FI85302C - Foerfarande och anordning foer att bygga underjordiska roerlinjer. - Google Patents

Description

85302

MENETELMÄ JA LAITE MAANALAISTEN PUTKILINJOJEN RAKENTAMISEKSI FÖRFARANDE OCH ANORDNING FÖR ATT BYGGA UNDERJORDISKA RÖR-LINJER

Tämän keksinnön kohteena on menetelmä ja laite , jonka avulla 5 voidaan kaivaa tunnelikanava putkistoa varten putkilinjan yläpuolella olevaa maa-ainesta siirtämättä. Poistettava kivi-tai maa-aines irrotetaan jollakin tunnetulla menetelmällä. Irrotettu aines poistetaan tunnelista pyörivän kuljetusputken avulla. Kuljetusputki pyörii rullastojen varassa maahan asen-10 nettavaksi aiotun putken sisällä.

Maanalaisen putkiston rakentaminen voidaan toteuttaa usealla eri periaatteella. Yksinkertaisin tapa on kaivaa suunnitellun putkilinjan kohdalle kaivanto , johon putki lasketaan ja kai-15 vanto peitetään . Tämä ei kuitenkaan aina ole mahdollista toteuttaa avokaivantona esim. teiden tai vesistöesteiden alituksen ollessa kyseessä . Tällöin joudutaan turvautumaan erilaisiin alitustekniikoihin.

20 Kun kyseessä ovat pieniläpimittaiset putket ja lyhyet etäisyydet, voidaan käyttää maata syrjäyttäviä menetelmiä, joissa asennettava putki painetaan haluttuun suuntaan riittävän suurella voimalla . Tällöin käytetään putken päässä muotoiltua kärkeä , joka syrjäyttää maa-ainesta putken tarvitseman poik-25 kipinta-alan verran. Tällainen maa-aineksen sullomiseen perustuva laite on esitetty FI- patenttijulkaisussa 51726, tässä julkaisussa todetaan , että on verrattain helppoa tehdä pieniä reikiä tätä menetelmää käyttäen, suurempia reikiä tehtäessä maan vastus sullomista vastaan kasvaa kuitenkin niin 30 suureksi, että olemassa olevat energian lähteet , joita on käytetty tarkoitukseen, eivät pysty synnyttämään tarvittavaa voimaa, tai niiden käyttö käy kannattamattomaksi. Tämän johdosta joudutaan suurempia reikiä tehtäessä käyttämään mekaanisia poria tai väljentimiä.

35

Suurempia reikiä tehtäessä joudutaan irrotettu maa-aines poistamaan reiästä. Em. FI-patenttijulkaisussa 51726 on esitetty menetelmä poistaa murrettu maa-aines reiästä putkijoh- 2 85302 toa pitkin paineilman avulla.

Toinen ennestään tunnettu menetelmä irrotetun maa-aineksen poistoon on esim. porauspäätä seuraavaan putkeen asennettu 5 kuljetusruuvi , kuten on esitetty esim. saksalaisessa patenttijulkaisussa DE 33 06 047 , tämän julkaisun kuvaamassa järjestelmässä ohjattava porauspää on kiinnitetty tukiputkeen, jonka sisään on järjestetty siirtoruuvi , tämä siirtoruuvi on mitoitukseltaan sellainen , että sen ulkohalkaisija on samaa 10 luokkaa tukiputken sisähalkaisijän kanssa . Tässä ratkaisussa siirtoruuvi liikkuu tukiputkeen nähden.

Saksalaisessa patenttijulkaisussa DE 32 28 684 on esitetty ratkaisu , jossa siirtoruuvi on sijoitettu tukiputken sisään, 15 joka on ulkohalkaisijaltaan olennaisesti asennettavaa putkea pienempi. Tällöin porauspään aseman ja suunnan määrittely voidaan suorittaa putken avoimeksi jäävän yläpuolisen reuna-alueen kautta.

20 Nykyisten siirtoratkaisujen suurimpana epäkohtana voidaan pitää sitä , että näkyvyys porauspäähän on rajoitettu, samoin mahdollisesti tarvittavat korjaustoimenpiteet vaativat porauspään ulosvetämisen , mikä on useissa tapauksissa vaikeaa ja aikaa vievää.

25

Lisäksi puutteena voidaan pitää sitä , että kuljetusruuvien rakenne rajoittaa kuljetettavien lohkareiden läpimittaa , samoin tukkeutuneen kuljetusruuvin avaaminen on hankalaa , sillä kuljetusruuvin spiraali on rakenteeltaan suljettu.

30

Keksinnön mukaisella menetelmällä ja laitteella saadaan aikaan ratkaiseva parannus edellä esitetyissä epäkohdissa.Tämän toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle ja laitteelle on tunnusomaista se , mitä on esitetty patenttivaati-35 musten tunnusmerkkiosissa.

