FI87830C - Foerfarande och anordning foer styrande av en bergborrmaskins luftmatning - Google Patents

Description

I ί( 7.1n

Menetelmä ja sovitelma kallioporakoneen ilmansyötön ohjaamiseksi

Keksinnön kohteena on menetelmä kallionporauksen 5 säätämiseksi porattaessa reikää kallionporauslaitteistol- la, jossa kallioporakonetta käytetään polttomoottorikäyttöisellä voimayksiköllä, jossa on polttomoottorin käyttämä hydraulipumppu kallioporakoneen käyttämiseksi ja toinen hydraulipumppu porasoijan poistamiseksi porareiästä tar-10 vittavaa huuhteluilmaa tuottavan hydraulimoottorikäyttöi- sen kompressorin käyttämiseksi, jossa menetelmässä kallioporakoneen iskulaitteelle syötettävän painenesteen painetta säädetään porausolosuhteiden mukaan.

Keksinnön kohteena on lisäksi sovitelma menetelmän 15 toteuttamiseksi, johon sovitelmaan kuuluu kallioporakone, polttomoottorikäyttöinen voimayksikkö, jossa on polttomoottori, sen käyttämä hydraulipumppu kallioporakoneen käyttämiseksi ja toinen hydraulipumppu hydraulimoottori-käyttöisen huuhteluilmaa tuottavan ilmakompressorin käyt-20 tämiseksi

Porattaessa maata tai maa-aineksen peittämää kiveä tai pehmeätä kiviainesta käytetään porauksessa tyypillisesti niin sanottua puoli-iskua eli iskukoneiston paine-taso pudotetaan alhaisemmalla tasolle porakoneen ja po-25 rauskaluston säästämiseksi ja rikkoutumisen estämiseksi.

Tämä painetason pudotus merkitsee dieselhydraulisissa tai **.* *· muissa polttomoottorikäyttöisesssä laitteissa sitä, että ‘ moottorin tuottama teho vähenee ja siten polttoainetta vastaavasti tietenkin säästyy. Dieselhydraulisissa ratkai-30 suissa on myös tyypillistä se, että sama moottori pyörittää sekä kallioporan hydraulipumppua tai hydraulipumppuja V*: että porareiän huuhteluun käytettävän ilman tuottamiseen · tarvittavan kompressorin hydraulipumppua. Koska diesel- .··,·. moottorin kierrosluku pyritään pitämään käyttötilanteessa 35 olennaisesti vakiona, ei puolitehon käyttö iskulaitteessa 2 87830 sinänsä vaikuta kompressorin toimintaan millään tavalla.

Tunnetulla tavalla toimivassa ratkaisussa on tyypillisenä ongelmana se, että silloin, kun em. puoli-isku-menettelyä käytetään on maaperä tai kiviaines sellainen, 5 että tarvittaisiin lisäilmaa, jota kuitenkaan ei ole mitenkään saatavissa. Koska dieselmoottorin maksimiteho on vakio, ei siihen ole mahdollista kytkeä suurempaa kompressoria ilman tuottamiseksi ilman, että vastaavasti joko kallioporan käytettävissä olevaa tehoa vähennetään tai 10 dieselmoottorin kokoa ja tehoa täytyy lisätä normaalikäyt-tötilanteisiin nähden kohtuuttoman suureksi.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan sellainen menetelmä polttomoottorikäyttöisellä voimayksiköllä toimivan kallionporauslaitteen huuhteluilman määrän säätä-15 miseksi, jolla ilmamäärää voidaan lisätä silloin, kun kallionporauslaitteen käyttämä teho on sen maksimitehoa pienempi. Keksinnön mukaiselle menetelmälle on ominaista, että kompressoria käyttävänä hydraulipumppuna käytetään tilavuusvirtapumppua, jonka syöttämän painenesteen tila-20 vuusvirta on säädettävissä pumpun ohjauskanavaan johdetun paineen avulla, ja, että mainitun tilavuusvirtapumpun syöttämän painenesteen tilavuusvirtaa ohjataan kalliopora-koneen iskulaitteelle syötettävän painenesteen paineeseen :***; kääntäen verrannollisesti siten, että iskulaitteen paine- ....: 25 nesteen paineen laskiessa ainakin tiettyyn normaalia pai-: .·. nearvoa matalampaan paineeseen kompressorin hydraulipumpun « a · | syöttämän painenesteen tilavuusvirtaa lisätään, jolloin 1 kompressorin kierrosluku ja siten sen syöttämä ilmamäärä kasvaa. Keksinnön mukaiselle sovitelmalle on ominaista, '·* 30 että kompressoria käyttävä hydraulipumppu on tilavuusvir- tapumppu, jonka tuottaman painenesteen tilavuusvirtaa voi- • · :.’*i daan säätää pumpun ohjauskanavaan vaikuttavalla paineella · ja että kompressorin pumpun ohjauskanava on kytketty pora- .···. koneen iskulaitteen syöttökanavan paineeseen verrannolli- ·.. 35 sen paineen ohjaamaksi siten, että iskulaitteen syöttö- • · · • · • · 8 7 830 3 kanavan paineen laskiessa ainakin ennalta määrätyn paine-arvon suuruiseksi pumpun syöttämän painenesteen tilavuus-virta kasvaa ja siten kompressorin kierrosluku ja vastaavasti sen tuottama ilmamäärä kasvavat.

