SE544924C2 - Förfarande, anordning och maskin vid helgavelborrning - Google Patents

Abstract

Förfarande, anordning och maskin för drivning av hål i berg genom s.k. helgavelborrning. Enligt det uppfinningsenliga förfarandet är ett flertal skärhuvuden (20:1-20:n) oberoende av varandra förskjutbart rörligt upptagna i ett borrhuvud (11) genom inverkan av en till varje skärhuvud (20:1-20:n) anordnad linjärdrivanordning (22:1-22:n), och vilka skärhuvuden från ett i borrhuvudet (11) indraget läge är framförbara till ett från frontsidan (11’) framskjutande bergkrossande läge samtidigt som borrhuvudet (11) roterar, varvid hålfronten borras stegvis utefter koncentriska ringar ”borringar” som går från en inre minsta cirkel till en yttre största cirkel genom att nya skärhuvuden (20:1-20:n) med gradvis ökande radie från borrhuvudets centrum i successiva steg framförs i bergkrossande läge.

Description

Föreliggande uppfinning hänför sig till ett förfarande och en anordning för drivning av hål i berg genom s.k. helgavelborrning. Uppfinningen hänför sig även till en helgavelborrande maskin innefattande en anordning enligt uppfinningen. BAKGRUND Helgavelborrande maskiner även benämnda FRM-maskiner (eng. Full face reaming machines): Schaktborrningsmaskiner även benämnda SBM-maskiner (eng. Shaft boring machines) samt: Tunneldrivningsmaskiner även benämnda TBM-maskiner (eng. Tunnel Boring Machines) hänför sig till maskiner som har det gemensamt att de är avsedda att borra cirkulärcylindriska vertikala eller horisontella hål i berg med en iförväg bestämd diameter, utan sprängning. Som exempel kan nämnas att en genom att krossa berg framför sig bygger en maskin cirkulära hål eller tunnlar till slutlig diameter, oftast i storleken 2-10 m. Som koncept betraktade innefattar var och en av maskintyperna följande huvudkomponenter; ett roterbart främre borrhuvud, ett styrsystem, ett stödsystem för maskinen, ett framdrivningssystem för maskinen, ett drivsystem för att mata borrhuvudet framåt varvid maskinen verkar som mothåll.

Maskinutrustningen stöds eller vilar på ett antal hydraulmanövrerade spännskor eller "fötter" med hjälp av vilka ett drivmaskineri, ett så kallat skal, uppvisande en diameter som är något mindre än borrhuvudets diameter successivt kan förflyttas framåt i borriktningen. Längst fram på maskineriet sitter ett roterbart borrhuvud (borrkrona) som har samma diameter som den slutliga hålprofilen. Borrhuvudet är roterbart lagrat ett maskinhus i främre del av maskinen.

Borrhuvudet är försett med ett flertal skärhuvuden som vart och ett kan innefatta separatlagrade skärorgan i form av diskformade skärrullar (eng. disc cutters, cutterheads) med hårdmetallskär alternativt kan skärorganen utgöras av s.k. stift eller liknande. Vanligen används skärrullar vilka är roterbart monterade, via en axel i en hållare (en s.k. sadel eller stomme) som är förankrad i borrhuvudet. Skärrullarna är vanligen orienterade i grupper på en frontsida hos borrhuvudet för effektiv krossning av berg. Skärrullarna har vanligen en form som liknar en ordinär diskusskiva. Skärrullarna är normalt infästa i en axel i skivans centrum och är via nämnda sadlar försänkt monterade på borrhuvudets frontsida. Maskinens främre del, som bär upp borrhuvudet, spänns fast mot tunnelns eller schaktets sidoväggar med kraftiga hydraulcylindrar som trycker på nämnda spännskor som är anpassade efter hålväggens krökningsradie. När FRM-maskinen tryckts fast mot hålväggen påbörjas borrning, genom att borrhuvudet ansätts genom att tryckas framåt med stor kraft mot borrningsfrontens vägg, dvs. schakt- eller tunnelfrontens vägg medelsthydraulcylindrar samtidigt som borrhuvudet roteras för att nämnda skärhuvuden på det roterande borrhuvudet skall kunna penetrera och krossa bergytan. Resten av maskinen står helt still. Skärrullarna hos varje skärhuvud tvingas därvid att rullande trycka med stor kraft mot bergväggen. Berget krossas av de diskformade skärrullarna till flagor som faller ner nedanför borrhuvudet och förs till maskinens bakre ände via en transportör, vanligen i form av transportband som löper igenom hela maskinen, där det kan bortforslas genom att lastas på vagnar som körs ut ur tunneln eller på s.k. skipar eller liknande hissar som transporterar bergmaterialet ur schaktet till marknivå.

