FI86461C

FI86461C - BORRSTAONGSKASSETT.

Info

Publication number: FI86461C
Application number: FI905586A
Authority: FI
Inventors: Mauri Esko; Jouko Kaakkurivaara; Martti Kansola
Original assignee: Tampella Oy Ab
Priority date: 1990-11-12
Filing date: 1990-11-12
Publication date: 1992-08-25
Also published as: FI905586A0; AU8745491A; FI905586A; FI86461B; ZA918837B; WO1992008873A1

Description

1 864611 86461

PoratankokasettiThe drill rod cartridge

Keksinnön kohteena on kailionporauslaitteen pora-tankoja varten tarkoitettu poratankokasetti, jossa on kak-5 sl kasettlosaa, joissa kummassakin on samansuuntaisten akselien ympäri vastakkaisiin suuntiin pyörivästi asennettu roottori poratankojen siirtämiseksi kasettiosiin ja niistä ulos ja pyöritysvälineet roottorien pyörittämiseksi.The invention relates to a drill rod cassette for drill rods of a coal drilling device, comprising two to 5 cassette cassettes, each having a rotor rotatably mounted in opposite directions about parallel axes for moving the drill rods into and out of the cassette parts and rotating means for rotating the rotors.

Kailionporauksessa porattaessa pitkiä reikiä käyte-10 tään yleisesti niin sanottua jatkotankoporausta, jossa useita samanmittaisia poraputkia tai -tankoja, joista molemmista jatkossa käytetään termiä poratanko, kytketään peräkkäin siten, että ensin porataan yhden tangon sallima reiän pituus, jonka jälkeen porakone irrotetaan putkesta 15 tai tangosta ja asennetaan uusi putki tai tanko jne. Pora-putkien varastoimiseksi käytetään nykyään yleisesti mekaanista kasettia, jossa poraputkia säilytetään porauksen ja kuljetuksen aikana ja josta poraputket syötetään jatkamis-vaiheessa porauskeskiöön ja vastaavasti johon ne porauksen 20 lopettamisen jälkeen puretaan. Tällaisessa kasetissa on pyörivä roottori, jossa olevien jakolevyjen koloihin pora-putket asetetaan roottorin akselin suuntaisesti peräkkäi- V.r siin koloihin järjestyksessä. Samoin roottorin molemmissa päissä on kasetin runkoon kiinnitetyt ohjaimet, jotka oh-25 jaavat putket liikkumaan tyypillisesti spiraalimaista rataa siten, että ne muodostavat kaksi tai jopa useampia kierroksia roottorin akselin ympäri. Tällaisessa tapauksessa useimmiten tapahtuu porakasetin roottorin pyöritys hydraulimoottorilla ja poraputkien pitämiseksi järjestyk-30 sessä ja siirtämiseksi järjestyksessä sisään- tai ulospäin käytetään niin sanottua maltanristi -rakennetta. Maltan-risti -rakenteessa on roottorin akselilla ohjauslevy, jonka kehällä on keskenään saman muotoisia koloja ja niiden .1. välissä vastaavasti hammasmaiset ulokkeet. Edelleen rat- 35 kaisussa on pyöritysmoottorin akselille asennettu kääntö- 2 86461 elin, joka normaalisti sijaitsee ohjauslevyn kolon kohdalla, mutta pyöriessään pakottaa ohjauslevyn kääntymään aina yhden kolon välin verran yhtä ohjauselimen kierrosta kohti. Kääntöelin lukitsee kolossa ollessaan ohjauslevyn pai-5 kalleen, jolloin vastaavasti roottori on lukkiutunut kyseiseen asentoon, ja kääntyessään kääntää vastaavasti roottoria. Maltanristi -rakenne ja sen toiminta ovat sinänsä yleisesti tunnettuja ja alan ammattimiehelle itsestään selviä, eikä niitä sen vuoksi tässä täsmällisemmin 10 selitetä. Useimmissa tapauksissa käytetään yksittäistä poratankokasettia, jolloin kukin poratanko syötetään samaan kasettiin peräkkäisiin väleihin. Joissakin tapauksissa käytetään kahta poratankokasettia, jolloin poratangot syötetään kasetteihin yleensä vuorotellen. Tällaisissa 15 tapauksissa on tyypillistä, että kullakin porakasetilla on oma pyöritysmoottorinsa, joka tavallisesti on kytketty roottoriin ketjun ja ketjuhammaspyörien avulla. Haluttaessa käyttää kaksoiskasettia varmasti ja tehokkaasti, ei hammas- ketjuvälityksellä ja kutakin kasettia kohti ole-20 valla erillisellä moottorilla varustettu ratkaisu aina toimi riittävän täsmällisesti. Koska maltanristi -rakenne perustuu suhteellisen loivien kolojen ja niiden muotoisen kääntöelimen keskinäiseen asemaan, pystyy kääntölevy ja siten roottori