FI67743C - Saett och anordning foer brytning av ett fast material - Google Patents

Description

Γΰ£?ϊ1 ΓΒ1 m,KUULUTUSjULKAISU ,ππ,, JKgjft Β 11 UTLÄGGNINGSSKRIFT Ο //4 Ο C (45) Γ ''"··· = '· ’· ·’ ''"11 : ’ ’ J -5 ^ 33 (51) Kv.lk.4/lnt.CI.4 E 21 C 37/12 £UQ|y||__p||^^y^|^Q (21) Patenttihakemus — Patentansökning 771980 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 2 3.06.77 (H) (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 23.06.77 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 29.12.77

Patentti- ja rekisterihallitus Nähtäväksi panon ja kuul.julkaisun pvm.-

Patent- och registerstyrelsen ' ' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad 31 .01 .85 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begärd prioritet 28.06.76 Ruotsi-Sverige(SE) 7607337-8 (71) Atlas Copco Aktiebolag, Nacka, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Erik Volmar Lavon, Saltsjö-Boo, Ruotsi-Sverige(SE) (7A) Berggren Oy Ab (5A) Tapa ja laite kiinteän aineen louhimiseksi - Sätt och anordning för brytning av ett fast material

Tykki suhteellisen kokoonpuristamattoman juoksevan aineen, esim. veden, nestepylvään ampumiseksi, johon kuuluu säiliö juoksevalle aineelle, elimet, jotka on sovitettu kohdistamaan painekuormi-tusta säiliössä olevaan juoksevaan aineeseen, elimet juoksevan aineen asteittaiseksi syöttämiseksi säiliöön painekuormituksen vaikutusta vastaan, ja lähtökanava säiliöstä mainitun neste-pylvään muodostamiseksi.

Tavanomaisissa louhintamenetelmissä kuten poraus-panostus-räjäytyk-sessä ja mekaanisessa työstössä on useita epäkohtia.

Poraus-panostus-räjäytystekniikan haittana ovat melu, kaasu, pöly ja ympäri lentelevät irtiräjäytetyt kivenkappaleet, minkä takia sekä henkilökunta että laitteisto on poistettava työskentelyvyöhykkeeltä. Mekaaninen työstö vaatii suuria voimia kallion murskaamiseksi, ja työkalujen kuluminen on huomattavaa.

Viimeisen vuosikymmenen aikana on sen tähden vakavasti pyritty löytämään vaihtoehtoisia louhintamenetelmiä. Erään ehdotetun menetelmän mukaisesti käytetään suuren nopeuden omaavia vesisuihkuja tai muun nesteen suihkuja kiven tai malmikappaleen louhimiseksi. Useita laitteita on ehdotettu, joiden tarkoituksena on tuottaa sykkiviä tai jaksottaisia nestesuihkuja, joilla on riittävän suuri nopeus kovienkin kivilajien louhimiseksi. Esimerkkejä tällaisista laitteista 67743 2 on selitetty amerikkalaisissa patenteissa 3 784 103 ja 3 796 371. Hydraulinen louhintatekniikka ei tähän asti kuitenkaan ole pystynyt kilpailemaan tavanomaisten louhintamenetelmien kanssa käytön, energian kulutuksen tai kokonaislouhintakustannusten suhteen. Neste-suihkuissa vaadittavista suurista iskunopeuksista johtuen on laitteen osien usein toimittava hyvin korkeiden paineiden alaisena, jotka ovat useiden kilobaarien suuruusluokkaa. Tämä aiheuttaa vakavia teknisiä ongelmia, kuten väsymismurtumisen vaaraa ja vaikeuksia täysin pitävän tiivistyksen aikaansaamisessa. Melutaso on myös korkea.