Emedan skärrullarna är de verktyg som står i direkt kontakt med berget slits de markant och måste bytas ut med jämna mellanrum. Byte av skärrullar innebär inte bara stora kostnader för skärverktygen som sådana utan också till återkommande produktionsstopp genom att maskinen tillfälligt måste tas ur drift vilket påverkar maskinens effektivitet som helhet.

Som nämnts här inledningsvis ingår hårdmetall i skärrullarna vars livslängd och prestanda i hög grad påverkas att den skärhastighet och belastning som skärrullarna utsätts för. Överskridande av hårdmetallskärens optimala skärhastighet (periferihastighet i m/min) leder till ökad belastning och temperaturer, vilket resulterar i en förslitningsmekanism som vanligen kännetecknas av uppträdande plastisk deformation dvs. formändring av skärrullarnas skärande eggar. Underskridande av optimal skärhastig leder också till att onormal förslitning uppträder hos skären. Vanligen ligger belastningen i ett kontaktområde mellan berg och TBM-skär på cirka 300 MPa och skärrullarnas rullande skärhastighet V mot berget på mellan 1,4 till 2,9 m/s (84 -m/min) Formeln för skärhastighet V (m/min) lyder: Tr - 2r- n där Tr = 3,r = skärets radiella läge i meter n = borrkronans varvtal per minut På grund av det roterande borrhuvudets relativt stora diameter bör det underförstås att vid varje givet varvtal kommer periferihastigheten hos de skärrullar som ingåri skärhuvuden som befinner sig på borrhuvudets längst ut belägna periferi, under belastning mot tunnelfronten, att arbeta vid relativt höga skärhastigheter som väsentligen överskrider optimal skärhastighet (skärhastighet > optimal skärhastighet) medan skärrullar som befinner sig i nära anslutning till borrkronans centrala mitt kommer vid belastning mot tunnelfronten att arbeta vid relativt låga skärhastigheter som väsentligen underskrider optimal skärhastighet. Som ett resultat kommer inte någon av skärhuvudenas skärrullar som befinner sig på olika radie från borrhuvudets centrum att arbetavid optimal skärhastighet vilket innebär att skärrullarna på borrhuvudet som helhet betraktade kommer att förslitas i förtid.

Förutom de höga skärhastigheter som uppträder vid den yttre periferin av ett borrhuvud så finns ytterligare ett problem som är förknippat med FRM-maskiner, nämligen de stora effekter och moment- och hållkrafter som maskinen måste uppbjuda för att kunna borra med diametermässigt stora borrhuvuden. För roterande system är den mekaniska effekten lika med produkten av vridmomentet T och rotationshastigheten w enligt formeln: Effekt P = M - w där w mäts i radianer per sekund (rad/s) och vridmoment i Newtonmeter (Nm).

Det bör underförstås att begränsande för hur diametermässigt stora hål som en FRM-maskin i praktiken kan borra är de relativt stora effekter som krävs för att roterbart driva ett borrhuvud med stor diameter och på motsvarande sätt bemästra de stora moment- och hållkrafter som maskinen måste uppbringa för att verka som mothåll under borrarbetet. Maskiner för att borra diametermässigt stora hål blir således inte bara dyrbara och komplicerade utan i praktiken svåra att använda på grund av sin betydande tyngd och sin skrymmande konstruktion.

Det skulle därvid vara önskvärt att åstadkomma FRM-maskiner som gör det möjligt att borra hål med stor diameter, men som samtidigt uppvisar ett begränsat effektbehov. Det är således önskvärt att kunna tillhandahålla billiga, kompakta lättviktiga FRM-maskiner som kan borra diametermässigt stora hål. Det är också önskvärt är åstadkomma FRM-maskiner som kan borra i berg av varierande kvalitet, även i sprickrikt berg utan risk för haveri eller skada på grund av större bergstycken som okontrollerat släpper från en borrfront. SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett första syfte med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förfarande som gör det möjligt att undvika ovan nämnda problem vid FRM-maskiner och som gör det möjligt att utföra borrning på ett effektivare sätt med diametermässigt stora borrhuvuden och med önskad optimal skärhastighet hos den eller den uppsättning skärverktyg som ingår varje skärhuvud i ett roterbart borrhuvud.

Ett andra syfte med uppfinningen är att tillhandahålla en anordning vid en FRM-maskin som gör detta möjligt.

