden aiheuttamat momentit jälleen kumoavat toisensa tai ainakin kompensoivat toisiaan. Voidaan tehdä myös suoritusmuoto, jos-15 sa voimavälineitä on enemmän kuin kaksi. Tällöin voimavälineet voivat olla jakautuneet tasaisesti putkilinjan eri puolille tai putkilinjan eri puolilla on eri määrä voimavälineitä. Esimerkiksi toisella puolella on kaksi voimavälinettä ja toisella puolella yksi. Myös näissä tapauksissa voimavälineiden voimat ja sijainnit mitoitetaan niin, että momentit kumoavat toisensa. Sylinterien keskilinjojen ja putkilinjan virit-20 tämä taso on olennaisesti kallellaan kohti sitä suuntaa mistä kairauspuomia ja kai-rausputkea on tarkoitus käsitellä. Tällöin ensimmäinen hydraulinen sylinteri 502 on korkeammalla kuin toinen hydraulinen sylinteri 511 pohjaosaan 516 nähden eli ensimmäinen hydraulinen sylinteri on kauempana pohjaosasta kuin toinen hydraulinen sylinteri.

25 Kuvassa 7d kairauspuomin 500 ensimmäistä päätä tarkastellaan suunnasta d ku-van 6 mukaisesti. Kairauspuomin ensimmäistä päätä on suojaamassa rungon 506 o päätyrakenne, jossa on muotoilu 705 kairausputkea varten. Ensimmäinen hyd- 05 raulisen sylinterin 502 toinen osa 501 ja toisen hydraulisen sylinterin 511 toinen

O

osa 510 on kiinnitetty kiinnitysosilla 503 runkoon.

C\j | 30 Kuvassa 8 on esimerkki eräästä keksinnön mukaisesta kairauspuomista tarkastel- ^ tuna sen ensimmäisen pään suunnasta. Kairauspuomin alapinta 808 on kuvassa σί alaspäin. Kairauspuomissa on kairausputken väylä 807, joka kulkee kairaus- ΪΙ puomin läpi, ja kairausputki kulkee tätä väylää pitkin. Väylän keskellä on putkilinja

O

^ 801. Kairauspuomissa on ensimmäinen voimaväline 805 ja toinen voimaväline 35 802. Voimavälineet ovat putkilinjan suuntaisia ja voimavälineiden keskipisteiden kautta kulkee voimavälinesuora. Ensimmäinen voimaväline virittää ensimmäisen 17 voimavälinesuoran 806 ja toinen voimaväline virittää toisen voimavälinesuoran 803. Kyseisten suorien ja putkilinjan suunnat ovat kohtisuorassa kuvan tasoon nähden. Keksinnön mukaisesti kuvan esittämässä esimerkissä kairauspuomissa putkilinja ja voimavälinesuorat ovat samassa tasossa 804. Kukin voimaväline koh-5 distaessaan voimaa kairauspuomin kelkkaan aiheuttaa kairauspuomiin momentin M. Momentin suunta ja suuruus riippuvat voimavälineen aiheuttaman voiman suuruudesta ja voimavälinesuoran ja putkilinjan etäisyydestä. Esimerkissä voimaväli-neet ovat sijoittuneet symmetrisesti ja niiden aiheuttamat momentit ovat yhtä suuret mutta vastakkaissuuntaiset. Tällöin kairauspuomiin kohdistuvat voimavälinei-10 den aiheuttamat momentit kumoutuvat. Tämä voimavälineiden momenttivoimien kumoaminen voidaan tehdä muunkinlaisella konfiguraatiolla kuin tässä esimerkissä on kuvattu. Oleellista on se, että voimavälinesuorien ja putkilinjan virittämä taso 804 on putkilinjan jakama ja voimavälineiden aiheuttamat momentit putkilinjan eri puolilla ovat yhtä suuria ja vastakkaissuuntaisia eli niiden itseisarvot ovat yhtä suu-15 ria tai lähellä toisiaan.

Kuvassa 9 on kuvan 8 mukainen kairauspuomi tarkasteluna kuvaan 8 merkityn tason e suunnasta. Kuvaan on merkitty esimerkinomaisesti kairauspuomissa vaikuttavia voimia. Kuvassa on ensimmäisen voimavälineen 805 aiheuttama voima F1 ja toisen voimavälineen 802 aiheuttama voima F2. Lisäksi kairausputki itses-20 sään aiheuttaa voiman F3, joka on vastakkaissuuntainen voimavälineiden aiheuttamille voimille. Kuvaan on merkitty myös esimerkinomaisesti voimavälineiden aiheuttamat momentit M1 ja M2. Ensimmäinen voimaväline aiheuttaa momentin M1 ja toinen voimaväline momentin M2. Koska voimavälineet ovat putkilinjan eri puolilla, M1 ja M2 ovat vastakkaissuuntaiset. Tällöin momentit kumoavat toisensa 25 tai ainakin kompensoivat toistensa vaikutuksia. Jos kairauspuomissa vaikuttaisi vain jompikumpi voimaväline, sen aiheuttama momentti aiheuttaisi runkoon 808 ja o kairauspuomin muihin rakenteisiin taivutusta ja jonkin verran vääntöä. Keksinnön σ> mukaisella järjestelyllä momenttien aiheuttamaa vaikutusta voidaan kumota, o i c\i Edellä on kuvattu eräitä keksinnön mukaisia edullisia suoritusmuotoja. Keksintö ei | 30 rajoitu juuri kuvattuihin ratkaisuihin, vaan keksinnöllistä ajatusta voidaan soveltaa ^ lukuisilla tavoilla patenttivaatimusten asettamissa rajoissa.

