FI13076Y1 - Fluidikäyttöinen porauslaite - Google Patents

Abstract

1. Fluidikäyttöinen porauslaite (1) reiän (100) poraamiseksi, johon sanottuun porauslaitteeseen (1) kuuluu vasara (9) reiän muodostamiseksi pyörivän ja iskevän liikkeen avulla, pyörityslaite (50) vasaran (9) pyörittämiseksi ja poratanko (46) pyörityslaitteen (50) yhdistämiseksi vasaraan (9) ja paineistetun porausfluidin toimittamiseksi vasaralle (9) vasaran (9) iskevän liikkeen aikaansaamiseksi, vasaran (9) käsittäessä putkimaisen päärungon (10) käsittäen onton sisustan (12); takapäädyn (14), vasaran (9) yhdistämiseksi poratankoon (46), yhdistettynä päärungon (10) ylempään päähän (16) käsittäen fluidin painesyöttökanavan (18); sylinterimäisen männänkehyksen (20) yhdistettynä päärunkoon (10); edestakaisin liikkuvan männän (22) asennettuna liukuvasti männänkehykseen (20), päärungon (10) alempaan päähän (28) asennetun porayksikön (26) poraterän (24) iskemiseksi, poraterän (24) ollessa liikuteltavissa esivalitulla pituudella päärungon (10) pituussuuntaisesti, männän (22) käsittäessä ensimmäisen pään (78) ja toisen pään (79) ensimmäisen pään (78) ollessa lähempänä poratankoa (46), onton osion (30), ensimmäisen yhdysreiän (34) yhdistettynä onttoon osioon (30) ja männän (22) ulommasta kehämäisestä pinnasta (36) ulkonevan rengasmaisen paineistusosion (32), onton osion (30) ollessa avoin paineistetun työstöfluidin johtamiseksi suoraan männän (22) onttoon osioon (30) fluidin painesyöttökanavasta (18), tilan (38) männän (22) ja männänkehyksen (20) välillä, jaettuna rengasmaisella paineistusosiolla (32) männän (22) radiaalisuunnassa ensimmäiseen tilaosioon (40) männän (22) nostamiseksi ja toiseen tilaosioon (42) männän (22) iskemiseksi; venttiiliyksikön (76) toisesta tilaosiosta (42) purkautuvan fluidin ohjaamiseksi, venttiiliyksikön (76) käsittäessä venttiilin poistokanavan (33) fluidin purkamiseksi toisesta tilaosiosta (42); fluidin paineistusyksikön (44) takapäädyn (14) fluidin painesyöttökanavaan (18) toimitetun korkeapaineisen fluidin syöttämiseksi ensimmäiseen tilaosioon (40) ja toiseen tilaosioon (42); aksiaalisen poistokanavan (35), joka on muodostettu päärungon (10) ja männänkehyksen (20) väliin fluidin purkamiseksi männänkehyksen (20) ulkopuolelle, missä pyörityslaite (50) pyörittää teräyksikköä (26) poratankoa (46) ja päärunkoa (10) käyttäen, tunnettu siitä, että sanotulla männällä (22) on alempi osa (60) ja ylempi osa (62) irrotettavasti kiinnitettynä toisiinsa. Lisäksi suojavaatimukset 2-5.

Description

FLUIDIKÄYTTÖINEN PORAUSLAITE Keksintö koskee fluidikäyttöistä porauslaitetta reiän poraa- miseksi, johon porauslaitteeseen kuuluu vasara reiän muodos- tamiseksi pyörivän ja iskevän liikkeen avulla, pyörityslaite vasaran pyörittämiseksi ja poratanko pyörityslaitteen yhdis- tämiseksi vasaraan ja paineistetun porausfluidin toimitta- miseksi vasaralle vasaran iskevän liikkeen aikaansaamiseksi, vasaran käsittäessä - putkimaisen päärungon käsittäen onton sisustan; - takapäädyn vasaran yhdistämiseksi poratankoon, yhdistettynä pddrungon ylempään päähän käsittäen fluidin painesyöttökanavan; - sylinterimäisen männänkehyksen yhdistettynä päärun- koon; - edestakaisin liikkuvan männän asennettuna liukuvasti männänkehykseen, päärungon alempaan päähän asennetun porayk- sikön poraterän iskemiseksi, poraterän ollessa liikuteltavis- sa esivalitulla pituudella cpäärungon pituussuuntaisesti, männän käsittäessä ensimmäisen pään ja toisen pään ensimmäi- sen pään ollessa lähempänä poratankoa, onton osion, ensimmäi- sen yhdysreiän yhdistettynä onttoon osioon ja männän ulommas- ta kehämäisestä pinnasta ulkonevan rengasmaisen paineistus- — osion, onton osion ollessa avoin paineistetun työstöfluidin O 25 johtamiseksi suoraan männän onttoon osioon fluidin painesyöt- 3 tökanavasta, N - tilan männän ja männänkehyksen välillä, jaettuna = rengasmaisella paineistusosiolla männän radiaalisuunnassa = ensimmäiseen tilaosioon männän nostamiseksi ja toiseen tila- = 30 osioon männän iskemiseksi; N - venttiiliyksikön toisesta tilaosiosta tapahtuvan 5 fluidin purkamisen ohjaamiseksi, johon venttiiliyksikköön kuuluu venttiilin poistokanava fluidin purkamiseksi toisesta tilaosiosta;

- fluidin paineistusyksikön takapäädyn fluidin paine- syöttökanavaan toimitetun korkeapaineisen fluidin syöttä- miseksi ensimmäiseen tilaosioon ja toiseen tilaosioon; - aksiaalisen poistokanavan, joka on muodostettu päärungon ja männänkehyksen väliin fluidin purkamiseksi männänkehyksen ulkopuolelle, missä pyörityslaite pyörittää teräyksikköä käyttäen poratan- koa ja päärunkoa.

Tekniikan tason mukaista fluidikäyttöistä iskuvasaraa pyöri- tetään poratangolla vähintään paineistetun porausfluidin kuljettamiseksi iskuyksikköön iskevän liikkeen aikaansaa- miseksi reiän poraamiseksi suhteellisen koviin muodostumiin tai kovien ja pehmeiden muodostumien sekoituksiin. Vasarassa sama porausfluidi kuljettaa porausjätettä poran naamalta ja puhdistaa vähintään osittain porausreikää. Poratanko on järjestetty tuottamaan pyörivä liike iskuvasaraan, johon kuuluu edestakaisin liikkuva mäntä, joka iskee iskuvasaraan kiinnitettyyn poraterään, ja sanottu poraterä pystyy liikku- maan tietyn esivalitun pituuden iskuvasaran rungon pituus- suuntaisesti. Vesi tai porausfluidi voi sisältää lisäaineita, jotka parantavat sen kykyä kuljettaa porausjätemateriaalia reiästä tai avustavat porausreiän tukemisessa. Vasaraan — kuuluu onton sisustan käsittävä putkimainen päärunko. Vasa- O 25 rassa on poraputkeen yhdistyvä takapääty, johon kuuluu vähin- 2 tään fluidin painesyöttökanava paineistetun fluidin kuljetta- n miseksi iskuvasaraan. Iskuvasarassa on iskumäntä, joka pystyy = iskemään porausreikää poraavan iskevän poraterän alempaan = päätyosioon.

O I 30 N Ennestään tunnetaan vesivasaroita, kuten Wassara, joihin 5 kuuluu venttiili ja alapainekammio, joka nostaa männän sen ylempään kuormitusasentoon, ja yläkammio, joka ohjaa mäntää vasten iskevän poraterän sykliä, jota hallitaan iskuvasaran yläosiossa olevalla venttiilijärjestelmällä.

Tekniikan tason mukaisessa asiakirjassa US 20070261869 Al esitetään vesivasara, jossa venttiilijärjestelmä sijaitsee ensisijaisesti vesivasaran yläosiossa.

Vesivasarassa on venttiilikappale, joka muodostaa ensimmäiset, toiset ja kolmannet tilaosiot aikaansaaden sanotun vesivasaran iskevän liikkeen.