Toisessa vanhemmassa menetelmässä kiven louhimiseksi ja pehmeiden kivilajien, kuten hiilen kyllästämiseksi on pölyn muodostumisen estämiseksi ehdotettu reiän poraamista kallioon, minkä jälkeen reikä paineistetaan vedellä joko staattisesti tai dynaamisesti. Esimerkkejä tällaisista louhintamenetelmistä on selitetty saksalaisissa patenteissa 230 082, 241 966 ja 1 017 563. Näitä menetelmiä ei kuitenkaan voida käyttää koviin kivilajeihin tavanomaisilla hydrauli-pumpuilla saavutettavasta, rajoitetusta työpaineesta johtuen. Sitä paitsi niitä on vaikea käyttää käytännössä, erityisesti hauraassa tai säröisessä kalliossa, johtuen siitä, että porausreikä on tiivistettävä tehokkaasti reikään viedyn putken ympäriltä, jonka kautta vettä pumpataan. Näiden rajoitusten takia menetelmä on huomattavasti vähemmän käyttökelpoinen kuin tavanomainen poraus-panostus-räjäytystekniikka.

Esimerkiksi patenttijulkaisuista US-A-3 520 477 ja US-A-3 539 104 ovat tunnettuja sellaiset laitteet kiven louhimiseksi, jotka käyttävät hyväksi vettä. Tällöin käytetään mäntää, joka lyö veteen siten, että aikaansaadaan lyhytaikainen pulssi suuttimesta virtaavaan veteen vedessä esiintyvän sysäysaallon avulla. Pulssin paine muodostuu hyvin korkeaksi, ja vesi siroutuu jo muutama millimetri suut-timen ulkopuolella. Jo muutaman senttimetrin päässä suuttimesta vedellä ei enää ole murtovoimaa. Käytännössä ei siten voida louhia kiveä laitteella, jonka murtovoima ulottuu ainoastaan suunnilleen senttimetrin päähän laitteesta.

Ruotsalaisessa patenttihakemuksessa 7510559-3 on selitetty hydraulista louhintatekniikkaa, joka mahdollistaa kovien tiiviiden ainei- 67743 den, kuten kiven louhinnan käyttämällä laitteistoa, joka toimii suhteellisen alhaisella paineella, ja josta saadaan koossapysy-vä vesipatsas.

Esillä oleva keksintö on ruotsalaisessa patenttihakemuksessa 7510559-3 esitetyn louhintatekniikan parannus.

Keksinnön eräänä tarkoituksena on saada aikaan yllä mainittua tyyppiä oleva tapa ja laite, jossa louhintaan tarvittava liikemäärä, ts. nestekappaleen massan ja nopeuden tulos, kehitetään siten, että neste ensin johdetaan säiliöön nestettä vastaan säiliössä vaikuttavan painekuormituksen vaikutusta vastaan, minkä jälkeen, kun riittävä määrä nestettä on johdettu säiliöön, siinä oleva neste pakotetaan painekuormituksen vaikutuksesta louhittavaa ainetta kohti.

Keksinnön toisena tarkoituksena on saada aikaan laite, jossa nesteen ulostyöntöä ohjaa neste itse.

Vielä eräänä keksinnön tarkoituksena on saada aikaan pikatykki nopean "laukaus"-sarjän ampumiseksi.

Tämä aikaansaadaan keksinnön mukaisesti siten, että on sovitettu venttiili, joka operatiivisesti on kytketty säiliön ja lähtökanavan väliin, sekä elimet mainitun venttiilin käytävän yhtäkkiseksi avaamiseksi säiliöstä lähtökanavaan säiliössä olevan juoksevan aineen sallimiseksi virrata vapaasti lähtö-kanavan kautta mainittuna nestepylväänä, jolloin säiliössä ulosvirtauksen aikana vallitseva suurin paine on samaa suuruusluokkaa kuin säiliössä vallitseva suurin paine juoksevaa ainetta säiliöön vietäessä.

Keksintöä selitetään seuraavassa lähemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kaksi suoritusmuotoa esitetään esimerkkeinä. On selvää, että näiden suoritusmuotojen tarkoituksena on ainoastaan keksinnön havainnollistaminen ja että eri muunnelmat ovat mahdollisia seuraavien patenttivaatimusten puitteissa.

4 67743

Piirustuksissa kuviot 1-5 esittävät leikkauksena sivusta katsottuna esillä olevan keksinnön mukaista laitetta eri työvaiheiden aikana. Kuviot 6-9 esittävät leikkauksena sivusta katsottuna keksinnön mukaisen laitteen toista suoritusmuotoa eri työvaiheiden aikana. Kuvio 10 havainnollistaa painetta simuloidussa porausreiässä. Kuvio 11 esittää kuvioiden 1-5 mukaisen suoritusmuodon muunnelmaa.