5 Keksinnön olennainen ajatus on, että ilmakompresso- rin pyörittämiseksi tarvittavaa painenestettä syöttävä pumppu on säätötilavuuspumppu, jolla kompressorin hydrau-limoottorille menevän painenesteen tilavuusvirtaa ja siten moottorin ja kompressorin pyörimisnopeutta voidaan säätää, 10 ja, että tilavuusvirtapumppu on kytketty kääntäen verrannollisesti kallioporakoneen iskulaitteen painenesteen paineen ohjaamaksi siten, että iskupaineen laskiessa joko tietyn ennalta-asetetun raja-arvon kohdalle tai maksimi-ja vastaavasti minimiarvostaan poiketessa jatkuvasti tila-15 vuusvirtapumpun syöttämän painenesteen tilavuusvirtaa li sätään, jonka seurauksena kompressorin syöttämä ilmamäärä kasvaa ja vastaavasti paineiden muuttuessa vastakkaiseen suuntaan kompressorin syöttämä ilmamäärä vähenee tilavuus-virtapumpun syöttämä painenesteen tilavuusvirran pienetes-20 Sä.

Keksinnön mukaisen menetelmän ja sovitelman etuina on, että tilanteissa, jossa täyttä poraustehoa ei voida käyttää runsaan maan tai pehmeän kiven vuoksi, voidaan polttomoottorilta kuten dieselmoottorilta kallioporakoneen ____; 25 vaatiman vähäisemmän tehon vuoksi säästyvä teho käyttää .·. ilmamäärän lisäämiseen ja siten parantaa soijan poistumis- ta porareiästä. Tästä puolestaan seuraa etuna se, että porakankien jumiintuminen porareikään on helpommin estettävissä ja porauksen suorittaminen varmistuu. Edelleen '* * 30 ratkaisun etuna on, että voidaan edelleen käyttää pienempi tehoista tai tavanomaisen tehoista dieselmoottoria, koska kompressorin ilmansyöttöä voidaan säätää tarpeen mukaan ja : - · siten hyödyntää dieselmoottorilta saatava teho eri olosuh- ··. teissä täysimääräisesti.

λ- 35 Keksintöä selostetaan lähemmin oheisissa piirustuk- 4 87833 sissa, joissa kuvio 1 esittää kaavamaisesti keksinnön mukaisen säädön periaatetta kahdella eri painetasolla toimivan is-kulaitteen avulla havainnollistettuna, 5 kuvio 2 esittää kaaviollisesti erästä käytännön toteutusmuotoa kompressorin ilmantuoton säätämiseksi kahdella eri voimakkuudella kahdella painetasolla toimivan iskulaitteen yhteydessä, kuvio 3 esittää kaaviollisesti keksinnön mukaisen 10 kompressorin ilmansäädön jatkuvaa säätämistä iskulaitteen jatkuvatoimisen painetason säädön yhteydessä ja kuviot 4a - 4b esittävät kaavamaisesti kompressorin ilmantuoton säädön jatkuvasti iskunpainetta ohjaaman muun paineen ohjaamana.

15 Kuviossa 1 on esitetty kaavamaisesti paineneste- pumppu 1, jota pyörittää sinänsä tunnetulla tavalla akselin 2 avulla polttomoottori kuten esim. dieselmoottori 3. Pumpusta 1 tuleva paineneste johdetaan painenestekanavan 4 avulla iskulaitteeseen 5, joka toimii pumpun syöttäessä 20 painenestettä. Iskulaitteen painenestekanavaan eli paine-kanavaan 4 on edelleen kytketty painerajakytkimet 6a ja 6b sekä niiden välille paineenvalintakytkin eli venttiili 7. Moottori 3 pyörittää edelleen joko kiinteästi akselin 2 välityksellä tai muuten akseliin 2 kytketysti tilavuusvir- ____: 25 tapumppua 8, jonka syöttämän painenesteen tilavuusvirta - voi vaihdella ja jota vastaavasti voidaan ohjata. Tila- '/ 1 vuusvirtapumppu 8 puolestaan on kytketty kompressorin 9 ' ; pyöritysmoottoriin 10, jolloin pumpun 8 syöttämä painenes- temäärä pyörittää moottoria 10 ja siten painenesteen mää-*·' ‘ 30 rän muuttuessa moottorin 10 pyörimisnopeus ja siten kompressorin 9 pyörimisnopeus ja sen tuottama ilmamäärä muut-tuvat. Iskulaitteelle 5 menevästä painekanavasta 4 on joh- : : dettu ohjauskanava 11, joka on johdettu tilavuusvirtapum- pun 8 ohjauskanavaan ja siten ohjaa pumpun 8 syöttämän 35 painenesteen tilavuusvirtaa. Painerajakytkimissä 6a ja 6b m · »·♦ * ♦ » * 1 «·» 1 »

5 8 7 8 3 G

on erilaiset paineen raja-arvot, joilla ne kytkeytyvät toimintaan, jolloin kytkimessä 6a on korkeampi paine esimerkiksi 120 bar ja kytkimessä 6b on matalampi paineraja, esimerkiksi 80 bar. Venttiilin 7 ollessa sulkuasennossa on 5 matalamman painearvon rajakytkin 6b kytketty pois käytöstä, jolloin normaalin toimintapaineineen (120 bar) asettajana toimii painerajakytkin 6a ja venttiilin 7 ollessa kytkentäasennossa on matalamman paineraja-arvon ohjaama painerajakytkin 6b käytössä.

