SE1350638A1 - Anordning för bergborrning - Google Patents

Abstract

Bergborrningsrigg med fyra individuella framdrivningsenheter och individuellt medel för höjdinställning relativt fordonsramen av vardera av fyra framdrivningsenheter, och likaså individuellt medel för ändring av avståndet mellan två framdrivningsenheter på samma sida av fordonet.

Description

15 20 25 borrstänger benämns en borrsträng och används när hål djupare än en borrstångslängd skall borras.

En bergborrningsrigg innefattar vidare medel för inriktning, medel för positionering samt medel för matning av en borrmaskin mot bearbetat berg och vidare medel för styrning och övervakning av bearbetningsprocessen. Vidare kan medel för framdrivning och styrning av själva fordonet innefattas. Samtliga dessa medel kan innefatta en dator och/eller ett datorprogram att köras på en dator ingående i bergborrningsriggen.

För effektiv borrning matas borrmaskinen med mycket stor kraft mot berget under det att den utsätter borrstången/borrsträngen för slag- och rotationsrörelse. Detta skapar under själva borrningen stabili- tetsproblem, genom att kraften från borrsträngen genom borrmaskinen och bommen tenderar att tippa borriggen. Detta begränsar såväl maximal användbar matningskraft, som hur långt ut från fordonet hålen kan borras, eftersom bommen blir till en hävarm som förstärker tippningseffekten.

Vidare är det så att, såväl uppställningsplatsen för bergborrnings- riggen inför och under borrningen, som vägen fram till denna plats ofta är synnerligen ojämn. Berghällar med stor lutning liksom lösa stenblock kan kraftigt försvåra såväl transport som uppställning av en bergborrningsrigg. Även bergborriggen i sig kan orsaka stabilitetsproblem i det att en fullt utsvängd bom, med tillhörande matarbalk och bergborrmaskin med anslutet borrstål och eventuellt magasin för borrstänger, kan orsaka tippningstendenser under rörelse innan borrstålet har stöd mot marken. 10 15 20 25 Ett ytterligare problem kan vara mjuka markförhållanden, eller att berget är försvagat genom sprickor efter senaste sprängningen. Detta kan orsaka nedsjunkning eller fastkörning, och i extrema fall risk för ras, om underlaget utsätts för alltför stora krafter.

Uppfinningens ändamål och viktigaste kännetecken Ett syfte med den föreliggande uppfinningen är att anvisa en utform- ning av en bergborrningsrigg för att öka dess stabilitet avseende tippningsrisk. Ett ytterligare syfte är att i en bergborrningsrigg med operatör ombord öka komforten för operatören under transport och/eller borrning. Vidare avser uppfinningen att också öka framkomligheten med en bergborrigg på mjuka och splittrade underlag.

En bergborrningsigg enligt uppfinningen innefattar ett fordon med åtminstone fyra framdrivningsenheter, två på vardera sidan av fordonet. Vidare innefattas en bom ledat ansluten till fordonet för ledat infäst mot bommen och avsedd att inriktning av en matarbalk, uppbära en anslutningsbar bergborrmaskin.

För att uppnå uppfinningens syften, kännetecknas en bergborrnings- rigg enligt uppfinningen av att den innefattar medel för att via en framdrivnigsenhet öka bergborrningsriggens stabilitet avseende tippning av riggen och förbättra möjligheten till markkontakt för framdrivningsenheten.

Framdrivningsenheter kan vara av hjultyp eller av bandtyp. En framdrivningsenhet av hjultyp kan ha ett eller flera hjul. Mer än ett hjul används då främst för att minska marktrycket.

Detta medel för ökad stabilitet via framdrivningsenhet och för- 10 15 20 25 bättrad markkontakt benämner vi i fortsättningen medel för stabilitet och kontakt.

Det är fördelaktigt om detta medel för stabilitet och kontakt innefattar medel för höjdinställning av framdrivningsenheten och medel för ändring av avståndet till relativt en ram i fordonet, en andra framdrivningsenhet på samma sida av fordonet.

