FI104279B - Menetelmä ja sovitelma kallionporauksen syötön ohjaamiseksi - Google Patents

Description

104279

Menetelmä ja sovitelma kallionporauksen syötön ohjaamiseksi

Keksinnön kohteena on menetelmä painenestekäyttöi-5 sen kallionporauslaitteen syötön ohjaamiseksi syötettäessä kallioporakonetta eteenpäin painenestekäyttöisellä syöttö-moottorilla.

Edelleen keksinnön kohteena on sovitelma painenes-tekäyttöisen kallionporauslaitteen syötön ohjaamiseksi, 10 johon kuuluu kallioporakone, syöttöpalkki, jota pitkin kallioporakone liikkuu, painenestekäyttöinen syöttömootto-ri kallioporakoneen siirtämiseksi syöttöpalkkia pitkin, ohjausvälineet kallioporakoneen syötön säätämiseksi sekä elimet painenesteen virtauksen säätämiseksi ja siten syöt-15 tömoottorin syöttönopeuden säätämiseksi.

Kallionporauksessa pyritään enemmän ja enemmän ohjaamaan koko porausprosessia niin, että toisaalta hukka-aikaa voidaan mahdollisimman paljon vähentää ja toisaalta varsinainen poraustoiminta voidaan hoitaa niin, että po-20 ratun reiän asema saadaan mahdollisimman lähelle haluttua samalla, kun kaluston kuluminen ja vaurioituminen saadaan pidetyksi mahdollisimman pienenä. Käytännössä nykyisissä kallionporauslaitteistoissa voidaan toisaalta säätää sekä porakoneen isku- että pyöritysparametreja sekä syöttöä 25 erillisillä säätimillä. Käytännössä hyvin pitkälle on päädytty ratkaisuihin, joissa poraustehoa säädetään, jolloin automaattiohjaus säätää ennalta-asetettujen säätöparamet-rien mukaisesti sekä iskun- että syötön paineita. Porattavassa kivessä tapahtuvien muutosten ja poraustilanteiden 30 muutosten vuoksi on yleensä olemassa vielä erillinen manuaalinen syötön säätö, jolla syöttöpainetta voidaan poikkeuttaa parametrien asettamasta niin, että porausta voidaan säätää myös olosuhteiden mukaisesti. Aloitusporauksen yhteydessä tai ennen varsinaisen porauksen alkamista porauk-35 sen säätö syötön paineen avulla on kuitenkin hankalaa, 104279 2 koska se ei ota huomioon esimerkiksi kaltevan pinnan vaikutusta porakruunun liikkeisiin ja poratangon taipumaan eikä tätä porausvaihetta ole siten nykyisillä tavoilla kovin helppoa säätää. Jo pelkästään se, että syöttölaitteen 5 asento ja erilaiset kitkatekijät syöttölaitteistossa vaikuttavat siihen, että samalla painearvolla ei pystytä täsmällisesti ohjaamaan porauksen alkuvaihetta eikä porakruunun syöttöä kallionpintaan saakka.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan sello lainen menetelmä ja sovitelma kallionporauksen syötön ohjaamiseksi, jolla aikaisempaa paremmin pystytään poraus-vaiheen alkuvaiheessa sekä myös porauksen aikana poikkeavissa olosuhteissa haluttaessa säätää kallionporausta.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on ominaista, et-15 tä ainakin porauksen alussa mitataan syöttömoottorin pai-nekanavassa vaikuttava painenesteen painetta, että paine-nesteen paineen ollessa ennalta-asetettua raja-arvoa pienemmän, säädetään syöttömoottorille menevän painenesteen tilavuusvirtaa syöttönopeuden säätämiseksi ja että paine-20 nesteen painearvon ylittäessä mainitun ennalta määrätyn raja-arvon syöttöä ohjataan säätämällä syöttömoottorille menevän painenesteen painetta.