Käytettäessä tällaista rakennetta ja paineistettua työstöfluidia, jolla on korkea viskositeetti, esimerkiksi mutaa tai öljyä, tai joka sisältää kiintoainesta, paineistet- tu fluidi virtaa tilaosioihin kanavia pitkin.

Näiden kanavien halkaisija on huomattavasti pienempi kuin fluidia syöttävän fluidin painesyöttökanavan halkaisija.

Kun fluidi virtaa näihin halkaisijaltaan pienempiin kanaviin, fluidin virtaus- nopeus kasvaa.

Fluidi, jolla on korkea viskositeetti tai joka sisältää kiintoainesta, ja jonka nopeus on suuri, aiheuttaa merkittävää kitkaa kanavan seinämiin ja vaikuttaa siksi seinämiin hankaavasti.

Vaikutus on vielä suurempi kiinteitä partikkeleja sisältävillä fluideilla, esimerkiksi mudalla.

Hankaava vaikutus aiheuttaa vasaran sisäosien nopeaa kulumis- ta ja lyhentää vasaran käyttöikää. — Lisäksi käytettäessä tällaista rakennetta ja erityisesti O 25 mäntää, jolla on mahdollisimman suuri halkaisija, huuhtelu on 2 vaikea järjestää tavalla, jolla vasaran sisällä olevat kom- n ponentit pysyvät puhtaina, koska putkimaisen päärungon ontos- = sa sisustassa ei tapahdu käytännössä lainkaan huuhtelua. = Suuri mäntä myös siirtää suhteellisen suuren määrän vettä = 30 edestakaisin, mikä vähentää tehoa ja vaikeuttaa vasaran N tiivistämistä.

Suuren vesimäärän edestakainen liike myös 5 likaa vasaraa porausjätteellä ja pienillä kivenkappaleilla ja hiekalla.

Tässä rakenteessa on männän läpi männän yhdestä päästä toiseen päähän kulkeva jatkuva ontto osio, joka ohjaa työstöfluidia tehokkaasti ulos iskuyksiköstä ja vaikeuttaa fluidin ohjaamista vasaran läpi järjestelmän muiden osien tehokasta voitelua varten.

Lisäksi tällaisessa järjestelmässä kaikki vieraat partikkelit jäävät vesivasaraan, sillä vasara pyörii eivätkä partikkelit pääse ulos muuten kuin tiivistet- tyjen alueiden läpi rikkoen sanotut tiivisteet prosessin aikana.

Ongelma esiintyy myös rakenteissa, joissa vesivasaran alempaan osioon on sovitettu siirrettävä painesuoja sanotun ylisuuren männän liikkeeseen ja imuun mukauttamiseksi, sillä mäntä aiheuttaa myös imuvaikutuksen ja lisää vieraan materi- aalin imemistä sanottuun vesivasaraan.

Keksinnön tarkoituksena on kehittää sellainen fluidikäyttöi- nen porauslaite reiän poraamiseksi, joka minimoi vasaran sisäisen kulumisen käytettäessä erittäin korkeaviskoosista työstöfluidia.

Keksinnön toisena tarkoituksena on luoda fluidikäyttöinen porauslaite, joka on helpompi valmistaa kuin tekniikan tason mukaiset porauslaitteet.

Keksinnön mukaisen porauslaitteen ominaispiirteet on annettu oheisessa suojavaa- timuksessa 1. Keksinnön tarkoitus voidaan saavuttaa fluidikäyttöisellä porauslaitteella reiän poraamiseksi, johon porauslaitteeseen — kuuluu vasara reiän muodostamiseksi pyörivän ja iskevän O 25 liikkeen avulla, pyörityslaite vasaran pyörittämiseksi ja 3 poratanko pyörityslaitteen yhdistämiseksi vasaraan ja pai- N neistetun porausfluidin toimittamiseksi vasaralle vasaran = iskevän liikkeen aikaansaamiseksi.

Vasara käsittää putkimai- = sen päärungon käsittäen onton sisustan, takapäädyn vasaran = 30 yhdistämiseksi poratankoon, yhdistettynä päärungon ylempään N päähän ja käsittäen fluidin painesyöttökanavan ja sylinteri- 5 mäisen männänkehyksen yhdistettynä päärunkoon.

Vasara käsit- tää edelleen edestakaisin liikkuvan männän asennettuna liukuvasti männänkehykseen, päärungon alempaan päähän asenne-

tun porayksikön poraterän iskemiseksi, poraterän ollessa liikuteltavissa esivalitulla pituudella päärungon pituussuun- taisesti. Mäntä käsittää ensimmäisen pään ja toisen pään ensimmäisen pään ollessa lähempänä poratankoa, onton osion, 5 ensimmäisen yhdysreiän yhdistettynä onttoon osioon ja männän ulommasta kehämäisestä pinnasta ulkonevan rengasmaisen pai- neistusosion. Männän ontto osio on avoin paineistetun työs- töfluidin johtamiseksi suoraan männän onttoon osioon fluidin painesyöttökanavasta. Lisäksi vasara käsittää tilan männän ja männänkehyksen välillä jaettuna rengasmaisella paineis- tusosiolla männän radiaalisuunnassa ensimmäiseen tilaosioon männän nostamiseksi ja toiseen tilaosioon männän iskemiseksi, venttiiliyksikön toisesta tilaosiosta tapahtuvan fluidin purkamisen ohjaamiseksi, johon venttiiliyksikköön kuuluu venttiilin poistokanava fluidin purkamiseksi toisesta tila- osiosta, ja fluidin paineistusyksikön takapäädyn fluidin painesyöttökanavaan toimitetun korkeapaineisen fluidin syöt- tämiseksi ensimmäiseen tilaosioon ja toiseen tilaosioon. Vasara käsittää edelleen aksiaalisen poistokanavan, joka on muodostettu päärungon ja männänkehyksen väliin fluidin purka- miseksi männänkehyksen ulkopuolelle. Pyörityslaite pyörittää teräyksikköä käyttäen poratankoa ja päärunkoa. Männässä on alempi osa ja ylempi osa, jotka on kiinnitetty irrotettavasti — toisiinsa. S 25

N 2 Keksinnössä paineistettua työstöfluidia johdetaan poratangos- n ta takapäädyn fluidin painesyöttökanavan läpi suoraan männän = onttoon osioon. Siksi paineistetun työstöfluidin virtausta ei = johdeta kanavaan, jonka halkaisija on paljon pienempi, eikä = 30 virtausnopeus kasva niin kuin tekniikan tason mukaisissa N porauslaitteissa. Sitten fluidi puretaan toisesta tilaosiosta 5 venttiiliyksikön venttiilin poistokanavan läpi ja johdetaan aksiaalisen poistokanavan läpi männänkehyksen ulkopuolelle. Koska toisesta tilaosiosta venttiilin poistokanavan ja aksi-

aalisen poistokanavan läpi purettavalla korkeaviskoosisella fluidilla ei ole alkuvirtausnopeutta toisessa tilaosiossa, näiden poistokanavien kuluminen on vähäistä.

Tekemällä mäntä kahdesta erillisestä osasta osat on helpompi valmistaa ja ne voidaan huoltaa erikseen. Yksittäinen pitkä mäntä olisi vaikea työstää oikeisiin mittoihinsa, vaikea kuljettaa ja vaikea huoltaa. Koska useimmat monimutkaiset virtauskanava- ja venttiilirakenteet sisältyvät männän ylem- pään osaan, se on altis työstöfluidin aiheuttamalle kulumi- selle. Rakenteeltaan yksinkertaisempi alempi osa on vähemmän altis kulumiselle, ja sitä voidaan käyttää pidempään ennen vaihtoa. Käytettäessä irrotettavaa ylempää osaa ja alempaa osaa ylempi osa voidaan poistaa käytöstä aiemmin, ja alempi osa pysyy edelleen käytössä. Edellä mainitun edun lisäksi männän tiiviste on helpompi asentaa, kun alempi osa, jonka halkaisija on suurempi kuin männän ylempää osaa ympäröivä männän tiiviste, voidaan irrottaa ylemmästä osasta männän tiivisteen asennuksen yhteydessä. Tämän ansiosta voidaan käyttää jatkuvia rengastiivisteitä, jotka ovat kestävämpiä. Männän ylempi osa ja männän alempi osa ovat peräkkäisiä männän pituussuunnassa. Tämän ansiosta mäntä voidaan valmis- — taa lyhyemmistä osista, jolloin se on helpompi kuljettaa O 25 porauskohteisiin.