Ett tredje syfte med uppfinningen är att åstadkomma en FRM-maskin som innefattar en sådan anordning.Dessa syften med uppfinningen uppnås genom ett förfarande av det slag som anges i patentkraven 1-9, en anordning av det slag som anges i patentkraven 10-14 och en helgavelborrande maskin (FRM-maskin) enligt patentkravet Till grund för uppfinningen ligger iden att genom att anordna borrhuvudet på så sätt en botten eller front i ett borrhål kan borras sektionsvis med radiellt- eller diametermässigt ökande vidd eller omfång, dvs. genom att utföra borrarbetet successivt likt en måltavla utefter koncentriska ringari sektioner (s.k. borringar) som går från en inre minsta cirkel till en yttre största cirkel. Tack vare att borrhålet drivs successivt efter nämnda borringar erhålls fördelen att det blir möjligt att borra diametermässigt stora hål med relativt litet effekt.

I ett utförande av uppfinningen är skärhuvuden oberoende av varandra förskjutbart rörligt upptagna i borrhuvudet och från ett i borrhuvudet indraget läge framförbara till ett från en frontsida av borrhuvudet framskjutande bergkrossande läge samtidigt som borrhuvudet roterar, varvid en frontyta i borrhålet borras stegvis utefter koncentriska ringar "borringar" som går från en inre minsta cirkel till en yttre största cirkel genom att nya skärhuvuden med gradvis ökande radie från borrhuvudets centrum i successiva steg framförs i bergkrossande läge.

I ett utförande av uppfinningen kan borrparametrar som bland annat omfattar skärhastighet och matningskraft eller drivhastighet framåt optimeras genom att borrhuvudets varvtal anpassas (reduceras) till borrhuvudets vid varje ny borring med efterhand ökande bearbetningsradie eller diameter mot nämnda front hos berget.

I ett utförande av uppfinningen bestäms en tidpunkt för varje övergång från en inre borring till en följande yttre borring med större radie genom att mäta den matningskraft Ff (N) eller den specifika skärkraft kc (N/mm2) som verkar på ett skärhuvud i en inre borring. Så snart det verksamma skärhuvudet i den inre borringen inte längre möter nytt berg kommer matningskraften på det verksamma skärhuvudet att avta för att slutligen väsentligen helt upphöra. När matningskraften på det verksamma skärhuvudet mot fronten understiger ett i förväg bestämt gränsvärde aktiveras en efterföljande yttre borring genom att ett eller ett flertal skärhuvuden för nämnda efterföljande yttre borring med kraft ansätts mot fronten.

I ett annat utförande av uppfinningen är skärhuvuden oberoende av varandra förskjutbart rörligt upptagna i borrhuvudet genom inverkan av en till varje skärhuvud anordnad linjärdrivanordning och vilka skärhuvuden, från ett i borrhuvudet indraget läge medelst nämnda linjärdrivanordningar, är framförbara till ett från en frontsida av borrhuvudet framskjutande bergkrossande läge samtidigt som borrhuvudet roterar.

I ett utförande av uppfinningen ansätts varje skärhuvud i en borring hydraulisk kraft från ett hydrauliskt verksamt ställ- och manöverdon som ingår i en i linjärdrivanordning anordnad i en stomme hos det roterbara borrhuvudet.

I ett annat utförande innefattar anordningen en svivelkoppling för överförande av hydraulflöde mellan maskineriet och ett ställ- och manöverdon som ingår varje linjärdrivanordning hos det roterbara borrhuvudet.

I ett annat utförande kan växling av skärhuvud från en inre till en yttre borring ske genom avkänning av skärhuvudets ansättningstryck mot fronten via hydrauliska trycksensorer som är anordnade i linjärdrivanordningen.

I ett annat utförande av uppfinningen vid vilket linjärdrivanordingen är av icke hydrauldriven typ är det tänkvärt att trycksensorn skulle kunna utgöras av en trådtöjningsgivare, lastcell eller liknande givare/sensor som kan mäta uppträdande materialspänningar vid belastning. FIGURBESKRIVNING I det följande beskrivs föreliggande uppfinning närmare under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka; Fig.1 visar en perspektivvy av en FRM-maskin av typ tunnelborrningsmaskin i vilken ingår ett borrhuvud med en anordning enligt uppfinningen. Fig. 2 visar en frontvy av ett borrhuvud med en anordning enligt uppfinningen, Fig. 3 visar en sidovy av ett borrhuvud som ingåri en FRM- maskin enligt uppfinningen.

Fig. 4 visar en sidovy av borrhuvudet i fig. 2 och 3 och del av ett maskinhus i vilket borrhuvudet är roterbart lagrat upptaget i en främre del av FRM-maskinen.

Fig. 4a visar en längdsnittvy genom en linjärdrivanordning för ett skärhuvud med ett flertal skärrullar som via en sadel är uppburna i en främre ände av en släde med vilken skärhuvudet, utefter FRM-maskinens längdaxel, kan förflyttas i riktning framåt mot en mötande borrfront respektive bakåt från densamma.

Fig. 4b visar en tvärsnittsvy genom ett i släden upptaget skärhuvud betraktad längs linjen lVb - lVb i fig. 4a.

