SE447502B - Matningsanordning vid bergborraggregat for borrning med vetskestralar - Google Patents

Description

10 447 502 Uppfinningen skall nu närmare beskrivas under hänvisning till bifogade ritningar¿ på vilka; Fig l är en sidovy delvis i sektion av ett bergborraggregat enligt föreliggande uppfinning.

Fig 2 är en tvärsektion enligt linjen 2-2 i Fig 1.

Fig 3 är en sidovy på främre änden av borrverktyget i ett borrhâl visat delvis i sektion och i en förstorad skala.

Fig 4 är en vy framifrån enligt linjen 4-4 i Fig 3.

Fig 5 är ett schematiskt kopplingsschema över en hydraulisk krets innefattande matningsmotorn.

Fig 6 är ett schematiskt kopplingsschema över på en elektrisk krets som styr matningsmotorn.

Fig 7 är en detalj i kretsen enligt Fig 6.

Det visade utföringsexemplet innefattar en borrmaskinkropp ll med ett borrverktyg 12 för vattenstråleborrning. Maskinkroppen ll är monterad på en borrsläde 13 som är förskjutbar längs en matarbalk 14 med hjälp av en matningsanordning 15. Matarbalken 14 är fäst vid ej visade lägesinställningsorgan innefattande en svängbar arm uppburen av ett körbart chassi på samma sätt som vid konventionell bergborrning _ Matningsanordningen 15 innefattar ett hydrauliskt cylinder- kolvarrangemang av vilket endast en del av kolven 16 visas. Det är också möjligt att använda andra passande matnings- anordningar innnefattande en hydraulisk motor. Borrsläden 13 uppbärs på rullar 17 vilka löper på styrskenor 18 i matarbalken 14.

Maskinkroppen ll innehåller en roterande axel 19 som är lagrad via lager 20 och innefattar en längsgående kanal Zl vilken leder vätska under högt tryck till borrverktyget 12. Vätskan leds till maskinkroppen från en yttre ej visad högtryckspump genom ett inlopp 447 50-2 22 och en passage 23 i vi1ken axe1ns 19 ena ände 24 är införd och avtätad . En hydrauiisk motor 25 uppbärs av ett stativ 26 vi1ket är monterat vid borrsiäden 13. Motorn är anordnad för att rotera axe1n 19 med hjä1p av kuggrem 27 som 1öper på remhju1 28, 29 på motoraxein 30 respektive nämnda roterande axe1 19.

Bergborraggregatet 12 innefattar ett roterande innerrör 40 med en munstycksenhet 41 för högtryck fäst vid dess främre ände och ett icke roterande ytterrör 42 vi1ket omger nämnda innerrör. Den bakre änden på innerröret 40 är försedd med en gängad hyïsa 43 anordnad för sammanfogning med änden 44 av den roterande axe1n 19. En utskjutande de1 45 på innerröret 40 är införd i kana1en 21 varvid en 1ämp1ig förbinde1se åstadkommes för att 1eda vätska under högt tryck frän kana1en 21 in i röret 40. vätskan 1eds genom rörets inre 46 ti11 munstycksenheten 41 vi1ken innehà11er två munstycken 47, 48 (Fig 5), vi1ka är be1ägna vid enhetens främre ände för att åstadkomma de höghastighetsstrå1ar 49, 50 vi1ka sönderde1ar berget på arbetsytan 64 vid borrhå1ets botten.0en bakre änden på ytterröret 42 innefattar ett fastsvetsat rörhuvud 51 . Huvudet 51 är försett med ett urtag 52 som passar i etthå1 53 i en borrhå11are 54 som är monterad vid borrs1äden 13. Huvudet 51 är 1ösbart fäst vid nämnda hå11are 54 genom en ring 55 gängad på urtaget 52. Även andra 1ämp1iga koppiingsorgan kan användas för att icke roterbart förena ytterröret 42 med borrhå11aren 54 _ Borrverktyget 12 styrs av en främre borrhâiiare 56 fäst vid matarbaiken 14 och ett mittstöd 57 röriigtâiängs matarbaiken 14.

