FI130193B - Poralaite porareiän poraamiseksi maaperään - Google Patents

Abstract

Keksintö koskee poralaitetta (100) porareiän (22) poraamiseksi maaperään (102), joka poralaite (100) käsittää useampiosaisen terän (5,9), iskulaitteen (14), pyörityslaitteen (50), ensimmäisen virtauskanavan, suojaputken (3) ja sovitelman (24) suojaputken (3) vetämiseksi porareikään, jossa terään (5,9) kuuluu pilottiterä (9) ja laajennusvälineet (5), pilottiterän (9) käsittäessä - teräpinnan (12), - huuhtelukanavan (4), - ainakin yksi paluukanava (1), - ainakin yksi terähuuhtelukanava (10), jossa paluukanavan (1) tai paluukanavien (1) yhteenlaskettu poikkipinta-ala on suurempi kuin terähuuhtelukanavan (10) tai terähuuhtelukanavien (10) yhteenlaskettu poikkipinta-ala, ja - ainakin yksi poistokanava (7), joka on virtaussuunnassa poikkipinta-alaltaan laajeneva teräpinnalta (12) kohti suojaputken (3) sisätilaa (20), ja poistokanavan (7) syvyys on kasvava poistokanavan (7) leveyssuunnassa terän (5,9) pyörimissuunnalle vastakkaiseen suuntaan, ja laajennusvälineet (5) ulottuvat terän (5,9) pituussuunnassa pilottiterän (9) etupuolelle poraussuunnassa, jolloin terähuuhtelukanavan (10) pää pilottiterän (9) naamalla on terän (5,9) radiaalisuunnassa pilottiterän (9) ja laajennusvälineiden (5) välillä.

Description

PORALAITE PORAREIÄN PORAAMISEKSI MAAPERÄÄN

Keksinnön kohteena on poralaite porareiän poraamiseksi maape- rään, joka poralaite käsittää useampiosaisen terän, iskulaitteen yhdistettynä terään iskuliikkeen antamiseksi terälle, pyöri- tyslaitteen terän pyörittämiseksi, ensimmäisen virtauskanavan yhdistettynä iskulaitteeseen paineellisen työilmavirtauksen johtamiseksi iskulaitteelle iskulaitteen käyttämiseksi, suojaputken käsittäen etuosan ja sisätilan sovitettuna vedet- täväksi porauksen yhteydessä porattavaan porareikään ja sovitelman suojaputken etuosan ja terän välillä suojaputken vetämiseksi porareikään terän perässä sovitelman välityksellä, jossa terään kuuluu - pilottiterä ja laajennusvälineet, pilottiterän käsittäessä teräpinnan, - huuhtelukanava muodostettuna pilottiterään huuhte- luilmavirtauksen johtamiseksi iskulaitteelta mainitulle terälle, - ainakin yksi paluukanava sovitettuna pilottiterään huuhtelukanavan ja suojaputken sisätilan välille osan huuhte- luilmavirtauksen johtamiseksi suoraan suojaputken sisätilaan, jossa paluukanava haarautuu huuhtelukanavasta, - ainakin yksi terähuuhtelukanava sovitettuna pilotti- — terään huuhtelukanavan ja pilottiterän teräpinnan välille osan

O 25 huuhteluilmavirtauksen johtamiseksi teräpinnalle teräpinnan ro huuhtelemiseksi, jossa paluukanavan tai paluukanavien yhteen- 0 laskettu poikkipinta-ala on suurempi kuin terähuuhtelukanavan = tai terähuuhtelukanavien yhteenlaskettu poikkipinta-ala, ja

N - poistokanava sovitettuna pilottiterään teräpinnan ja io 30 suojaputken sisätilan välille paineilmavirtauksen johtamiseksi

N suojaputken sisätilaan, joka poistokanava on terän cpyöri-

N misakselin suuntainen ja sovitettu virtaussuunnassa poikki- pinta-alaltaan laajenevaksi mentäessä teräpinnalta kohti suojaputken sisätilaa, jossa poistokanavalla on terän pituus-

suuntaiset reunat, terän radiaalisuuntainen syvyys ja reunojen välinen leveys, ja poistokanavan syvyys on kasvava poistokanavan leveyssuunnassa terän pyörimissuunnalle vastakkaiseen suuntaan mentäessä porausjätteen siirtymisen helpottamiseksi.

Ilmalla toimivien iskevien sekä samalla porareikää putkittavien uppoporauslaitteiden ongelmana on ollut huuhtelun järjestäminen siten, että ilman paineiskut eivät pääse aiheuttamaan haittaa maaperässä oleville vanhoille paaluille tai siellä oleville muille rakenteille. Paineilman aiheuttamat haitat ovat esi- merkiksi sellaisia, että paineilma huuhtelee liikaa materiaalia poratusta porareiästä aiheuttaen siten vaarallista painumaa tai jopa täydellistä luhistumista.

Tekniikan tasosta tunnetaan hakijan oma aiempi julkaisu FI 126918

B, jossa ratkaisuna edellä mainittuun ongelmaan on käytetty pilottiterältä putken sisään taaksepäin laajenevia poistoka- navia, joihin johdetaan pääosa huuhteluun tarkoitetusta ilmavirtauksesta teräpintaan johtavien terähuuhtelukanavien ollessa yhteenlasketulta poikkipinta-alaltaan pienempiä kuin suoraan suojaputken sisään taaksepäin johdetut ilmavirtauksen paluukanavat. Tällaisen rakenteen ongelmana on kuitenkin se, että — maaperästä irtoava porausjäte tukkii suojaputken sisäänpäin

O 25 olevia porausjätteen poistokanavia, jolloin paine maaperää ro vasten pääsee kasvamaan. Ongelma pahenee pilottiterän halkai- 0 sijan kasvaessa.