Keksinnön mukaiselle sovitelmalle on ominaista, että sovitelmaan kuuluu paineilmaisin, joka on kytketty il-25 maisemaan syöttömoottorin painekanavassa olevaa painenesteen painetta, että paineilmaisin on kytketty ohjaamaan ohjausvälineitä niin, että ainakin porausta aloitettaessa syöttömoottorin painekanavassa vaikuttavan paineen ollessa ennalta-asetettua raja-arvoa matalampi ohjausvälineet on 30 kytketty säätämään painenesteen tilavuusvirtaa ja sitä • kautta syöttömoottorin syöttönopeutta ja että syöttömoottorin painekanavassa olevan painenesteen paineen ylittäessä paineilmaisimelle ennalta-asetetun raja-arvon ohjausvälineet kytkeytyvät ohjaamaan syöttömoottorin painekanavas- 35 sa vaikuttavaa painenesteen painetta.

• · r 104279 3

Keksinnön olennainen ajatus on, että porausta aloitettaessa syötettäessä porakruunua kohti kalliota sääde- tään syöttönopeutta, jolla porakruunu lähestyy kalliota. Tällöin, mikäli esimerkiksi kyseessä on kalteva pinta, 5 voidaan poraus aloittaa hitaalla syöttönopeudella, jolloin porauksen aloitus ei taivuta porauslaitteistoa eikä käännä sitä vinoon, kuten syötönpaineen säädöllä tapahtuisi. Edelleen keksinnön olennainen ajatus on, että kun kunnollinen kivikontakti on saatu niin, ja että vaaraa taipumi-10 sista ja kääntymisistä ei ole, syötön ohjaus kytkeytyy automaattisesti normaalille syötön painesäädölle ja poraus tapahtuu tästä eteenpäin normaalien porausparametrien ohjaamalla tavalla.

Keksinnön etuna on, että kiven lähestyminen ja po-15 rauksen alku voidaan hoitaa tarkasti ja huolellisesti säätämällä pelkästään syöttönopeutta, jolloin porauksen ohjaaminen on käyttäjälle yksinkertaista ja helppoa. Vastaavasti, kun porakruunulla on tukeva kontakti porattavaan kallioon, voidaan turvallisesti käyttää normaalia poraus-20 ta, jossa säätö perustuu paineensäätöön, ja näin saada sekä mukava että toiminnallisesti käyttäjän kannalta looginen porauksen ohjaus. Keksinnön mukaisella menetelmällä vältetään virheitä porattujen reikien asemassa sekä kalus-torikkoja samalla, kun käyttäjän on helpompaa hoitaa työn-!. 25 sä.

Keksintöä selostetaan lähemmin oheisissa piirustuksissa, joissa kuvio 1 esittää kaavamaisesti erästä keksinnön mukaisen sovitelman toteutusmuotoa kallionporauslaitteessa 30 ja : kuvio 2 esittää kaavamaisesti erästä keksinnön mu kaisen sovitelman käytössä saatuja nopeus- ja painekäyriä porauksen aikana.

Kuviossa 1 on kaavamaisesti esitetty eräs keksinnön 35 mukaisen sovitelman toteutusmuoto kallionporauslaitteessa.

104279 4

Siinä on kallioporakone 1, johon on kytketty poratanko 2 ja poratangon 2 päässä oleva porakruunu 3. Kallioporakone 1 on kytketty liikkumaan syöttöpalkkia 4 pitkin sen pituussuunnassa porauksen aikana syöttöpalkin 4 etupäähän 5 päin. Porausta aloitettaessa syöttöpalkki 4 siirretään ensin kallioon 5 päin, jonka jälkeen kallioporakonetta 1 aletaan siirtää eteenpäin.