Toisiaan vastaavia osia on merkitty samoilla viitenumeroilla eri kuvioissa.

Piirustuksissa esittävät kuvio 1-5 viitenumerolla 10 yleisesti merkittyä tykkiä nesteen, joka on muodostettu nestemännäksi tai nestepylvääksi 11, ampumiseksi lieriömäiseen pohjareikään 12, joka on ennalta porattu louhittavaan kiinteään aineeseen. Esimerkkeinä aineista, joita voidaan louhia esillä olevan keksinnön mukaisesti, voidaan mainita kalliot, malmit, hiili ja betoni. Pohjareikä 12 porataan tavanomaisella tekniikalla. Nestemäntä muodostuu esitetyssä suoritusmuodossa vedestä, mutta muitakin juoksevia aineita voidaan käyttää.

Tykki 10 käsittää sylinterin 13, joka on takapäästään suljettu takakappaleella 14. Käyttömäntä 15 liikkuu edestakaisin sylinterissä 13. Käyttömäntä 15 rajoittaa yhdessä takakappaleen 14 kanssa takasylinteritilan 16.

Sylinterin 13 etupäähän on kiinnitetty alaosa 17. Useasta segmentistä muodostuva lukkorengas 21 estää alaosaa 17 työntymästä ulos sylinteristä. Käyttömäntä 15 rajoittaa yhdessä alaosan 17 kanssa etusylinteritilan 18. Piippua 19 ohjataan edestakaisin siirrettävästi 5 67743 alaosaan 17 kiinnitetyssä hoikissa 20. Piipun siirtymistä rajoittavat piipussa oleva paksunnettu takaosa 22 ja piipun etuosaan ruuvattu vasterengas 23.

Käyttömännän 15 etusylinteritilaan 18 päin kääntyneelle sivulle on muodostettu rengasmainen porrasaskelman muotoinen syvennys. Rengasmaisen porrasaskelman muotoiseen syvennykseen kuuluu rengasmainen sisäkammio 24 ja rengasmainen ulkokammio 25, jolla on suurempi halkaisija, kts. kuvio 4. Rengasmainen syvennys 24, 25 ympäröi keskisesti sijoitettua tappia 26. Tapissa 26 on etupuolelta viistetty sivupinta 27. Paksunnetusta osasta 22 taaksepäin ulkonevassa piipun 19 osassa 28 on takaa viistetyt sisä- ja ulkopinnat 29, 30. Paksunnettu osa 22 voidaan työntää kammioon 25 kosketukseen rengas-pinnan 31 kanssa, jolloin piipun takaosa 28 samanaikaisesti työnnetään kammioon 24.

Etusylinteritila 18 muodostaa säiliön tai varastointikammion nesteelle, ennen kuin se johdetaan piippuun 19. Nestettä täytetään säiliöön kanavan 32 kautta, joka on letkulla 33 liitetty suurpaine-pumppuun 34 nestettä varten.

Etusylinteritila 19 on varustettu rengasmaisella kammiolla 37. Kammio 37 muodostaa paksunnetun osan 22 vaimennuskammion, niin että piippua 19 jarrutetaan hydraulisesti sen eteenpäin suunnatun liikkeen lopulla.

Takasylinteritila 16 on panostettu puristetulla kaasulla, esim. paine-ilmalla tai typpikaasulla. Puristettu kaasu vaikuttaa käyttömän-tään 15, joka siirtää tämän painekuormituksen säiliössä 18 olevaan nesteeseen. Sylinteritila 16 voidaan takaosassa 14 olevalla lii-täntänipalla 35 liittää painelähteeseen, esim. kompressoriin.

Kuvioissa 1-5 esitetty tykki toimii seuraavalla tavalla.

