FI79884C - Foerfarande och anordning foer borrning av ett haol i berg. - Google Patents

Description

1 79834

Menetelmä ja sovitelma reiän poraamiseksi kallioon

Keksinnön kohteena on menetelmä reiän poraamiseksi kallioon porauslaitteella, johon kuuluvat nivelten ympäri 5 käännettävissä oleva puomi, puomin päässä sen suhteen nivelten ympäri käännettävissä oleva, pituusssuunnassaan puomin suhteen siirrettävissä oleva syöttöpalkki, syöttö-palkin kanssa samansuuntainen sen suhteen pituussuunnassaan siirrettävissä oleva porakruunulla varustettu pora-10 tanko, kussakin nivelessä olevat kulma-anturit nivelten kääntymäkulmien mittaamiseksi, anturit syöttöpalkin pituussuuntaisen aseman mittaamiseksi puomin pään suhteen ja poratangon pituussuuntaisen aseman mittaamiseksi syöttöpalkin suhteen ja antureihin kytketyt ohjausvälineet 15 puomin ja syöttöpalkin liikkeiden sekä porauksen ohjaamiseksi, jossa menetelmässä porareiän pään saamiseksi olennaisesti ennalta haluttuun kohtaan kalliossa poratanko suunnataan ennalta määrättyyn suuntaan ennalta suunnitellun porareiän kanssa samanakselisesti kääntämällä puomia 20 ja/tai syöttöpalkkia puomin suhteen nivelten ympäri ja poraus aloitetaan ennalta määrätystä kohdasta siirtämällä syöttöpalkkia kallioon päin, kunnes sen pää koskettaa kallion pintaa, jonka jälkeen poratankoa syötetään eteenpäin ja porausta jatketaan, kunnes poratun reiän pää on 25 olennaisesti ennalta määrätyssä kohdassa, jolloin porauksen aikana kaikki nivelet ja syöttöpalkki pituussuunnassaan ovat olennaisesti liikkumattomiksi lukitut. Edelleen keksinnön kohteena on sovitelma menetelmän toteuttamiseksi porauslaitteella, johon kuuluvat voimalaitteilla nivelten 30 ympäri käännettävissä oleva puomi, puomin päässä sen suhteen voimalaitteilla nivelten ympäri käännettävissä oleva, pituussuunnassaan puomin suhteen voimalaitteella siirrettävissä oleva syöttöpalkki, syöttöpalkin kanssa samansuuntainen sen suhteen pituussuunnassaan siirrettävissä oleva 35 porakruunulla varustettu poratanko, kussakin nivelessä 2 79884 olevat kulma-anturit nivelten kääntymäkulmien mittaamiseksi, anturit syöttöpalkin pituussuuntaisen aseman mittaamiseksi puomin pään suhteen ja poratangon pituussuuntaisen aseman mittaamiseksi syöttöpalkin suhteen ja antureihin 5 kytketyt ohjausvälineet puomin ja syöttöpalkin liikkeiden sekä porauksen ohjaamiseksi, jolloin porauksen aikana kaikki nivelet ja syöttöpalkki pituussuunnassaan ovat voimalaitteiden avulla olennaisesti liikkumattomiksi lukitut.

10 Porattaessa reikää kallioseinään on porausta aloi tettaessa ennen reiän syntymistä kallioseinään yleistä, että porakruunu siirtyy alkuperäisestä suunnitellusta kosketuskohdasta kalliopinnan suhteen sivusuunnassa. Tämä johtuu siitä, että kalliopinta on useimmiten epätasainen 15 ja eri tavoin kalteva, jolloin syöttövoiman ja poran pyörimisen vaikutuksesta syntyy porakruunua sivusuuntaan kampeava voimakomponentti, joka taivuttaa puomia, syöttö-palkkia ja myös poratankoa. Tästä puolestaan seuraa, että porausta jatkettaessa poratanko on kulmassa alkuperäiseen 20 suunniteltuun poraussuuntaan nähden ja vielä jonkin matkan päässä siitä, jolloin reikä ei tulekaan suunniteltuun paikkaan ja tästä seuraa räjäytettäessä huonompi lohkea-vuus ja mahdollisesti tarpeetonta louhimista ja lisätöitä. Erityisesti pyrittäessä nykyaikaisella tavalla tarkkaan 25 ja mahdollisimman taloudelliseen työhön tunnelien ja muiden louhinnassa on tästä ilmiöstä runsaasti haittaa ja sitä pyritään eri tavoin välttämään.

Poratangon pitämiseksi halutussa suunnassa on GB-hakemusjulkaisusta 2 103 969 tunnettua määritellä kul-30 lekin porauslaitteen osalle kuten puomille ja syöttöpal-kille niin sanottu jäykkyyskerroin, jolloin eri nivelten kulmien arvoja korjataan poratangon syöttövoiman funktiona poratangon pitämiseksi siinä asennossa, johon se on alun perin asetettu. Julkaisun ratkaisu ei kuitenkaan 35 millään tavoin ota huomioon porakangen sivuttaissiirty- 3 79834 mistä kalliopinnassa eikä siten pysty kompensoimaan sillä perusteella väärin suuntautunutta ja sijoittunutta reikää.