liikkumaan varsin helposti varsinkin, kun 25 molemmat ovat hiukan kuluneet. Maltanristi -ratkaisussa tapahtuu kääntöliike lisäksi varsin äkillisesti juuri silloin, kun ohjauselin siirtyy lovesta toiseen, mikä rasittaa liitoksia ja aiheuttaa suuria kitkavoimia, mikä kuluttaa toisiaan koskettavia pintoja helposti. Sekä momentti 30 että käynti on epätasaista ja erityisesti hankalissa ja likaisissa olosuhteissa tämä korostuu. Samoin rakenteessa on paljon kuluvia osia, jolloin monien välityksien takia välykset ovat vaikeasti hallittavissa ja molempien kasettien roottorien pyöriminen vaikeasti säädettävissä.When drilling long holes in kailion drilling, a so-called extension rod drilling is generally used, in which several drill pipes or rods of the same size, both of which are hereinafter referred to as drill rods, are connected in succession by first drilling the hole length allowed by one rod a new pipe or rod is installed, etc. A mechanical cassette is now commonly used to store drill pipes, in which the drill pipes are stored during drilling and transport and from which the drill pipes are fed to the drilling center and unloaded after the drilling is completed. Such a cassette has a rotating rotor, in which the drill tubes are placed in the cavities of the distribution plates in successive cavities in the direction of the axis of the rotor. Likewise, at both ends of the rotor are guides attached to the cassette body, which direct the tubes to move in a typically helical path so as to form two or even more turns about the axis of the rotor. In such a case, the rotor of the drill cassette is most often rotated by a hydraulic motor, and a so-called Maltese cross structure is used to hold the drill pipes in order and move them inwards or outwards. The Maltese cross structure has a baffle on the rotor shaft with recesses of the same shape on the circumference and their .1. between the corresponding toothed projections. Furthermore, the solution has a pivot member mounted on the axis of the rotary motor, which is normally located at the recess of the guide plate, but as it rotates forces the guide plate to rotate by one notch at a time per revolution of the control member. The pivot member locks the guide plate in place when it is in the recess, whereby the rotor is locked in that position, and when it pivots, it rotates the rotor accordingly. The structure of the Maltese Cross and its operation are generally known per se and will be obvious to a person skilled in the art and will therefore not be explained in more detail here. In most cases, a single drill rod cassette is used, with each drill rod being fed into the same cassette at successive intervals. In some cases, two drill rod cartridges are used, in which case the drill rods are usually fed into the cartridges alternately. In such cases, it is typical for each drill cassette to have its own rotation motor, which is usually connected to the rotor by means of a chain and chain gears. If you want to use a dual cartridge safely and efficiently, a solution with a toothed chain transmission and a separate motor for each cartridge will not always work with sufficient accuracy. Since the Maltese cross structure is based on the relative position of the relatively gentle cavities and their rotating member, the turning plate and thus the rotor can move quite easily, especially when both are slightly worn. In the Maltese cross solution, the turning movement also occurs quite abruptly just when the control member moves from one notch to another, which strains the joints and causes high frictional forces, which easily wears the surfaces in contact with each other. Both paragraph 30 and operation are uneven and this is especially pronounced in awkward and dirty conditions. Likewise, the structure has a lot of wearing parts, which makes it difficult to control the clearances due to the many transmissions and the rotation of the rotors of both cassettes is difficult to adjust.