Kuvio 1 esittää asentoa, jossa käyttömäntä 15 ja piippu 19 sijaitsevat, kun piippu suunnataan reikää 12 kohti. Suuntauksen päätyttyä käynnistetään pumppu 34, jolloin nestettä syötetään kanavaan 32, Nesteen paine vaikuttaa paksunnetun osan 22 rengaspintaa 36 vastaan (kuvio 2). Piippu 19 ja käyttömäntä 15 painetaan tällöin taaksepäin takasylinteritilassa 16 olevan kaasujousen vaikutusta vastaan, 6 67743 ts. nestettä syötetään asteittain säiliöön 18 nestettä vastaan säiliössä vaikuttavan painekuormituksen vaikutusta vastaan. Lyhyen siirron jälkeen paksunnettu osa 22 poistuu vaimennuskammiosta 37, jolloin nesteen paino vaikuttaa myös suoraan käyttömäntään 15. Piippu 19 ja käyttömäntä 15 siirtyvät taaksepäin, kun kaasua puristetaan ja siihen varastoidaan energiaa takasylinteritilassa 16. Kun vaste-rengas 23 pysähtyy alaosaa 17 vastaan, pysähtyy piipun liike taaksepäin, kuvio 2. Käyttömäntä 15 siirtyy nyt yksin taaksepäin. Kun paksunnettu osa 22 poistuu kammiosta 25, nestettä virtaa tähän kammioon. Kohta sen jälkeen myös piipun takaosa 28 poistuu kammiosta 24, jolloin nestettä virtaa myös tähän kammioon. Nestettä ei kuitenkaan pääse virtaamaan piippuun, koska tappi 26 vielä tiivistää piippua. Kun nestettä johdetaan kammioon 24, piippu 19 siirtyy eteenpäin. Piipun lyhyen siirron jälkeen tappi 26 poistuu piipun reiästä. Kuvio 3 esittää asentoa, jossa nestettä juuri alkaa virrata piippuun.

Piippu 19 siirtyy nopeasti eteenpäin ja pysähtyy, kun osa 22 saavuttaa vaimennuskammion 37, kuvio 4. Nestettä puristetaan niin ollen ulos piipun 19 kautta nestettä vastaan säiliössä vaikuttavan paine-kuormituksen vaikutuksesta.

Piipussa 19 neste muodostetaan nestemännäksi 11. Nestemäntää kiihdytetään yhtenäisenä pitkänomaisena massakappaleena, ja se suunnataan reikään 12, jolloin se iskee sen pohjaan.

Kuvio 5 esittää asentoa, jossa tappi 16 saavuttaa piipun reiän, jolloin käyttömäntä 15 alkaa pysähtyä. Sylinteritilassa 18 jäljellä olevaa nestettä käytetään käyttömännän 15 hydrauliseen jarrutukseen. Käyttömännän 15 vastaiskun estämiseksi on tämä jäämäneste puristettava ulos tapin 16 ja piipun reiän välisen rengasraon kautta rengas-kammioiden 24, 25 kautta. Sovittamalla rengasrako käyttömäntään varastoidun energian ja sylinteritilassa 18 sekä rengaskansioissa 24, 25 olevan jäännösnestemäärän mukaan voidaan käyttömäntä pysäyttää pehmeästi. Kuvio 1 esittää loppuasentoa "laukauksen" jälkeen.

Piipun 19 ja käyttömännän 15 väliset välykset ovat erittäin tärkeitä tykin toiminnan kannalta. Edellä selitetyn toiminnan aikaansaamiseksi on tapin 26 ja piipun viistettyjen pintojen 27, 29 välisen raon oltava pienempi kuin piipun viistetyn pinnan 30 ja rengaskam- 7 67743 mion 24 ulkopinnan välinen rako. Viimeksimainitun raon on vuorostaan oltava pienempi kuin paksunnetun osan 22 ja rengaskammion 25 ulkopinnan välinen rako. Tällä tavoin saadaan aikaan jatkuvasti kasvava kuristus nesteen virtauksen suunnassa.

Suurentamalla tapin 26 ja piipun reiän välistä rakoa, esim. lyhentämällä tappia 26, voidaan tykki saada ampumaan kaksi "laukausta" nopeassa tahdissa. Tämä johtuu siitä, että käyttömäntä 15 ehtii saavuttaa piipun 19, ennen kuin piippu pysäytetään vaimennuskammioon 37. Käyttömäntä kohdistaa tällöin piippuun iskun, niin että käyttömäntä ja piippu jälleen viedään erilleen.