Rörhuvudet 51 är försett med ett in1opp 58 och en rörformad kammare 59 anordnad för att 1eda spo1medium 1ämp1igen vatten under 1ågt tryck in i ett rörformat utrymme 60 me11an rören 40,42 och vidare kring munstycksenheten 41 fram ti11 verktygets främre ände. Tack vare denne utformning så är det iätt att uppnå ett ti11räck1igt spo1f1öde viiket också medför att ett minimum av borrester kan tränga in i utrymet 60 me11an den roterande munstycksenheten 41 och röret 42 vilket minskar siitaget på dessa deiar. Den främre deïen av ytterröret 42 innefattar en krage 61 anordnad för att ka1ibrera borrhåiets storiek under borrningen . Kragen 61 är utbiidad med l0 l5 447 502 spiralformade räfflor 62 på utsidan varigenom borresterna kan flyta bakåt med spolvätskan i räfflorna under det att kragen vid matningen framåt kan bibehålla en cirkulär kalibrering av hålet. Räfflornas spiralform gör det också lättare att eliminera mindre än bergdelar som utskjuter in i hålet genom att skära av dem när den icke roterande kragen förs framåt. Den främre delen av kragen 6l har en V-formad egg 63 varigenom en av jetstrålarna 50 kan riktas mot periferin av borrhâlet.

Matninganordningen l5 innefattar som nämnts en hydraulisk motor l6 kolvmotor.Ett hydraulsystem för drivning av en sådan matningsmotor framgår av Fig som kan vara en roterande motor eller en cylinder- och innefattar förutom nämnda motor l6 en pump 70 med en drivmotor 7l, en trevägsventil 72 och en tryckstyrd elektrisk omkopplare 73 av någon känd lämplig konstruktion exempelvis Telemecanique XM2 - JMl6O eller Rexroth HED 40 AIX/50. En sekvensventil 74 med variabelt inställbart tryckberoende är kopplad paralellt med pumpen 70 och en kombinationsventil 75 med både backventil och inställbar strypventil är anordnad på vardera sidan av matningsmotorn l6.

Matningsriktningen och matningshastigheten styrs av trevägsventilen 72 vilken i frammatningsläget enligt den högra symbolbilden matar verktyget 12 framåt mot borrhålets botten och i bakåtmatande position enligt den vänstra symbolbilden drar tillbaka verktyget, När verktyget matas framåt avkännes det pålagda hydraultrycket med omkopplingsorganet 73 och om trycket överstiger ett på förhand valt värde slås omkopplaren om och trevägsventilen 72 skiftas på elektrisk väg till det vänstra läget varvid verktyget dras tillbaka.

Den elektriska styrningen av trevägsventilen 72 visas mer i detalj i Fig 6. Ventilen 72 manövreras elektromagnetiskt genom en första 80 och en andra 8l spole vilka selektivt kan aktiveras genom en manuellt manövrerbar huvudströmbrytare 82 förbunden med en icke visad yttre strömkälla. När borrverktyget l2 matas framåt är omkopplaren 82 ställd i läge A varvid polerna 90 och 92 i ett inställbart tidsrelä 82 ställs under spänning. Nämnda relä kan vara av valfri känd lämplig konstruktion exempelvis Nordela RS l2l eller Sprecher and Schuh RZEN2-03 med inkopplade tidsinterval på omkring l0 447 502 0,05 - l sekund. En pol 92 förenad med nämnda första spole 80 sätts också under spänning såsom framgår av Fig 7 vilket medför att ventilen 72 intar sin frammatande position . Om hydraultrycket överstiger sagda förbestämda värde slår omkopplaren 73 om vilket ändrar kontakten mellan polerna 94 och 92 till en kontakt mellan polerna 94 och 93 under en på förhand vald tidsperiod. Nu bryts kontakten med den första spolen och istället sätts den andra spolen under spänning vilket medför att ventilen 72 intar sitt återförande läge. När tidsintervallet har löpt ut slår den avkännande omkopplaren 73 återigen om och trevägsventilen 72 återtar dess framåtmatande läge.Huvudomkopplaren 82 har också ett läge 0 och ett läge R för inställning av ventilen 72 i sitt neutrala respektive återförande läge. Tidsreläet kan kopplas bort genom att förbinda polen 9l med jord via en manuell strömbrytare 84.

Under borrningsarbetet med aggregatet ställs matningshastigheten in i relation till bergets kvalitet så att borrhålet ges en storlek något större än storleken på kragen 6l. Eftersom berget sällan är helt homogent kan den den inställda borrhastigheten endast bli en grov uppskattning lämpligen bestämd så att de väntade mjukaste bergdelarna blir borrade med en hålstorlek inte alltför mycket större än kragen. När borrverktyget når hårdare bergpartier t.ex. en inneslutning av hårt berg kommer kragen att anligga mot bergytan och hydraultrycket i matningsanordningen börjar stiga. Mindre ojämnheter kommer att skäras av med de spiralformade räfflorna som tidigare beskrivits men större ojämnheter kommer att medföra att trycket stiger över den förbestämda gränsen för avkänningsorganet 73 vilket såsom tidigare beskrivits medför att matningsanordningen omkastas så att borrverktyget börjar att dras tillbaka. Tidsintervallet för denna återgående rörelse är inställbar inom intervallet 0,05 - l sekund varigenom aggregatet kan anpassas för borrning i olika bergarter. När tidsintervallet har löpt ut omkastas matningen igen och verktyget matas framåt och om jetstrâlarna 49, 50 som sprutat kontinuerligt har eliminerat hindret kan borrningen fortsätta men om hindret kvarstår upprepas nämnda procedur tills borrhålet är rensat. 447 502 Ett alternativ till en sådan tidsfördröjande anordning är att bestämma läget av ventilen 72 som en funktion av den avlagda retursträckan uppmätt exempelvis direkt på hydraulmotorn. En ytterligare möjlighet är att kombinera tid- och avstândsparametrar.