Tr a ~~ Poraushalkaisijan kasvaessa käytetään suurihalkaisijaista io 30 poratankoa nostamaan ilman virtausnopeus sellaiselle tasolle,

N että se pystyy nostamaan porausjätteen ylös porareiästä. Jos

N poratut kiven palaset ovat liian suuria, vaikeuttavat ne poratangon cpyöritystä aiheuttaen lisäkitkaa poratangon ja asennettavan suojaputken välillä. Etenkin jos ilman nopeus ei jaksa lainkaan nostaa kappaleita porareiästä, tulee pyöritys jumiutumaan täysin ja keskeyttää koko poraustoiminnan. Tämän vuoksi tulee soija-ura eli poistokanava valmistaa siten, että vain tietyn kokoinen kivi pääsee ylös suojaputken sisälle.

Suojaputken sisälle pääsevä materiaali on aina niin suurta kuin on mahdollista kulkea poistokanavasta läpi.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada tekniikan tason pora- laitteita tehokkaammin toimiva poralaite, jossa poistokanavien tukkeutumista on vähennetty. Tämän keksinnön tunnusomaiset piirteet ilmenevät oheisesta patenttivaatimuksesta 1.

Keksinnön mukaisen poralaitteen tarkoitus voidaan saavuttaa poralaitteella, johon kuuluu useampiosainen terä, iskulaite yhdistettynä terään iskuliikkeen antamiseksi terälle, pyöri- tyslaite terän pyörittämiseksi, ensimmäinen virtauskanava yhdistettynä iskulaitteeseen paineellisen työilmavirtauksen johtamiseksi iskulaitteelle iskulaitteen käyttämiseksi, suojaputki käsittäen etuosan ja sisätilan sovitettuna vedet- täväksi porauksen yhteydessä porattavaan porareikään ja sovitelma suojaputken etuosan ja terän välillä suojaputken vetämiseksi porareikään terän perässä sovitelman välityksellä.

Terään kuuluu pilottiterä ja laajennusvälineet, pilottiterän — käsittäessä teräpinnan, huuhtelukanavan muodostettuna pilot-

O 25 titerään huuhteluilmavirtauksen johtamiseksi iskulaitteelta ro mainitulle terälle, huuhtelukanavan haarautuessa paluuka- 0 naviksi, ja ainakin yksi paluukanava sovitettuna pilottiterään = osan huuhteluilmavirtauksen johtamiseksi suoraan suojaputken

N sisätilaan. Paluukanava haarautuu huuhtelukanavasta. Lisäksi io 30 terään kuuluu terähuuhtelukanava sovitettuna pilottiterään

N huuhtelukanavan ja pilottiterän teräpinnan välille osan

N huuhteluilmavirtauksen johtamiseksi teräpinnalle teräpinnan huuhtelemiseksi, jossa paluukanavan tai paluukanavien yhteen- laskettu poikkipinta-ala on suurempi kuin terähuuhtelukanavan tai terähuuhtelukanavien yhteenlaskettu poikkipinta-ala, ja ainakin yksi poistokanava sovitettuna pilottiterään teräpinnan ja suojaputken sisätilan välille paineilmavirtauksen johta- miseksi suojaputken sisätilaan. Poistokanava on terän pyöri- misakselin suuntainen ja sovitettu virtaussuunnassa poikki- pinta-alaltaan laajenevaksi mentäessä teräpinnalta kohti suojaputken sisätilaa, jossa poistokanavalla on terän pituus- suuntaiset reunat, terän radiaalisuuntainen syvyys ja reunojen välinen leveys, ja poistokanavan syvyys on kasvava poistokanavan leveyssuunnassa terän pyörimissuunnalle vastakkaiseen suuntaan porausjätteen siirtymisen helpottamiseksi. Laajennusvälineet ulottuvat terän pituussuunnassa pilottiterän etupuolelle poraussuunnassa, jolloin terähuuhtelukanavan pää pilottiterän naamalla on terän radiaalisuunnassa pilottiterän ja laajen- nusvälineiden välillä estäen oleellisesti huuhteluvirtauksen painevaikutuksen porareikään pilottiterän poikkisuunnassa.

Keksinnön mukaisesti poistokanavasta tehdään kallistuva, jolloin pyöritysmomentti ei pääse jarruttamaan kappaleen kulkuprosessia huuhtelukanavan läpi, vaan edesauttaa sen huuhtoutumista ilman mukaan. Jos poistokanava olisi pyörimissuuntaan supistuva, alkaisi pyöritysmomentti jarruttamaan kappaleen kulkua, jolloin ilma ei pysty huuhtelemaan kappaletta poistokanavasta ja perässä — tulevat uudet kappaleet jäävät jumiin edellä kulkevien perään,

O 25 vaikkakin ne olisivat jo jauhautuneet pienemmiksi. Keksinnön ro mukaisella järjestelyllä varmistetaan vain sopivien kallion 0 palasten huuhtelu terän lävitse niin, että ne eivät jarruta, = eivätkä voi jumiutua estäen muiden pienempien porausjätteen

N partikkelien ja muun kivimurskan huuhtelua ylös porareiästä. io 30 Poistokanava laajenee pilottiterän naamalta terän taaksepäin,

N jolloin huuhteluvirtaus pääsee siirtymään koko ajan pienempään

N painetasoon pilottiterältä taaksepäin. Kun laajennusvälineet ulottuvat pilottiterän naamaa pidemmälle, huuhteluvirtauksen painevaikutus kohdistuu terän sivuttaissuunnassa laajennusvä-

lineisiin eikä pääse laajentamaan porareikää sivuttaissuunnassa.