Kallioporakonetta 1 käytetään nykyään tavallisesti hydraulisesti, jolloin siihen syötetään painenestettä 10 painenestekanavien eli tavallisesti letkujen välityksellä. Kuviossa on asian selventämisen vuoksi esitetty vain syöt-tömoottoriin 6 kytketyt painenestekanavat 7a ja 7b, joista kanavalla 7a syötetään painenestettä syöttömoottorille kallioporakoneen 1 syöttämiseksi poraussuuntaan ja vastaa-15 vasti palava paineneste johdetaan kanavaa 7b pitkin pois. Paluuliike tietenkin tapahtuu normaalilla tavalla kytkemällä kanavat ristiin. Toiminnallisesti painenesteen syöttöä ohjataan ohjausvälineillä, joihin kuuluu erillinen ohjausyksikkö 8, joka säätää eri letkuissa kulkevien paine-20 nesteen määrää ja vastaavasti niissä vaikuttavia paineita ennalta-asetettujen manuaalisesti säädettävien parametrien mukaisesti. Painenestettä syöttää sinänsä tunnetulla tavalla painenestepumppu 9 ja vastaavasti paineneste palaa takaisin painenestesäiliöön 10. Nämä ovat yleisesti täysin • 25 tunnettuja eikä niitä sen vuoksi tässä tarvitse sen tar kemmin selittää.

Kuviossa on esitetty kaavamaisesti symbolilla syöt-tömoottori 6, joka voi olla hydraulimoottori tai hydrauli-sylinteri. Sekä hydraulimoottori että hydraulisylinteri 30 toimivat syöttömoottorina, joka on jollakin sinänsä tunne-tulla tavalla kytketty siirtämään kallioporakonetta 1 syöttöpalkin 4 pituussuunnassa kumpaakin suuntaa. Nämä siirtomekanismit ja kytkentätavat ovat sinänsä yleisesti täysin tunnettuja eikä niitä sen vuoksi tässä yhteydessä 35 ole tarpeen sen tarkemmin selittää. Syöttömoottorille 6 on 1 5 104279 sitä pyörittämään kytketty painenestekanava 7a eli paine-nesteletku kytketty ohjattavaksi niin, että painenesteen syöttöä ohjaa syötön säätöventtiili 11, jonka läpi virtaa-va painenesteen tilavuusvirta on riippuvainen manuaalisen 5 syötönohjaimen 12 asennosta. Syöttönopeudelle voidaan asettaa tietty normaalisti käytettävä nimellisarvo, jota syötönohjaimella 12 voidaan suurentaa tai pienentää tarpeen mukaan. Edelleen syöttömoottorin painenestekanavaan 7a on kytketty paineilmaisin 13, joka tunnistaa, kun po-10 rakruunu 3 osuu kallioon ja syöttövastus sen seurauksena lisääntyy. Sopivalla syöttönopeudella porakruunu esimerkiksi vinossa kalliopinnassa pystyy työstämään kalliota vähitellen ilman, että syötönpaine ylittää paineilmaisimen 13 asetusarvon. Tällöin voidaan hitaalla syöttönopeudella 15 edetä niin pitkälle, kunnes porakruunulla on olennaisesti täysimittainen porapinta-ala, minkä seurauksena paine edelleen nousee. Paineilmaisimen 13 ilmaistessa rajapai-neen ylityksen kytkeytyy syötönohjain 12 ohjaamaan paine-nestekanavassa 7a olevaa syöttöpainetta syötönsäätövent-20 tiilin 11 kautta. Tällöin syötön paine asettuu ohjausyksikön 8 parametrien määrittelemälle tasolle, josta sitä voidaan syötönohjaimen 12 avulla poikkeuttaa joko suuremmaksi tai pienemmäksi. Käytännössä paineilmaisimen 13 ilmaistessa kunnollisen kivikontaktin poraus kytkeytyy ohjausyksi- I. 25 kön 8 ohjaamana normaaliin sekvenssiporaustoimintaan, jol loin automatiikka huolehtii reiän porausvaiheiden toteuttamisesta halutulla tavalla.

Mikäli jostain syystä esimerkiksi rikkonaista kiveä tai ontelolta esiintyy porattavassa kohteessa, laskee syö-30 tön paine tällaisessa tilanteessa helposti alle paineil-.1 maisimen 13 raja-arvon alapuolelle. Tällöin paineilmaisin 13 voi kytkeä laitteiston jälleen ohjaamaan syöttönopeutta syötön paineen sijaan kytkemällä syötönohjaimen 12 ohjaamaan syötön säätöventtiilin 11 tilavuusvirtaa paineen si-35 jaan. Vastaavasti, kun vähän vastusta aiheuttava kohta on 104279 6 ohi ja porakruunu 3 on törmännyt kovaan pintaan, paineil-maisin 13 kytkee porauksen syötön jälleen paineen mukaan toimivaksi.