35 Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan sei- 3 86461 lainen kahdella kasettiosalla toteutettu porakasettiraken-ne, jonka molempien kasettien roottorien pyöriminen on yksinkertainen ja helppo säätää ja joka toimii varmasti ja luotettavasti kuormitusasteesta ja olosuhteista riippumat-5 ta. Tämä saadaan keksinnön mukaisesti aikaan siten, että pyöritysvälineisiin kuuluu kumpaankin roottoriin kytketty kierukkavaihde, että kierukkavaihteiden spiraalien pyöri-tysakselit on kytketty toisiinsa samanaikaisesti pyöriviksi siten, että kasettiosien roottorit pyörivät aina vas-10 takkaisiin suuntiin.The object of the present invention is to provide a wall-mounted drill cassette structure with two cassette parts, the rotation of the rotors of both cassettes being simple and easy to adjust, and which operates safely and reliably regardless of the degree of load and the conditions. According to the invention, this is achieved in that the rotating means comprise a helical gear connected to each rotor, that the axes of rotation of the spirals of the helical gears are connected to rotate simultaneously so that the rotors of the cassette parts always rotate in opposite directions.

Keksinnön olennaisena ajatuksena on, että kasettien roottorit kytketään toistensa suhteen mekaanisesti pakko-ohjatusti pyöriviksi, jolloin roottorien pyörimisnopeus on pakko-ohjatusti sama ja niiden kehien suhde eli 15 kääntyminen akseliensa ympäri saadaan pysymään samana.The essential idea of the invention is that the rotors of the cassettes are mechanically coupled to rotate with respect to each other, the rotational speed of the rotors being forced to be the same and the ratio of their circumferences, i.e. the rotation about their axes, to be kept the same.

Keksinnön mukaisen ratkaisun etuna on, että sillä saadaan kasettien roottorien käynti tasaiseksi ja vääntö-momentti lähes vakioksi, jolloin kasettien pyöriminen on poratankojen määrästä riippumatta hallittua. Samalla root-20 torien toiminta saadaan tapahtumaan olennaisesti viiveet- tömästi ja samalla roottorien asema toistensa suhteen saadaan helposti säädettäväksi. Edelleen keksinnön mukaisella ratkaisulla saadaan aikaan pienet välykset eri mekaanisten osien välillä, jolloin hakkaaminen ja tärinästä johtuva 25 kuluminen saadaan pienemmäksi. Edelleen keksinnön mukaisen ratkaisun avulla voidaan roottorien asemointi saada täsmällisesti ja tarkasti hoidetuksi niin, että laitteisto toimii luotettavasti poraputkia kasettiin asennettaessa tai niitä siitä pois otettaessa.The advantage of the solution according to the invention is that it makes the rotation of the rotors of the cassettes smooth and the torque almost constant, whereby the rotation of the cassettes is controlled regardless of the number of drill rods. At the same time, the operation of the root-20 torors is made to take place substantially without delay and at the same time the position of the rotors with respect to each other can be easily adjusted. Furthermore, the solution according to the invention provides small clearances between the different mechanical parts, whereby beating and wear due to vibration are reduced. Furthermore, by means of the solution according to the invention, the positioning of the rotors can be carried out precisely and precisely so that the equipment operates reliably when installing or removing drill pipes from the cassette.

30 Keksintöä selostetaan lähemmin oheisissa piirus tuksissa, joissa kuvio 1 esittää kaavamaisesti keksinnön mukaista kaksoiskasettia, ··. kuvio 2 esittää kaavamaisesti keksinnön mukaisen .1" 35 kasetin roottorien pyörittämismekanismia kasettien rootto- 4 86461 rien akselien suunnasta katsottuna ja kuvio 3 esittää erästä ratkaisua kasettien roottorien aseman määrittämiseksi linjan A-A kohdalta.The invention will be described in more detail in the accompanying drawings, in which Figure 1 schematically shows a double cassette according to the invention, Fig. 2 schematically shows a mechanism for rotating the rotors of a cassette according to the invention from the direction of the axes of the rotors of the cassettes, and Fig. 3 shows a solution for determining the position of the rotors of the cassettes at line A-A.