Tällöin poralaite on sovitettu poistamaan pääasiassa maaperän materiaalin, joka tunkeutuu poistokanavan suljetulle alueelle pilottiterän ja laajennusvälineiden välille. 5

Keksinnön mukaisessa poralaitteessa terän pyörimissuunnalle vastakkaiseen suuntaan sekä virtaussuuntaan kohti suojaputken sisätilaa kasvava ainakin yksi poistokanava mahdollistaa tehokkaan porausjätteen poiston teräalueelta. Samalla maaperään kohdistuva paine pysyy pienenä, kun terän taakse suojaputken sisään kohdistuvan paluukanavan tai paluukanavien yhteenlaskettu poikkipinta-ala on suurempi kuin terän teräpintaa kohti suunnattujen terähuuhtelukanavan tai terähuuhtelukanavien yhteenlaskettu poikkipinta-ala. Tällöin kapea terähuuhteluka- nava aiheuttaa riittävän vastapaineen, jotta poralaitteen huuhteluilma kääntyy terän paluukanavaan ja poralaitteen huuhtelu suojaputken sisällä toimii jo ilman maaperästä syntyvää vastapainetta. Poralaitteessa terän pyörimissuunnalle vastak- kaiseen suuntaan kasvava poistokanava mahdollistaa porausjät- teessä olevien kiintoainekappaleiden siirtymisen terän pyöriessä poistokanavassa kohti poistokanavan laajinta reunaa, jossa ne pääsevät vapaasti siirtymään laajenevassa poistokanavassa kohti suojaputken sisätilaa.

O 25 Edullisesti paluukanavia on 2 - 8 kappaletta. Tällöin terä on ro helpompi tasapainottaa ja saadaan riittävän suuri paluuvirtaus 0 suojaputken sisään. x a ~~ Edullisesti terähuuhtelukanavia on 2 - 8 kappaletta. Tällöin io 30 terän teräpinnan huuhtelusta saadaan symmetrinen.

S

Edullisesti poistokanavia on 2 - 8 kappaletta. Tällöin kunkin terähuuhtelukanavan jatkona voi olla poistokanava ja terä- huuhtelukanava, jolloin huuhtelu on symmetristä.

Edullisesti paluukanava on sovitettu pilottiterään huuhtelu- kanavan ja suojaputken sisätilan välille. Tässä yhteydessä puhuttaessa suojaputkesta tulee ymmärtää, että myös suojaputkeen hitsattu hitsauskenkä tai suojaputken yhteydessä oleva ren- gasterä muodostaa osan suojaputkea siinä mielessä, että suojaputki ja hitsauskenkä tai suojaputki ja rengasterä yhdessä rajaavat sisätilaa, johon porausjäte ja paineellinen huuhte- luvirtaus johdetaan.

Edullisesti poistokanava on sovitettu terähuuhtelukanavan jatkeeksi. Tällä tarkoitetaan sitä, että terähuuhtelukanavasta teräpinnalle tuleva teräpintaa huuhteleva paineilmavirtaus johdetaan poistokanavaa pitkin suojaputken sisätilaan.

Edullisesti kunkin poistokanavan syvyys kasvaa 100 - 150 % poraussuunnalle vastaiseen suuntaan poistokanavan leveyssuun- nassa. Tällöin poistokanava on riittävän suuri, jotta myös suurimmat porausjätteen seassa olevan kiintoainekappaleet saadaan johdettu suojaputken sisään.

Edullisesti kunkin poistokanavan syvyys on kasvava koko poistokanavan mitalla terän pyörimisakselin suunnassa. Tällöin — poistokanavaan ei muodostu vastapainetta, mikä vaikeuttaisi

O 25 porausjätteen poistumista ja aiheuttaisi maaperään kohdistuvaa 3 rasitusta.

S

= Edullisesti paluukanava ja terähuuhtelukanava ovat sovitettu

N haarautumaan huuhtelukanavasta oleellisesti samasta kohdasta. io 30 Tällöin terähuuhtelukanavan pienemmän poikkipinta-alan ai-

N heuttama vastapaine ohjaa huuhteluun käytettävä paineilmaa

N paluukanavaan ja suojaputken sisään.

Edullisesti huuhtelukanavalla on päätyseinä, johon huuhtelu-

kanava päättyy pilottiterässä, jonka päätyseinän yhteydessä paluukanava ja terähuuhtelukanava liittyvät huuhtelukanavaan.

Päätyseinä ohjaa virtausta vielä tehokkaammin paluukanavaan.

Erään sovellusmuodon mukaan poistokanavaan kuuluu suora osa ja laajeneva osa, ja poistokanavaan yhdistyy yksi paluukanava poistokanavan laajenevalla osalla. Laajenevalle osalle yhdistyvä poistokanava kaappaa mukaansa poistokanavassa olevaa poraus- jätteen virtausta tehostaen porausjätteen poistumista.

Erään sovellusmuodon mukaan laajeneva osa on tasaisesti laajeneva. Tällöin se on yksinkertainen valmistaa.

Edullisesti pilottiterän halkaisija poistokanavan kohdalla pienenee tasaisesti terän poraussuunnalle vastakkaisessa suunnassa kohdassa, jossa paluukanava yhtyy poistokanavaan.