Fig. 5 visar en serie av på varandra följande steg ett förfarande enligt uppfinningen vid en FRM- maskin av typ schaktborrningsmaskin hur en serie av "n" skärhuvuden från en radiellt inre borring till en yttre borring med kraft successivt kan ansättas i samverkan med en mötande frontyta i ettvertikalt schakt i en SBM-maskin samtidigt som borrhuvudets rotationshastighet efterhand därmed reduceras i takt med att borrhuvudets verksamma diameter ökar.

Fig. 6 visar schematiskt ett blockdiagram av ett styrkretssystem för att styra en anordning som ingår i en FRM-maskin enligt uppfinningen. BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER Med hänvisning till fig. 1-6 visas en FRM-maskin av typ tunnelborrningsmaskin 1 innefattande ett maskinhus 2 som medelst hydraulcylindrar 3 och främre och bakre spännskor 4, 4' är fastspännbart i en tunnel 5. Spännskorna 4, 4' kan även användas för riktningsstyrning av FRM- maskinen 1. FRM-maskinen 1 innefattar hydrauliskt manövrerbara stödfötter 15 på vilka maskinen är uppburen medan spännskorna 4, 4' förflyttas för omtag mot hålväggen. Ett skal 6 är fram och återgående rörligt i maskinhuset 2 samt förhindrat att rotera kring sin längdaxel av maskinhuset Som bäst framgår av fig. 4 är innefattar maskinhuset 2 en axel 7 vilken är roterbart lagrat uppburen på lagringar 8. Axeln 7 uppbär vid sin främre ände ett borrhuvud 11 med en stomme 12 innefattande första respektive andra monteringsytor 12a, 12b för montering av skärhuvuden :1-20n (eng. cutterheads) på borrhuvudets 11 frontyta. Varje sådant skärhuvud 20:1-20:n innefattar en sadel 21 som på axeltappar uppbär en eller ett flertal skärverktyg iform av skärrullar Skalet 6 uppvisar en diameter som är något mindre än borrhuvudets 11 diameter och vilket skal successivt kan förflyttas framåt respektive bakåt relativt borrhuvudet 11. Under borrningsarbetet pressas borrhuvudets 11 främre ände mot en frontyta 90 i borrhålet 5 medelst hydraulcylindrar 16 varvid spännskorna 4,4' i skalet tjänar som mothåll. Ånyo med hänvisning till fig. 4 är maskinhuset 2, på sin från borrhuvudets 11 vända ände, försedd med en transmission 9 som innefattar en växellåda 10 till vilken en elektrisk drivmotor 12 är kopplad. Drivmotorn 12 har en utgående axel (ej visad) med vilken den överför vridmoment till borrhuvudet 11 via transmissionen 9. Med 13a betecknas en första svivelanordning som gör det möjligt att överföra hydraulflöde till och från ställ- och manöverdon 41:1-41 :n som ingår i ett flertal linjärdrivanordningar22:1-22:n som är anordnade i det roterbara borrhuvudets 11 stomme 12 och med vilka linjärdrivanordningar ett antal skärhuvuden 20:1-20:n på borrhuvudet 11 som med kraft, valbart och oberoende av varandra kan ansättas mot frontytan 90. I ett alternativt utförande är det tänkvärt att FRM-maskinen 1 innefattar en andra svivelanordning 13b som medger elektriska styrsignaler (analoga eller digitala) att överföras till borrhuvudets 11 stomme12 vilket skulle göra det möjligt att montera erforderliga elektroniskt styrda ventilpaket i det roterbara borrhuvudets 11 stomme Borrhuvudet 11 uppvisar även en eller ett flertal öppningar 4 (eng. buckets) som släpper igenom fragmenterat berg från frontytan 90 till borrhuvudets 11 baksida. Med 30 betecknas en transportanordning för borttransport av fragmenterat berg från frontytan 90 framför borrhuvudet 11. Transportanordningen 30 innefattar en bakom borrhuvudet 11 belägen första transportör (ej visad) med vilken bergfragment kan skopas upp till en övre nivå där bergfragment faller ned på en längs FRM-maskinen i riktning bakåt löpande andra transportör. Transportanordningen 30 innefattar vidare ett ramverk 33 längs vilket nämnda andra transportör såsom en bandtransportör eller liknande löper bakåt. Ånyo med hänvisning till fig. 1 och 2 visas hur borrhuvudet 11 på sin frontsida 11' har ett centralt cirkulärt inre relativt litet borrområde A med fasta skärhuvuden 20 som tillsammans bildar en pilotborr med uppgift att åstadkomma ett centeringsborrhål framför maskinen. Nämnda fasta skärhuvuden 20 är monterade på nämnda första monteringsytor 12a i borrhuvudets 11 stomme 12. Med B betecknas ett areamässigt relativt väsentligen större ringformat radiellt yttre borrområde B vilket i enlighet med uppfinningen är avsett att borra sektionsvis med radiellt- eller diametermässigt ökande vidd eller omfång, och där borrarbetet utförs successivt på något som närmast kan liknas vid en måltavla med koncentriska ringar i sektioner. I det följande benämns nämnda koncentriskt stegvis borrade ringformiga sektioner, vilka går från en inre minsta cirkel till en yttre största cirkel av det ringformiga yttre borrområdet B - "borringar" B:1-B:n.