Kuvioissa 1 ja 2 on esitetty poratankojen kaksois-5 kasetti, jossa on kaksi kasettiosaa 1 ja 2 ja niissä samansuuntaisten akselien ympäri pyörivästi asennetut roottorit 3 ja 4. Roottoreissa 3 ja 4 on jakolevyt 3a ja 4a, joiden koloihin poraputket kaseteissa on asetettu tai asetetaan. Edelleen kummassakin kasetissa on spiraalimaiset 10 ohjaimet 5a, 5b ja 6a, 6b, joita on yksi kasetin kummassakin päässä ohjaamassa poraputkea kulkemaan spiraalimaista reittiä roottorien 3 ja 4 pyöriessä. Kasettien toisessa päässä on roottorien 3 ja 4 akseleihin kytketyt kierukka-vaihteet 7 ja 8, jotka on kytketty pyörittämään roottorei-15 ta 3 ja 4. Kierukkavaihteiden spiraalien akselit on yhdistetty toisiinsa samanakselisesti ja niihin on edelleen kytketty moottorit 9, 10, jotka pyörittävät kummankin kie-rukkavaihteen 7 ja 8 spiraaliakselien yhdessä muodostamaa käyttöakselia niin, että roottorit 3 ja 4 pyörivät. Kie-20 rukkavalhteet 7 ja 8 on asennettu siten, että niiden spiraaliakselien muodostama käyttöakseli kulkee roottorien akselien välisen linjan poikki vinottain, jolloin spiraalit sijaitsevat siten, että käyttöakselin pyöriessä roottorit 3 ja 4 pyörivät aina vastakkaisiin suuntiin. Tällöin 25 voidaan helposti ja yksinkertaisesti synkronisoida rootto-reiden 3 ja 4 pyörintä poratankojen asettamiseksi vuorotellen molempien roottoreiden jakolevyjen aukkoihin tai poistamiseksi niistä. Spiraaliakselien välissä on kytkin 11, jonka avulla spiraaliakselien ja siten roottorien 3 ja 30 4 asento voidaan asettaa toistensa suhteen niin, että toi sen roottorin jakolevyn aukko on toisen roottorin jakole-vyn ulokkeen kohdalla, jolloin poraputket saadaan vuorotellen siirtymään kummankin roottorin jakolevyn koloihin tai niistä ulos.Figures 1 and 2 show a double-5 cassette for drill rods with two cassette parts 1 and 2 and rotors 3 and 4 rotatably mounted about parallel axes. The rotors 3 and 4 have dividing plates 3a and 4a, in the cavities of which the drill pipes in the cassettes are placed or are inserted. Furthermore, each cassette has helical guides 5a, 5b and 6a, 6b, one at each end of the cassette guiding the drill pipe to follow a helical path as the rotors 3 and 4 rotate. At the other end of the cassettes there are helical gears 7 and 8 connected to the shafts of the rotors 3 and 4, which are connected to rotate the rotor holes 3 and 4. The axes of the helical gears are connected coaxially to each other and are further connected to motors 9, 10. a drive shaft formed jointly by the helical shafts 7 and 8 of the gearbox so that the rotors 3 and 4 rotate. The tongue-and-grooves 7 and 8 are mounted so that the drive shaft formed by their helical shafts runs diagonally across the line between the axes of the rotors, the spirals being located so that when the drive shaft rotates, the rotors 3 and 4 always rotate in opposite directions. In this case, the rotation of the rotors 3 and 4 can be easily and simply synchronized to place the drill rods alternately in or out of the openings of the distribution plates of both rotors. Between the helical shafts there is a switch 11, by means of which the position of the helical shafts and thus of the rotors 3 and 30 4 can be set relative to each other so that the opening of the second rotor manifold is at the protrusion of the other rotor manifold plate, causing the drill pipes to move alternately into or out of each rotor manifold. .