10 Kaavion mukaisen toiminta on periaatteellisesti seuraavanlainen ja sen osien yksityiskohdat ja kytkennäl-liset periaatteet on esitetty myöhemmin kuvioissa 2-4.

Moottorin 3 käydessä se pyörittää pumppua 1, joka syöttää painenestettä painekanavaan 4. Kanavasta 4 pai-15 neneste virtaa iskulaitteeseen 5, joka toimii normaalipo-rauksessa sille määritellyllä tyypillisellä toiminta-alueella esimerkiksi tietyllä painearvolla, jonka määrää painerajakytkin 6a venttiilin 7 ollessa suljettuna. Kytkimen 6a toiminta on sellainen, että paineen noustessa kanavassa 20 4 kytkimen 6a raja-arvoon esimerkinomaisesti 120 bar tai sen yli, kytkin 6a päästää painenestettä virtaamaan lävitseen takaisin painenestesäiliöön niin, että kanavassa 4 säilyy painearvo 120 bar. Mikäli painearvo alkaa laskea : sulkeutuu rajakytkin 6a ja, mikäli painearvo pyrkii nouse- • ·; 25 maan siitä ylöspäin rajakytkin 6a aukeaa enemmän siten, että paine pysyy riittävän suurella tarkkuudella halutussa ; nimellisarvossa eli kytkimen 6a raja-arvossa. Tällöin ka- navaa 11 pumpulle 8 menevä paine on sama kuin kanavassa 4 iskulaitteelle menevä paine ja pumpun syöttämän painenes-30 teen tilavuusvirta säätyy sellaiseksi, että dieselmoottorin 3 syöttämää tehoa ei ylitetä, jolloin tilavuusvirta on • * sen suuruinen, että moottorin 10 pyörittämän kompressorin • · * -V : aikaansaama ilmavirtaus riittää normaalioloissa tyhjentä- . mään porasoijan ja maamateriaalin porareiästä. Tilantees- 35 sa, jossa porausolosuhteiden vuoksi iskutehoa ja siten f * # · φ * # 6 87830 iskupainetta täytyy vähentää joko rikkonaisen kiven, maakerroksen tai jonkun muun seikan vuoksi, asetetaan venttiili 7 kytkentäasentoon, jolloin matalammalle painearvol-le asetettu painerajakytkin 6b kytkeytyy ohjaamaan painet-5 ta. Koska kytkin 6b toimii periaatteessa samalla tavalla kuin kytkin 6a, se pyrkii pitämään paineen kanavassa 4 omassa raja-arvossaan eli esimerkinomaisesti esimerkiksi 80 bar suuruisena. Tällöin ylemmän painerajan mukainen painerajakytkin 6a on sulkeutuneena ja matalampipaineinen 10 rajakytkin 6b ohjaa painetta kanavassa 4 päästäen paine-nestettä enemmän tai vähemmän painenestesäiliöön sen mukaan, kuinka paine yrittää kanavassa 4 nousta tai laskea. Vastaavasti kanavasta 4 kanavaa 11 pitkin pumpulle 8 johtava ohjauspaine laskee, minkä seurauksena pumpun 8 syöt-15 tämän painenesteen tilavuusvirta lisääntyy. Tämän seurauksena moottorin 10 pyörimisnopeus lisääntyy ja siten kompressorin 9 pyörimisnopeus ja sen tuottaman ilman määrä lisääntyvät tehostaen porasoijan poistamista porareiästä. Koska iskulaitteen 5 iskuteho vähenee, kuluttaa pumppu 1 20 vähemmän tehoa kuin normaaliporauksessa ja siten se tarvitsee vähemmän dieselmoottorilta saatavaa tehoa. Tämä säästynyt teho voidaan näin ollen käyttää hyödyksi pumpun 8 pyörittämiseksi, koska pumpun 8 painenesteen tilavuus-... virran lisääntyminen kuluttaa enemmän tehoa kuin silloin, ***. 25 kun pumppu on normaalitoiminnassaan normaaliporauksen ai kana. Tämän ratkaisun etuna on, että tilanteessa, jossa voidaan pienellä iskuteholla porata ja joissa yleensä tarvitaan tavanomaista enemmän huuhteluilmaa saadaan porako-neelta ja iskulaitteistolta säästyvä teho hyödynnetyksi 30 kompressorin pyörittämiseen ja siten ilmavirran lisäämiseen eikä tällaisia poraustilanteita varten tarvita erik-seen ylisuurta kompressoria tai ylisuurta dieselmoottoria.

Kuviossa 2 on esitetty kaaviollisesti käytännön kytkentä kuvion 1 mukaisen laitteen toteuttamiseen. Ku-35 viossa 2 on käytetty kuvion 1 komponentteja vastaavista 7 87830 komponenteista samaa numerointia. Kuvion 1 tilanteeseen verrattuna kuviossa 2 on iskukoneiston käyttöventtiili 12, jolla iskukoneisto voidaan kytkeä käyntiin ja pois. Edelleen siinä on ohjauskanavaan 11 kytketty erillinen ohjaus-5 venttiili 13, josta menee pumpulle 8 erillinen ohjauskana-va 14, jonka painearvoa venttiilin 13 toiminta ohjaa. Edelleen siinä on pumpun 8 ja hydraulimoottorin 10 väliseen painenestekanavaan 15 kytketty ohjattava paineraja-kytkin 16, joka ohjaa moottorille 10 menevän nesteen pai-10 netta ja edelleen tähän kanavaan on kytketty kompressorin ohjauskytkin 17, jolla kompressorin toiminta voidaan kytkeä päälle tai pois ohjaamalla painerajakytkintä 16.