Ett annat alternativ är att fortskridande inställa tidsintervallen eller de bakâtgående sträckorna med en micro-processor 85 schematiskt visad i Fig 6. Härvid arbetar micro-processorn som ett avstämningselement vilket minimerar en kombination av frekvensen av återgående rörelser och summan av rörelsernas storlek för att uppnå största möjliga borrsjunkning. Systemet bör helst arbeta så att borrverktyget förs framåt så fort som möjligt men utan bakåtgående rörelse eftersom all bakåtmatning minskar borrsjunkningen.

Det skall uppmärksammas att denna uppfinning inte är begränsad till de beskrivna exemplen utan kan varieras på många sätt inom ramen av de efterföljande patentkraven.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 447 502 Patentkrav

1. Bergborraggregat för borrning med vätskesträ1ar av hög hastighet innefattande en borrmaskinkropp (11), ett borrverktyg (12) fäst vid maskinkroppen (11) och en matningsanordning (15) med en motor (16) för matning av nämnda maskinkropp och verktyg mot e11er från borrhå1ets botten varvid borrverktyget (12) innefattar ett roterande innerrör (40) med ett högtrycksmunstycke (41) anordnat vid främre änden och ett ytterrör (42) omgivande nämnda innerrör (40) och borrmaskinkroppen (11) är utrustad med organ (19,22,23) för att 1eda vätska under högt tryck ti11 munstycket (41) och en rotationsanordning (25,27) för rotering av innerröret (40) k ä n n e t e c k n a t a v ett avkänningsorgan (73,83) anordnat för att avkänna ytterrörets (42) matningsmotstånd och styra matningsmotorn (16) att dra ti11baka maskinkroppen (11) och borrverktyget (12) när ett på förhand va1t matningsmotstånd överskrids.

2. Bergborraggregat eniigt patentkravet 1 k ä n n e t c k n a t a v att ytterröret (42) har större tvärsektion än högtrycksmunstycket (41) för ka1ibrering av borrhå1et.

3. Borraggregat en1igt patentkravet 1 e11er 3, k ä n n e t e c k n a t a v att ytterröret (42) vid dess främre ände innefattar en ka1ibreringskrage (61) som skjuter ut framför munstycket (41).

4. Bergborraggregat eni1gt patentkravet 3, k ä n n e t e c k n a t a v att kragen (61) på utsidan är utbi1dad med spira1formade räff1or.

5. Bergborraggregat en1igt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t a v kopp1ingsorgan (55,58) anordnade för att hå11a ytterröret (42) icke roterbart fäst vid maskinkroppen (11) och för att 1eda in spo1vätska under 1âgt tryck me11an inner- (40) och ytterröret (42).

6. Bergborraggregat en1igt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t a v att avkänningsorganet (73,83) innefattar 447 502 10 15 20 ett fördröjningsorgan (83) för upprätthållande av den tillbakagående rörelsen under en på förhand vald tid eller distans och därefter fortsätta den framåtgâende matningsrörelsen.

7. Bergborraggregat enligt patentkravet 6, k ä n n e t e c k n a t a v att fördröjningsorganet är ett inställbart tidsrelä (83).

8. Bergborraggregat enligt patentkravet 6 eller 7, k ä n n e t e c k n a t a v styrorgan (85) anordnade för att fortlöpande ändra nämnda valda tid eller distans under borrningsarbetet.

9. Bergborraggregat enligt patentkravet 8, k ä n n e t e c k n a t a v att styrorganet (85) är en mikroprocessor som arbetar som ett avstämningselement vilket minimerar en kombination av frekvensen av återgäende rörelser och summan av rörelsernas storlek för att uppnå största möjliga borrsjunkning.

10. Bergborraggregat enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t a v att en hydraulkrets med en styrventil (72) är anordnad för att driva matningsmotorn (l6) och att nämnda avkänningsorgan (73) är anordnat för att avkänna hydraultrycket i kretsen för att omställa ventilen (72) från ett borrverktyget frammatande läge till ett borrverktyget äterförande läge när trycket överstiger en på förhand vald nivå.