US-patenttijulkaisussa 3 724 559 puolestaan on esitetty ratkaisu, jossa syöttövoimasta johtuva puomin tai-5 puminen ja siitä seuraava poratangon taipuminen indikoidaan erillisellä ilmaisimella, joka vastaavasti ohjaa puomin kääntämistä siten, että poratanko pysyy koko porauksen ajan olennaisesti suorana. Myöskään tämän julkaisun ratkaisu ei millään ota huomioon sivuttaissiirtymisestä 10 johtuvia virheitä eikä pysty niitä korjaamaan.

US-patenttijulkaisuissa 3 791 460 ja 4 343 367 puolestaan on esitetty, kuinka kallioporakoneen puomiston automaattinen suuntaaminen poratangon saamiseksi oikeaan asentoon porausta aloitettaessa tehdään. Kummassakaan 15 julkaisussa ei kuitenkaan millään tavalla esitetä, miten syntyneet virheet ja poratangon sivusiirtymisestä johtuvat poikkeamat korjattaisiin.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menetelmä ja sovitelma, joilla voidaan ottaa huomioon ja kor-20 jata sekä poratangon kalliopinnan suhteen tapahtuvasta siirtymisestä sekä porapuomin taipumista johtuvat virheet ja saada poratun reiän pää olennaisesti ennalta määrättyyn kohtaan. Keksinnön mukaiselle menetelmälle on ominaista, että ensin porataan pituudeltaan sellainen aloitusreikä, 25 jossa porakruunu pysyy kallion pintaan nähden pinnan suunnassa olennaisesti liikkumatta, että ainakin sellainen määrä puomin ja syöttöpalkin välisiä niveliä ja/tai syöt-töpalkki pituussuunnassaan vapautetaan vapaasti liikkuviksi niin, että puomi ja syöttöpalkki voivat asettua vapaas-30 ti olennaisesti jännityksettömiksi porakruunun ollessa edelleen aloitusreiässä, että vapautettujen nivelten ja/ tai syöttöpalkin asettuneet asemat mitataan, että asettuneiden asemien ja puomin sekä syöttöpalkin mittojen ja poratangon syötetyn pituuden perusteella lasketaan aloi-35 tusreiän todellinen sijainti sekä tarvittava suunta reiän * 79834 poraamiseksi aloitusreiästä haluttuun porareiän päättymis-kohtaan, että poratanko suunnataan laskettuun suuntaan pitäen porakruunua aloitusreiässä kääntämällä puomia ja/ tai syöttöpalkkia nivelten ympäri ja/tai siirtämällä syöt-5 töpalkkia pituussuunnassaan, jonka jälkeen porausta jatketaan haluttuun poranreiän päättymiskohtaan asti.

Menetelmän olennaisena ajatuksena on, että kallioon porataan ensin aloitusreikä riippumatta siitä, miten pora-kruunru siirtyy kalliopinnan suhteen suunnitellusta po-10 rauskohdasta, jonka jälkeen muodostunutta porareikää käytetään kiintopisteenä ja sen asema määritellään vapauttamalla puomin ja syöttöpalkin väliset nivelet, jolloin po-rakruunun pysyessä aloitusreiässään puomi ja syöttöpalk-ki oikenevat olennaisesti suoraksi ja kääntyvät samalla 15 ko. nivelten ympäri, jolloin nivelien kulmia ilmaisevilla antureilla voidaan määrittää puomin ja syöttöpalkin asema toisiinsa nähden ja tällä perusteella laskea aloitusreiän todellinen sijainti käyttäen jo tiedossa olevia puomin mittoja sekä mahdollisesti syöttöpalkin pituussuuntaisen 20 siirtoliikkeen ja poratangon syöttöliikkeen pituuksia apuna. Edelleen näin lasketun aloitusreiän sijainnin perusteella voidaan vastaavasti laskea, mihin suuntaan po-ranreikä on aloitusreiästä porattava ja kuinka pitkä reiän pitää olla, jotta sen pää olisi olennaisesti siinä kohdas-25 sa, mihin alkuperäisen suunnitelman mukainen reiän pää sijoittuisi. Keksinnön etuna on, että porareikä saadaan räjäytyksen kannalta mahdollisimman oikeaan paikkaan ja siten louhintatyö tarkaksi ja taloudelliseksi. Koska räjäytyksen kannalta reiän alkupään asemalla ei ole kovin 30 suurta merkitystä, vaan räjäytyspanos sijoitetaan reiän pohjalle on tällä tavalla saavutettava räjäytystarkkuus huomattavasti aikaisempia parempi. Tämä johtuu nimenomaan siitä, että aikaisemmissa tunnetuissa ratkaisuissa reiän alkupää on kohtuullisen lähellä tarkoitettua reiän alku-35 päätä, mutta reiän loppupää sijoittuu suunnitellusta lop- 5 79834 pupäästä merkittävän etäisyyden päähän. Edelleen keksinnön etuna on, että lopputulos on saavutettavissa lähes jo olemassa olevien ohjaus- ja mittauslaitteiden avulla eikä siten tarvita kovin kalliita muutoksia eikä investointeja.