Venttiilin 12 ollessa kuvion 2 osoittamassa asennossa paineneste pääsee virtaamaan sen läpi ja iskukoneis-15 to toimii. Vastaavasti painerajakytkimet 6a ja 6b, jotka sinänsä ovat yleisesti tunnettujam, säätävät iskukoneiston painekanavan 4 painenesteen painetta. Kaviossa 2 on esitetty tilanne, jossa valintaventtiili 7 on kytketty päälle ja paine kanavasta 4 pääsee venttiilin 7 läpi alemmalle 20 painerajakytkimelle 6b. Painerajakytkin 6b samoin kuin vastaavasti painerajakytkin 6a toimii siten, että sen tulopuolella olevasta painekanavasta johtaa ohjauskanava sen karalle ja paineen arvo siirtää karaa vasten kuviossa esitettyä jousta, joka on säädettävissä painerajan asettami-*··_ 25 seksi, jolloin paineen noustessa asetettua raja-arvoa suu remmaksi kara siirtyy niin, että venttiili päästää paine-nestettä lävitseen painenestesäiliöön ja siten pitää pai-neen asetetussa raja-arvossa. Venttiililtä 6b on johdettu edelleen ohjauspainekanava 11 ohjaamaan pumppua 8, mikä : 30 eroaa kuviossa 1 esitetystä ratkaisusta siinä, että oh jauskanava 11 oli kuviossa 1 johdettu suoraan iskulaitteen : 5 kanavasta 4, kun tässä tapauksessa ohjauskanava on kyt- ketty valintakytkimen 7 ohjaamaksi. Periaatteessa toiminta on molemmissa samantapainen ja kytkentä voidaan tehdä mui-35 den komponenttien valinnasta ja pumpun 8 ohjauskytkennästä 8 87330 riippuen kummalla tavalla tahansa. Venttiilin 7 ollessa kuvion 2 mukaisessa asennossa on kanavassa 11 painetta ja tämä paine on siirtänyt venttiilin 13 kuviossa esitettyyn tilanteeseen, jossa pumpun 8 tulokanavasta 15 paine pääsee 5 virtaamaan venttiilin 13 läpi pumpun ohjauskanavaan 14, mikä saa aikaan sen, että pumpun 8 aikaansaama nesteen tilavuusvirta lisääntyy vaikka pumpun pyörimisnopeus onkin sama moottorin 3 kierrosnopeuden pysyessä vakiona ja siten pumpun 8 hydraulimoottorille tuottama nestevirta ja edel-10 leen moottorin 10 pyörimisnopeus kasvavat. Tämän seurauksena vastaavasti kompressorin 9 pyörimisnopeus ja siten sen aikaansaama ilmavirtaus lisääntyvät. Kanavaan 15 kytketty painerajakytkin 16 pitää huolen siitä, että moottorille 10 menevän painenesteen maksimipaine ei ylitä en-15 naltamäärättyä raja-arvoa ja painerajakytkin toimii tässä mielessä samalla tavalla kuin painerajakytkimet 6a ja 6b. Painerajakytkimessä 16 on lisäksi erillinen ohjauskanava 16a, joka johtaa kompressorin käyttökytkimelle 17. Kompressorin käyttökytkimen 17 ollessa kuvion esittämässä 20 asennossa on kanava 16a suljettu ja painerajakytkin 16 toimii normaalina painerajakytkimenä pitäen paineen kanavassa 15 olennaisesti vakiona. Kun kytkin 17 siirretään eteenpäin, kytkeytyy kanava 16a sen läpi painenestesäi-... liöön, mikä vapauttaa painerajakytkimen 16 ja sallii pai- 25 nenesteen virrata kanavasta 15 suoraan painenestesäiliöön, jonka seurauksena hydraulimoottori 10 lakkaa pyörimästä ja kompressori lakkaa tuottamasta ilmaa.

Kytkettäessä iskunpaineen valintaventtiili 7 kuviossa 2 alempaan asentoon katkeaa kanavasta 4 yhteys oh-30 jauskanavaan 11 ja alemman painerajan venttiili 6b lakkaa toimimasta. Paineen laskiessa kanavassa 11 siirtyy venttiilin 13 kara kuviossa ylöspäin ja erottaa kanavat 15 ja 14 toisistaan, jolloin paineen laskiessa kanavassa 14 pumpun 8 syöttämän nesteen tilavuusvirta pienenee ja mootto-35 rin 10 ja kompressorin 9 pyörimisnopeus pienenevät, jonka 9 87 830 seurauksena myös kompressorin 9 tuottama ilmanvirtausmäärä vähenee. Samalla iskulaite 5 alkaa toimia normaalilla toi-mintapaineellaan, jonka säätää painerajakytkin 6a.