3 N Männän ylempään osaan kuuluu edullisesti sanottu ontto osio, = ensimmäinen yhdysreikä ja rengasmainen paineistusosio ja = männän alempaan osaan kuuluu toinen ontto osio ja ensimmäiset = 30 vyhdyskanavat yhdistettynä toiseen onttoon osioon puretun N fluidin johtamiseksi männän ja päärungon väliltä takaisin 5 männän sisään. Näin ollen alempi osa voidaan valmistaa hal- kaisijaltaan suuremmaksi, mikä lisää iskun voimakkuutta.

Männän ylempi osa voi sisältää yhden tai useampia peräkkäisiä osia, jotka muodostavat ylemmän osan käsittäen sanotun onton osion, ensimmäisen yhdysreiän ja rengasmaisen paineistus- osion.

Männän alempi osa voi sisältää yhden tai useampia peräkkäisiä osia, jotka muodostavat alemman osan käsittäen toisen onton osion ja ensimmäiset yhdyskanavat.

Tässä sovelluksessa suhteelliset ilmaisut, kuten ”alapuolel- la”, ”ylempi” ja ”alempi”, viittaavat vasaran tavalliseen käyttöasentoon tasaisella pinnalla. Esimerkiksi ”alapuolella” viittaa lähempänä poraterää olevaan sijaintiin.

Edullisesti vasaraan kuuluu edelleen toinen tila päärungon ontossa sisustassa männän ja päärungon välillä männän radiaa- lisuunnassa ja männänkehyksen ja teräyksikön välissä männän aksiaalisuunnassa. Toista tilaa käytetään puretun fluidin johtamiseksi männän ulkopuolelle vasaran voitelemiseksi ja vasaran sisällä olevien roskien huuhtelemiseksi.

Edullisesti mäntään kuuluu edelleen toisesta tilasta männän toiseen onttoon osioon johtavat ensimmäiset yhdyskanavat, — jotka on sijoitettu männän teräyksikön puoleiseen €päähän O 25 fluidin purkamiseksi männän ja päärungon välille. Lisäksi 2 paineistettu ensimmäinen tilaosio ja toinen tilaosio männän- N kehyksessä ovat tilavuudeltaan suhteellisen pieniä ja pienen- = tävät männän iskevän liikkeen aikana siirrettävän paineiste- = tun työstöfluidin tilavuutta. Männän ulkopuolista purettua = 30 fluidia voidaan käyttää täyttämään männän ja poraterän väli- N nen tyhjä tila, joka muodostuu nostamalla mäntä siten, että 5 fluidia ei imetä vasaraan porausreiästä. Tämä vähentää vasa- ran sisään porauksen aikana joutuvien roskien määrää ja pidentää vasaran käyttöikää. Vaikka vasaran sisään joutuisi jonkin verran roskia, purettu fluidi huuhtoo ne pois. Keksinnön erään sovellusmuodon mukaan ensimmäisen tilaosion pituussuuntainen pituus on 10-30 %, edullisesti 20-25 %, männän pituudesta. Siksi männänkehyksen alapuolella oleva toinen tila on suhteellisen suuri eikä paineistettu työs- töfluidi vaikuta siihen, minkä ansiosta voidaan käyttää suurempaa männän halkaisijaa männän massan lisäämiseksi.

Vasaraan kuuluu edullisesti männänkehyksen ja männän ylemmän osan välillä oleva männän tiiviste, joka on jatkuva rengas- tiiviste. Irrottamalla männän alempi osa ylemmästä osasta jatkuva rengastiiviste voidaan asentaa venyttämättä tiivis- tettä merkittävästi. Männällä on edullisesti ensimmäinen halkaisija ja toinen halkaisija männän pituudella männänkehyksen ja teräyksikön välillä osapituuden ulkopuolella, missä männän ensimmäisellä halkaisijalla varustettu osio on yhteydessä terään ja halkai- sijaltaan pienempi kuin toinen halkaisija. Suurempaa halkai- sijaa voidaan käyttää männän tukipisteiden välillä männän massan lisäämiseksi. O 25 Erään sovellusmuodon mukaan männän alempi osa ja ylempi osa 2 voidaan liittää toisiinsa kierteillä. Kierteet yhdistävät n alemman osan ja ylemmän osan kiinteäksi rakenteeksi männän = pituussuunnassa. Kierteet venyvät hiukan kiristämisen aikana = ja muodostavat tiukan lukituksen osien välille. = 30 N Vaihtoehtoisen sovellusmuodon mukaan männän alempi osa ja 5 ylempi osa voidaan liittää toisiinsa lukitustapilla. Lukitus- tappi yhdistää alemman osan ja ylemmän osan kiinteäksi raken- teeksi männän pituussuunnassa.

Ensimmäinen tilaosio männän nostamiseksi ja toinen tilaosio männän iskemiseksi muodostavat edullisesti männän edestakai- sin liikkuvan kojeen, joka sijaitsee männän sanotun pituuden ulkopuolella, joka pituus on männän toisessa päässä. Kun männän edestakaisin liikkuva koje sijoitetaan männän toisen pään yläpuolella olevaan paikkaan, männänkehys voi myös olla melko lyhyt. Tämä pienentää sellaisten pintojen pituutta, jotka on suojattava paineistetulta työstöfluidilta.

Erään sovellusmuodon mukaan mäntään kuuluu toinen ontto osio puretun fluidin johtamiseksi männän läpi poraterään ja ulos vasarasta ja mäntään muodostetut ensimmäiset yhdyskanavat, jotka yhdistävät sanotun toisen tilan toiseen onttoon osioon puretun fluidin johtamiseksi männän ja päärungon väliltä takaisin männän sisään toiseen onttoon osioon. Tämä tarkoit- taa sitä, että purettu fluidi johdetaan männän läpi, ja männällä on pienempi päätypinta poraterää vasten kuin teknii- kan tason mukaisilla täysirunkoisilla männillä. Tämä pienen- tää männän taipumusta aiheuttaa nostettaessa tyhjiö, joka imee roskaa vasaran ulkopuolelta takaisin sen sisään. Mäntään voi kuulua männän urosliitoskappale ja männän naaras- — liitoskappale, joista toinen on osa männän alempaa osaa ja O 25 toinen on osa männän ylempää osaa. Liitoskappaleita voidaan 2 käyttää liittämään männän ylempi osa ja männän alempi osa n toisiinsa. x a — Männänkehys on edullisesti yksi yhtenäinen osa. T&alldin = 30 tiivistäminen männänkehyksen ja männän välillä on helpompaa N kuin käytettäessä kahdesta tai useammasta erillisestä osasta S koostuvaa männänkehystä, sillä jokainen osa on tiivistettävä.

Erään sovellusmuodon mukaan männän alempi osa ja ylempi osa on valmistettu eri materiaaleista. Osilla saattaa olla eri- laiset kulumisominaisuudet.

Ensimmäisten yhdyskanavien aksiaalinen suunta voi olla toi- seen onttoon osioon nähden kulmassa, joka on 30-60%, edulli- sesti 40-50°, suhteessa männän pituussuuntaan. Tällainen rakenne pienentää fluidin painehäviöitä.

Edullisesti vasaraan kuuluu edelleen teräyksikön yhteyteen männän laakeri männän tukemiseksi ja toiset yhdyskanavat sovitettuna männän laakeriin puretun fluidin saattamiseksi männän ja poraterän välille ainakin, kun mäntä on nostettu. Toiset yhdyskanavat muodostavat apukanavan puretulle fluidil- le männän ja poraterän välille pääsemiseksi, jotta mäntä ei ime roskaa poraterän ulkopuolelta.

Toinen tila on edullisesti paineistetun työstöfluidin osalta suljettu ja ainoastaan puretun fluidin ulottuvissa. Tämän ansiosta männän alemman osan halkaisijaa voidaan suurentaa menettämättä tehokasta pinta-alaa männän iskevää liikettä varten.