(M

σ> tn δ

(M

Claims (12)

1. Kairauskoneen (300) kairauspuomi (303; 400; 500), jossa kairauspuomissa on ensimmäinen pää (302; 402; 512) ja toinen pää (310; 412; 509) ja toinen pää on käytössä kohti kairaussuuntaa (316), kelkka (414; 514;), joka on liikuteltavissa 5 kairauspuomia pitkin, jossa kelkassa on pyöritysyksikkö (304; 410; 508) ja tarrain-leuat (305) ja ainakin kaksi voimavälinettä, ensimmäinen voimaväline (404; 502; 805) ja toinen voimaväline (407; 511; 802) kelkan liikuttamiseksi ja voimavälineet on kiinnitetty kelkkaan joko suoraan tai välikappaleen tai välitysmekanismin avulla ja voimavälineet on sijoitettu niin, että kairausputken virittämä putkilinja (801) ja 10 voimavälineiden virittämät suorat (803, 806) ovat oleellisesti samassa tasossa (804) ja putkilinja on oleellisesti voimavälineiden virittämien suorien välissä jakaen mainitun tason ensimmäiseen osaan ja toiseen osaan ja ensimmäisellä osalla olevien voimavälineiden aiheuttaman momentin M1 ja toisella osalla olevien voimavälineiden aiheuttaman momentin M2 itseisarvot ovat oleellisesti yhtä suuria, 15 tunnettu siitä, että mainittu taso on kalteva siihen suuntaan, jossa käsitellään kai-rausputkea ja sen osia niin, että kairauspuomin kääntöakselina on mainittu putki-linja.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kairauspuomi (303; 400; 500), tunnettu siitä, että putkilinjan (801) ja voimavälineiden (404, 407; 502, 511; 802, 805) virit- 20 tämän tason (804) ensimmäisellä osalla on ensimmäinen voimaväline (404; 502; 805) ja toisella osalla on toinen voimaväline (407; 511; 802).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kairauspuomi (303; 400; 500), tunnettu siitä, että voimavälineet ovat hydraulisia sylintereitä, joissa on ainakin ensimmäinen sylinteriosa (416, 417; 504, 513) ja toinen sylinteriosa (403, 405; 501, 510), ja „ 25 sylinteriosat on järjestetty menemään toistensa sisälle ja tulemaan ulos toistensa o sisältä, niin että hydraulisen sylinterin kokonaispituus muuttuu. CO o

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen kairauspuomi (303; 400; 500), tunnettu ™ siitä, että hydrauliset sylinterit ovat oleellisesti kairauspuomin suuntaisia, ja toiset £ sylinteriosat (403, 405; 501, 510) ovat kiinni kairausprosessin aikana kairaus ko 30 puomin ensimmäisessä päässä (302; 402; 512) niin, että ne ovat paikoillaan hyd-lo raulisen sylinterin pituuden muuttuessa ja suurin osa toisista sylinteriosista on kai- o rauspuomin ulkopuolella. C\J

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen kairauspuomi (303; 400; 500), tunnettu siitä, että hydraulisten sylinterien toiset sylinteriosat (403, 405; 501, 510) on järjestetty toimimaan kairauspuomin jatkopuomina tai osana sitä.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen kairauspuomi (303; 400; 500), 5 tunnettu siitä, että voimavälineet (404, 407; 502, 511; 802, 805) ovat symmetrisesti tai lähes symmetrisesti putkilinjaan (801) nähden.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen kairauspuomi (303; 400; 500), tunnettu siitä, että voimavälineet ovat epäsymmetrisesti (404, 407; 502, 511; 802, 805) putkilinjaan (801) nähden ja voimavälineiden aikaansaamat voimat ovat 10 erisuuruisia.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen kairauspuomi (303; 400; 500), tunnettu siitä, että kairauspuomissa on runko (408; 506) kairauspuomin tukemiseksi, ja mainittu runko jättää ainakin mainitun tason (804) tai jonkin sen suuntaisen tason ainakin osaksi avoimeksi niin, että kairausputken manuaalinen käsittely 15 kairauspuomilla on mahdollinen.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen kairauspuomi (303; 400; 500), tunnettu siitä, että rungon (408; 506) poikkileikkaus on oleellisesti L:n muotoinen.

10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen kairauspuomi (303; 400; 500), tunnettu siitä, että runko koostuu ainakin kahdesta osasta jotka ovat kiinni toisissaan niin, 20 että rungon poikkileikkauksessa mainittujen osien välinen kulma on yli 90°. £2

11. Kairauskone (300), joka on järjestetty liikuteltavaksi eri kairauskohteiden vä- ° Iillä, tunnettu siitä, että kairauskoneessa on vaatimuksen 1 mukainen kairaus- 8 puomi (303; 400; 500). o C\J

12. Menetelmä kairauskoneen (300) kairausputken manuaaliseksi käsittelemi- 25 seksi tunnettu siitä, että kairauskoneessa käytetään kairauksen aikana vaatimuk- gj sen 1 mukaista kairauspuomia (303; 400; 500). m δ c\j