Tykki voidaan edullisesti tehdä pikatykiksi. Letku 33 liitetään tällöin jatkuvatoimiseen pumppuun. Kun piippu 19 ja käyttömäntä 15 saavuttavat kuviossa 2 esitetyn asennon, on tästä seurauksena, että seuraava pumpun isku laukaisee "laukaisun". Pumppu jatkaa työskentelyään, kunnes seuraava "laukaus" laukaistaan jne. Tällä tavoin voidaan sarja peräkkäisiä "laukauksia" laukaista reikään. Ensimmäinen "laukaus" tuottaa tällöin reiän pohjaan iskiessään halkeamia siihen, minkä jälkeen seuraavat "laukaukset" painavat halkeamia, kunnes saadaan vapaa pinta. On korostettava, että tämä "laukaus"-sarja laukaistaan automaattisesti, niin kauan kuin pumppu toimii, joten koneenhoitajan ei siis tarvitse puuttua asiaan.

Ulos ammuttua nesteen määrää voidaan yksinkertaisella tavalla vaihdella vasterenkaan 23 avulla, joka määrää piipun 19 takakääntöasen-non.

Kuviossa 11 on esitetty kuvioiden 1-5 mukaisen suoritusmuodon muunneltu etuosa. Alaosaa 17^ on jatkettu eteenpäin suunnilleen piipun 19 uloimpaan asentoon saakka. Pidennyspiippu 52 on ruuvattu pidennettyyn alaosaan 171. Pidennyspiipun 52 sisähalkaisija on oleellisesti sama kuin piipun 19 sisähalkaisija. Pidennyspiippu 52 helpottaa tykin suuntausta reiän 12 kanssa ja toimii suojana, joka suojaa liikkuvaa piippua 19 mekaanisilta vahingoilta estämällä piippua 19 koskettamasta kiveä.

Jos reiällä 12 on taipumuksena täyttyä vedellä, voi reiän tyhjentäminen ennen laukaisua olla tarkoituksenmukaista. Tätä tarkoitusta varten voidaan vaippa 53 ruuvata kiinni alaosaan 17^. Paineilmaa johdetaan vaippaan 53 tulokanavan 54 kautta ja puhalletaan reikään 12 alaosassa 171 olevien kanavien 55 ja pidennyspiipun 52 kautta.

8 67743

Kuvioissa 6-9 viitenumerolla 40 yleisesti merkityssä tykissä on piippu 19 yhdistetty kiinteästi alaosaan 17. Tankoa 41 ohjataan siirrettävästi käyttömännän 15 suhteen. Tangon 41 ja käyttömännän 15 suhteellista siirtoa rajoittavat tankoon 41 ruuvattu vasterengas 42 ja tangon 41 paksunnettu osa 43. Käyttömäntä 15 on varustettu rengasmaisella kammiolla 44, joka on mitoitettu vastaanottamaan paksunnettu osa 43. Osasta 43 ulkonee tappi 45. Alaosassa 17 on paksunnettua osaa 43 ja tappia vastaava syvennys, joka käsittää rengasmaisen kammion 46 ja kartiomaisen kammion 47.

Kuvioissa 6-9 esitetty tykki toimii seuraavalla tavalla:

Kuvio 6 esittää asentoa, jossa käyttömäntä 15 ja tanko 41 sijaitsevat, kun piippu 19 suunnataan reikää 12 kohti. Suuntauksen päätyttyä käynnistetään pumppu 34, jolloin nestettä virtaa kanavaan 32. Nesteen paine jakautuu tasaisesti käyttömännän 15 pinnalle rengas-uran 48 avulla. Kun käyttömäntä 15 on siirtynyt lyhyen matkan verran, nesteen paine vaikuttaa käyttömännän 15 koko pinnalla.

Kun nestettä jatkuvasti syötetään, käyttömäntä 15 painuu taaksepäin kaasujousen 16 tuottaman-painekuormituksen vaikutusta vastaan. Jotta tanko 41 varmasti pysyy kuviossa 6 esitetyssä asennossa, siirretään nesteen paine tangon 41 paksunnetun osan 43 takarengaspintaa kohti kanavan 49 välityksellä.

