FI115614B - Järjestely kallioporakoneessa - Google Patents

Description

115614 Järjestely kallioporakoneessa

Keksinnön ala

Keksinnön kohteena on kallioporakoneen poraniska, joka on pitkänomainen kappale ja käsittää ainakin: ensimmäisen pään ja toisen pään; liitos-5 elimet poraniskan ensimmäisessä päässä poraustyökalun liittämiseksi pora-niskaan; iskupinnan iskupulssien antamiseksi poraniskalle, sekä pyörityselimet pyöritysmomentin tuomiseksi poraniskalle sen pyörittämiseksi pituusakselinsa ympäri.

Edelleen keksinnön kohteena on kallioporakone, joka käsittää ain βίο kin: rungon; poraniskan, joka on pitkänomainen kappale, joka käsittää ensimmäisen pään ja toisen pään, liitoselimet mainitussa ensimmäisessä päässä poraustyökalun kiinnittämistä varten, iskupinnan sekä edelleen pyörityselimet; is-kulaitteen, jossa on iskuelementti iskupulssien antamiseksi poraniskan iskupin-taan; sekä pyörityslaitteen, joka on sovitettu muodostamaan pyöritysmomentin 15 ja vaikuttamaan mainittuihin pyörityselimiin poraniskan pyörittämiseksi pituusakselinsa ympäri.

Vielä keksinnön kohteena on menetelmä kallion poraamiseksi, jossa kalliota porataan kallioporakoneella, johon kuuluu ainakin runko, poraniska poraustyökalun kiinnittämiseksi, iskulaite sekä pyörityslaite; ja jossa menetelmäs-20 sä: annetaan iskupulsseja kallioporakoneen iskulaitteeseen kuuluvalla iskueli-*. mellä poraniskan iskupintaan; pyöritetään kallioporakoneen pyörityslaitteella . poraniskaa pituusakselinsa ympäri; sekä välitetään iskupulssit ja pyöritysmo- a. . ( mentti poraniskalta poraustyökalulle ja edelleen porattavaan kallioon.

Keksinnön tausta \'·· 25 Tyypillinen kallioporakone käsittää poraniskan, iskulaitteen sekä :.Y pyörityslaitteen. Poraniskaan voidaan kiinnittää työkalu, jolle välitetään pora- niskan avulla pyörityslaitteelta pyöritysmomentti sekä iskulaitteelta iskupulsse- • ja. Yleensä iskulaite käsittää edestakaisin liikuteltavan iskumännän, joka on sovitettu antamaan iskuja poraniskan takapäässä uloimpana sijaitsevaan isku- 30 pintaan. Tällaisella porakoneella on tietty minimipituus, jota lyhyemmäksi sitä ei käytännössä voida tehdä. Minimipituus määräytyy ainakin iskumännän ja ..: poraniskan pituudesta, iskumännän iskunpituudesta sekä porakoneen muusta Y: rakenteesta, kuten päätykansista. Kun louhitaan matalissa tiloissa, esimerkiksi • · ·. tunneleissa, on edullista käyttää mahdollisimman lyhyttä porakonetta, jotta voi- 35 daan käyttää järkevän pituisia työkaluja. Porakoneen pituutta ei kuitenkaan 115614 2 voida pienentää iskumännän ja poraniskan pituutta vähentämällä. Mikäli isku-männästä tehdään kovin lyhyt, sillä ei enää saada kiven rikkomisessa tarvittavia iskupulsseja aikaan, jolloin porakoneen hyötysuhde pienenee olennaisesti. Poraniskalla on myöskin oltava tietty pituus, jotta työkalut voidaan kiinnittää 5 siihen tukevasti, ja jotta se voidaan kunnolla tukea porakoneen runkoon. Lisäksi niskan pyörityksessä tarvittava pyöritysmomentti pitää voida tuoda sille. Myöskään iskumännän iskunpituutta ei voida kovin paljon lyhentää ilman, että se vaikuttaa haitallisesti poraniskalle välitettäviin iskupulsseihin.

Keksinnön lyhyt selostus 10 Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan uudenlainen ja parannettu kallioporakoneen poraniska, kallioporakone sekä menetelmä kallion poraukseen.

Keksinnön mukaiselle poraniskalle on tunnusomaista se, että mainittu iskupinta sijaitsee ennalta määrätyn etäisyyden päässä poraniskan toisen 15 pään uloimmasta osasta pituussuunnassa tarkasteltuna.