Keksinnön tärkeimpänä etuna voidaan pitää sitä , että porauspää on helposti tarkkailtavissa ja poistettavalla maa-ainek- 3 85302 sella on mahdollisimman väljä ja pienikitkainen kuljetustapa. Lisäksi suurihalkaisijainen kuljetusrumpu mahdollistaa suurten momenttien välittämisen porauspäälle. Kuljetusrummun vapaan aukon ollessa suuri , voidaan aukkoa myöten kuljettaa 5 esim. rumpua pyörittämällä työkalu työstöpäähän tai sieltä pois, mikä on edullista silloin, kun edetään pehmeässä maassa pelkän työstökärjen avulla ja kohdataan kallio , jolloin kärkeen olisi saatava kuljetetuksi iskevä työkalu. Lisäksi kul-jetusrummun avulla voidaan tunnelista poistaa kokonaisena lä-10 hes vapaan aukon kokoiset kivet. Tunnelin etuseinässä poraamisen edetessä vastaantulevat maa-ainesrakenteet ja mahdolliset esteet on vapaan aukon kautta tarkasteltavissa ja ne voidaan käydä aukkoa myöten tutkimassa samoin kuin työkalut voidaan käydä asentamassa ja irrottamassa vapaan aukon suuruuden 15 ollessa henkilölle kulkukelpoinen.

Seuraavassa keksintöä selitetään yksityiskohtaisesti oheisiin piirustuksiin viittaamalla.

Kuvio 1 esittää kuljetus- ja ulkoputken poikkileikkausta.

20 Kuvio 2 esittää porauspään ja kuljetusrummun osan leikkausta. Kuvio 3 esittää kruunu-porauspäällä varustettua porauspäätä. Kuvio 4 esittää aloituskaivantoon sijoitettua laitteen takaosaa sivulta kuvattuna.

Kuvio 5 esittää aloituskaivantoon sijoitettua laitteen taka-25 osaa päältä kuvattuna.

Kuvio 6 esittää vaihtoehtoista poraustyökalun kiinnitystapaa.

Kuvio 1 esittää kaaviomaisesti kuljetusrumpua (1) , joka pyörii rullaston (13) tukirullien (14) varassa , jotka tukeutu-30 vat asennettavaan putkeen (8) . Porauspään ohjaukseen käytetyt hydraulisylinter it (9) saavat käyttövoimansa putken (8) alaosan kautta johdettujen paineväliaine letkujen (15) välityksellä. Rullaston runko (13) voi olla vielä erikseen kiinnitetty suojaputkeen (8) sen kanssa liikkumattomaksi.

35

Kuviossa 2 on esitetty maaperään tunkeutuvan laitteen kärkiosa. Maa- tai kiviainesta (19) irrottavat iskevät työkalut (17) on kiinnitetty pyöritettävään kartio-osaan (3) kiinni- 4 85302 tyskiskojen (33),(34) avulla ja joiden varassa työkalut voivat liukua osien (16) avulla , jos työsylinteri1lä (10) tai (35) halutaan antaa liike työkaluille. Työstön aikana työkalut pääsevät joustamaan paineväliainee1la työsylintereihin 5 (10,35) aiheutettua voimaa vastaan. Eteneminen kallioon su juu edullisimmin siten, että toinen iskevä työkalu (36) poraa tunnelin keskiöön suurta keskiöreikää ja toinen työkalu (17) poraa tunnelin rengasmaista ulkokehää. Tukirullat (11) ottavat vastaan aksiaalivoimat. Rullat (11) tukeutuvat rengas-10 laippaan (6), jonka asentoa voidaan muuttaa lieriöosan (7) suhteen hydraulisylinter ien (9) avulla. Etenemissuunnan korjaus tehdään hydraulisylinter ien (9) avulla kääntämällä ren-gaslaippaa (6) haluttuun suuntaan, jolloin kärjessä olevan kartio-osan (3) pyörimisakseli myös poikkeutuu ja kääntyy 15 tarvittavaan suuntaan . Tukirullat (12) ovat kiinnitetyt lie-riöosaan (4), joka kärkiosaa ohjailtaessa myös kääntyy lieriöosan (7) suhteen. Rengaslaippa (6) on kiinnitetty lieriö-osaan (5), joka voi liukua, sekä tarvittavan määrän kääntyä lieriöosan (7) suhteen. Hydraulisylinter it (9) on kiinnitetty 20 toisesta päästään lieriöosaan (7) ja toisesta päästään ohjaavaan lieriöosaan (5) sekä siihen liittyvään rengaslaippaan (6). Pyörimisliike kärkiosalle (3) tuodaan sisäputken (1) avulla, joka liittyy kärkiosaan (3) siten, että pyörimisliike välittyy osalle (3) myös pienen keskinäisen suuntaeron tapa-25 uksessa. Sisäputki (1) on varustettu spiraalin muotoisella sisäpuolisella rivoitukse1la (2), joka siirtää maaperästä ir-roitetun aineksen (19) laitteen takapäähän. Iskevän työkalun (17,36) tarvitsema energia tuodaan paineilmaputkea (18) pitkin, joka on sijoitettu spiraalinmuotoisen rivoituksen (2) 30 takapuolelle, missä se on suojassa maa-aineksen kuluttavalta vaikutukselta. Sama paineilma johdetaan myös työkaluja (17), (36) liikuttaville sylintereille (10) ja (35). Ulkoputki (8) on yleisimmin betoniputki, joka jätetään syntyneeseen tunneliin. Ulkoputkea (8) pitkin siirtyy kärkiosan tarvitsema 1i i — 35 ke ja työntövoima, joita voidaan vaihdella maaperän laadun mukaan, eteenpäin.