Som visas i fig. 2 innefattar borrhuvudets 11 stomme 12 ett antal skärhuvuden 20:1-20:n som är belägna att bilda en successiv följd av borringar B:1-B:n som går från en inre minsta cirkel till en yttre största cirkel av den större ringformade borrytan B av frontytan 90. I denna del hänvisas även till den översta ritningsfiguren i fig. 4 varvid illustreras hur de borringar B:1-B:n utefter vilka skärhuvudena 20:1-20:n är avsedda att vara verksamma genom att successivt framföras mot frontytan 90 från borrhuvudet 11 är belägna på ett ökande radiellt avstånd från borrhuvudets 11 centrala mitt och ut. För att periferihastigheten skall vara konstant måste således borrkronans 11 varvtal reduceras allteftersom skärhuvudena 20:1-20:n framförs från borrhuvudets 11 frontsida 11' för genererande av nya borringar B1-B:n med allt större radie (diameter) i den mötande frontytan 90 i borrhålet.

Under håldrivning kan ett skärhuvud 20:1-20:n, eller en grupp av gemensamt verksamma skärhuvuden, successivt generera varje ny borring med ökad radie genom att framföras från borrhuvudets 11 frontsida 11' och ansättas i ett bergkrossande eller bergavverkande läge mot frontytan 90. Kraften för framföra nämnda skärhuvuden 20:1-20:n i bergkrossande läge erhålls från ett hydrauliskt verksamt ställ- och manöverdon som ingår i en till varje skärhuvud 20:1-20:nanordnad linjärdrivanordning 22:1-22:n. Nämnda hydrauldrivna ställ- och manöverdon 41 :1-41 :n som ingår i nämnda linjärdrivanordningar 22:1-22:n är diskret upptagna i det roterbara borrhuvudets 11 stomme 12. Följaktligen kan härvid varje skärhuvud 20:1-20:n eller grupp av skärhuvuden för en att bilda en borring B:1-B:n drivas till bergavverkande ansättning mot frontytan 90 samtidigt som borrhuvudet 11 roteras. Eftersom skärhuvudena 20:1-20:n framförs successivt för bildande av borringar B:1-B:n med allt större diameter vilket i praktiken innebär att bergkrossande arbete bara utförs av det enda eller den mindre grupp av skärhuvuden 20:1- 20:n som är verksamma i den yttersta borringen bör det underförstås att FRM-maskinens effektbehov, även vid borrning vid betydande håldiametrar blir mycket låga. Vad gäller det sistnämnda bör det underförstås att borrhuvudets övriga skärhuvuden visserligen roterar längs inre borringar men utan att möta något reellt motstånd emedan de i praktiken roterar fritt utan att utföra något bergkrossande arbete mot frontytan i borrhålet.

Som illustreras med dubbelpilar i fig. 3 och 4 gör nämnda linjärdrivanordningar 22:1-22:n det möjligt att framåt eller bakåt i maskinens 1 längd- eller huvudaxelriktning bringa nämnda respektive skärhuvuden 20:1-20:n i ett framskjutet respektive indraget läge med avseende till borrhuvudets 11 mot frontytan 90 vända frontsida 11". I enlighet med föreliggande uppfinning kan nämnda skärhuvuden 22:1-22:n, oberoende av varandra, bringas i och ur samverkan med frontytan 90 i borrhålet för att successivt bilda nya radiellt större borringar B:1-B:n samtidigt som maskinens 1 borrhuvud 11 roterar.