Toisin sanottuna poistokanavan kasvaa kohti pilottiterän keskustaa mentäessä poraussuunnalle vastakkaiseen suuntaan kohdassa, jossa paluukanava yhtyy poistokanavaan. Tällöin virtauksen vastus pieneen huuhteluvirtauksen paluun suuntaan.

Erään toisen sovellusmuodon mukaan poistokanava on tasaisesti laajeneva koko poistokanavan matkalla.

O 25 Erään sovellusmuodon mukaan laajeneva osa on sovitettu laaje- ro nemaan 30 — 100 % laajenevan osan terän pyörimisakselin 0 suuntaisella pituudellaan.

Tr a ~~ Edullisesti paluukanavan tai paluukanavien yhteenlaskettu io 30 poikkipinta-ala on 20 — 80 % suurempi kuin terähuuhtelukanavan

N tai terähuuhtelukanavien yhteenlaskettu poikkipinta-ala.

N Tällöin huuhteluun käytettävä paineilmavirtaus ohjautuu tehokkaasti paluukanavaan ja terähuuhtelukanavaan kulkeutuva paineilmavirtaus on pienempi vähentäen porareikää laajentavaa vaikutusta.

Erään sovellusmuodon mukaan laajennusvälineet ovat rengasterä.

Rengasterän avulla pilottiterän tekemää porareikdd saadaan laajennettua vedettävän suojaputken edessä rengasterän jäädessä porareikään porauksen loputtua.

Erään toisen sovellusmuodon mukaan Jlaajennusvälineet ovat avarrinterä. Avarrinterä voidaan poistaa porauksen jälkeen porareiästä pilottiterän mukana.

Edullisesti poistokanava on pilottiterän pintaan tehty ura.

Tällöin poistokanava on helppo valmistaa ja poistokanavassa kulkeva paineilma huuhtelee samalla terän ja suojaputken väliä.

Edullisesti sovitelmaan kuuluu hitsauskenkä putken liittämiseksi terään suojaputken vetämiseksi hitsauskengän avulla terän perässä porareikään.

Vaihtoehtoisesti suojaputki voidaan syöttää myös muuten kuin hitsauskenkää käyttäen porareikään.

Edullisesti terähuuhtelukanava aukeaa suoraan maaperää kohti. — Tällöin huuhteluun käytettävä paineilma pääsee huuhtelemaan

O 25 teräpintaa tehokkaasti. Toisin sanottuna tällä tarkoitetaan ro sitä, että paineilmavirtauksen poistuessa terähuuhtelukanavasta 0 se törmää edullisesti suoraan porareiän maaperään eikä erilliseen = terään kuuluvaan pintaan, kuten tekniikan tason mukaisissa

N ratkaisuissa, joissa maaperään kohdistuvaa painetta pyritään io 30 pienentämään törmäyttämällä paineilmavirtaus ensiksi terään ja

N sitä kautta maaperään.

N

Edullisesti poistokanava voi olla laajeneva terän radiaali- suunnassa mentäessä teräpinnalta kohti suojaputken sisätilaa.

Toisin sanottuna poistokanava on syvempi terän radiaalisuunnassa lähempänä suojaputkea kuin teränpinnan läheisyydessä.

Pilottiterän teräpinnan yhteydessä poistokanavan syvyys voi olla 3 - 15 %, edullisesti 5 - 10 % poistokanavan pituudesta poistokanavan siinä reunassa, joka on terän pyörimissuunnassa ensimmäisenä. Pilottiterän teräpinnan yhteydessä poistokanavan syvyys voi olla 15 — 30 %, edullisesti 18 - 25 % poistokanavan pituudesta poistokanavan siinä reunassa, joka on terän pyöri- missuunnassa jälkimmäisenä.

Kunkin poistokanavan syvyys voi kasvaa 100 - 150 % terän pyörimisakselin radiaalisuuntaan poistokanavan leveyssuunnassa mentäessä pilottiterän teräpinnalta suojaputken sisätilaan.

Suojaputken sisällä poistokanavan syvyys voi olla 6 - 25 %, edullisesti 10 - 15 % poistokanavan pituudesta poistokanavan siinä reunassa, joka on terän pyörimissuunnassa ensimmäisenä.

Suojaputken sisällä poistokanavan syvyys voi olla 30 - 50 %, edullisesti 35 - 40 % poistokanavan pituudesta poistokanavan siinä reunassa, joka on terän pyörimissuunnassa jälkimmäisenä.

Poistokanavien edullisesti monisuuntaisen laajenemisen tar- koituksena on varmistaa se, että terän teräpinnalle ja sitä kautta — porareikään syötettävän paineellisen ilmavirtauksen kulkemi-

O 25 selle poistokanavassa ei ole esteitä, jolloin teräpintaa ro huuhteleva paineilmavirtaus pääsee kulkemaan porausjatetta 0 siirtäen laajentamatta porareikää. x a ~~ Edullisesti poistokanavan leveys on tasaisesti kasvava. Tällöin io 30 maaperästä irtoavat kivet pääsevät siirtymään terän pyöriessä

N kohti laajempaa poistokanavan reunaa ja lopulta sitä kautta

N suojaputken sisään.

Vaihtoehtoisesti poistokanavan leveys voi olla myös portaittain kasvava. Tällöin portaan on oltava suojaputken etuosan kohdalla.

Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisiin eräitä keksinnön sovelluksia kuvaaviin piirroksiin, joissa

Kuva 1 esittää keksinnön mukaisen poralaitteen koko- naisuuden sivusta päin,

Kuva 2 esittää keksinnön mukaisen poralaitteen terän ja iskulaitteen periaatekuvana sivusta päin,

Kuva 3 esittää leikkauskuvana keksinnön mukaisen poralaitteen terän sivulta päin,

Kuva 4 esittää poralaitteen terän pilottiterän erillään teräpinnan suunnasta kuvattuna,

Kuva 5 esittää poralaitteen terän pilottiterän erillään sivusta kuvattuna,

Kuva 6a esittää poralaitteen ensimmäisen sovellusmuodon mukaisen terän erillään teräpinnan suunnasta kuvattuna,

Kuva 6b esittää poralaitteen toisen sovellusmuodon mukaisen terän erillään teräpinnan suunnasta kuvattuna,

Kuva 7 esittää poralaitteen terän pilottiterän erillään — sivusta kuvattuna hitsauskengän kanssa,

O 25 Kuva 8 esittää poralaitteen terää aksonometrisesti ro kuvattuna erillään pilottiterän erillään. 2 = Kuvassa 1 on esitetty keksinnön mukainen poralaite 100 koko-

N naisuutena. Poralaite 100 voi olla siirrettävissä esimerkiksi io 30 tuettuna runkoon, jossa on tela-alusta ja torni, johon itse

N poralaite 100 on tuettu. Poralaitteen 100 terää 5,9 pyöritetään

N pyörityslaitteen 50 avulla poratangon 52 välityksellä. Pai- neellinen huuhteluilma toimitetaan terälle 5,9 paineilmaväli- neiltä 54. Keksinnön mukainen poralaite on tarkoitettu put-

kittavaan poraukseen, jossa terän 5,9 perässä syötetään suojaputkea 3, joka on kuvassa 1 esitetty yksinkertaistuksen vuoksi lyhennettynä. Poralaitteen iskulaitteisto, pyöritys- laitteisto, paineilmavälineet ja muu oheislaitteisto voi olla täysin tekniikan tason mukaisia. Keksinnön mukaisella pora- laitteella poratessa terä 5,9 pyörii suojaputken seuratessa terän 5,9 perässä pyörimättömästi.

Kuvan 2 mukaisesti keksinnön mukaiseen poralaitteeseen 100 kuuluu tekniikan tason mukaisesti iskulaite 14, käsittäen edullisesti männän 56, joka iskee ja pyörittää terää 5,9, joka poraa maaperään 102 porareikää 22 vetäen perässään suojaputkea 3.

Kuvan 3 mukaisesti poralaite 100 käsittää useampiosaisen terän 5,9, johon tuodaan huuhteluilmavirtaus iskulaitteen 14 kautta ensimmäistä virtauskanavaa pitkin (ei kuvissa). Terään 5,9 kuuluu edullisesti pilottiterä 9 ja laajennusvälineet 5. Terän 5,9 perässä tuotavaan suojaputkeen 3 kuuluu etuosan 18 ja suojaputken 3 sisään muodostuu sisätila 20 suojaputken 3 ja terän 5,9 varren välille. Suojaputki 3 yhdistetään etuosastaan 18 terän 5,9 yhteyteen sovitelman 24 avulla. Sovitelma 24 on edullisesti hitsauskenkä 11, jonka avulla suojaputki 3 on kytketty pilot- titerän 9 ulkoreunaan. Hitsauskenkä on suojaputkea maahan vetävä — olake ja sen käyttö ei ole välttämätöntä, jos syöttölaite kykenee

O 25 esimerkiksi työntämään suojaputkea syntyneeseen porareikään 3 terän perässä.

S

= Pilottiterään 9 kuuluu keksinnön mukaisessa poralaitteessa 100

N teräpinta 12 ja huuhtelukanava 4 huuhteluilmavirtauksen io 30 johtamiseksi iskulaitteelta 14 ensimmäisen virtauskanavan kautta

N mainitulle terälle 5,9. Iskulaite 14 on edullisesti välittömästi

N pilottiterän 9 varren yhteydessä. Huuhtelukanavalla 4 on edullisesti päätyseinä 30, jonka yhteydessä huuhtelukanava 4 edullisesti haarautuu eteenpäin teräpinnalle 12 johtaviin terähuuhtelukanaviin 10 ja poispäin teräpinnasta 12 kohti suojaputken 3 sisätilaa 20 johtaviin paluukanaviin 1. Paluu- kanavat 1 on sovitettu huuhtelukanavan 4 ja suojaputken 3 sisätilan 20 välille pilottiterään 9 osan huuhteluilmavirtauksen johtamiseksi suoraan suojaputken 3 sisätilaan 20 sen huuhte- lemiseksi. Terähuuhtelukanavat 10 on taas sovitettu johtamaan huuhteluun käytettävää paineilmaa huuhtelukanavalta 4 pilot- titerän 9 teräpinnalle 12 teräpinnan 12 huuhtelemiseksi porausjätteestä, jota syntyy pilottiterän 9 ja laajennusväli- neiden 5 pyöriessä porareiässä 22 samalla iskien. Paluukanavien 1 yhteenlaskettu poikkipinta-ala on suurempi kuin terähuuhte- lukanavien 10 yhteenlaskettu poikkipinta-ala, jolloin terä- huuhtelukanavat 10 muodostavat riittävän suuren virtausvastuksen paineilmavirtauksen ohjaamiseksi suoraan paluukanavia 1 pitkin suojaputken 3 sisätilaan 20 sen huuhtelemiseksi ilman maaperän aiheuttamaa vastapainetta. Tällä ratkaisulla huuhtelukanavasta 4 tuleva paineilmavirtaus saadaan jaetuksi niin, että ainakin suurin osa virtauksesta kääntyy takaisin paluukanavia 1 pitkin suojaputken 3 sisätilaan 20 ja pienempi osa johdetaan pilot- titerän 9 teräpintaan 12 suorittamaan teräpinnan 12 huuhtelu.