— Pääosa männän massasta sijaitsee edullisesti männän pituudel- O 25 la männänkehyksen ja teräyksikön välillä osapituuden ulkopuo- 2 lella. Koska toinen tila on ainoastaan puretun fluidin ulot- n tuvissa, männän painavamman osan liikkeen vastus on pienempi. x a — Poraterään kuuluu edullisesti olakkeet tai insertit sovitet- = 30 tuna poraterään maan iskemiseksi porauksen aikana. Tämän N ansiosta porauslaitetta on mahdollista käyttää reikien poraa- 5 miseksi tehokkaasti kiviainekseen.

Vasaraan kuuluu edullisesti erikoislujasta metallista valmis- tettu holkki, joka on sijoitettu männänkehyksen alapuolelle vasaran käyttöasennossa männänkehyksen tiivistämistä varten.

Holkkia voidaan käyttää korvaamaan perinteiset tiivisteet männän ja männänkehyksen välillä.

Erikoislujasta metallista valmistettu holkki on erittäin kulutuksenkestävä ja toimii männän ja männänkehyksen välisenä laakerina.

Mäntä voidaan sovittaa toimimaan yhteistyössä venttiiliyksi- kön kanssa männän aksiaaliasennon osoittamiseksi venttiiliyk- sikölle.

Tämä poistaa tarpeen käyttää antureita männän aksi- aaliasennon osoittamiseksi venttiiliyksikölle.

Männän ontto osio on edullisesti epäjatkuva männän läpi, ja mäntään kuuluu ontto osio ja toinen ontto osio, jotka on erotettu mäntään kuuluvalla umpiosiolla.

Tällöin paineistettu työstöfluidi voidaan johtaa suoraan männän sisällä olevaan onttoon osioon lisäämättä fluidin virtausnopeutta ohjaamalla se kanaviin, joiden halkaisija on pieni.

Purettu fluidi huuhtelee tehokkaasti päärungon onton sisustan roskien huuh- tomiseksi pois vasarasta.

Toinen ontto osio käsittää ensimmäiset yhdyskanavat puretun — fluidin ohjaamiseksi päärungon ontosta sisustasta takaisin O 25 männän sisään toiseen onttoon osioon. 3 N Ensimmäisen tilaosion pituussuuntainen pituus voi olla 10- = 30 %, edullisesti 20-25 %, männän pituudesta.

Tämä tarkoittaa = sitä, että männänkehyksen ja männän välinen tila on tilavuu- = 30 deltaan suhteellisen pieni, jolloin melko pieni osuus pai- N neistetusta fluidista siirtyy männän edestakaisen liikkeen 5 aikana.

Ensimmäisen tilaosion pienen koon ansiosta toinen tila muodostuu päärungon onttoon sisustaan männänkehyksen alapuolelle, ja purettua fluidia voidaan käyttää kyseisen alueen huuhteluun ja voiteluun.

Männänkehys ulottuu edullisesti vain männän osapituudelle muodostaen toisen tilan päärungon ontossa sisustassa.

Tällöin toinen tila voi olla suhteellisen suuri ja männänkehyksen sisällä oleva tila suhteellisen pieni.

Männän halkaisija voi olla 100-900 mm, edullisesti 140- 300 mm.

Vasaran pituus voi olla 1,0-4,0 m, edullisesti 1,5- 2,5 m.

Ensimmäisen tilaosion pituus voi olla 100-600 mm, edullisesti 150-200 mm.

Aksiaalinen poistokanava on edullisesti sijoitettu vasaran aksiaalisuunnassa männänkehyksen alemman pään ja takapäädyn alemman pään väliin ja radiaalisuunnassa männänkehyksen ja päärungon väliin.

Tällöin fluidi voidaan purkaa männänkehyk- sen ulkopuolelle, jolloin männänkehyksen pituuden ulkopuolel- le purettu fluidi huuhtelee cpäärungon onton sisustan ja poistaa roskat päärungosta.

Männän onton osion halkaisija on edullisesti 80-120 % fluidin painesyöttökanavan halkaisijasta.

Tämä tarkoittaa sitä, että — vasaraan saapuvan paineistetun työstöfluidin virtausnopeus O 25 pysyy lähes samana ilman suurta nopeuden lisäystä, jota 2 tapahtuu tekniikan tason mukaisissa porauslaitteissa, joissa n fluidi johdetaan halkaisijaltaan paljon pienempään kanavaan. = Koska ontto osio on epäjatkuva, fluidin virtaus osuu onton = osion pohjaan, joka ei ole herkkä kulumiselle. = 30 N Onton osion halkaisija on edullisesti pienempi kuin venttii- 5 lin poistokanavan halkaisija ja venttiilin poistokanavan halkaisija on pienempi kuin aksiaalisen poistokanavan halkai- sija, jotta voidaan vähentää vasaran aiheuttamaa vastapainet-

ta. Fluidi siirtyy aina suurempaan tilaan, mikä pienentää virtausnopeutta ja vähentää vasaran kulumista. Vasaraan kuuluu edullisesti männän ylempi tulppa, johon kuuluu toinen fluidin painesyöttökanava paineistetun työs- töfluidin ohjaamiseksi männän onttoon osioon ja kolmas fluidin painesyöttökanava paineistetun työstöfluidin ohjaa- miseksi venttiiliyksikön taakse kammioon. Kolmanteen fluidin painesyöttökanavaan ohjattu fluidi pitää venttiiliyksikön suljetussa asennossa, kunnes paine toisessa tilaosiossa on tarpeeksi suuri nostamaan venttiilin ja mahdollistamaan fluidin purkamisen venttiilin kanavan läpi. Erään sovellusmuodon mukaan mäntään kuuluu edelleen hydrauli- sia jarrutusolakkeita, jotka vastustavat männän liikettä männän liikealueen päissä männän vaurioitumisen estämiseksi. Tämä myös auttaa vaimentamaan männän liikettä. Vasaraan saattaa kuulua männän laakerinpidin fluidin läpiku- lun mahdollistamiseksi männän ja poraterän välillä. Poraterään kuuluu edullisesti poraterän poistokanava, joka on samansuuntainen poratangon pyörähdysakselin suunnan kanssa. — Tällöin työstöfluidi voidaan purkaa vasarasta suoraan männän O 25 alemman osan toisen onton osion ja sitä seuraavan poraterän 2 poistokanavan läpi.

N = Keksinnön mukaista laitetta voidaan käyttää myös menetelmään = reiän poraamiseksi fluidikäyttöistä porauslaitetta käyttäen, = 30 johon menetelmään kuuluvat vaiheet ovat paineistetun työs- N töfluidin paineistaminen fluidin paineistusyksiköllä, pora- 5 tangon ja poratankoon kiinnitetyn iskuvasaran pyörittäminen pyörityslaitteella ja paineistetun työstöfluidin johtaminen iskuvasaraan poratangon läpi ja suoraan takapäädystä männän onttoon osioon.

Menetelmä käsittää lisäksi seuraavat vaiheet: paineistetun työstöfluidin käyttäminen iskuvasarassa vaihto- ehtoisesti iskumännän nostamiseksi ja iskemiseksi paineista- malla männänkehyksen sisällä oleva ensimmäinen tilaosio männän nostamiseksi ja männänkehyksen sisällä oleva toinen tilaosio männän iskemiseksi mäntään aksiaalisesti siirrettä- västi asennetun poraterän iskevän liikkeen aikaansaamiseksi ja fluidin purkamiseksi ensimmäisestä tilaosiosta ja toisesta tilaosiosta männänkehyksen ulkopuolella aksiaalisen poistoka- navan läpi päärungon onton sisustan huuhtelemiseksi ja voite- lemisesti männän ja vasaran päärungon välillä männänkehyksen ulkopuolella.

Lisäksi purettu fluidi ohjataan takaisin männän sisään ontosta sisustasta ensimmäisten yhdyskanavien läpi männän toiseen onttoon osioon puretun fluidin ohjaamiseksi vasaran ulkopuolelle teräyksikön läpi.