Kuviossa 3 on esitetty maaperään tunkeutuva laitteen kärki- 5 85302 osa , jossa pyörivään kartio-osaan (3) on kiinnitetty ja pyöriväksi laakeroitu tukiosan (22) avulla kruunuterät (20) ja (21) , jotka saavat pyörimisiiikkeensä oman akselinsa ympäri kartio-osan (3) pyörimisliikkeestä sekä oman kulma-asen-5 tonsa johdosta.

Kuvioissa 4 ja 5 on esitetty aloituskaivantoon sijoitettu laitteen takaosa . Aloituskaivannon pohjalle on sijoitettu runkopalkisto (23) , jonka päälle nostetaan uusia ulkoputkia 10 (8) ja sisäputkia (1) sitä mukaan kuin kärkiosa etenee ja työntösylinter it (28) ovat saaneet edellisen putkiosan työnnettyä . Työntösylinterit tukeutuvat levyjen (31) ja (32) avulla kaivannon takaseinään. Sylinterit (28) ovat myös tuetut runkopalkkiin elimien (29) avulla siten , että sylinterit 15 pääsevät liukumaan tukielimissä taaksepäin , jos kaivannon takaseinä suuremman työntövoiman johdosta antaa periksi ja runkopalkisto (23) voi jäädä paikalleen , koska sillä on asetettu tunnelin tarkka lähtösuunta. Sylinterit työntävät ulko-putkea (8) erityisen laipparenkaan (24) avulla sovituskappa-20 leiden (30) välityksellä . Laipparenkaan (24) sisällä on pyörimään pääsevä hammaskehä (26) , jota pyöritetään voimalaitteen (27) ja hammaspyörän (25) avulla . Pyörivä hammaskehä (26) on sidottu jollain tunnetulla pikakiinnitystavalla aina siihen sisäputkeen (1) , joka on viimeisenä työntövuorossa. 25 Jokainen peräkkäinen sisäputki (1) on sidottu edelliseen tunnetulla pikakiinnitystava1la , esim. ketjulenkillä , jonka avulla pyörimisliike välittyy aina kärkiosalle (3) saakka. Spiraalikuljetin (2) kuljettaa irrotetun maa-aineksen aloituskaivantoon, josta se voidaan poistaa. Koko työvaiheen ajan 30 spiraalikuljettimen täyttöaste on alhainen, mikä mahdollistaa työstöpään seurannan jopa jatkuvana.

Kuviossa 6 esitetään porauspäähän (3) kiinnitetty iskevä työkalu (39), joka käsittää iskukoneiston (38) ja joustoliikkeen 35 tai työntöliikkeen suorittamaan pystyvän sylinterin (37). Työkalu on kiinnitetty porauspäähän liitettyyn poikittaiseen tankoon (40) sen reikiin (41) ruuveilla (42). Työkalu voi porata etenkin kallioon halkaisijaltaan erilaisia renkaanmuo- 6 85302 toisia uria. Työkaluja voi olla useita yhtäaikaa kiinnitettynä palkkiin (40), ja rengashalkaisijän valinta eli työkalun asema palkissa voi olla koneellisesti muutettavissa esimerkiksi hydraulipaineen tai paineilman avulla työkalua palkkia 5 (40) myöten siirtäen.

Erityisesti on huomattava, että keksintöä on selitetty vain sen edul1 is impiin suoritusmuotoihin viitaten ja keksintöä voidaan muunnella seuraavien patenttivaatimusten esittämän 10 keksinnöllisen idean puitteissa.