Vaikka keksinnön yksityiskohtaisen selityksen yhteydessä on puhuttu usean paluukanavan, terähuuhtelukanavan ja poistokanavan — käytöstä, on tämä vain keksinnön edullinen toteutusmuoto. Tulee

O 25 ymmärtää, että keksinnön mukainen poralaite voidaan toteuttaa ro myös käyttäen ainoastaan yhtä paluukanavaa, yhtä terähuuhte- 0 lukanavaa ja yhtä poistokanavaa. x a ~~ Terähuuhtelukanavien 10 kautta pilottiterän 9 teräpinnalle 12 io 30 johdettu paineilmavirtaus johdetaan terähuuhtelukanavien 10

N jatkoksi muodostettuja poistokanavia 7 pitkin suojaputken 3

N sisään käyttäen edullisesti ensiksi terän 5,9 radiaalisuuntaista vinokanavaa 7.1 paineilman johtamiseksi kohti pilottiterän 9 ulkoreunaan ja sieltä poistokanavaan 7 kuuluvaa suoraan osaa 26 pitkin poistokanavaan 7 kuuluvalle laajenevalle osalle 8. Toisin sanottuna poistokanavat 7 on sovitettu pilottiterään 9 terä- huuhtelukanavien 10 jatkeeksi paineilman johtamiseksi suoja- putken 3 sisätilaan 20. Poistokanavat 7 ovat sovitettu vir- taussuunnassa poikkipinta-alaltaan laajeneviksi mentäessä teräpinnalta 12 kohti suojaputken 3 sisätilaa 20. Edullisesti laajeneminen tapahtuu terän 5,9 pyörimisakselin radiaalisuun- nassa kuvan 3 mukaisesti. Toisin sanottuna mitä lähempänä suojaputkea 3 ollaan, sitä syvempiä poistokanavat 7 ovat.

Kullakin poistokanavalla 7 on kuvan 4 mukaisesti terän 5,9 radiaalisuuntainen syvyys d ja poistokanavaan 7 kuuluvien reunojen 44 välinen leveys 1. Keksinnön mukaisesti kunkin poistokanavan 7 syvyys on kasvava terän 5,9 pyörimissuunnalle vastakkaiseen suuntaan poistokanavan 7 leveyssuunnassa po- rausjätteen siirtymisen helpottamiseksi. Kunkin poistokanavan 7 syvyys voi kasvaa 100 — 150 % poraussuunnalle vastaiseen suuntaan poistokanavan 7 leveyssuunnassa. Pilottiterän 9 teräpinnan 12 yhteydessä poistokanavan 7 syvyys d voi olla 3 — 15 %, edullisesti 5 — 10 % poistokanavan 7 pituudesta 1 poistokanavan 7 siinä reunassa, joka on terän 5,9 pyörimissuunnassa ensimmäisenä.

Pilottiterän 9 teräpinnan 12 yhteydessä poistokanavan 7 syvyys d voi olla 15 - 30 %, edullisesti 18 - 25 % poistokanavan 7 — pituudesta 1 poistokanavan 7 siinä reunassa, joka on terän 5,9

O 25 pyörimissuunnassa jälkimmäisenä. Keksinnön mukaisessa pora- ro laitteessa terää 5,9 pyöritetään siten, että poistokanavan 7 0 syvyydeltään matalampi reuna kohtaa maaperän ensiksi ja syvempi = reuna jälkimmäisenä eli terä pyörii myötäpäivään katsottaessa

N terää ylhäältä alaspäin. Kuvassa 4 on esitetty oikea pyöri- io 30 missuunta viitenumerolla 42.

S

Kunkin poistokanavan 7 syvyys voi kasvaa 100 - 150 % terän pyörimisakselin radiaalisuuntaan poistokanavan 7 leveyssuun- nassa mentäessä pilottiterän 9 teräpinnalta 12 suojaputken 3 sisätilaan. Suojaputken 3 sisällä poistokanavan 7 syvyys d voi olla 6 — 25 %, edullisesti 10 - 15 % poistokanavan 7 pituudesta 1 poistokanavan 7 siinä reunassa 44, joka on terän 5,9 pyöri- missuunnassa ensimmäisenä. Suojaputken 3 sisällä poistokanavan 7 syvyys d voi olla 30 - 50 %, edullisesti 35 — 40 % poistokanavan 7 pituudesta 1 poistokanavan 7 siinä reunassa, joka on terän 5,9 pyörimissuunnassa jälkimmäisenä. Poistokanavien 7 edullisesti monisuuntaisen laajenemisen tarkoituksena on varmistaa se, että terän 5,9 teräpinnalle 12 ja sitä kautta porareikään 22 syötettävän paineellisen ilmavirtauksen kulkemiselle poisto- kanavassa 7 ei ole esteitä, jolloin teräpintaa 12 huuhteleva paineilmavirtaus pääsee kulkemaan porausjätettä siirtäen laajentamatta porareikää 22.

Kuvasta 5 nähdään kuinka paluukanavat 1 liittyvät poistokanavaan 7 edullisesti sen laajenevalla osalla 8 ja edullisesti lähelle poistokanavan 7 sitä päätä, joka on suojaputken 3 sisätilassa 20 kuvan 3 mukaisesti. Kuvassa 5 viitenumerolla 36 on esitetty rengasterän bajonetti-lukitusta varten oleva ura.