Keksinnön mukaiselle kallioporakoneelle on tunnusomaista se, että poraniskan iskupinta sijaitsee ennalta määrätyn etäisyyden päässä poraniskan toisesta päästä; ja että iskuelementti on sovitettu ainakin osittain limittäin pora-niskan suhteen.

20 Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että iske- .·. tään iskuelementillä poraniskaan niin, että iskuelementti ja poraniska ovat ai- : ·, nakin iskuhetkellä asettuneena ainakin osittain sisäkkäin.

' ^ Keksinnön olennainen ajatus on, että poraniskan iskupinta on muo- * dostettu etäisyyden päähän poraniskan takapäästä, eli iskulaitteen puoleisesta | 25 uloimmasta päästä. Edelleen iskuelementti, joka on sovitettu välittämään isku- » · t pulssit iskulaitteelta poraniskalle, sekä poraniskan takapää on järjestetty aset-tumaan toistensa suhteen limittäin ainakin osittain.

Keksinnön etuna on, että koska iskulaitteen iskuelementti ja pora-·.· { niska ovat toistensa suhteen ainakin osaksi limittäin, voi iskulaitteen ja pora- 30 niskan muodostama kokonaisuus olla pituudeltaan suhteellisen lyhyt. Siitä huolimatta iskulaite ja sen iskuelementti voidaan mitoittaa niin, että riittävän suuruisia iskupulsseja saadaan aikaan. Edelleen keksinnön ansiosta poraniska » · kyetään mitoittamaan niin, että se saadaan tuettua hyvin runkoon.

(

Keksinnön erään sovellutusmuodon olennaisena ajatuksena on se, 35 että poraniskan pyörityselimet on muodostettu poraniskan toisen pään alueelle ulkokehälle. Iskupinta puolestaan sijaitsee poraniskan keskiakselilla. Porani s- 3 115614 kan toinen pää on muodoltaan kuppimainen. Iskupinta muodostaa kuppimaisen osuuden pohjan. Tällöin iskuelementti asettuu ainakin iskupulssia välit-täessään limittäin pyörityselimien kanssa. Kun pyörityselimet on järjestettynä tällä tavoin poraniskan toiseen päähän, on poraniskan varressa vapaata osuut-5 ta, jolloin poraniskan tuenta on helpompi järjestää. Edelleen huuhteluväliai-neen syöttö ja sen edellyttämät tiivistysjärjestelyt on helpompi muodostaa tällaiseen konstruktioon.

Kuvioiden lyhyt selostus

Keksintöä selitetään tarkemmin oheisissa piirustuksissa, joissa 10 kuvio 1 esittää kaavamaisesti osaa tunnetun tekniikan mukaisesta kallioporakoneesta, kuvio 2 esittää kaavamaisesti ja aukileikattuna osaa eräästä keksinnön mukaisesta kallioporakoneesta, kuvio 3 esittää kaavamaisesti ja aukileikattuna erästä keksinnön 15 mukaista poraniskaa sivulta päin nähtynä, kuvio 4 esittää kaavamaisesti ja sivulta päin nähtynä kuvion 3 mukaista poraniskaa, kuvio 5 esittää kaavamaisesti ja aukileikattuna erästä toista keksinnön mukaista poraniskaa sivulta päin nähtynä, 20 kuvio 6 esittää kaavamaisesti ja suunnasta A päin nähtynä kuvion 5 . . ·. mukaista poraniskaa, ja kuvio 7 esittää kaavamaisesti vielä erästä mahdollista kallioporako-_ ‘ # neen konstruktiota.

' *. Kuvioissa keksintö on esitetty selvyyden vuoksi yksinkertaistettuna.

[ 25 Samankaltaiset osat on merkitty kuvioissa samoilla viitenumeroilla.