35 Kuviossa 2 on päältäpäin näytettynä esitetty, kuin- 5 8 6 4 61 ka kierukkavaihteiden 7 ja 8 spiraaliakselit on kytketty vinottain roottorien 3 Ja 4 jakolevyjen akselien suhteen. Samalla kuviosta 2 näkyy, kuinka poratangot 12 sijoittuvat vuorotellen kummankin roottorin 3 ja 4 jakolevyjen 3a 5 ja 4a aukkoihin ja kuinka roottorit spiraaliakselin ollessa oikein toistensa suhteen kytkettyinä kytkimen 11 avulla, asettuvat lomittain vuorottaisen syötön aikaansaamiseksi .Fig. 2 shows a top view of how the helical shafts of the helical gears 7 and 8 are connected obliquely to the shafts of the distributor plates of the rotors 3 and 4. At the same time, Fig. 2 shows how the drill rods 12 are arranged alternately in the openings 5 and 4a of the dividing plates 3a and 4a of each rotor 3 and 4 and how the rotors, when the helical shaft is correctly connected to each other by the switch 11, interleave to provide alternating feed.

Kuviossa 3 on esitetty kaavamaisesti keksinnön mu-10 kaisen kasetinpyöritysmekanismin asemointilaite 13, jonka avulla kummankin roottorin 3 ja 4 asento saadaan tarkasti halutulle paikalle niin, että niiden ohjauslevyjen 3a ja 4a kolot ovat vuorotellen sisään syöttö- ja poistoaukon kohdalla. Asemointilaitteessa 13 on sisällä kiekko 14, 15 johon on tehty kolo 15. Kolon reunat 16 ilmaisevat kiekon 14 asentoa ja se mitataan asemantunnistusantureiden 17 avulla. Asemantunnistusanturit 17 ovat esimerkiksi niin sanottuja läheisyystunnistuskytkimiä, jotka ilmaisevat, milloin anturin kohdalla on kiekossa olevan kolon reuna. 20 Kummankin reunan 16 ollessa oman anturinsa kohdalla saadaan vastaavasti molemmista antureista 17 signaali tai mittatieto, jonka perusteella laitteiston asento on tiedossa. Tällöin, kun kiekon 14 asento spiraaliruuvin akselin 18 suhteen on asetettu sopivasti, on toisen roottorin 25 3 tai 4 jakolevyissä 3a tai 4a oleva kolo niin, että sii hen voidaan syöttää tai siitä voidaan poistaa poraputki. Spiraalivaihteiden 8 ja 9 välityssuhde on valittu edullisesti niin, että yksi spiraaliakselin 18 kierros kääntää roottoreita 3 ja 4 puolet saman jakolevyn kolojen välises-30 tä kääntymäkulmasta, jolloin roottorit vuorotellen asettuvat oikeaan asentoon poraputken asentamiseksi tai ottamiseksi. Tietysti spiraalivaihteiden 8 välityssuhde voi olla myös sellainen, että spiraaliruuvien täytyy kiertää kaksi tai jopa useampia kierroksia roottorien kääntämiseksi ase-35 masta toiseen, jolloin vastaavasti asemaa määriteltäessä 6 86461 antureilta 17 saatavien asemanilmaisupulssien tai mittaus-tietojen suhteen täytyy suorittaa jakolasku, jotta roottorit aina siirtyisivät asemasta seuraavaan halutulla tavalla.Fig. 3 schematically shows a positioning device 13 of a cassette rotation mechanism according to the invention, by means of which the position of each rotor 3 and 4 is brought exactly to the desired position so that the recesses of their guide plates 3a and 4a alternately enter the inlet and outlet. The positioning device 13 has a disc 14, 15 in which a recess 15 is made. The edges 16 of the recess 16 indicate the position of the disc 14 and it is measured by means of position detection sensors 17. Position detection sensors 17 are, for example, so-called proximity detection switches, which indicate when there is an edge of a cavity in the disc at the sensor. When each edge 16 is at its own sensor, a signal or dimensional information is obtained from both sensors 17, respectively, on the basis of which the position of the equipment is known. In this case, when the position of the disc 14 with respect to the axis 18 of the helical screw is suitably set, there is a recess in the distribution plates 3a or 4a of the second rotor 25 3 or 4 so that a drill pipe can be fed into or removed from it. The gear ratio of the helical gears 8 and 9 is preferably chosen so that one turn of the helical shaft 18 rotates the rotors 3 and 4 by half the angle of rotation between the cavities 30 of the same distributor plate, the rotors alternately in the correct position to install or take the drill pipe. Of course, the transmission ratio of the helical gears 8 can also be such that the helical screws have to rotate two or even more turns to rotate the rotors from one position to another, so that the position detection pulses or measurement data from the sensors 86 must be calculated. to the next as desired.