Kuviossa 3 on esitetty kaaviollisesti ratkaisu, 5 jossa kompressorin ilmansyöttöä säädetään jatkuvasti isku-laitteen painekanavapaineen perusteella rakenteessa, jossa iskulaitteen painetta säädetään porakoneen syöttömoottorin paineen perusteella. Tämä porakoneen iskupaineen säätäminen syöttömoottorin paineen avulla kuviossa 3 esitetyn 10 kytkennän mukaisesti on selostettu yksityiskohtaisesti FI-patenttihakemuksessa nro 891655 eikä sitä sen vuoksi tässä sen tarkemmin selitetä. Kuviossa 3 on edelleen käytetty kuviota vastaavista osista samoja numeroita.

Kuviossa 3 on pumppuna 1 tilavuusvirtapumppu, joils loin iskulaitteen 5 painenesteen syöttöpaine on kytketty syöttömoottorin 18 painenesteen paineen ohjaamaksi. Laitteistossa on edelleen iskun käyttöventtiili 12 ja syöttö-moottorin käyttöventtiili 19. Edelleen siinä on säätöyk-sikkö 20, johon kuuluu kuristimet 21, painesuhdesäädin 22 20 ja syötön paineensäädin 23. Kompressorin hydraulipumpun 8 on toiminta on kaaviollisesti esitetty kuvion 3 yhteydessä. Kuviossa 1 ja 2 kaavamaisemmin esitetty hydraulipumppu 8 on rakenteeltaan ja toiminnaltaan samanlainen kuin ku-.... viossa 3 esitetty. Kuviossa on dieselmoottorin 3 käyttämä 25 tilavuusvirtapumppu 8, jossa on virtauksensäätösylinteri 25 ja jousikuormitettu vastasylinteri 26. Edelleen pumppuun on asennettu paineohjattu proportionaalinen säätö-venttiili 27. Pumppu 8 on kytketty imemään painenestettä painenestesäiliöstä 28 ja syöttämään se edelleen paine-30 kanavaan 15. Painekanava 15 on kytketty syöttämään paine-nestettä kompressorin 9 hydraulimoottoriin 10, joka on sinänsä yleisesti tunnettu eikä sitä tässä sen yhteydessä tarkemmin selvitetä. Hydraulimoottorilta 10 palaava paine-neste johdetaan takaisin painenestesäiliöön 28. Mikäli 35 olosuhteet pysyvät koko ajan vakiona eli iskulaitteen

10 8783G

syöttökanavan 4 paine pysyy vakiona, pysyy paine ohjaus-kanavassa 11 myöskin vakiona eikä pumpun 8 toimintaa siten ohjata sen ulkopuolelta. Tällöin pumppuun 8 normaalisti kuuluvat virtauksensäätösylinteri 25 ja jousikuormitettu 5 vastasylinteri 26 pitävät pumpun 8 tilavuusvirran auto maattisesti sellaisena, että painekanavan 15 paine säilyy vakiona. Pumpun 8 ja näiden pumppuun kiinteästi kuuluvien komponenttien rakenne ja toiminta ovat sinänsä täysin yleisesti tunnettuja eikä niitä sen vuoksi tarkemmin tässä 10 selitetä.

Porauksen aikana, kun porakruunu osuu esimerkiksi pehmeään kiveen tai koloon, onkaloon tai vastaavaan, jolloin syöttöä vastustava voima ja siten syöttömoottorilla 18 esiintyvä paine laskee, seuraa siitä samalla, että is-15 kulaitteen 5 iskupaine laskee nopeasti syöttöpaineen laskiessa eikä syöttöön nähden liian suurta iskutehoa ja siten sen muuttumista lämmöksi pääse tapahtumaan. Vastaavasti paineen laskiessa myös paine ohjauskanavassa 11 laskee säätäen säätöventtiilin 27 avulla pumpun 8 tilavuusvirtaa 20 suuremmaksi. Porakruunun osuessa jälleen normaaliolosuh teiden mukaiseen kiveen tai kiven pintaan paine syöttö-moottorin 18 tulopuolella kasvaa uudelleen ja vastaavasti paine iskulaitteen 5 painekanavassa 4 kasvaa, jolloin seurauksena on paineen kasvu pumpun 8 ohjausventtiilissä 26 25 ja edelleen pumpun 8 syöttämän painenesteen tilavuusvirran pieneneminen. Iskulaitteen painekanavasta 4 tuleva ohjaus-kanava 11 on edelleen kytketty kuristimen 11a kautta venttiilin 27 karan toiseen päähän, jolloin se vaimentaa ja tasoittaa karan liikkeitä äkillisten painemuutosten aika-30 na.

Iskulaitteen 5 ja syöttölaitteen 18 tilavuusvirta-· pumpun 1 toiminnassa voidaan iskulaite 5 kytkeä päälle venttiilillä 12, joka päästää painenestettä iskulaittee-seen tai ei sen asennosta riippuen. Vastaavasti voidaan 35 syöttöventtiilillä 19 ohjata painenesteen syöttöä syöttö- * 4 » · 1X 87830 moottorille 18 riippuen sen asennosta, jolloin kuvion 3 mukaisessa asennossa venttiilit 12 ja 19 ovat niin, että iskulaite 5 syöttölaite 18 ovat toiminnassa. Iskulaitteen painekanavasta johtaa kanava 11 kompressorin pumpun 8 sää-5 töventtiilille 27. Iskulaitteen 5 painekanavasta johtaa edelleen kanava venttiiliyksikköön 20, jossa se tulee ensiksi kuristimeen 21 ja sen jälkeen iskun ja syötön paine-suhteen säätimen 22 läpi syöttömoottorille. Painesuhdesää-timen 22 ulostulokanavaan on kytketty edelleen syötön pai-10 neensäädin 23 syöttömoottorille menevän kanavan 24 paineen säätämiseksi.