Kun käyttömäntä 15 saavuttaa vasterenkaan 42, kuvio 7, nesteen jatkuva syöttö saa aikaan· sen, että tangonosat 41, 43, 45 viedään pois alaosan 17 syvennyksestä, kuvio 8. Säiliössä 18 olevaan nesteeseen kohdistuva painekuormitus työntää nyt nesteen ulos piipun 19 kautta kammioiden 46, 47 välityksellä. Tanko 41 jää kuviossa 8 esitettyyn asentoon osalla 43 vallitsevasta paine-erosta johtuen.

Kuvio 9 esittää asentoa, jossa käyttömäntä 15 saavuttaa tangon 41 paksunnetun osan 43. Käyttömännän 15 pysäyttää hydraulisesti osaksi vaimennuskammiossa 44 oleva neste, osaksi säiliössä 18 oleva jäännös-neste. Jotta käyttömäntä 15 pysähtyisi pehmeästi eikä suorittaisi takaisiniskua, on rengaskammion 44 ja paksunnetun osan 43 välisen raon oltava suurempi kuin tämän osan ja rengaskammion 46 välinen rako.

9 67743

Viimeksi mainitun raon on vuorostaan oltava suurempi kuin tapin 45 lieriömäisen etupään ja piipun reiän välinen rako. Tämän ansiosta saadaan aikaan jatkuvasti kasvava kuristus nesteen virtauksen suunnassa.

Tarvittaessa voidaan käyttömännän sisältö poistaa piippuun 19 tangon 41 kanavan kautta, jota ei ole esitetty. Vaihtoehtoisesti voi käyt-tömäntä 15 olla ilman tätä onteloa, jolloin painekaasu vaikuttaa sekä käyttömäntään että tankoon 41.

Ruotsalaisessa patenttihakemuksessa 7510559-3 esitetään, mitkä ehdot on täytettävä täydellisen louhinnan aikaansaamiseksi. Tämä teoria ei kuitenkaan ota huomioon vaikutusta, joka saadaan nestemännän ja reiän pohjan välillä olevan ilmamäärän puristumisen johdosta. Tämän vaikutuksen tutkimiseksi on tutkittu simuloidun porausreiän painetta. Kuvio 10 esittää osoitettua painetta. Vesimäntä työnnettiin 500 mm syvään lujaan rautaputkeen, jonka halkaisija oli 23 mm ja pohja suljettu. Kuvioissa 1-5 esitettyä tyyppiä olevaa tykkiä käytettiin.

Kun vesipylväs osui putken pohjaan, oli koko vesipylvään pituus n.

800 mm. Iskunopeus pohjaa vastaan oli n. 170 m/sek. Piipun halkaisijan ja putken sisähalkaisijän välinen suhde oli 0,956. Reiän pohjassa kehittyvä ns. nesteen iskupaine p = φ c v on n. 2,4 kbaaria, kuviossa 10. Kuviosta 10 käy ilmi, että todellinen paine on korkeampi kuin tämä nesteen iskupaine. Tämä ero johtunee putkessa olevan vesipylvään puristaman ilmatilavuuden räjähdysmäisestä laajenemisesta. Tapahtuman suurnopeusvalokuvaus viittaa siihen, että puristettu ilma on joutunut ja jakaantunut vesimäntään, kun tämä osuu putken pohjaan. Kuten kuviosta 10 käy ilmi, puristetun ilman laa-jenemisenergia sekoittuu nestemäntään varastoituun energiaan. On siis ilmeistä, että porausreiän sisältämän ilmatilavuuden mahdollinen puristuminen vaikuttaa suotuisasti louhintaprosessiin, erityisesti jatkuvan louhinnan vaatimien halkeamien tuottamiseen. Kuviossa 10 havainnollistetussa painekuvassa oli putki niin vahva, ettei se rikkoutunut veden iskiessä siihen. Käytännössä painekuva on monimutkaisempi. Erityisesti on todettava, että luonnollisten halkeamien esiintyminen aineessa vähenee ja eliminoi joissakin tapauksissa jokseenkin kokonaan ilman puristumisen tuottaman vaikutuksen. Tätä vaikutusta pienentää myös nestemännän ja reiän välinen pienempi suhteellinen pinta-alasuhde.