Det är vidare fördelaktigt att minst två av fordonets framdrivningsenheter är av samma typ, dvs. hjultyp eller bandtyp.

Fördelaktigt är också fyra framdrivningsenheter, vardera inne- fattande eget medel för stabilitet och kontakt.

En fördelaktig utföringsform har individuellt medel för höjdinställning relativt fordonsramen av vardera av fyra framdrivningsenheter, och likaså individuellt medel för ändring av avståndet till en andra framdrivningsenhet på samma sida av fordonet.

Fördelaktigt är att minst fyra framdrivningsenheter är av samma typ, dvs. endera hjultyp eller bandtyp.

Det är vidare fördelaktigt att minst fyra framdrivningsenheter är av bandtyp.

Det är vidare fördelaktigt att banden till framdrivningsenheter av bandtyp är av flexibelt material, såsom gummi eller likartat material. Detta bidrar till god framdrivning på mjuka underlag utan stor åverkan på underlaget.

För längre hållbarhet kan det vara fördelaktigt att banden till framdrivningsenheter av bandtyp är av stål i stället för av 10 15 20 25 flexibelt material.

Vidare är det fördelaktigt att bergborrningsriggen innefattar två bommar med tillhörande matarbalk.

Det är fördelaktigt att de två bommarna är sidledes vinklingsbart infästa mot fordonet.

Det är vidare fördelaktigt att bommarna i sidled vardera kan vinklas mera än 45 grader gentemot fordonets längdledd.

Det är ytterligare fördelaktigt att bommarna i sidled kan vinklas mera än 60 grader gentemot fordonets längdledd.

Det är fördelaktigt att medlet för stabilitet och kontakt innefattar en arm ledat infäst i fordonsramen, och förbindande fordonsram och framdrivningsenhet.

Det är vidare fördelaktigt att medlet för stabilitet och kontakt också innefattar ledad infästning av denna arm mot framdrivnings- enhet av bandtyp eller hjultyp med mera än ett hjul, om minst två hjul sitter efter varandra i bergborriggens längdledd.

Rörelse runt en sådan ledad infästning mellan arm och framdrivningsenhet benämner vi pendling. Pendling är också välkänd från traditionella bergborriggar med banddrift. Som analogt begrepp till pendling i detta sammanhang används ibland oscillation. Ofta är då pendlingen i storleksordningen +/- lO grader. Flytande pendling är ett välkänt begrepp och innebär automatisk anpassning, genom hydraulisk styrning, av bandens anliggning mot underlaget. Sådan flytande pendling är fördelaktig individuellt och oberoende för var och en av framdrivningsenheterna enligt uppfinningen. 10 15 20 25 Uppfinningen tillåter en mycket högre grad av pendling genom att framdrivningsenheterna av bandtyp, eller tillämpliga former av hjultyp, har mycket kortare längdutbredning än motsvarande traditionella lösningar. Pendling på +/- 90 grader i förhållande till horisontalplanet är möjlig att uppnå. Detta ger dels en möjlighet att med bibehållen hög andel markkontakt passera också mycket branta sluttningar. Vidare ger det fördelen att få ytterligare bidrag till höjdregleringen av varje framdrivningsenhet, utöver den höjdreglering som sker genom höjning och sänkning av den arm som förbinder framdrivningsenhet med ram i utföringsformer enligt figurerna.

Det är fördelaktigt att reglera höjd på framdrivningsenhet i beroende av vertikal kraft på drivaxel och/eller moment på drivaxel.

En ökande vertikal kraft på en drivaxel kan antas indikera att en annan framdrivningsenhet håller på att tappa markkontakt. Således kan den framdrivningsenhet vars drivaxel då har lägst vertikal kraft styras nedåt tills de vertikala krafterna på drivaxlarna i stort utjämnats. Likaså kan minskande vertikal kraft på en drivaxel direkt leda till nedåtstyrning av motsvarande framdrivningsenhet.