Keksinnön mukaisella poralaitteella voidaan porata maata ja kalliota ja poralaitteen huuhtelu putkielementin sisällä toimii jo ilman maasta syntyvää vastapainetta, koska huuhtelukanavaan — liittyvien paluukanavien yhteinen poikkipinta-ala on suurempi

O 25 kuin huuhtelukanavasta terälle suunnattujen virtauskanavien ro yhteinen poikkipinta-ala. Poistokanavat 7 on muodostettu kuvan 0 3 mukaisesti taaksepäin (suunta 2) laajeneviksi, joten ne eivät = pyri pakottamaan huuhteluilman virtausta poraussuuntaan (suunta

N 6), jonka maaperän 102 muodostama vastapaineen on voitettava io 30 huuhtelun mahdollistamiseksi, kuten tavanomaisilla porausjär-

N jestelmillä Elemex ja Stable-X. Koska poistokanavat 7 ovat

N muodostettu taaksepäin laajenevaksi, ei vahingollisia ilman- purkauksia maaperään ole mahdollista tapahtua. Edelleen poralaitteen pilottiterän rakenteesta johtuen poralaite poistaa käytännössä ainoastaan materiaalin, joka tunkeutuu poistokanavan suljetulle alueelle ja eliminoi täten ylihuuhtelemisilmiön, jota mammutoinniksikin kutsutaan. Näin ollen keksinnön mukaisella poralaitteella on mahdollista porata suuria paaluja hyvin lähelle mahdollisesti vahingoittuvia kohteita, koska paineiskuja ei ole mahdollista tapahtua, eikä järjestelmä ylihuuhtele porareikää.

Edullisesti keksinnön mukaisen poralaitteen pilottiterässä on vähintään kaksi poistokanavaa, mutta niitä voi olla myös kolme tai jopa neljä, mikäli pilottiterän halkaisija on suuri.

Paluukanavia ja terähuuhtelukanavia on kutakin edullisesti vastaava lukumäärä kuin poistokanavia eli jos poistokanavia on kaksi kappaletta, tällöin paluukanavia on kaksi kappaletta ja terähuuhtelukanavia kaksi kappaletta.

Kuvien 6a ja 6b mukaisesti pilottiterän 9 yhteydessä laajen- nusvälineinä 5 voidaan käyttää kuvan 6a mukaisesti rengasterää 28 tai kuvan 6b mukaisesti avarrinterää 32. Nämä ovat vaihto- ehtoisia ratkaisuja pilottiterän 9 kanssa käytettäviksi laajennusvälineiksi 5. Kun suojaputki on porattu kallioon tai tavoitetasolle, pyöritetään pilottiterää vastakkaiseen suuntaan porauksen aikana käytettyyn suuntaan nähden. Tällöin pilottiterä 6 vapautuu bajonettikiinnityksen avulla sovitelmasta, jota — voidaan kutsua myös nimellä maakenkä, ja voidaan nostaa ylös

O 25 porareiästä. Sovitelma 24 ja laajennusvälineet 5, mikäli ro laajennusvälineet 5 ovat kuvan 6a mukainen rengasterä 28, jäävät 0 porareikään 22. Mikäli laajennusvälineet ovat kuvan 6b mukainen = avarrinterä 32, voidaan avarrinterä 32 myös nostaa pois

N porareiästä porauksen päätteeksi. io 30

N Kuvassa 7 on esitetty keksinnön mukaisen poralaitteen 100

N pilottiterä 9 suojaputken 3 kiinnittävänä sovittimena 24 toimivan hitsauskengän 11 kanssa. Viitenumerolla 34 esitetään kuvissa 3 ja 6a - 8 teräpaloja ja viitenumerolla 33 teräpalojen 34 syvennyksiä, jotka näkyvät kuvissa 4 ja 5. Kuvissa 5 ja 8 näkyy ylimääräinen paluukanava 38, joka voidaan tehdä suojaputken 3 sisätilan 20 ja huuhtelukanavan 4 välille paluuvirtauksen tehostamiseksi.

Huuhtelukanavan 4 halkaisija voi olla esimerkiksi 30 mm, jolloin terähuuhtelukanavien halkaisija voi olla 9 mm. Keksinnön mukaista poralaitetta voidaan käyttää maaputkien poraamisessa porapaa- lujen muodostamista varten 2 - 100 m syvyyteen, edullisesti 5 - m syvyyteen saakka.

N

O

N

LÖ

<Q wn

O

I a a

R

N

O

0

N

O

N

Claims (15)