Ohjaamalla purettu fluidi suoraan takapäädyn läpi männän onttoon osioon fluidin virtausnopeus voidaan pitää suhteelli- sen vakaana.

Tämä vähentää vasaran sisäosien kulumista, kun käytetään hankaavia fluideja, kuten mutaa tai öljyä.

Männän ulkopuolelle männänkehyksen alapuolelle purettu fluidi huuh- telee vasaran päärungon ontossa sisustassa olevat roskat ja purettu fluidi johdetaan täyttämään poraterdn ja männän — välinen tyhjä tila, kun mäntä on nostettu.

Kun fluidi pure- O 25 taan männän läpi käyttämällä toista onttoa tilaa, nostamisen 2 aikana ilmenevä männän imuvaikutus vähenee, mikä vähentää n roskien imemistä poraterän läpi vasaran sisään.

Tällainen = laitteen käyttö edistää vasaran sisäosien säilymistä roskat- = tomana ja pidentää siten vasaran käyttöikää.

Keksintö myös = 30 mahdollistaa sen, että työstöfluidin säiliölinjan paine on N pieni verrattuna tekniikan tason mukaisiin laitteisiin. 5 Erään sovellusmuodon mukaan työstöfluidi sisältää lisäainei- ta, jotka nostavat työstöfluidin viskositeetin suuremmaksi kuin veden viskositeetti. Työstöfluidin hankaava vaikutus kasvaa lisäaineita sisältäviä työstöfluideja käytettäessä, mikä lisää keksinnön mukaisen menetelmän etuja, jossa työs- töfluidia johdetaan aina suurempaan tilaan, mikä vähentää työstöfluidin nopeutta. Toisen sovellusmuodon mukaan työstöfluidi on öljy. Vasaran kuluminen on yleinen öljyn poraamiseen liittyvä ongelma, jota voidaan pienentää keksinnön mukaisella menetelmällä.

Kolmannen sovellusmuodon mukaan työstöfluidi on muta. Vasaran kuluminen on myös yleinen mudalla poraamiseen liittyvä ongel- ma, jota voidaan pienentää keksinnön mukaisella menetelmällä. Neljännen sovellusmuodon mukaan työstöfluidin viskositeetti on 0,01 - 20 Pas, edullisesti 0,05 — 3 Pas, 20 celsiusasteen lämpötilassa. Vasaran kuluminen on myös yleinen korkeaviskoo- sisilla fluideilla poraamiseen liittyvä ongelma, jota voidaan pienentää keksinnön mukaisella menetelmällä.

Koska fluidi on suhteellisen kokoonpuristumatonta, iskuva- sarassa on edullisesti venttiiliyksikkö, joka valvoo iskevää liikettä. Iskumäntä toimii edullisesti yhteistyössä sanotun — venttiiliyksikön kanssa sanotun iskumännän aksiaaliasennon O 25 osoittamiseksi sanotulle venttiiliyksikölle. 3 n Käytettäessä keksinnön mukaista porauslaitetta on helpompi = rakentaa venttiiliyksikkö erittäin hankauskestävistä materi- = aaleista, jolloin on mahdollista käyttää korkeaviskoosisia = 30 fluideja, jotka sisältävät hankaavia partikkeleja, kuten N porausmutaa. Erään keksinnön mukaisen rakenteen avulla on 5 mahdollista valmistaa kohtuullisin kustannuksin iskevä fluidi- tai mutavasara, joka on varustettu raskaalla iskeväl- lä männällä, sekä käyttää erikoismateriaaleja ja materiaali-

käsittelyjä sellaisen iskevää poraterää iskevän kuormituspis- teen vaikutuksesta, joka ei ole liitetty venttiiliyksikköön valmistusprosessin aikana.

Keksintöä kuvataan jäljempänä yksityiskohtaisesti viittaamal- la liitettyihin piirroksiin, jotka havainnollistavat joitakin keksinnön sovellusmuotoja, jossa Kuva 1 on sivukuva keksinnön ensimmäisen sovellusmuo- don mukaisesta porauslaitteesta, Kuva 2 on poikkileikkaus ensimmäisen sovellusmuodon mukaisesta vasarasta, Kuva 3a on suurennos kuvan 2 vasaran alemmasta päästä, Kuva 3b on suurennos kuvan 2 vasaran ylemmästä päästä, Kuvat 4a-4p ovat poikkileikkauskuvia ensimmäisen sovellus- muodon mukaisesta vasarasta eri poraus- vaiheissa, Kuva 5a on suurennos toisesta sovellusmuodosta otettu- na vasaran kohdasta, joka on osoitettu ku- van 4d kohdassa B-B, Kuva 5b on poikkileikkaus kuvassa 5a esitetyn toisen sovellusmuodon kohdasta B-B, Kuva 6a on suurennos toisesta sovellusmuodosta otettu- — na vasaran kohdasta, joka on osoitettu ku- O 25 van 4d kohdassa E-E, 2 Kuva 6b on poikkileikkaus kuvassa 6a esitetyn toisen n sovellusmuodon kohdasta E-E. x a — Piirroksissa käytetään seuraavia viitenumeroita piirroksissa = 30 havainnollistettujen ominaisuuksien osoittamiseksi:

S > 1 porauslaite 35 12 ontto sisusta 9 iskuvasara 14 takapääty 10 päärunko 16 päärungon ylempi pää

18 fluidin painesyöttöka- 52 toiset yhdyskanavat nava 35 54 poraterän mutteri 20 männänkehys 56 männän urosliitoskappa- 21 jarrukammio le 22 mäntä 58 männän naarasliitoskap- 23 toinen fluidin paine- pale syöttökanava 40 60 männän alempi osa 24 poraterä 62 männän ylempi osa 25 kolmas fluidin paine- 64 laakerinpidin syöttökanava 66 männän ylempi tulppa 26 teräyksikkö 68 sovitin 28 päärungon alempi pää 45 70 venttiilikotelo 30 männän ontto osio 72 venttiiliyksikön 32 rengasmainen paineis- pääkammio tusosio 74 hydraulinen jarru- 33 venttiilin poistokanava tusolake 34 ensimmäinen yhdysreikä 50 76 venttiiliyksikkö 35 aksiaalinen poistokana- 77 kammio va 78 männän ensimmäinen pää 36 männän ulompi kehämäi- 79 männän toinen pää nen pinta 80 vaippaputki 37 männän toinen ontto 55 82 lukitustappi osio 84 toinen tila — 38 tila 86 männän ohjauslaakeri O 25 39 venttiilin painekanava 88 poraterän poistokanava 2 40 ensimmäinen tilaosio 90 umpiosio n 42 toinen tilaosio 60 92 kolmas yhdyskanava = 44 fluidin paineistusyk- 94 männän edestakaisin = sikkö liikkuva koje = 30 46 poratanko 96 kierre N 48 ensimmäiset yhdyskana- 98 männän tiiviste 5 vat 65 100 reikä 50 pyörityslaite 102 maa

Kuvan 1 mukaisesti keksinnön mukaisen porauslaitteen 1 pää- osia ovat vasara 9 reiän 100 muodostamiseksi maahan 102, fluidikäyttöinen pyörityslaite 50 vasaran 9 pyörittämiseksi ja poratanko 46 pyörityslaitteen 50 yhdistämiseksi vasaraan