Kuviossa 2 puolestaan on esitetty kaavamaisesti ku-5 vion 1 mukaisen kallionporauslaitteen erään toteutusmuodon syötönpaineen ja syöttönopeuden vaihteluita erilaisissa poraustilanteissa. Kuviossa käyrä V ilmaisee syöttönopeut-ta ja vastaavasti käyrä P ilmaisee syöttömoottorilla vaikuttavan painenesteen painetta.

10 Kuvion alussa kohdassa A on syöttöpalkki siirretty tilanteeseen, jossa porausta aloitetaan. Tästä eteenpäin kuviossa oikealle kohtaan P käyrä V osoittaa, kuinka syöt-tömoottorin nopeus pysyy vakiona ja vastaavasti syötönpai-ne hiukan vaihtelee, koska kitka tekijät yms. muuttavat 15 syöttömoottorin syöttövastusta. Kohdassa B käyttäjä hidastaa syöttönopeutta, joka laskee alaspäin pysyen hidastuksen jälkeen olennaisesti vakiona kohtaan C saakka samalla, kun syötönpaine edelleen jossain määrin vaihtelee. Kohdassa C porakruunu ottaa kiinni kiven pintaan, mikä alkaa 20 nostaa syötönpainetta syöttönopeuden pysyessä kuitenkin olennaisesti samana. Kohdassa D syötönpainearvo on ylittänyt paineilmaisimen 13 asetetun raja-arvon ja syötönpaine kytkeytyy porauksen varsinaista aloitusta varten sopivalle painetasolle pysyen siinä olennaisesti vakiona samalla, . 25 kun syöttönopeus alkaa vaihdella. Tässä vaiheessa viimeis tään kytkeytyy kallioporakoneen iskutoiminta päälle, vaikka se on voinut olla käytössä periaatteessa koko ajan kohdasta A alkaen. Kohdassa E on poraus ohittanut aloitusvaiheen, jonka jälkeen syötönpaine alkaa nousta ennalta mää-30 rätyn tavan mukaisesti ja syöttönopeus vaihtelee poraus-_· vastuksesta riippuen. Syötönpaine puolestaan ohjaa kallio porakoneen isku- ja pyöritystoimintoja jollakin sinänsä tunnetulla sopivaksi havaitulla tavalla.

Poran osuessa pehmeämpään tai rikkonaiseen kiveen 35 tai onteloon putoaa syötönpaine äkillisesti kohdassa F, 104279 7 jolloin sen alittaessa paineilraaisimen 13 asetetun raja-arvon paineilmaisin kytkee porauksen ohjauksen syöttöno-peuden säädöllä paineensäädän sijasta. Niinpä kohdasta F kohtaan G saakka syöttönopeus pysyy olennaisesti vakiona 5 ja syötönpaine vaihtelee olosuhteiden mukaisesti. Kohdassa G jälleen syötönpaine kiinteämmän ja kovemman kivimateriaalin vuoksi alkaa nousta ja kohdassa H se ylittää pai-neilmaisimen 13 asetetun raja-arvon, jonka jälkeen porauksen ohjaus kytkeytyy toimimaan syötönpaineen perusteella 10 aiemmin esitetyllä tavalla samalla, kun syöttönopeus alkaa vaihdella.

Keksintöä on edellä selityksessä ja piirustuksissa esitetty vain esimerkinomaisesti eikä sitä ole millään tavalla rajoitettu siihen. Olennaista on, että porauksen oh-15 jaus on toteutettu niin, että porauksen syöttöä ohjataan kalliota lähestyttäessä sekä tarvittaessa pientä syöttö-vastusta aikaansaavissa olosuhteissa syöttönopeutta säätämällä ja varsinaisen porauksen aikana sama syötönohjain on kytketty ohjaamaan syötön painetta syöttönopeuden sijaan. 20 Muu poraus voidaan toteuttaa erilaisilla tunnetuilla tavoilla ja erilaisilla sekvenssiporauksilla ennalta-asetettujen määritelmien mukaisesti.