När medlet för stabilitet och kontakt utgörs av en mot ramen ledad arm och en mot armen ledad infästning av framdrivningsenheten kan regleringen i ett första steg ske genom armens vinkling.

I ett andra steg, och först när första steget enligt föregående stycke utnyttjats till en valbar gräns, fortsätter höjdregleringen med hjälp av pendling av framdrivningsenheten, dvs. vridning av framdrivningsenheten runt infästningen mot armen.

Den i föregående stycke valbara gränsen kan utgöras av en för varje 10 15 20 25 bergborrig förprogrammerbar gräns eller en av operatören påverkbar gräns, där faktorer som t.ex. tyngd av aktuell monterad utrustning, bommens läge under transport avgör hur mycket armarna kan vinklas med tanke på stabiliteten. En arm vinklad ned för bättre markkontakt innebär kortare avstånd mellan framdrivningsenheter, och därmed sämre stabilitet.

Reglering av höjd kan istället för, eller i kombination med, som ovan beskrivits, i beroende av vertikal kraft, ske i beroende av moment på drivaxel till framdrivningsenhet. På analogt sätt med tidigare resonemang kan ett högt erforderligt moment för drivning av drivaxel till en framdrivningsenhet indikera att en annan framdrivningsenhet tappar markkontakt. Regleringen sker som ovan.

Likaså kan lågt drivmoment på en drivaxel indikera tappad markkontakt på till axeln hörande framdrivningsenhet. Också här sker reglering som ovan.

En annan väg att reglera är att reglera höjd av framdrivningsenhet i beroende av bergborrningsriggens orientering i horisontalplanet. För att mäta detta kan borriggen innefatta ett gyroskop.

Olika alternativa utföringsformer av medel för stabilitet och kontakt kan utnyttjas. Exempelvis kan separata hydraulcylindrar användas som ställorgan för höjd respektive avstånd till närliggande framdrivningsenhet. Därmed blir de båda storheterna möjliga att reglera oberoende av varandra.

Det är vidare möjligt att prioritera stabilitet och därmed i första hand styra markkontakten via pendling av framdrivningsenheter, istället för med armen. 10 15 20 Det är också fördelaktigt att vardera framdrivningsenhetens hastighet relativt underlaget är individuellt ställbar.

Det är vidare fördelaktigt om pendling och armrörelse synkroniseras så att markkontakt upprätthålls i åtminstone två punkter för en framdrivningsenhet vid passage av ett hinder, exempelvis genom att bandet, vid banddrift, behåller sitt tidigare läge i en ände medan motsatt ände regleras för passage av hinder.

Två bommar med stor horisontell vridningsvinkel gör att bommarna vid ansättning mot marken kompenserar varandras krafter. Detta gör att det blir möjligt att använda större matningskrafter och också att borra med stor kraft längre ut från centrum av borriggen utan att stabilitetsproblem blir för stora.

Kort beskrivning av ritningar Fig.l visar en bergborrningsrigg av känt slag med banddrift Fig.2 visar ett exempel på en bergborrningsrigg enligt uppfinningen med fyra oberoende framdrivningsenheter av bandtyp.

Bergborrningsriggen har en bom och en matarbalk innesluten i ett ljuddämpande hölje.

Fig.3 visar del av en bergborrningsrigg med framdrivningsenheter av hjultyp. Riggen presenteras schematiskt och visas utan bom och operatörshytt.

Fig.4 visar en bergborrningsrigg som i fig 2 men med 2 bommar och sedd rakt framifrån i 4a, snett framifrån i 4b och snett bakifrån i 4c. 10 15 20 25 Fig.5a och Fig. 5b visar pendlingsfunktion, särskilt med bibehållen markkontakt på befintlig nivå i bandets ena ände, när den andra vinklas för passage av hinder. Detta uppnås genom synkronisering av pendelrörelse och armrörelse.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer Ett antal exemplifierande utföranden av uppfinningen beskrivs nedan. Uppfinningen är inte begränsad till någon visad utföringsform utan definieras av patentkraven.