9. Fluidin painetta voidaan käyttää vasaran osien voiteluun, reiän huuhteluun ja roskien huuhteluun ulos vasaran sisältä. Pyörityslaitetta voidaan pyörittää sähkömoottorilla, tai se voi myös olla fluidikäyttöinen. Asetusputki viedään tavalli- sesti poratangon taakse reiän sisään. Kuvan 1 mukaisessa porauslaitteessa 1 pyörityslaite 50 pyörittää poratankoa 46, joka puolestaan pyörittää vasaran päärunkoa 10. Päärunko 10 pyörittää puolestaan poraterää samalla, kun vasaran mäntä saa myös aikaan poraterän 24 edestakaisen liikkeen. Kuva 2 havainnollistaa vasaran 9 sovellusmuotoa, jota voidaan käyttää keksinnön mukaisessa porauslaitteessa 1. Vasara 9 käsittää putkimaisen päärungon 10 käsittäen onton sisustan 12, takapäädyn 14 yhdistettynä päärungon 10 ylempään päähän 16 ja käsittäen fluidin painesyöttökanavan 18 ja sylinteri- mäisen männänkehyksen 20 yhdistettynä päärunkoon 10, edulli- sesti päärungon 10 sisällä. Fluidin painesyöttökanava 18 on järjestetty suoraan takapäädyn 14 läpi paineistetun fluidin virtauksen ohjaamiseksi suoraan männän ylemmän korkin 66 läpi — männän 22 onttoon osioon 30. Lisäksi vasara 9 käsittää männän O 25 22 asennettuna männänkehykseen 20 päärungon 10 alempaan 2 päähän 28 asennetun porayksikön 26 poraterän 24 iskemiseksi. n Mäntä 22 on edullisesti asennettu ja tuettu liukuvasti män- = nänkehyksen 20 sisään. Mäntä 22 käsittää onton osion 30, = ensimmäisen yhdysreiän 34 yhdistettynä onttoon osioon 30 ja = 30 mannan ulommasta kehämäisestä pinnasta 36 ulkonevan rengas- N maisen paineistusosion 32. Ontto osio 30 ei ole jatkuva 5 aksiaalisesti männän 22 läpi kuten tekniikan tason mukaisissa vasaroissa, vaan männän sisällä on erillisiä kanavia, eli ontto osio 30 ja toinen ontto osio 37. Paineistettu työs-

töfluidi vaikuttaa onttoon osioon 30, kun taas vain purettu fluidi vaikuttaa toiseen onttoon osioon 37. Vasaraan 9 kuuluu tila 38 männän 22 ja männänkehyksen 20 välillä jaettuna ensimmäiseen tilaosioon 40 männän 22 nosta- miseksi ja toiseen tilaosioon 42 männän 22 iskemiseksi männän 22 pituussuunnassa, jossa ensimmäiset tilaosiot 40 ja toinen tilaosio 42 on edullisesti liitetty männän 22 onttoon osioon 30 ensimmäisen yhdysreiän 34 välityksellä. Kuvissa 2-4p esitetyissä sovellusmuodossa ensimmäisiä yhdysreikiä 34 on kaksi. Männän 22 liike ja rengasmaisen paineistusosion 32 sijainti suhteessa ensimmäiseen tilaosioon 40 ja toiseen tilaosioon 42 ohjaavat männän 22 nosto- ja iskuliikkeitä.

Männänkehys 20 ulottuu edullisesti vain männän 22 osapituu- delle L1. Aksiaaliset poistokanavat 35 on järjestetty männän- kehyksen 22 ulkokehälle fluidin purkamiseksi toisesta tila- osiosta 42. Edullisesti mäntään 22 kuuluu edelleen ensimmäi- set yhdyskanavat 48 männän 22 toisen onton osion 37 ja pää- rungon 10 välillä männän 22 pituudella L2 männänkehyksen 20 ja teräyksikön 26 välissä osapituuden L1 ulkopuolella puretun fluidin johtamiseksi takaisin männän 22 sisään. Keksintö voidaan toteuttaa myös ilman näitä ensimmäisiä yhdyskanavia.

— Ensimmäisten yhdyskanavien 48 aksiaalinen suunta voi olla O 25 kulmassa &* suhteessa männän 22 aksiaalisuuntaan, joka kulma 2 on 30-60”, edullisesti 40-50”, fluidin virtaussuunnan muuttu- n misen aiheuttamien painehäviöiden pienentämiseksi.

x a — Vasaraan kuuluu myös venttiiliyksikkö 76 fluidin purkamiseksi = 30 toisesta tilaosiosta 42 ja fluidin paineistusyksikko 44 N paineistetun työstöfluidin syöttämiseksi männän 22 onttoon 5 osioon 30 ja edullisesti myös venttiiliyksikön 76 ulkopuolel- le. Paineistettu työstöfluidi toimitetaan fluidin paineistus- yksiköstä 44 poratangon 46, takapäädyn 14 fluidin painesyöt-

tökanavan 18 ja männän 22 päähän sovitetun männän ylemmän korkin 66 toisen fluidin painesyöttökanavan 23 läpi suoraan männän 22 onttoon osioon 30. Osa paineistetusta työs- töfluidista ohjataan vaihtoehtoisesti männän ylemmän korkin 66 kolmannen painesyöttökanavan 25 läpi venttiiliyksikön 76 takana olevaan kammioon 77 ja kammiosta 77 venttiilin paine- kanavan 39 läpi venttiiliyksikön 76 takana olevaan tilaan. Kuvan 3a sovellusmuodossa venttiilin painekanava 39 on muo- dostettu eri tavalla. Venttiiliyksikkö voi olla tekniikan tasosta tunnettu venttiiliyksikkö. Keksinnön mukaisessa porauslaitteessa käytettävä fluidi on edullisesti korkea- viskoosinen fluidi, kaikkein edullisimmin öljy tai muta. Myös vettä voidaan käyttää.

Kuvassa 2 esitetyn männän 22, joka tunnetaan myös iskumäntä- nä, ylemmässä osassa 62 on vähintään osa ensimmäisestä tila- osiosta 40, jota voidaan myös kutsua nostokammioalueeksi, ja vähintään osa toisesta tilaosiosta 42, jota voidaan kutsua myös iskualueeksi. Rengasmaista paineistusosiota 32, joka tunnetaan myös kammion jakoalueena, käytetään ensimmäisen tilaosion 40 erottamiseksi toisesta tilaosiosta 42. Keksinnön mukaiseen porauslaitteeseen voi myös kuulua frengasmaista paineistusosiota 32 pidentävä venttiiliyksikkö 76, joka on — esitetty kuvissa 2, 3a ja 4a-4c, tai vaihtoehtoisesti pää- O 25 venttiiliyksikköön liittyvä pilottipaineensäätöosa, joka 2 valvoo sanotun männän päävirtausta aksiaalisesti vaikuttamal- n la sanottuun ensimmäiseen tilaosioon ja toiseen tilaosioon = sanotun iskumännän iskevän liikkeen aikaansaamiseksi. Mäntään = 22 voi kuulua kaksi peräkkäistä osaa: alempi osa 60 käsittäen = 30 edullisesti ensimmäiset yhdyskanavat 48 ja ylempi osa 62 N käsittäen rengasmaisen paineistusosion 32. 5 Keksinnössä ensimmäisen tilaosion tai toisen tilaosion koko ei ole rajoitettu, sillä ne voidaan pidentää. Ensimmäistä tilaosiosta voidaan pidentää poraterään päin ja toista tila- osiota päärunkoon päin. Rengasmainen paineistusosio sijaitsee kuitenkin pääasiallisesti männän yläosassa männän käyttöasen- nossa.

Männän 22 keskiosan toisen halkaisijan D2 ansiosta ensimmäi- nen tilaosio 40 pystyy nostamaan männän 22, koska rengasmai- sen paineistusosion 32 nostohalkaisija on suurempi kuin D2, jolloin halkaisijaero yhdessä paineistetun työstöfluidin kanssa saa aikaan voiman, joka nostaa männän 22 ylös sen iskuasentoon. Kuvassa 2 esitetyn erään sovellusmuodon mukaan vasaraan 9 kuuluu hydraulinen jarrutusolake 74, joka saa aikaan männän 22 jarrutusvaikutuksen, kun mäntä 22 kulkee eteenpäin iskuliikkeen aikana ja hydraulinen jarrutusolake 74 siirtyy männänkehyksen 20 halkaisijaltaan pienemmälle alueel- le, eli jarrukammioon 21. Männänkehyksen pienempi halkaisija pienentää tehokkaasti nostovoimaa, jota tarvitaan vasaran nostamiseen sen pohja-asennosta iskuliikkeen päättymisen jälkeen. Hydraulinen jarrutusolake voidaan sijoittaa mäntään myös siten, että hydraulinen jarrutusolake aiheuttaa jarru- tusvaikutuksen myös mäntää nostettaessa, jolloin rengasmainen paineistusosio ja venttiiliyksikkö eivät koske toisiinsa. — Mäntään voi kuulua myös ensimmäinen halkaisija D1, joka on O 25 edullisesti suurempi kuin toinen halkaisija D2. Koska mäntä 2 22 on tuettu ainoastaan toisen halkaisijan D2 kohdalta, n männässä 22 voi olla suurempi ensimmäinen halkaisija, joka = lisää männän massaa, ja kolmas halkaisija D3, joka voi myös = olla yhtä suuri tai suurempi kuin toinen halkaisija D2. = 30 Mannan 22 ontolla osiolla 30 voi olla halkaisija D4, joka on N 80-120 % fluidin painesyöttökanavan 18 halkaisijasta D5. Tämä S tarkoittaa sitä, että fluidin virtausnopeus ei kasva merkit- tävästi tai jopa laskee, kun paineistettu työstöfluidi virtaa männän 22 onttoon osioon 30. Vaikka kuvat 2-4p havainnollis-