PATENTTIVAATIMUKSET

1. Poralaite (100) porareiän (22) poraamiseksi maaperään (102), joka poralaite (100) käsittää useampiosaisen terän (5,9), iskulaitteen (14) yhdistettynä terään (5,9) iskuliikkeen antamiseksi terälle (5,9), pyörityslaitteen (50) terän (5,9) pyörittämiseksi, ensimmäisen virtauskanavan yhdistettynä iskulaitteeseen (14) paineellisen työilmavirtauksen johta- miseksi sanotulle iskulaitteelle (14) iskulaitteen (14) käyttämiseksi, suojaputken (3) käsittäen etuosan (18) ja sisätilan (20) sovitettuna vedettäväksi porauksen yhteydessä porattavaan porareikään (22) ja sovitelman (24) suojaputken (3) etuosan (18) ja terän (5,9) välillä suojaputken (3) vetämiseksi porareikään (22) terän (5,9) perässä sovitelman (24) välityk- sellä, jossa terään (5,9) kuuluu pilottiterä (9) ja laajennusvälineet (5), pilottiterän (9) käsittäessä - teräpinnan (12), - huuhtelukanavan (4) muodostettuna sanottuun pilotti- terään (9) huuhteluilmavirtauksen johtamiseksi iskulaitteelta (14) mainitulle terälle (5,9), - ainakin yksi paluukanava (1) sovitettuna pilottiterään (9) osan huuhteluilmavirtauksen johtamiseksi suoraan suojaputken — (3) sisätilaan (20), ja sanottu paluukanavat (1) haarautuu O 25 huuhtelukanavasta (4), ro - ainakin yksi terähuuhtelukanava (10) sovitettuna 0 pilottiterään (9) huuhtelukanavan (4) ja pilottiterän (9) = teräpinnan (12) välille osan huuhteluilmavirtauksen johtamiseksi N teräpinnalle (12) teräpinnan (12) huuhtelemiseksi, jossa io 30 paluukanavan (1) tai paluukanavien (1) yhteenlaskettu poikki- N pinta-ala on suurempi kuin terdhuuhtelukanavan (10) tai N terähuuhtelukanavien (10) yhteenlaskettu poikkipinta-ala, ja - ainakin yksi poistokanava (7) sovitettuna pilottiterään (9) teräpinnan (12) ja suojaputken (3) sisätilan (20) välille paineilman johtamiseksi suojaputken (3) sisätilaan (20), joka poistokanava (7) on terän (5,9) pyörimisakselin suuntainen ja sovitettu virtaussuunnassa poikkipinta-alaltaan laajenevaksi mentäessä teräpinnalta (12) kohti suojaputken (3) sisätilaa (20), jossa poistokanavalla (7) on terän (5,9) pituussuuntaiset reunat (44), terän (5,9) radiaalisuuntainen syvyys ja sanottujen reunojen (44) välinen leveys, ja poistokanavan (7) syvyys on kasvava poistokanavan (7) leveyssuunnassa terän (5,9) pyöri- missuunnalle vastakkaiseen suuntaan mentäessä porausjatteen siirtymisen helpottamiseksi, tunnettu siitä, että laajennus- välineet (5) ulottuvat terän (5,9) pituussuunnassa pilottiterän (9) etupuolelle poraussuunnassa, jolloin terähuuhtelukanavan (10) pää pilottiterän (9) naamalla on terän (5,9) radiaali- suunnassa pilottiterän (9) ja laajennusvälineiden (5) välillä estäen oleellisesti huuhteluvirtauksen painevaikutuksen porareikään (22) pilottiterän (9) poikkisuunnassa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen poralaite, tunnettu siitä, että poistokanavan (7) syvyys kasvaa 100 - 150 % poraussuunnalle vastaiseen suuntaan poistokanavan (7) leveys- suunnassa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen poralaite, — tunnettu siitä, että poistokanavan (7) syvyys on kasvava koko O 25 poistokanavan (7) mitalla terän (5,9) pyörimisakselin suunnassa. 8

0

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 3 mukainen poralaite, = tunnettu siitä, että sanotut paluukanava (1) ja terähuuhtelu- N kanava (10) ovat sovitettu haarautumaan huuhtelukanavasta (4) io 30 oleellisesti samasta kohdasta.

S

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen poralaite, tunnettu siitä, että huuhtelukanavalla (4) on päätyseinä (30), johon huuhtelukanava (4) päättyy pilottiterässä (9), jonka päätyseinän

(30) yhteydessä sanotut paluukanava (1) ja terähuuhtelukanava (10) liittyvät huuhtelukanavaan (4).

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 5 mukainen poralaite, tunnettu siitä, että poistokanavaan (7) kuuluu suora osa (26) ja laajeneva osa (8), ja poistokanavaan (7) yhdistyy yksi sanottu paluukanava (1) poistokanavan (7) laajenevalla osalla (8).

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen poralaite, tunnettu siitä, että sanottu laajeneva osa (8) on tasaisesti laajeneva.

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen poralaite, tunnettu siitä, että sanottu laajeneva osa (8) on sovitettu laajenemaan 30 - 100 % laajenevan osan (8) terän (5,9) pyöri- misakselin suuntaisella pituudellaan.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 8 mukainen poralaite, tunnettu siitä, että paluukanavan (1) tai paluukanavien (1) yhteenlaskettu poikkipinta-ala on 20 - 80 % suurempi kuin terähuuhtelukanavan (10) tai terähuuhtelukanavien (10) yh- teenlaskettu poikkipinta-ala.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 9 mukainen poralaite, — tunnettu siitä, että sanotut laajennusvälineet (5) ovat O 25 rengasterä (28). 3 O

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 9 mukainen poralaite, = tunnettu siitä, että sanotut laajennusvälineet (5) ovat N avarrinterä (32). © 30 O N

12. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 11 mukainen poralaite, N tunnettu siitä, että pilottiterän (9) halkaisija poistokanavan (7) kohdalla pienenee tasaisesti terän (5,9) poraussuunnalle vastakkaisessa suunnassa kohdassa, jossa paluukanava (1) yhtyy poistokanavaan (7).

13. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 12 mukainen poralaite, tunnettu siitä, että sovitelmaan (24) kuuluu hitsauskenkä (11) suojaputken (3) liittämiseksi terään (5,9).

14. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 13 mukainen poralaite, tunnettu siitä, että sanottu terähuuhtelukanava (10) aukeaa suoraan maaperää (102) kohti.

15. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 14 mukainen poralaite, tunnettu siitä, että sanottu poistokanava (7) on laajeneva terän (5,9) radiaalisuunnassa mentäessä teräpinnalta (12) kohti suojaputken (3) sisätilaa (20). N O N 0 <Q wn O I jami a N N O 0 N O N