Tässä kytkennässä säädetään iskulaitteelle 5 tulevan painekanavan painetta syöttömoottorin painenesteen tu-lokanavassa 24 vaikuttavan paineen avulla. Kuten em. FI-15 patenttihakemuksessa on selvitetty, pitää kuristimen 21 ja säätimen 22 yhteisvaikutus iskulaitteen 5 painekanavassa lineaarisessa suhteessa syöttömoottorin 18 painekanavan 24 paineen suhteessa. Tällöin syöttömoottorin 18 vastuksen keventyessä paine sen kanavassa 24 laskee ja vastaavasti 20 iskulaitteen 5 painenesteen paine kanavassa 4 laskee venttiiliin 22 ja kuristimen 21 ohjatessa tilavuusvirtapumppua em. FI-patenttihakemuksessa selitetyllä tavalla. Tällöin iskulaitteen 5 paine ohjaa kompressorin 9 tilavuusvirtapumppua 8 kääntäen verrannollisesti siten, että iskupai-25 neen kasvaessa pumpun 8 tilavuusvirta pienenee ja siten kompressorin pyörimisnopeus ja sen tuottama ilmamäärä vähenee ja päinvastoin iskumoottorin 5 paineen laskiessa tilavuusvirtapumpun 8 syöttämän nesteen tilavuusvirta kas-vaa ja kompressorin moottorin 10 pyörimisnopeus ja edel-: : 3 0 leen kompressorin 9 pyörimisnopeus ja sen seurauksen myös kin kompressorin tuottama ilmavirta kasvavat. Näin saadaan porattaessa käytetyksi dieselmoottorin teho tehokkaasti hyödyksi niin, että kovaan kiveen hyvissä olosuhteissa ; porattaessa, jolloin tarvitaan vähemmän ilmaa, vastaavasti ‘ 35 kompressorin tuottama ilmamäärä on vähäinen ja olosuhtei-

12 8 7 8 3 G

den huonotessa ja maan tai maakerroksen läpi porattaessa iskuteho pysyy pienenä ja näin säästynyt dieselmoottorin teho käytetään olennaisesti kokonaan kompressorin ilman-tuoton lisäämiseksi, jolloin suuri soijamäärä saadaan syö-5 tetyksi ulos porareiästä ja porakaluston takertuminen ja kiinnijuuttuminen voidaan välttää. Painerajakytkimellä 23 voidaan säätää syöttölaitteen 18 painenesteen syöttökana-vassa 24 vallitsevaa maksimipainetta, jolloin sillä voidaan rajoittaa suurin mahdollinen syötön teho laitteen 10 toimiessa muuten kuormituksen mukaisesti. Niin kauan kuin syöttövastus on riittävän pieni pysyy paine kanavassa 24 pienempänä kuin painerajakytkimen 23 asetusarvo ja syöttö-moottorin syöttöpaine vaihtelee kuormituksen mukaisesti.

Kuvioissa 4a ja 4b on esitetty muita käytännössä 15 sovellettavia säätötapoja, joissa kompressorin ilmantuot-toa säädetään epäsuorasti iskulaitteen iskupaineeseen verrannollisesti käyttäen säätösuureena jotain muuta painetta, joka on joko suoraan verrannollinen iskumoottorin is-kupaineeseen tai kääntäen siihen verrannollinen.

20 Kuviossa 4a on esitetty kaaviollisesti kytkentä, jossa kompressorin 9 tilavuussäätöpumppu 8 on kytketty syöttömoottorin paineensyöttökanavan ohjaamaksi. Kuvion 4a kytkentä on periaatteessa täysin samanlainen ja toimii samalla tavalla kuin kuvion 3, mutta pumpun 8 ohjauskana-25 va 11 on kytketty iskulaitteen 5 syöttökanavan 4 sijaan syöttömoottorin 18 syöttökanavaan 24. Koska iskulaitteen 5 paine on olennaisesti suorassa suhteessa syöttölaitteen paineeseen, on säätö verrannollinen iskulaitteen painenesteen paineeseen.

30 Kuviossa 4b on kaavamaisesti esitetty kytkentä, jossa iskulaitteen 5 paine on kytketty säätimen tai hyd-raulikytkennän 30 avulla pyöritysmoottorin 29 paineen ohjaamaksi siten, että painenesteen paineen kasvaessa pyöri-tysmoottorin 29 syöttökanavassa 31 iskulaitteen 5 syöttö-35 kanavan 4 paine vähenee. Porakoneen iskulaitteen iskupai- 13 37830 neen säätö pyöritysmoottorin paineen perusteella on sinänsä tunnettu esimerkiksi FI-patentista 55892. Tässä keksinnön toteutusmuodossa voidaan käyttää joko em. FI-patentti-julkaisussa tai FR-patenttijulkaisussa 2129276 esitettyä 5 ratkaisua tai mitä tahansa tunnettua ratkaisua, jossa iskupa inetta säädetään kääntäen verrannollisesti pyöritys-moottorin painekanavan paineeseen nähden. Kuvion 4b mukaisessa ratkaisussa on kompressorin 9 tilavuussäätöpumpun 8 ohjauskanava 11 kytketty pyöritysmoottorin 30 tulokanavaan 10 31 säätimen tai hydraulikytkennän 32 avulla. Paineen nous tessa pyöritysmooottorin 30 painekanavassa 31 se saa aikaan sen, että iskulaitteen 5 painekanavassa oleva paine laskee. Vastaavasti pyöritysmoottorin syöttökanavaan 31 säätimen 32 avulla kytketyssä ohjauskanavassa 11 paine 15 laskee aiheuttaen siten pumpun 8 tilavuusvirran lisääntymisen ja siten aiemmin kuvatulla tavalla kompressorin 9 pyörimisnopeuden lisääntymisen ja edelleen sen syöttämän ilmamäärän kasvamisen. Kuviossa 4b esitetyssä ratkaisussa voidaan tietenkin kytkeä ohjauskanava 11 tavalla suoran 20 iskulaitteen 5 painekanavaan 4 vaikkakin iskunsäätö tapahtuu pyöritysmoottorin painekanavan säädön perusteella.