«

Claims (5)

1. Menetelmä painenestekäyttöisen kallionporaus-laitteen syötön ohjaamiseksi syötettäessä kallioporakonet-5 ta (1) eteenpäin painenestekäyttöisellä syöttömoottorilla (6), tunnettu siitä, että ainakin porauksen alussa mitataan syöttömoottorin (6) painekanavassa (7a) vaikuttava painenesteen painetta, että painenesteen paineen ollessa ennalta-asetettua raja-arvoa pienemmän, säädetään syöttö-10 moottorille (6) menevän painenesteen tilavuusvirtaa syöt-tönopeuden säätämiseksi ja että painenesteen painearvon ylittäessä mainitun ennalta määrätyn raja-arvon syöttöä ohjataan säätämällä syöttömoottorille (6) menevän paine-nesteen painetta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että syöttömoottorin (6) painekanavan (7a) painenesteen painetta mitataan koko porauksen ajan, että painenesteen painearvon laskiessa alle mainitun ennalta-asetun raja-arvon, syötön ohjaus kytketään ohjaamaan 20 painenesteen tilavuusvirtaa syöttönopeuden säätämiseksi ja että painenesteen painearvon noustessa jälleen mainitun ennalta-asetetun raja-arvon yläpuolelle syötön ohjaus kytketään säätämään syöttömoottorille (6) menevän painenesteen painetta. -- 25

3. Sovitelma painenestekäyttöisen kallionporaus- laitteen syötön ohjaamiseksi, johon kuuluu kallioporakone (1), syöttöpalkki (4) , jota pitkin kallioporakone (1) liikkuu, painenestekäyttöinen syöttömoottori (6) kalliopo-rakoneen (1) siirtämiseksi syöttöpalkkia (4) pitkin, oh-30 jausvälineet kallioporakoneen (1) syötön säätämiseksi sekä elimet painenesteen virtauksen säätämiseksi ja siten syöttömoottorin (6) syöttönopeuden säätämiseksi, tunnettu siitä, että sovitelmaan kuuluu paineilmaisin (13), joka on kytketty ilmaisemaan syöttömoottorin (6) painekanavassa 35 (7) olevaa painenesteen painetta, että paineilmaisin (13) 9 104279 on kytketty ohjaamaan ohjausvälineitä niin, että ainakin porausta aloitettaessa syöttömoottorin (6) painekanavassa (7a) vaikuttavan paineen ollessa ennalta-asetettua raja-arvoa matalampi ohjausvälineet on kytketty säätämään t 5 painenesteen tilavuusvirtaa ja sitä kautta syöttömoottorin (6) syöttönopeutta ja että syöttömoottorin (6) painekanavassa (7a) olevan painenesteen paineen ylittäessä paineil-maisimelle (13) ennalta-asetetun raja-arvon ohjausvälineet kytkeytyvät ohjaamaan syöttömoottorin (6) painekanavassa 10 (7a) vaikuttavaa painenesteen painetta.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että paineilmaisin (13) on kytketty ohjaamaan ohjausvälineitä niin, että syöttömoottorin (6) paine-kanavan (7a) paineen laskiessa porauksen aikana alle edel- 15 lä mainitun ennalta-asetetun raja-arvon se kytkee ohjaus-välineet uudelleen ohjaamaan painenesteen tilavuusvirtaa eli syöttömoottorin (6) syöttönopeutta.

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että siihen kuuluu manuaalinen ohjain 20 (12) painenesteen syötön ohjaamiseksi syöttömoottorille (6) ja että paineilmaisin (13) on kytketty asettamaan manuaalinen ohjain ohjaamaan painenesteen tilavuusvirtaa tai painetta mainitun paineen raja-arvon perusteella. 104279 10