Med hänvisning till fig. 3 och fig. 4a och 4b är varje linjärdrivanordning 22:1-22:n för ett respektive skärhuvud 20:1-20:n i borrhuvudet 11 hydrauliskt driven. Varje linjärdrivanordning 22:1-22:n innefattar ett hus 24 i vilket är utformat ett utrymme för styrt upptagande av ett glidelement 25 som är förskjutbart rörligt styrt i maskinens 1 längdriktning. I en främre ände är glidelementet 25 försett med nämnda andra monteringsyta 12b för montering av ett (eller flera) skärhuvud-(en) 20:1-20:n, vart och ett av nämnda skärhuvuden eller i form av grupper av sådana för att bilda en respektive borring B:1-B:n. Styrd på ett glidelement 25 kan varje skärhuvud 20:1-20:n förskjutas framåt från ett i borrhuvudets 11 stomme 12 indraget läge till ett framskjutet läge mot frontytan 90 i borrhålet. Som framgår av fig. 4a är härför ett hydrauliskt drivet ställ- och manöverdon i form av en hydraulcylinder 41:1-41:n verksam mellan en bakre ände av glidelementet 25 och ett mothåll i en fästpunkt borrhuvudets 11 stomme 12. Även om linjärdrivanordningen 22:1-22:n i detta utföringsexempel är hydrauldriven bör det underförstås att den skulle kunna innefatta vilket som helst för fackmannen känd typ av drivdon exempelvis skulle linjär förflyttning av den i linjärdrivanordningen ingående släden 25 kunna utföras medelst en elektriskt driven motor med tillordnad kulskruvsmekanism eller liknande medel som kan omvandla en rotationsrörelse till en linjär rörelse.Med hänvisning till fig. 6 visas schematiskt ett allmänt med 35 betecknat styrkretssystem för de linjärdrivanordningar22:1-22:n som ingår i föreliggande uppfinning. Hydraulledningar visas med heldragna linjer och elektriska ledningar med streckade linjer. Med 40 betecknas en styrenhet som kan vara PCL eller PC-baserad, med 41:1-41 :n betecknas en respektive dubbelverkande hydraulcylinder, 42 hänför sig till en drivvätskekälla för hydraulflöde innefattande en pump och en tankenhet och med 43:1-43:n betecknas en till varje hydraulcylinder anordnad elektrisk styrventil med vilka läget hos varje hydraulcylinder kan styras och kontrolleras. Var och en av hydraulcylindrarna 41:1-41:n är vidare tillordnad en trycksensor 44:1-44:n som kan avkänna ett hydraultryck på kolvsidan av varje hydraulcylinder 42 samt en svivelkoppling 13a för ledande av ett hydraulflöde till resp. från varje hydraulcylinder från drivvätskekällan. Såväl styrventilerna 43:1-43:n som trycksensorerna 44:1-44:n är elektriskt anslutna till styrenheten 40. I styrkretssystemet ingår vidare nämnda drivmotor 12 som är av trefas-typ och anordnad att förses med elektrisk drivkraft från ett nät via en kombination av en likriktare 45 och en växelriktare 46. För roterbar drift står drivmotorn 12 i förbindelse med borrhuvudet 11 via en växellåda 47. Styrenheten 40 står i förbindelse med en växelriktaren 46 resp. växellådan 47 via elektriska ledningar i vilket det bör inses att drivmotorns varvtal och därmed borrhuvudets 11 varvtal kan varieras dels genom frekvensstyrning av drivmotorn via frekvensriktaren, dels genom styrning av växellådan i olika växellägen. Det bör underförstås att var och en av ovannämnda varvstalsstyrningsfunktioner inte nödvändigtvis behöver användas i kombination.

Med hänvisning till fig. 5 visas och beskrivs i en borrcykel enligt uppfinningen vid en vertikalt borrande schaktborrningsmasklin, iform av en serie av på varandra följande steg, betecknade steg I till steg IV, och vidare ett förfarande enligt uppfinningen där en serie av "n" antal skärhuvuden 20:1-20:n med tillhörande linjärdrivanordning 22:1-22:n kan vara verksamma utefter borringar B:1-B:n som går från en inre minsta cirkel B:1 till en yttre största cirkel B:n, genom att i axiell riktning framåt förskjutas framåt i bergavverkande kontakt med frontytan 90 samtidigt som borrhuvudets 11 rotationshastighet successivt reduceras vid varje ny borring B:1- B:n på en större radie för bibehållande av optimala eller i förväg bestämda bergavverkningsparametrar som exempelvis skärhastighet och/eller matningskraft.

Steg I "Pilotborrning" - varje axiellt förskjutbart skärhuvud 20:1-20:n i det ringformiga stora borrområdet B befinner sig i ett i borrhuvudet 11 indraget läge och således i ett icke bergkrossande läge i förhållande till det lilla borrområdet A som bildar pilotborrområde. Det kan nämnas att i ett alternativt utförande av uppfinningen varvid pilotborrhuvudet för det lilla borrområdet A och den ringformiga yttre borrytan B hos borrhuvudet 11 är så anordnade att de kan roteras oberoende av varandra är det tänkvärt att bara pilothuvudet drivs roterbart i detta inledande borrsteg.

Borrhuvudets 11 varvtal är anpassat för optimal skärhastighet V för pilotborrhuvudets A fasta skärhuvud 20 (alt. grupp av ett flertal skärhuvuden 20).