tavat sitä, että aksiaalinen poistokanava 35 on pienempi kuin venttiilin poistokanava 33 ja että venttiilin poistokanava 33 on pienempi kuin onton osion 30 halkaisija, on ymmärrettävä, että onton osion 30 halkaisija on edullisesti pienempi kuin venttiilin poistokanavan 33 halkaisija ja venttiilin poisto- kanavan 33 halkaisija on pienempi kuin aksiaalisen poistoka- navan 35 halkaisija, jotta voidaan vähentää vasaran 9 aiheut- tamaa vastapainetta.

Iskumäntä 22 on suunniteltu iskemään kuvissa 3a ja 3b esitet- tyä porateräyksikön 26 iskevää poraterää 24. Porateräyksikkö 26 on kiinnitetty vasaran 9 päärunkoon 10, joka on puolestaan liitetty poratankoon 46 käyttämällä vasaraan 9 kiinnitettyä takapäätyä 14. Paineistetun fluidin virtaus ohjataan poratan- gon 46 läpi takapäädyn 14 fluidin painesyöttökanavan 18 välityksellä vasaran 9 sisään, jotta fluidin paine saa aikaan iskumännän 22 iskevän liikkeen iskevää poraterää 24 vasten.

Kuten kuvissa 2-4c on esitetty, mäntään 22 kuuluu alempi osa 60, joka on suunniteltu välittämään sanottu iskuvoima porate- rään 24, ja ylempi osa 62, joka on suunniteltu aiheuttamaan iskumännän 22 edestakaistoiminta.

Ensimmäinen tilaosio 40, joka on myös tunnettu nostokammiona, — männänkehyksen 20 sisällä rajoittuu männänkehykseen 20, joka O 25 tiivistää ja keskiöi männän 22. Männänkehys 20 rajaa tehok- 2 kaasti ensimmäisen tilaosion 40 poraterään 24 päin.

Männänke- n hykseen voi kuulua toinen männän laakeri ja tiivistysosio. = Fluidi puretaan venttiiliyksikössä 76 sijaitsevan venttiilin = poistokanavan 33 läpi ja johdetaan radiaalisesti männänkehyk- = 30 sen 20 ulkopuolella sijaitseviin aksiaalisiin poistokanaviin N 35. Aksiaalisen poistokanavan 35 läpi kulkeva purettu fluidi 5 johdetaan sitten männän 22 ulkohalkaisijaan, eli påärungon 10 ontossa sisustassa 12 olevaan toiseen tilaan 84. Erään edul- lisen sovellusmuodon mukaan osa puretusta fluidista siirre-

tään ainakin osittain takaisin männän 22 sisään toiseen onttoon osioon 37 tai ainakin osittain myös männän keskiöin- tielementtinä tunnetun männän ohjauslaakerin 86 toisen yhdys- kanavan 52 läpi. Kun mäntää 22 nostetaan taaksepäin iskuliik- keen jälkeen, purettu fluidi täyttää nousevan männän 22 aiheuttaman tyhjän tilan, sillä fluidia johdetaan toisen onton osion 37 ja toisten yhdyskanavien 52 läpi, mikä pienen- tää suuren männän 22 imuvaikutusta. Toiset yhdyskanavat eivät ole männän pakollinen osa vaan edullinen ominaisuus.

Tässä keksinnössä paineistettua työstöfluidia sisältävä paineistettu alue sijaitsee ainoastaan männänkehyksen 20 ja kuvassa 3a esitetyn venttiilikotelon 70 välillä männän 22 pituussuunnassa sekä männän 22 ontossa osiossa 30. Tämän ansiosta on mahdollista käyttää männänkehyksen alapuolella suuria männän halkaisijoita, jotka ovat jopa lähes päärungon sisähalkaisijan kokoisia, jos mäntä on uurrettu aksiaalisuun- nassa. Männän aiheuttama iskuvoima määritetään männänkehyksen sisällä olevan männän halkaisijan ja rengasmaisen paineistus- osion kohdalla olevan männän halkaisijan välisellä suhteella. Männän 22 ontto osio 30 ei ole jatkuva männän 22 läpi männän 22 ylemmästä päästä alempaan päähän vaan jaettu umpiosiolla 90 kahteen erilliseen osaan, eli onttoon osioon 30 ja toiseen — onttoon osioon 37. S 25

N 2 Fluidin virtausreitti on esitetty katkoviivoilla kuvissa 3a n ja 3b, ja kuvissa 4a-4p esitetään vasaran iskevän liikkeen = eri vaiheet. Kuvassa 4a vasara 9 ja poraterä 24 ovat roikku- = vassa asennossa. Tässä asennossa ei esiinny resultanttivir- = 30 tausta, joka ohjaa kuvan 4b mukaista mäntää 22 ylöspäin, N minkä vuoksi mäntä 22 ei liiku. Kuvan 4c mukaan poraterä 24 5 koskee porattavaan pintaan ja liikkuu ylöspäin. Kuvassa 4d esitetty mäntä 22 liikkuu myös vuorostaan ylöspäin ja männän 22 rengasmainen paineistusosio 32 siirtyy venttiiliyksikköön

76 ympyröidyllä alueella. Fluidi virtaa takapäädyn 14 fluidin painesyöttökanavaa 18 ja männän ylemmän korkin 66 toista fluidin painesyöttökanavaa 23 pitkin männän 22 onttoon osioon

30. Fluidi virtaa ulos männän 22 ensimmäisistä yhdysrei'istä 34 ja täyttää ensimmäisen tilaosion 40. Tällöin rengasmaisen paineistusosion 32 taakse ensimmäiseen tilaosioon 40 muodos- tuu painetta. Rengasmaisen paineistusosion 32 toisella puo- lella toisen tilaosion 42 sisällä fluidi voi virrata vapaasti venttiilin poistokanavan 33 läpi aksiaaliseen poistokanavaan

35. Tämä paine-ero aiheuttaa sen, että mäntää 22 aletaan ohjata ylöspäin painovoimaa vastaan. Lisäksi fluidin jäännös- virtaus kulkee männän ylemmän korkin 66 kolmansien painesyöt- tökanavien 25 läpi venttiiliyksikköön 76 kammion 77 ja vent- tiilin painekanavan 39 välityksellä. Tämä virtaus auttaa pitämään venttiiliyksikön 76 suljetussa asennossa painovoiman avulla. Kuvissa 4e ja 4f mäntä 22 liikkuu ylöspäin ja poispäin pora- terästä 24. Männän 22 olake 75 alkaa liikkua venttiiliyksikön 76 pienempään sisähalkaisijaan ympyröidyllä alueella estäen toisessa tilaosiossa 42 olevan fluidin virtauksen venttiilin poistokanavan 33 läpi. Tällöin toisessa tilaosiossa 42 oleva fluidi ei pysty liikkumaan mihinkään, mikä johtaa paineen _ lisääntymiseen. Kuvissa 4g ja 4h paineen lisääntyminen vent- O 25 tiiliyksikössä 76 ja toisessa tilaosiossa 42 pakottaa vent- 2 tiiliyksikön 76 nousemaan ylöspäin männän 22 kanssa painovoi- n maa vastaan. Kuvissa 4i ja 4j männän 22 ylöspäin suuntautuvan I liikemäärän ansiosta rengasmainen paineistusosio 32 pystyy * siirtymään toiseen tilaosioon 42. Tämä puolestaan painovoiman > 30 ohella vapauttaa toisen tilaosion 42 sisällä olevan paineen N ja männän 22 liike alkaa hidastua. Lisäksi ensimmäisessä S tilaosiossa 40 oleva hydraulinen jarrutusolake 74 siirtyy männänkehyksen 20 pienempään sisähalkaisijaan, kuten ympy- röidystä kohdasta näkyy, mikä vähentää alapuolella olevaa painetta ja aiheuttaa suuremman paine-eron yläpäässä. Tämä alkaa painovoiman vaikutuksen ohella ohjata mäntää 22 alas- päin.