10 67743

Ruotsalaisessa patenttihakemuksessa 7510559-3 esitetään, miten halkeamisen leviämistä voidaan ennalta järjestää eri suuntiin suunnatun halkaisuvaikutuksen aikaansaamiseksi. Esillä olevan keksinnön mukainen tykki voidaan edullisesti asentaa yhdessä tavanomaisen kallioporakoneen kanssa patenttihakemuksessa 7510559-3 esitettyä tyyppiä olevaan porauslaitteistoon. Tällaisessa porauslaitteistos-sa voidaan tykki ja kallioporakone sovittaa siirrettävästi syöttö-palkkiin tämän poikkisuuntaan tai kääntyvästi syöttöpalkin kanssa yhdensuuntaisen akselin ympäri.

Yllä mainituilla laitteilla on suoritettu useita kokeita. Kuvioiden 1-5 mukaisella tykillä on esim. räjäytetty kalkkikivi- ja graniitti-lohkareita, joiden koko on ollut n. lmxlmxlm. Lohkareisiin porattiin n. 500 mm syvä reikä, jonka halkaisija oli 23 mm. Piipun pituus oli 300 mm. Noin 800 mm pitkä yhtenäinen vesipylväs ammuttiin reiän pohjaa kohti iskunopeuden ollessa n. 170 m/sek ja liike-energian ollessa n. 6 kilojoulea. Riippuen reikien asennosta lohkareissa oleviin epätasaisuuksiin nähden, lohkareet halkaistiin täysin vaihtelevan "laukaus"-määrän jälkeen, joka yleensä oli 1-3. Jos ensimmäisellä "laukauksella" tuotetut halkeamat eivät saavuttaneet vapaata pintaa, aiheuttivat seuraavat "laukaukset" sen, että halkeamia painettiin eteenpäin.

Esitetyissä suoritusmuodoissa nestemäntä ammutaan esiporattuun reikään. Tämä antaa parhaan hyötysuhteen. Joissakin tapauksissa louhiminen voi kuitenkin tapahtua ilman näitä reikiä, jolloin tykki suunnataan sopivalla tavalla aineen muodon suhteen. Tämä louhintatapa asettaa kuitenkin suurempia vaatimuksia koneenhoitajan ammattitaidolle.

Nesteen johtamista säiliöstä piippuun voidaan vaihtoehtoisesti valvoa tavanomaisella venttiilillä, jossa on erillinen ohjauspiiri.

Erään toisen vaihtoehdon mukaan voidaan nesteen johtamista piippuun säätää venttiilielimellä, esim. räjähdysharkolla, jota ohjaa säiliön paine ja joka on sovitettu kytkettäväksi irti toiminnasta, kun paine ylittää tietyn arvon. Tällaisena venttiilielimenä voi erityisesti olla räjähdettä sisältävä kapseli.

Keksinnön mukaisesti ehdotettu tapa kehittää liikemäärää nesteessä on yleisesti käyttökelpoinen ja sitä voidaan niin ollen myös käyttää laitteistoissa, jotka kehittävät suurnopeussuihkuja.

Claims (10)