5 Edellä selityksessä ja piirustuksissa on keksintöä selostettu esimerkinomaisesti, eikä sitä millään tavalla ole rajoitettu siihen. Kierukkavaihteiden kytkentä toisiinsa voidaan tehdä erilaisilla kytkentätavoilla, kunhan niitä pyöritetään mekaanisesti samaan tahtiin ja ne ovat 10 toistensa suhteen liukumattomasti kytketyt. Kahden moottorin 9, 10 sijaan voidaan käyttää yhtä moottoria, mutta pyöritysteho ja momentti saadaan kahdella pienemmällä moottoreilla helpommin halutuksi.In the foregoing description and drawings, the invention has been described by way of example and is in no way limited thereto. The coupling of helical gears can be made in different ways, as long as they are mechanically rotated at the same rate and are non-slip in relation to each other. Instead of two motors 9, 10, one motor can be used, but the rotational power and torque can be more easily desired with two smaller motors.

Claims

7 86461

A drill rod for a rock drilling rig and a drill rod cassette therefor having two cassette parts (1, 2), each having a rotor (3, 4) rotatably mounted in opposite directions about parallel axes for transferring the drill rods (12) to the cassette parts (1, 2) and and rotating means for rotating the rotors (3, 4), characterized in that the rotating means-10 comprises a helical gear (7, 8) connected to each rotor (3, 4) and that the axes of rotation of the spirals of the helical gears (7, 8) are connected to each other simultaneously rotating so that the rotors (3, 4) of the cassette parts (1, 2) always rotate in opposite directions.

Drill rod cassettes according to claim 1, characterized in that the helical gears (7, 8) of the cassette parts (1, 2) are mounted so that their helical axes are coaxially on different lines of the line between the axes of the rotors (3, 4). transverse to the axis 20, that they are connected to each other by an axis parallel to said axis, and that at least one rotation motor (9, 10) is connected to rotate both helical axes and the axis between them simultaneously.

Drill rod cassettes according to Claim 2, characterized in that the shaft between the helical shafts has a switch (11) by means of which the angle of rotation of the helical shafts relative to each other about their axis of rotation can be adjusted so that the drill rod (12) 30 can be fed alternately to both rotors (3, 4). or, respectively, take turns V (3, 4) from both rotors.

Drill rod cassette according to one of the preceding claims, characterized in that the cassette 35 has a detection disc (14) rotating with the axes of rotation of the spirals for detecting the position of the rotors (3, 4), with an identification means for identifying at least one disc (14) and at least one sensor (17) for indicating that said identification member is at the sensor.

Drill rod cassette according to Claim 4, characterized in that the disc has a recess (15), the edges (16) of which act as identification means and that it has two sensors (17) which indicate the presence of the edge (16) of the recess at the sensor (17). , wherein the correct position of the disc (14) and the rotors (3, 4), respectively, is indicated with each edge (16) of the cavity (15) at the respective sensor (17). 9 86461