Kuvissa 4k ja 41 mäntä 22 liikkuu alaspäin poraterää 24 kohti. Männän 22 rengasmainen paineistusosio 32 liikkuu venttiiliyksikköön 76 ympyröidylle alueelle. Männän 22 alas- päin suuntautuva liikevoima vie männän 22 rengasmaisen pai- neistusosion 32 venttiiliyksikön 76 pienemmän sisähalkaisijan ulkopuolelle, mikä mahdollistaa toisessa tilaosiossa 42 olevan fluidin virtauksen venttiilin poistokanavaan 33. Kuvissa 4m ja 4n mäntä 22 liikkuu edelleen alaspäin poraterää 24 kohti. Koska toisessa tilaosiossa 42 oleva fluidi pystyy nyt virtaamaan venttiilin poistokanavaan 33, venttiiliyksikkö 76 liikkuu alaspäin männän 22 mukana painovoiman avustamana. Fluidi pystyy virtaamaan venttiilin poistokanavan 33 ja kolmannen fluidin painesyöttökanavan 25 kautta venttiiliyksi- kön 76 yläpuolella olevaan kammioon 77, mikä auttaa venttii- liyksikköä 76 putoamaan takaisin alas. Kuvissa 40 ja 4p hydraulinen jarrutusolake 74 liikkuu lähelle ympyröidyllä alueella olevaa pientä halkaisijaa männänkehyksen 20 sisällä olevassa ensimmäisessä tilaosiossa 40. Tällä liikkeellä on pehmentävä vaikutus ja se hidastaa mäntää 22. Männän 22 _ alaspäin suuntautuva liike jatkuu sen liikevoiman ja maan O 25 vetovoiman vaikutuksesta ja iskee poraterää 24.

3 = Iskevän liikkeen sykli toistuu alkaen vaiheesta, jossa mäntä I koskee poraterään, kunnes vasara vedetään takaisin, ja sitten * poraterä siirtyy takaisin sen froikkuvaan asentoon, jonka > 30 johdosta fluidi virtaa vapaasti ensimmäisen yhdysreiän läpi N männän onttoon osioon pysäyttäen sulkutoiminnon.

N >”

Claims (5)

SUOJAVAATIMUKSET

1. Fluidikäyttöinen porauslaite (1) reiän (100) poraa- miseksi, johon sanottuun porauslaitteeseen (1) kuuluu vasara (9) reiän muodostamiseksi pyörivän ja iskevän liikkeen avul- la, pyörityslaite (50) vasaran (9) pyörittämiseksi ja pora- tanko (46) pyörityslaitteen (50) yhdistämiseksi vasaraan (9) ja paineistetun porausfluidin toimittamiseksi vasaralle (9) vasaran (9) iskevän liikkeen aikaansaamiseksi, vasaran (9) käsittäessä - putkimaisen päärungon (10) käsittäen onton sisustan (12); - takapäädyn (14), vasaran (9) yhdistämiseksi poratan- koon (46), yhdistettynä päärungon (10) ylempään päähän (16) käsittäen fluidin painesyöttökanavan (18); - sylinterimäisen männänkehyksen (20) yhdistettynä päärunkoon (10); - edestakaisin liikkuvan männän (22) asennettuna liukuvasti männänkehykseen (20), päärungon (10) alempaan päähän (28) asennetun porayksikön (26) poraterän (24) iske- miseksi, poraterän (24) ollessa liikuteltavissa esivalitulla pituudella päärungon (10) pituussuuntaisesti, männän (22) käsittäessä ensimmäisen pään (78) ja toisen pään (79) ensim- — mäisen pään (78) ollessa lähempänä poratankoa (46), onton O 25 osion (30), ensimmäisen yhdysreiän (34) yhdistettynä onttoon 2 osioon (30) ja männän (22) ulommasta kehämäisestä pinnasta n (36) ulkonevan rengasmaisen paineistusosion (32), onton osion = (30) ollessa avoin paineistetun työstöfluidin johtamiseksi = suoraan männän (22) onttoon osioon (30) fluidin painesyöttö- = 30 kanavasta (18), N - tilan (38) männän (22) ja männänkehyksen (20) välil- 5 lä, jaettuna rengasmaisella paineistusosiolla (32) männän (22) radiaalisuunnassa ensimmäiseen tilaosioon (40) männän

(22) nostamiseksi ja toiseen tilaosioon (42) männän (22) iskemiseksi; - venttiiliyksikön (76) toisesta tilaosiosta (42) purkautuvan fluidin ohjaamiseksi, venttiiliyksikön (76) käsittäessä venttiilin poistokanavan (33) fluidin purkamisek- si toisesta tilaosiosta (42); - fluidin paineistusyksikön (44) takapäädyn (14) fluidin painesyöttökanavaan (18) toimitetun korkeapaineisen fluidin syöttämiseksi ensimmäiseen tilaosioon (40) ja toiseen tilaosioon (42); - aksiaalisen poistokanavan (35), joka on muodostettu päärungon (10) ja männänkehyksen (20) väliin fluidin purka- miseksi männänkehyksen (20) ulkopuolelle, missä pyörityslaite (50) pyörittää teräyksikköä (26) poratan- koa (46) ja päärunkoa (10) käyttäen, tunnettu siitä, että sanotulla männällä (22) on alempi osa (60) ja ylempi osa (62) irrotettavasti kiinnitettynä toisiinsa.

2. Suojavaatimuksen 1 mukainen porauslaite, tunnettu siitä, että vasaraan (9) kuuluu edelleen toinen tila (84) päärungon (10) ontossa sisustassa (12) männän (22) ja päärun- gon (10) välillä männän (22) radiaalisuunnassa ja männänke- hyksen (20) ja teräyksikön (26) välissä männän (22) aksiaali- — suunnassa. S 25

N 2 3. Suojavaatimuksen 2 mukainen porauslaite, tunnettu n siitä, että sanotulla männällä (22) on ainakin ensimmäinen = halkaisija (D1) männän (22) pituudella (L2) männänkehyksen = (20) ja teräyksikön (26) välillä männänkehyksen (20) osapi- = 30 tuuden (L1) ulkopuolella ja toinen halkaisija (D2) osapituu- N della (L1) rajoittaen tilan (38), missä männän (22) ensimmäi- 5 sellä halkaisijalla (D1) varustettu osa on suurempi halkai- sijaltaan kuin toinen halkaisija (D2).

4. Suojavaatimuksen 2 tai 3 mukainen porauslaite, tunnettu siitä, että sanottu ensimmäinen tilaosio (40) männän (22) nostamiseksi ja toinen tilaosio (42) männän (22) iske- miseksi muodostavat männän edestakaisin liikkuvan kojeen (94), joka sijaitsee männän sanotun pituuden (L2) ulkopuolel- la, joka pituus (L2) on männän (22) toisessa päässä (79).

5. Jonkin suojavaatimuksen 2 - 4 mukainen porauslaite, tunnettu siitä, että mäntään (22) kuuluu toinen ontto osio (37) puretun fluidin johtamiseksi männän (22) läpi poraterään (24) ja ulos vasarasta (9) ja mäntään (22) muodostetut ensim- mäiset vyhdyskanavat (48), jotka yhdistävät sanotun toisen tilan (84) toiseen onttoon osioon (37) puretun fluidin johta- miseksi männän (22) ja päärungon (10) väliltä takaisin männän (22) sisään toiseen onttoon osioon (37).

N

O

N o <Q

N

I jami a o +

N

O

N

D