En bergborrningsrigg l00;200 innefattar ett fordon l80;280 och åtminstone fyra framdrivningsenheter l30;230, samt minst en bom ll0 vridbart ansluten till fordonet. Vridbarheten kan vara såväl i horisontell som i vertikal ledd. Till bommen ll0 är en matarbalk 120 ansluten, företrädesvis vinklingsbart. Hela matarbalken kan vara inkapslad i ett ljuddämpande hölje 140.

Framdrivningsenheterna l30;230 är anslutna till fordonet via en arm l50;250. Denna arm är ansluten till en fordonsram vridbart runt en axel l60;260. Genom armens l50;250 vridning kring axeln l60;260 påverkas såväl framdrivningsenhetens höjd relativt ramen som dess avstånd till en annan framdrivnings- enhet på samma sida av fordonet l80;280. Således vid lägsta fordonshöjd uppnås största avstånd mellan två framdrivnings- enheter på samma sida av fordonet och därmed största stabilitet. Framdrivningsenheter kan vara endera av bandtyp l30 eller av hjultyp 230. Framdrivningsenheter av hjultyp kan ha mer än ett hjul för att öka anliggningsytan mot marken. Om två sådana hjul i en framdrivningsenhet sitter efter varandra i fordonets längdledd kan en sådan framdrivningsenhet i likhet 10 15 20 25 10 med en av bandtyp 130 pendlas runt en axel 170 för att behålla bästa markkontakt även vid stora lokala lutningar i terrängen.

Det är fördelaktigt om denna pendling kan vara +/- 90 grader.

I en föredragen utföringsform av uppfinningen är fordonet utrustat med fyra framdrivningsenheter av bandtyp 130.

Samtliga är, i förhållande till de övriga framdrivnings- enheterna, individuellt styrbara i höjd och längdledd, dvs. i fordonets längdledd. Detta ger möjlighet till god stabilitet vad avser tippningsegenskaper för fordonet i varierande terräng och med varierande fordonslast. Vidare är vardera framdrivningsenheten pendlingsbar oberoende av de övriga.

Detta ger god markkontakt i besvärande terräng. Av Fig 2 och Fig 4B och 4C framgår hur de olika framdrivningsenheterna alla intar olika höjdlägen och pendlingslägen.

Att reglera höjdlägen för enskild framdrivningsenhet i beroende av vertikal kraft på t.ex enhetens vridningsaxel 170 kan vara fördelaktigt. Minskande kraft leder till framdrivningsenheten regleras ned mot bättre markkontakt och omvänt. Motsvarande reglering kan ske i beroende av framdrivningsmomentet för bandet. Minskande moment medför styrning nedåt av frammatningsenheten. Alternativt kan fordonets horisontalläge styra höjden på frammatningsenheter genom ett gyro anbringat på fordonet. Kraftgivare, momentgivare eller gyro ansluts då till en styrdator på fordonet, som styr ut ställdon för pendling eller vinkelförändring av armen l50;250 runt axeln l60;260.

I styrdatorn kan beräkningsalgoritmer finnas för att 10 15 20 25 U synkronisera pendlingsrörelse med vinkelstyrning av armen l5O för att ena änden av bandet ska behålla sitt läge relativt underlaget, när pendlingsfunktionen utlöses för att passera ett hinder såsom ett stenblock, som visas i Fig. 5A och 5B.

Dessa beräkningsalgoritmer kan innebära direkt geometrisk beräkning av korresponderande lägen för armvinkel och pendlingsvinkel. Alternativt kan tabeller finnas lagrade i styrdatorns minne varifrån aktuella synkroniserade vinkellägen hämtas.