• · ♦

Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Kuviossa 1 on esitetty perinteinen kallioporakone, jossa iskumäntä 1 • on sovitettu iskemään poraniskan 2 takapäässä olevaan iskupintaan 3, jolloin muodostuu iskupulsseja. Poraniska 2 välittää iskupulssit eteenpäin poranis-30 kaan 2 kiinnitetylle työkalulle 4 ja edelleen porakruunun tai vastaavan välityk-·;;; sellä porattavaan kiveen. Poraniska 2 on kytketty pyörityselimien 5 avulla pyö- rityslaitteeseen 6 niin, että poraniskaa 2 ja työkalua 4 voidaan pyörittää pi-tuusakseliensa ympäri. Perinteisellä porakoneella on minimipituus Lmin, joka .··*. muodostuu peräkkäin sovitettujen iskumännän 1 ja poraniskan 2 pituuksista, 35 iskumännän 1 iskunpituudesta Lper sekä edelleen kallioporakoneen kotelo- ja 4 115614 runkorakenteesta, tässä tapauksessa päätykannen 7 paksuudesta Li. Tällaista porakonetta on hyvin vaikea mitoittaa olennaisesti lyhyemmäksi ilman, että rakenteen lyhentäminen vaikuttaa haitallisesti porakoneen ominaisuuksiin. Mikäli iskumännän 1 pituutta lyhennetään, sen iskudynamiikka huononee merkittä-5 västi. Tämä johtuu mm. siitä, että iskumännän lyhentäminen pienentää sen massaa. Iskuteho ja sitä kautta porakoneen hyötysuhde huononevat. Myöskin poraniskan lyhentäminen on hankalaa, sillä huuhteluväliainekanava, kanavan tiivisteet, poraniskan laakerit sekä pyörityselimet 5 edellyttävät, että poraniska I-la 2 on tietty pituus.

10 Kuviossa 2 on esitetty eräs keksinnön ajatuksen mukainen kalliopo- rakone 21. Poraniska 2 on takapäästään kuppimainen, jolloin iskumäntä 1 ei iske poraniskan 2 uloimpaan päähän, vaan iskupintaan 8, joka on etäisyyden l_2 päässä poraniskan 2 takapäästä. Riippuen iskunpituudesta Lper ja kuppimaisen osuuden pituudesta iskumäntä 1 ja poraniska 2 ovat osittain sisäkkäin 15 joko vain iskun ajan, tai ne voivat olla osittain sisäkkäin koko työkierron ajan. Pyörityselimet 5 on muodostettu poraniskan 2 kuppimaisen osuuden ulkokehälle, jolloin poraniskan 2 varteen 18 jää suhteellisen paljon vapaata osuutta, johon huuhteluväliainekanava 9, tiivisteet 10 sekä poraniskan 2 laakerit 11 voidaan järjestää. Koska iskumäntä 1 tai vastaava iskuelementti on sovitettuna 20 osittain sisäkkäin poraniskan 2 kanssa, voi porakoneen minimipituus Lmjn olla pienempi kuin tunnetuissa porakoneissa. Porakoneen 21 runko 22 on merkitty kuvioon katkoviivalla. Iskulaitteeseen 23 kuuluvia ohjauselimiä ja paineväliai-; :nekanavia ei selvyyden vuoksi ole esitetty kuviossa 2.

, w Kuviossa 3 on esitetty aukileikattuna ja kuviossa 4 sivulta päin eräs 25 keksinnön mukainen poraniska 2, joka käsittää ensimmäisen pään 12 eli etu-. . pään sekä toisen pään 13 eli takapään. Etupäässä 12 on liitoselimet 14, kuten esimerkiksi kierteet, joiden avulla työkalut 4 voidaan kiinnittää porakoneeseen.

' **’ Kierteiden sijaan voidaan tietenkin käyttää joitain muita tarkoitukseen soveltu via liitoselimiä. Kuten kuviosta 3 nähdään, poraniskan 2 takapää 13 on muo-: 30 doltaan kuppimainen, jolloin siinä on pituussuuntaiset reunat 15, jotka muodos- tavat poraniskan 2 takapäähän 13 rengasmaisen poikkipinnan. Iskupinta 8 on poraniskan 2 pituusakseliin nähden poikittainen pinta, ja se sijaitsee etäisyy-den l_2 päässä poraniskan 2 takapään 13 uloimmasta pinnasta 16 muodostaen :* siten kuppimaisen osuuden pohjan. Iskupinta 8 sijaitsee poraniskan 2 pi- 35 tuusakselilla. Poraniskan 2 takapään 13 alueella voi olla pyörityselimet 5, joi-den avulla poraniskalle 2 tuodaan pyörityslaitteelta 6 pyöritysmomentti. Kuten 5 115614 kuviosta 4 nähdään, pyörityselimet 5 voivat käsittää reunojen 15 ulkokehälle muodostetun hammastuksen, johon pyörityslaite 6 voidaan kytkeä hammaspyörän välityksellä. On selvää, että hammasvälityksen sijaan voidaan käyttää muitakin tarkoitukseen soveltuvia voimansiirtoelimiä pyöritysmomentin välittä-5 miseksi poraniskalle 2. Edelleen voi poraniskassa 2 olla ainakin yksi huuhtelu-väliainekanava 9, jonka ensimmäinen pää ulottuu poraniskan 2 ja työkalun 4 väliseen liitospintaan, ja jonka kanavan 9 toinen pää 17 ulottuu poraniskan 2 varteen 18. Huuhteluväliainetta voidaan siten syöttää poraniskan 2 välityksellä työkalussa 4 olevaan toiseen huuhteluväliainekanavaan. Poraniskan 2 varres-10 sa 18 on tilaa sopiville olakkeille tai pinnoille 19 ja 20 tiivisteitä 10 ja laakereita 11 varten.