Steg ll "Borrning av en inre första borring B1 med varje första skärhuvud 2021 befinnande sig i ett bergavverkande framskjutande läge i borrhuvudet 11 där de möter frontytan 90"- och där varje övrigt icke verksamt skärhuvud 2022-202n avsedda för radiellt yttre borringar befinner sig i ett i borrhuvudet 11 indraget icke verksamt läge. Borrhuvudets 11 varvtal är härvid så anpassat att de skärrullar 21 som ingår i varje första skärhuvud 2021 för att bilda en första borring erhåller önskvärd optimal skärhastighet V. När matningskraften Ff på varje första skärhuvud 2021 sjunkit under en i förväg bestämt nivå, inleder styrenheten 40 övergång till ett efterföljande borrsteg (steg lll).

Steg lll "Borrning av en yttre andra borring B2 med varje andra skärhuvud 2022 befinnande sig i ett bergavverkande framskjutande läge för att åstadkomma en andra borring med större radie" - och där varje övrigt icke verksamt andra skärhuvud 2023-202n befinner sig i ett i borrhuvudet 11 indraget icke verksamt läge. Borrhuvudets 11 varvtal är härvid så anpassat att de skärrullar 22 som ingår i varje andra skärhuvud 2022 för att bilda en andra borring erhåller önskvärd optimal skärhastighet V. När matningskraften Ff på varje andra skärhuvud 2022 sjunkit under en i förväg bestämt nivå, inleder styrenheten 40 övergång till ett efterföljande borrsteg (steg IV).

Steg IV Borrning av en längst ut på radien belägen sista yttre sista borring B3 varje tredje skärhuvud 2023 befinnande sig i ett bergavverkande framskjutande läge för att åstadkomma en tredje borring med större radie". Borrhuvudets 11 varvtal är härvid så anpassat att de skärrullar 22 som ingår i varje tredje skärhuvud 2022 för att bilda en avslutande tredje borring erhåller önskvärd optimal skärhastighet V. När matningskraften Ff på varje tredje skärhuvud 2023 sjunkit under en i förväg bestämt nivå, inleder styrenheten 40 övergång till ett efterföljande borrsteg (steg IV Borrcykeln avslutas genom att samtliga skärhuvuden 2021-202n återgår till ett i borrhuvudetindraget icke verksamt läge, varvid anordningen är redo för en ny borrcykel.

Claims (1)