Edellä selityksessä ja piirustuksissa on keksintöä esitetty vain esimerkinomaisesti eikä sitä ole millään tavalla rajoitettu siihen. Keksintöä voidaan soveltaa laa-25 jasti patenttivaatimuksissa määritellyllä tavalla, jolloin olennainen asia on, että dieselmoottorin tai muun polttomoottorin käyttämän voimayksikön sisältämän paineilmakom-pressorin ilmantuottoa säädetään kääntäen verrannollisesti porakoneen iskulaitteen paineeseen nähden niin, että isku-30 laitteen paineen ollessa suuri ilman syöttö on pieni ja vastaavasti iskulaitteen paineen ollessa kompressorin ilman syöttö on suuri. Olennainen toteutusmuoto on se, että dieselmoottorin pyörittämän kompressorin hydraulimoottorin painenestepumppu on tilavuusvirtasäätöinen pumppu, jolloin 35 dieselmoottorin pyörimisnopeuden ollessa olennaisesti va- 14 87 830 kio kompressorimoottorin pumpun syöttämän painenesteen tilavuusvirta säädetään kääntäen verrannollisesti iskupai-neeseen joko askeleittain tai jatkuvasti. Keksinnön olennaista ajatusta voidaan soveltaa käyttämällä eri tavoin 5 säädettäviä tilavuusvirtapumppuja ja erilaisia kytkentöjä paineiden tunnistamiseksi ja ohjauspaineen kytkeytymiseksi tilavuusvirtasäätöiseen pumppuun. Kuvioissa ja selityksessä ei myöskään ole esitetty sinänsä yleisesti käytössä olevia erilaisia käyttö- ja ohjausventtiilejä sekä pai-10 neenrajoitusventtiileitä tai vastaavia, joilla laitteen käyttöä voidaan muulla tavoin ohjata ja suojata, koska nämä eivät ole olennaisia keksinnön kannalta. Tällaisten ohjaus-, säätö- ja suojakytkentöjen käyttäminen tai poisjättäminen eivät millään rajoita keksintöä eivätkä supista 15 sen suojapiiriä. Tilavuusvirtasäätöinen pumppu eli tila-vuusvirtapumppu, jolla syötetään painenestettä kompressorin hydraulimoottorille voi olla eri tavoin ohjattavaksi kytketty, jolloin tilavuusvirta voi kasvaa paineen lisääntyessä tai päinvastoin sen vähentyessä halutun kytkennän 20 käytännöllisen toteutuksen vuoksi. Samoin voidaan erilaiset paineen kääntävät kytkennät ja komponentit kytkeä sopivalla tavalla halutun toiminnan aikaansaamiseksi.

Claims (12)

1. Menetelmä kallionporauksen säätämiseksi porattaessa reikää kallionporauslaitteistolla, jossa kalliopora- 5 konetta käytetään polttomoottorikäyttöisellä voimayksiköl-lä, jossa on polttomoottorin (3) käyttämä hydraulipumppu (1) kallioporakoneen käyttämiseksi ja toinen hydraulipumppu (8) porasoijan poistamiseksi porareiästä tarvittavaa huuhteluilmaa tuottavan hydraulimoottorikäyttöisen komp-10 ressorin (9) käyttämiseksi, jossa menetelmässä kallioporakoneen iskulaitteelle (5) syötettävän painenesteen painetta säädetään porausolosuhteiden mukaan, tunnettu siitä, että kompressoria (9) käyttävänä hydraulipumppuna (8) käytetään tilavuusvirtapumppua (8), jonka syöttämän 15 painenesteen tilavuusvirta on säädettävissä pumpun (8) oh-jauskanavaan (11) johdetun paineen avulla, ja, että mainitun tilavuusvirtapumpun (8) syöttämän painenesteen tila-vuusvirtaa ohjataan kallioporakoneen iskulaitteelle (5) syötettävän painenesteen paineeseen kääntäen verrannolli-20 sesti siten, että iskulaitteen (5) painenesteen paineen laskiessa ainakin tiettyyn normaalia porauksessa käytettävää painearvoa matalampaan paineeseen kompressorin (9) pumpun (8) syöttämän painenesteen tilavuusvirtaa lisätään, jolloin kompressorin (9) kierrosluku ja siten sen syöttämä 25 ilmamäärä kasvaa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kompressorin (9) hydraulipumpun (8) syöttämän painenesteen tilavuusvirtaa säädetään suoraan — iskulaitteelle (5) syötettävän painenesteen paineen perus- 30 teella.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, : tunnettu siitä, että kompressorin pumpun (8) syöt- - tämän painenesteen tilavuusvirtaa säädetään epäsuorasti iskulaitteelle (5) syötettävän painenesteen paineeseen ’ 35 verrannollisen paineen perusteella. 16 ϋ 7 330

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kompressorin (9) hydraulipumpun (8) tilavuusvirtaa säädetään kallioporakoneen syöttömoottorin (18) syöttökanavan (24) paineen perusteella kääntäen sii- 5 hen verrannollisesti ja että kallioporakoneen iskulaitteen (5) iskupainetta säädetään suoraan syöttömoottorin (18) syöttöpaineeseen verrannollisesti.