Kuvioissa 5 ja 6 on esitetty poraniska 2, jonka ensimmäisessä päässä 12 on naarastyyppiset liitoselimet 14. Tällöin työkalu 4 sovitetaan porauskaan 2 työntämällä se osittain poraniskan 2 liitoselimien 14 sisään. Työka-15 lussa 4 voi olla kulmikas liitospää, esimerkiksi kuusikulmainen, ja poraniskassa 2 voi olla mainitun liitospään poikkileikkausmuotoa vastaava syvennys. Tällöin poraniska 2 ja työkalu 4 kytkeytyvät muotolukitusti toisiinsa. Kiinnitys voidaan työkalun pituussuunnassa vielä varmistaa esimerkiksi sopivan ruuvin, tapin, kiilan tai jonkin muun kiinnityselimen avulla. Kulmikkaan muodon sijaan voi pora-20 niskan syvennyksen ja työkalun 4 liitospään poikkileikkaus olla muukin ei-pyöreä muoto, esimerkiksi ovaali. Toki on mahdollista, että poraniskan 2 liitos-elimiin 14 kuuluu sisäpuolinen kierre, johon kierteellä varustettu työkalun 4 tappimainen liitospää voidaan sovittaa.

: :Kuviossa 7 on esitetty vielä vahvasti yksinkertaistetusti erään kallio-25 porakoneen rakenne poikkileikattuna. Ainakin periaatteessa on mahdollista ; muodostaa kallioporakone siten, että iskumäntä 1 tai vastaava iskuelementti on ennalta määrätyn osuuden verran poraniskan 2 takapään 13 ympärillä. Täi- * · löin iskuelementin 1 etupää voi olla kuppimainen ja poraniskan 2 iskupinta 8 voi olla muodostettu poraniskassa 2 olevaan olakkeeseen 25, etäisyyden l_2 30 päähän poraniskan 2 takapäästä. Olakkeen 25 ulkokehälle voi olla muodostet-

* * I

tu pyörityselimet 5.

Huomautettakoon, että tässä hakemuksessa iskuelementillä tarkoi-,··*, tetaan muitakin iskupulssin muodostavia komponentteja kuin ainoastaan kuvi-

• I

oissa 1 - 7 kuvattua edestakaisin liikkuvaa iskumäntää. Voidaankin sanoa, että v.: 35 iskuelementti on iskulaitteen osa, joka on sovitettu välittämään iskulaitteen ta- :,.,: valla tai toisella aikaansaaman iskupulssin poraniskan iskupintaan.

6 115614

Edelleen huomautetaan, että joissain tapauksissa kallioporakone ei käsitä perinteisen kaltaista paineväliaine- tai sähkötoimista pyörityslaitetta, vaan poraniskaa ja poraustyökalua kierretään pituusakselinsa ympäri esimerkiksi muuntamalla osa iskupulssien energiasta pyöritysmomentiksi. Tällaisen 5 porakoneen poraniskassa ei siten ole välttämättä pyörityseiimiä.

Piirustukset ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistamaan keksinnön ajatusta. Yksityiskohdiltaan keksintö voi vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.

» · * » » » · • · * • · • t * * · * · *» * • 11

* I

» I » »

Claims (11)