1. Förfarande vid drivning av hål i berg medelst en helgavelborrande maskin, s.k. FRM- maskin varvid en frontyta (90) borras i en riktning framåt medelst ett roterbart borrhuvud (11) som på sin frontsida (11') uppvisar ett flertal bergkrossande skärhuvuden (2021- 202n) vilka är belägna på radiellt olika avstånd från ett centrum av borrhuvudet, kännetecknat av att nämnda skärhuvuden (2021-202n) är oberoende av varandra förskjutbart rörligt upptagna i borrhuvudet (11) genom inverkan av en till varje skärhuvud (2021-202n) anordnad linjärdrivanordning (2221-222n) och vilka skärhuvuden (2021-202n) från ett i borrhuvudet (11) indraget läge, medelst nämnda linjärdrivanordningar, är framförbara till ett från frontsidan (11')framskjutande bergkrossande läge samtidigt som borrhuvudet (11) roterar, varvid frontytan (90) borras stegvis i sektioner utefter koncentriska ringar, s.k. borringar (B21-B2n) som likt en måltavla går från en inre minsta cirkel till en yttre största cirkel genom att nya skärhuvuden (2021-202n) med gradvis ökande radie från borrhuvudets (11) centrum i successiva steg framförs i bergkrossande läge. Förfarande enligt kravet 1, varvid borrhuvudets (11) rotationshastighet reduceras vid åtminstone en övergång från en inre borring (B21-B2n) med en inre minsta cirkel till en yttre borring (B21-B2n) med en största yttre cirkel. Förfarande enligt kravet 2, varvid borrhuvudets (11) rotationshastighet reduceras vid varje övergång från en inre borring (B21-B2n) med en inre minsta cirkel till en yttre borring (B21-B2n) med en största yttre cirkel. Förfarande enligt något av kraven 1 - 3, varvid borrhuvudets (11) rotationshastighet reduceras vid ökande radie från borrhuvudets (1 1 ) centrum till varje nytt skärhuvud (2021- 202n) eller åtminstone ett sådant nytt skärhuvud (2021-202n) som befinner sig framfört i bergkrossande läge. Förfarande enligt något av kraven 1 - 4, varvid en matningskraft (Ff) som i borriktningen verkar på ett skärhuvud (2021) i en inre borring (B21) mäts och att en övergång till en efterföljande yttre borring (B22) vars skärhuvud (2022 befinner sig på en större radie från borrhuvudets (11) centrum sker när matningskraften för nämnda skärhuvud i den inre borringen (B21) understiger ett på förhand bestämt gränsvärde.Förfarande enligt något av kraven 1 - 5, varvid som skärhastigheten (V) för varje nytt skärhuvud (20:1-20:n) som framförts till ett bergkrossande läge optimeras genom att borrhuvudets varvtal anpassas till det skärhuvud (20:1-20:n) som befinner sig i en radiellt längst ut från borrhuvudets centrum belägen borring (B:1-B:n). Förfarande enligt något av kraven 1 - 6, varvid linjärdrivanordingen (22:1-22:n) för varje borrhuvud (20:1-20:n) använder hydraulisk kraft från hydrauliskt verksamt ställ- och manöverdon (41:1-41:n) som är upptaget i en i borrhuvudet (11) ingående stomme (12) och försörjs med hydraulmedium via en svivelkoppling (13a) som är anordnad mellan det roterbara borrhuvudet (11) och ett i maskinen ingående maskinhus (2) på vilket borrhuvudet är roterbart lagrat uppburet. Förfarande enligt kravet 5, varvid den matningskraft (Ff) som verkar på ett skärhuvud (20:1-20:n) avkänns medelst en trycksensor (44:1-44:n) eller givare, lastcell eller liknande som kan mäta en uppträdande materialspänning vid belastning. Förfarande enligt kravet 8, varvid den trycksensor (44:1-44:n) som används är av den typ av som kan avkänna ett hydraultryck i en drivkrets för linjärdrivanordningen (22:1- 22:n). Anordning vid drivning av hål i berg medelst en helgavelborrande maskin, s.k. FRM- maskin med vilken en frontyta (90) borras i en riktning framåt, och vilken maskin innefattar ett roterbart borrhuvud (11) som på sin frontsida (11') uppvisar ett flertal bergkrossande skärhuvuden (20:1-20:n) vilka är belägna på radiellt olika avstånd från ett centrum av borrhuvudet, kännetecknad av att nämnda skärhuvuden (20:1-20:n) är oberoende av varandra förskjutbart rörligt upptagna i borrhuvudet (11) genom inverkan av en till varje skärhuvud (20:1-20:n) anordnad linjärdrivanordning (22:1-22:n) vilka borrhuvudet (11) ett från frontsidan (11') framskjutande skärhuvuden från ett i indraget läge medelst nämnda linjärdrivanordningar är framförbara till bergkrossande läge samtidigt som borrhuvudet (11) roterar, samt är anordnat ett styrkretssystem (35) med vilket rörelserna hos varje linjärdrivanordning (20:1-20:n) kan styras och kontrolleras genom avkänning av skärhuvudets ansättningstryck mot frontytan. Anordning enligt kravet 10, varvid styrkretssystemet (35) är konfigurerat att styra och kontrollera åtminstone en av följande borrparametrar; borrhuvudets (11) varvtal;matningskraften (Ff) mot frontytan (90) för varje skärhuvud (20:1-20:n) för en grupp av skärhuvuden (20:1-20:n). Anordning enligt något av kraven 10 - 11, innefattande en svivelkoppling (13a) vilken är anordnad mellan borrhuvudet (11) och ett i maskinen ingående maskinhus (2) för överförande av hydraulisk drivvätska från en tryckvätskekälla (42) till nämnda linjärdrivanordningar (22:1-22:n) varvid nämnda linjärdrivanordningar är hydrauliskt drivna och ansättning av varje skärhuvud mot frontytan (90) sker genom inverkan av hydraulisk kraft. Anordning enligt kravet 12, innefattande en till varje linjärdrivanordning (22:1-22:n) anordnad trycksensor (44:1-44:n) med uppgift att avkänna ett hydraultryck i varje linjärdrivanordning och därvid matningskraften (Ff) på varje skärhuvud (20:1-20n) varvid inväxling av ett efterföljande nytt skärhuvud (20:2) till ett framskjutet bergkrossande läge på större radiellt avstånd från borrhuvudets (11) centrum för att bilda en efterföljande radiellt yttre borring (B:1-B:n) sker genom avkänning av ett föregående skärhuvuds (20:2) ansättningstryck mot frontytan (90) via nämnda trycksensorer. Anordning enligt kraven 10 - 13, innefattande åtminstone en av följande komponenter för vartalsstyrning borrhuvudet (11); en växellåda (47) som är anordnad mellan borrhuvudet (11) och en drivmotor (12) för rotation av borrhuvudet (11); en till drivmotorn (12) anordnad växelriktare (46). Helgavelborrande maskin (FRM-maskin) såsom en schaktdrivningsmaskin (SBM- maskin) eller en tunneldrivningsmaskin (TBM-maskin) för vid drivning av hål i berg, kännetecknad av att den innefattar en anordning av det slag som anges i något av patentkraven 10-14.