11 67743

1. Tykki suhteellisen kokoonpuristamattoman juoksevan aineen, esim. veden, nestepylvään ampumiseksi, johon kuuluu säiliö (18) juoksevalle aineelle, elimet (15), jotka on sovitettu kohdistamaan painekuormitusta säiliössä (18) olevaan juoksevaan aineeseen, elimet juoksevan aineen asteittaiseksi syöttämiseksi säiliöön painekuormituksen vaikutusta vastaan, ja lähtökanava säiliöstä mainitun nestepylvään muodostamiseksi, tunnettu venttiilistä (26, 28), joka operatiivisesti on kytketty säiliön (18) ja lähtökanavan (19) väliin, ja elimistä (23, 22, 28) mainitun venttiilin käytävän yht1äkkiseksi avaamiseksi säiliöstä lähtökanavaan säiliössä olevan juoksevan aineen sallimiseksi virrata vapaasti lähtökanavan kautta mainittuna nestepylväänä, jolloin säiliössä ulosvirtauksen aikana vallitseva suurin paine on samaa suuruusluokkaa kuin säiliössä vallitseva suurin paine juoksevaa ainetta säiliöön vietäessä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tykki, tunnettu siitä, että mainittu venttiili käsittää kaksi yhteistoiminnassa olevaa osaa (26, 28), ja mainitut elimet venttiilin avaamiseksi käsittävät elimet (22, 28) molempien yhteistoiminnassa olevien osien kiihdyttämiseksi toistensa suhteen, jolloin venttiili on sovitettu avaamaan mainitun käytävän kun mainitut kaksi osaa ovat liikkuneet toistensa suhteen ennalta määrätyn matkan.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen tykki, tunnettu siitä, että mainitut elimet (23, 22, 28) venttiilin avaamiseksi on sovitettu avaamaan riippuen siitä, että ennalta määrätty määrä juoksevaa ainetta on viety säiliöön.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tykki, tunnettu siitä, että mainitut elimet jotka on sovitettu kohdistamaan painekuormitusta säiliössä olevaan juoksevaan aineeseen käsittävät kuormitetun käyttömännän (15), ja että mainitun lähtökanavan muodostaa aksiaalisesti liikkuva piippu (19), jonka lisäksi venttiili käsittää kaksi yhteistoiminnassa olevaa osaa (28, 26), 12 67743 joista toinen kuuluu piippuun ja toinen kuuluu käyttömäntään.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen tykki, tunnettu siitä, että käyttömäntä (15) ja piippu (19) ovat sovitetut yhdessä vietäviksi taaksepäin - käyttömännän kuormitusta vastaan - juoksevan aineen vaikutuksesta, jota ainetta viedään säiliöön (18) tämän latauksen yhteydessä, jolloin piippu on tiivistetty säiliöstä, jonka lisäksi mainitut elimet venttiilin avaamiseksi käsittävät vasteen (23) piipun taaksepäin suuntautuvan liikkeen rajoittamiseksi.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tykki, tunnettu siitä, että mainitut elimet, jotka on sovitettu kohdistamaan painekuormitusta säiliössä olevaan juoksevaan aineeseen käsittävät käyttömännän (15) jota käyttää käyttövoima, mainitun läh-tökanavan muodostaa liikkuva piippu, ja mainittu venttiili käsittää venttiililuistin joka on koaksiaalinen piipun kanssa.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen tykki, tunnettu siitä, että venttiililuisti (22, 28) käsittää ensimmäisen männänpinnan johon jatkuvasti kohdistetaan säiliössä (18) vallitsevaa painetta venttiililuistin painamiseksi vasten yhteistoiminnassa olevaa elintä (15) ja venttiilin pitämiseksi suljettuna, ja toisen männänpinnan joka on suurempi kuin mainittu ensimmäinen männänpinta ja sovitettu siten että siihen kohdistetaan säiliössä (18) vallitsevaa painetta ja lisäksi sovitettu kiihdyttämään venttiili-luistia avoimeen asentoon kun venttiililuistia nostetaan vastea-sennostaan mainittua yhteistoiminnassa olevaa elintä vasten, jolloin venttiililuisti on sovitettu yht'äkkisesti avaamaan käytävää säiliön (18) ja piipun (19) välillä kun se on liikkunut ennalta-määrätyn matkan vasteasennostaan, jonka lisäksi käyttömäntä (15) on sovitettu nostamaan venttiililuistin (22, 28) vasteasennostaan käyttömännän saavuttaessa ennalta määrätyn takimmaisen asennon.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen tykki, tunnettu siitä, että venttiililuisti (22, 28) vasteasennossaan muodostaa istukka-venttiilin mainitun yhteistoiminnassa olevan elimen (15) kanssa. 67743 13

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tykki, tunnettu siitä, että käyttömäntää (15) kuormittaa jousi, edullisesti kaasu jousi (16).

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tykki, tunnettu siitä, että säiliössä (18) vallitseva suurin paine ulosvirtauksen aikana on olennaisesti yhtä suuri kuin säiliössä oleva paine vietäessä juoksevaa ainetta säiliöön. 67743 14