115614

1. Kallioporakoneen poraniska (2), joka on pitkänomainen kappale ja käsittää ainakin: ensimmäisen pään (12) ja toisen pään (13); 5 liitoselimet (14) poraniskan (2) ensimmäisessä päässä (12) poraus- työkalun (4) liittämiseksi poraniskaan (2); iskupinnan (8) iskupulssien antamiseksi poraniskalle (2), sekä pyörityselimet (5) pyöritysmomentin tuomiseksi poraniskalle (2) sen pyörittämiseksi pituusakselinsa ympäri, tunnettu siitä, että 10 mainittu iskupinta (8) sijaitsee ennalta määrätyn etäisyyden (L2) päässä poraniskan (2) toisen pään (13) uloimmasta osasta (16) pituussuunnassa tarkasteltuna.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen poraniska, tunnettu siitä, että pyörityselimet (5) on muodostettu poraniskan (2) toisen pään (13) osuudelle.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen poraniska, tunnettu siitä, et tä pyörityselimet (5) on muodostettu poraniskan (2) ulkokehälle, ja että iskupinta (8) sijaitsee poraniskan (2) keskiakselilla pyörityselimien (5) kohdalla.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen poraniska, tunnettu siitä, että poraniskan (2) toinen pää (13) on rakenteeltaan kuppimai-20 nen käsittäen pituussuuntaiset reunat (15) sekä poikkisuuntaisen iskupinnan :Y: (8)·

, 5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen poraniska, t u n - • · · n e tt u siitä, että poraniska (2) käsittää ainakin yhden kanavan (17) huuhtelu-* ’. väliaineen johtamiseksi poraniskan (2) ensimmäisen pään (12) alueelle. . ] 25

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen poraniska, t u n - * * I ; / nettu siitä, että liitoselimet (14) käsittävät tappimaisen osuuden, jonka ulko- ' · · ·' kehä on varustettu kierteellä.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-5 mukainen poraniska, .· : tunnettu siitä, että liitoselimet (14) käsittävät poraniskan (2) pituussuun- :. * *: 30 täisen syvennyksen, ja että syvennys on varustettu sisäkierteellä.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-5 mukainen poraniska, !!! tunnettu siitä, että liitoselimet (14) käsittävät poraniskan (2) pituussuuntai- sen syvennyksen, ja että syvennyksen poikkileikkaus poikkeaa muodoltaan pyöreästä mahdollistaen siten muotolukituksen poraniskan (2) ja työkalun (4) 35 välillä. 115614 δ

9. Kallioporakone, joka käsittää ainakin: rungon (22); poraniskan (2), joka on pitkänomainen kappale, joka käsittää ensimmäisen pään (12) ja toisen pään (13), liitoselimet (14) mainitussa ensim-5 mäisessä päässä (12) poraustyökalun (4) kiinnittämistä varten, iskupinnan (8) sekä edelleen pyörityselimet (5); iskulaitteen (23), jossa on iskuelementti (1) iskupulssien antamiseksi poraniskan (2) iskupintaan (8); sekä pyörityslaitteen (6), joka on sovitettu muodostamaan pyöritysmo-10 mentin ja vaikuttamaan mainittuihin pyörityselimiin (5) poraniskan (2) pyörittämiseksi pituusakselinsa ympäri; tunnettu siitä, että poraniskan (2) iskupinta (8) sijaitsee ennalta määrätyn etäisyyden (L2) päässä poraniskan (2) toisesta päästä (13); ja että iskuelementti (1) on sovitettu ainakin osittain limittäin poranis-15 kan (2) suhteen.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen kallioporakone, tunnettu siitä, että poraniskan (2) toisen pään (13) uloin osa on kuppimainen, jolloin siinä on pituussuuntaiset reunat (15) ja poikkisuuntainen iskupinta (8); 20 että pyörityselimet (5) on muodostettu mainittujen reunojen (15) ul kopintaan; ja että iskuelementti (1) on sovitettu ennalta määrätyltä osuudelta (L2) :·. limittäin pyörityselimien (5) suhteen.

,·. 11. Menetelmä kallion poraamiseksi, jossa kalliota porataan kaliio- t\ 25 porakoneella (21), johon kuuluu ainakin runko (22), poraniska (2) poraustyöka-• lun (4) kiinnittämiseksi, iskulaite (23) sekä pyörityslaite (6); . ja jossa menetelmässä: ··’ annetaan iskupulsseja kallioporakoneen (21) iskulaitteeseen (23) kuuluvalla iskuelimellä (1) poraniskan (2) iskupintaan (8); * i 30 pyöritetään kallioporakoneen (21) pyörityslaitteella (6) poraniskaa (2) pituusakselinsa ympäri; sekä välitetään iskupulssit ja pyöritysmomentti poraniskalta (2) poraus-työkalulle (4) ja edelleen porattavaan kallioon, tunnettu siitä, että isketään iskuelementillä (1) poraniskaan (2) niin, että iskuelementti (1) ja poraniska (2) v.: 35 ovat ainakin iskuhetkellä asettuneena ainakin osittain sisäkkäin. » » 115614