För ökad stabilitet är det möjligt att ha separat förskjutning av axelavståndet mellan framdrivningsenheter, t.ex. för att göra stabilitetshöjande axelavståndsutökning oberoende av höjdjusteringar till följd av ojämn terräng. Exempelvis kan armen l50;25O ersättas av en horisontal- och en vertikalslid elektriskt eller företrädesvis hydrauliskt styrd.

Det är vidare fördelaktigt att bergborrningsriggen innefattar två bommar med tillhörande matarbalkar. Dessa upptar då krafter genererande av den andra bommens tyngd eller matningskrafter under borrning. Dessa bommar kan i horisontalplanet vardera vinklas ut mellan 45 och 60 grader relativt fordonskroppen.

Claims (15)

10 15 20 25 12 PATENTKRAV

1. l. Bergborrningsrigg innefattande ett fordon innefattande ett chassi, åtminstone fyra framdrivningsenheter, två på vardera sidan av fordonet, och vidare innefattande en bom, ledat ansluten till fordonet for inriktning av en matarbalk, ledat infäst mot bommen och avsedd att uppbära en anslutningsbar bergborrmaskin, kännetecknad av att varje framdrivningsenhet innefattar individuella medel för stabilitet och markkontakt, och av att varje medel for stabilitet och kontakt innefattar medel for hojdinställning av dess framdrivningsenhet gentemot chassit och medel for ändring av avståndet till en andra framdrivningsenhet på samma sida av fordonet.

2. Bergborrningsrigg enligt krav l, kännetecknad av att medlet för stabilitet och kontakt innefattar en arm ansluten mellan chassit och framdrivningsenheten.

3. Bergborrningsrigg enligt krav l, kännetecknad av att medlet för stabilitet och kontakt innefattar en ramp ansluten mellan chassit och framdrivningsenheten.

4. Bergborrningsrigg enligt något av de föregående kraven, kännetecknad av att medlet för stabilitet och kontakt är ledat så att medlet för stabilitet och anslutet till chassit, kontakt är vridbart runt en axel.

5. Bergborrningsrigg enligt något av de föregående kraven, kännetecknad av att medlet för stabilitet och kontakt innefattar medel för vridning av framdrivningsenheten runt en infästning med medlet för stabilitet och kontakt. 10 15 20 25 B

6. Bergborrningsrigg enligt något av de föregående kraven, kånnetecknad av att medlet för stabilitet och kontakt innefattar åtminstone en hydraulcylinder.

7. Bergborrningsrigg enligt något av de föregående kraven, kånnetecknad av att medlet för höjdinstallning år avsett att reglera höjden i beroende av vertikal kraft på drivaxeln.

8. Bergborrningsrigg enligt något av de föregående kraven, kånnetecknad av att medlet för höjdinstallning är avsett att reglera höjden i beroende av moment på drivaxeln.

9. Bergborrningsrigg enligt något av de föregående kraven, kånnetecknad av att medlet för höjdinstållning är avsett att reglera höjden i beroende av orienteringen av bergborrningsriggen i horisontalplanet.

10. Bergborrningsrigg enligt något av de föregående kraven, kånnetecknad av att åtminstone två av framdrivningsenheterna är av hjultyp.

11. ll. Bergborrningsrigg enligt något av de föregående kraven, kånnetecknad av att åtminstone två av framdrivningsenheterna år av bandtyp.

12. l2. Bergborrningsrigg enligt krav ll, kånnetecknad av att bandet är i triangulår form.

13. Bergborrningsrigg enligt något av de föregående kraven, kånnetecknad av att bergborrningsriggen vidare innefattar en andra bom med dess tillhörande matarbalk. 14

14. Bergborrningsrigg enligt något av de föregående kraven, kannetecknad av att åtminstone en bom är horisontellt vridbar till en vinkel större än 45 grader gentemot fordonets längdledd.

15. Bergborrningsrigg enligt något av de föregående kraven, kannetecknad av att åtminstone en bom år horisontellt vridbar till en vinkel mindre än 60 grader gentemot fordonets längdledd.