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kompressorin (9) hydraulipumpun (8) 10 tilavuusvirtaa säädetään kallioporakoneen pyöritysmootto- rin (29) syöttökanavan (31) paineen perusteella siten, että pyöritysmoottorin (29) syöttökanavan (31) paineen kasvaessa kompressorin (9) hydraulipumpun (8) tilavuusvirta kasvaa ja että samalla kallioporakoneen iskulaitteelle (5) 15 syötettävän painenesteen painetta säädetään pyöritysmoot torin (29) syöttökanavan (31) paineeseen käänteisesti siten, että pyöritysmoottorin (29) syöttökanavan (31) paineen kasvaessa iskulaitteelle (5) syötettävän painenesteen paine laskee ja päinvastoin.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kompressorin (9) hydraulipumpun (8) tilavuusvirtaa säädetään olennaisesti jatkuvasti ja kääntäen verrannollisesti iskulaitteen (5) t paineeseen. ·:*·· 25

7. Sovitelma patenttivaatimuksen 1 mukaisen mene- : telmän toteuttamiseksi, johon sovitelmaan kuuluu kalliopo- : rakone, polttomoottorikäyttöinen voimayksikkö, jossa on polttomoottori (3), sen käyttämä hydraulipumppu (1) kal-lioporakoneen käyttämiseksi ja toinen hydraulipumppu (8) 30 hydraulimoottorikäyttöisen huuhteluilmaa tuottavan ilma- kompressorin (9) käyttämiseksi, tunnettu siitä, '· että kompressoria (9) käyttävä hydraulipumppu (8) on tila- vuusvirtapumppu, jonka tuottaman painenesteen tilavuusvir-.*:*· taa voidaan säätää pumpun (8) ohjauskanavaan (11) vaikut- .···. 35 tavalla paineella ja että kompressorin pumpun (8) ohjaus- 17 87830 kanava (11) on kytketty kallioporakoneen iskulaitteen (5) painekanavan (4) paineeseen verrannollisen paineen ohjaamaksi siten, että iskulaitteen (5) painekanavan (4) paineen laskiessa ainakin ennalta määrätyn painearvon suurui-5 seksi pumpun (8) syöttämän painenesteen tilavuusvirta kasvaa ja siten kompressorin (9) kierrosluku ja vastaavasti sen tuottama ilmamäärä kasvavat.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että siinä on kaksi painearvoltaan eri- 10 laista painerajakytkintä (6a, 6b), jotka on kytketty isku-laitteen (5) painekanavaan (4) sen paineen säätämiseksi ja joista korkeammalle painearvolle säädetty on iskulaitteen (5) normaalilla toimintapaineella ja matalammalle painearvolle säädetty on kytketty iskulaitteen (5) painekanavaan 15 (4) venttiilillä (7) niin, että se voidaan erottaa siitä, ja, että kompressorin (9) pumpun (8) ohjauskanava (11) on kytketty matalammalle painearvolle säädetyn painerajakyt-kimen (6b) painekanavaan, jolloin sen ollessa kytkettynä iskulaitteen (5) painekanavaan siinä vaikuttaa pienempi 20 paine ja iskulaitteen (5) painekanavassa (4) vallitseva paine säätää kompressorin (9) pumpun (8) syöttämään kompressorin (9) moottorille (10) suuremman painenesteen tilavuusvirran.

9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen sovitelma, t u n- ·:**: 25 n e t t u siitä, että kompressorin (9) pumpun (8) ohjaus- • kanava (11) on kytketty jatkuvasti ja portaattomasti isku- : laitteen (5) painekanavaan (4) verrannollisen paineen oh jaamaksi.

10. Patenttivaatimuksen 7 tai 9 mukainen sovitelma, 30 tunnettu siitä, että kompressorin (9) pumpun (8) ohjauskanava (11) on kytketty suoraan iskulaitteen (5) ’· ’· painekanavaan (4) sen paineen ohjaamaksi.

11. Patenttivaatimuksen 7 tai 9 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että iskulaitteen (5) painekanavan 35 (4) paine on kytketty syöttömoottorin (18) painekanavan is 87830 (24) paineen ohjaamaksi ja että kompressorin (9) pumpun (8) ohjauskanava (11) on kytketty vastaavasti syöttömoot-torin (18) painekanavaan (24).

12. Patenttivaatimuksen 7 tai 9 mukainen sovitelma, 5 tunnettu siitä, että iskulaitteen (5) painekanavan (4) paine on kytketty pyöritysmoottorin (29) painekanavan (31) ohjaamaksi siihen kääntäen verrannollisesti ja että kompressorin (9) pumpun (8) ohjauskanava (11) on kytketty pyöritysmoottorin (29) painekanavaan (31) sen ohjaamaksi. 19 87330