Claims (10)

1. Menetelmä maaperään tai kallioon tehtävän tunnelin rakentamiseksi, jossa - tunneliin asennetaan suojaputki tai vastaava lieriömäinen seinämä tunnelin teon yhteydessä - tunneli porataan pyörimään saatettujen työkalujen/ työkalun avulla - maa- tai kiviaines kuljetetaan tunnelista pois pyörivän kuljetusrummun avulla - porauspää on ohjattavissa ja tarkkailtavissa kuljetusrummun vapaan aukon kautta tunnettu siitä , että - pyörivä kuljetusrumpu (1) tuetaan porauksen yhteydessä tunneliin asennettavan suojaputken (8) sisäpintaan useiden, peräkkäin sijoitettujen, erillisen rungon (13) käsittävien, ja olennaisesti saman kehäasemansa ja sijaintinsa sanottuun suojaputkeen nähden säilyttävien ruilastojen (13,14) avulla - tunneli porataan yhden tai useamman työkalun avulla , jotka työkalut ovat kuljetusrumpua pitkin työasemaan siirrettävissä ja sieltä poistettavissa - maa- ja kiviaines kuljetetaan tunnelista pois pyörivän kuljetusrummun avulla, jonka keskelle muodostetun vapaan aukon halkaisija on vähintään 50 % tunnelin suojaputken (8) ulkohalkaisijasta olennaisesti koko tunnelin osalla ja jonka vapaan aukon kautta on porattavan tunnelin etuseinämästä ainakin osa koko ajan tarkkailtavissa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että kuljetusrummun samassa kehäasemassa pysyvän tuki-rullaston rungon (13) suojassa johdetaan paineväliaineputket (15) porauskärje1le.

3. Patenttivaatimusten 1 ja 2 mukainen menetelmä tunnet-t u siitä, että poraus tapahtuu porauskärjen (3) pyöriessä ainakin yhden työkalun avulla , jonka sijaintia voidaan siir- 8 85302 tää tunnelin säteen suunnassa.

4. Patenttivaatimusten 1 ja 2 mukainen menetelmä tunnet-t u siitä , että poraus tapahtuu porauskärjen pyöriessä kahden tai useamman työkalun avulla, jolloin ainakin yksi työka-kalu poraa olennaisesti tunnelin keskiöön syntyvää pyöreää reikää ja ainakin yksi työkalu poraa rengasmaista tunnelin ulkokehää.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä tunnettu siitä , että työkalujen rungot voivat suorittaa joustoliikkeen paineväliaineella synnytettyä voimaa vastaan.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että poraustyössä muodostuneeseen tunneliin työnnetään peräkkäin liitettyjä elementtejä, jotka käsittävät olennaisesti samanpituisina yksikköinä tunneliin asennettavan suojaputken (8) ja kuljetusrummun (1), sekä niiden väliin sijoitettavan rungolla (13) varustetun tukirullaston (14).

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä tunnettu siitä , että paineväliaine työkaluille johdetaan putkia (18) pitkin , jotka on sijoitettu kuljetusrummun (1) sisään rivaston (2) taustapuolelle.

7 85302 PATENTTIVAATIMUK S ET

8. Laite patenttivaatimuksen (1) mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, joka käsittää pyöritettävän kärkiosan (3) ja sylinterit (9) kärkiosan ohjaamiseksi, sisäpuolisilla spiraalirivoilla (2) varustetun kulje-tusrummun (1), kuljetusrummun (1) ulkokehälle pyörimisliikkeen välittävän voimalaitteen (27), työstöpäälle (3) sekä suojaputkille (8) etenemisliikkeen antavat sylinterit (28) ja niiden tukirungon (23) tunnettu siitä, että peräkkäin sijoitetuista osista muodostettu olennaisesti tunnelin pituinen kuljetusrumpuputkisto käsittää li 9 85302 koko pituudeltaan vapaan aukon, jonka halkaisija on vähintään 50 % tunnelin suojaputken (8) ulkohalkaisi-jasta, olennaisesti suojaputken (8) alaosassa sen sisäpinnalla sijaitseva kuljetusrumpuputkiston (1) tuki käsittää peräkkäin sijoitettuja rullastoyksiköitä (13,14), joilla on suojaputkeen nähden olennaisesti liikkumaton tai suojaputkeen kiinnitetty runko (13).

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite tunnettu siitä, että se käsittää yhden tai useamman porauspäähän kiinnitetyn työkalun, ja kiinnittimet, joita pitkin työkalua/työ-kaluja voidaan siirtää tunnelin säteen suunnassa.

10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite tunnettu siitä , että porauskärki käsittää kaksi tai useampia työkaluja (17,36,20,21), joista ainakin yksi poraa tunnelin keskiö-reikää, ja ainakin yksi tunnelin renkaanmuotoista ulkokehää. 10 8 5 302