5 Keksinnön mukaiselle sovitelmalle on olennaista, että sovitelmaan kuuluvat vapautuslaitteet ainakin puomin ja syöttöpalkin välisten nivelten ja/tai syöttöpalkin pituussuunnassaan vapauttamiseksi vapaasti liikkumaan.

Sovitelman olennaisena ajatuksena on, että, kun 10 tavanomaisessa tapauksessa kussakin nivelessä tai siirtovälineessä voimalaite kytkee nivelen molemmin puolin olevat puomin osat tai puomin ja syöttöpalkin ja vastaavasti siirtovälineissä syöttöpalkin kehdon ja syöttöpalkin toisiinsa, jolloin voimalaitteen ollessa normaalitilassaan 15 liikkumattomana, myös kukin nivel ja vastavasti syöttö-palkki on jäykkä ja liikkumaton, nivelet ja siirtovälineet voidaan vapauttaa vapaasti kääntymään ja liikkumaan kytkemällä voimalaitteet vapaasti liikkuviksi. Tällä tavalla syöttöpalkki ja puomi voivat asettua olennaisesti jänni-20 tyksettömiksi niin, ettei niihin vaikuta kuin maapallon vetovoiman aiheuttama paino. Sovitelman etuna on, että käyttämällä pääosin jo olevaa laitteistoa voidaan pienillä komponenttilisäyksillä saada helposti laitteisto, jolla poraus voidaan nopeasti saada suoritetuksi niin, että 25 porareiän pää on halutussa paikassa.

Keksintöä selostetaan lähemmin oheisissa piirustuksissa, joissa kuvioissa la-Id on kaavamaisesti estietty keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamista, 30 kuviossa 2-3 on esitetty kaavamaisesti yksityis kohtaisemmin porapuomi ja siihen liittyvä syöttöpalkki sekä menetelmän toteuttamiseksi käytettävät nivelet ja siirtovälineet ja kuviossa 4 on esitetty hydraulinen kytkentä, jolla 35 hydraulisella voimalaitteella varustetun puomiston vapau- 6 79834 tettavia nivelten hydraulisylinterit voidaan vapauttaa keksinnön muksisesti vapaasti liikkuviksi.

Kuviossa la on esitetty kaavamaisesti porauslait-teen alustaan 1 kiinnitetty puomi 2, joka on käännettä-5 vissä alustan suhteen nivelen 3 ympäri. Puomin 2 toiseen päähän nivelen 4 ympäri kääntyvästi on asennettu syöttö-palkki 5, jota pitkin ei-esitetyt porakone ja porakruu-nulla varustettu poratanko liikkuvat. Porausta aloitettaessa käännetään puomi 2 nivelen 3 ympäri ja vastaavasti 10 syöttöpalkki nivelen 4 ympäri, kunnes syöttöpalkki 5 on ennalta suunnitellun reiän eli pisteestä A pisteeseen B kulkevan linjan La suuntainen ja poratanko on linjan L kanssa olennaisesti samankeskeinen. Tässä vaiheessa on syöttöpalkin 5 ja puomin 2 välillä kulma ai ja puomin 2 15 ja alustan 1 välillä kulma Bl. Tämän jälkeen syöttöpalkkia 5 siirretään eteenpäin pituusuunnassaan syöttöpalkin 5 ja nivelen 4 välillä olevilla ei-esitetyillä siirtovälineillä, kunnes syöttöpalkin 5 etupää koskettaa kallion 6 pintaan. Tilanteessa, jossa kallion 6 pinta on kuvioiden la-20 Id mukaisesti kalteva, aiheuttaa syöttövoima ja poran pyöriminen sen, että poratangon päässä oleva porakruunu siirtyy pitkin pintaa paikkaan, jossa sivuttaissiirtovoima ja porapuomin 2 sekä syöttöpalkin 5 taipumasta johtuva vastakkaiseen suuntaan vääntävä voima ovat tasapainossa. 25 Porakruunun siirtyessä sivusuunnassa työnnetään syöttö-palkkia 5 samalla siirtovälineillä edelleen eteenpäin, jotta se olisi mahdollisimman tukevasti kalliota 6 vasten. Kun sivuttaissiirtyminen on pysähtynyt, on porakruunu kuvion Ib mukaisesti pisteessä C ja puomi 2 ja syöttöpalk-30 ki 5 ovat taipuneet pisteestä A pisteeseen C päin. Taipumat samoinkuin puomin 2 ja syöttöpalkin 5 liikkeet on kuvioissa la-ld esitetty tavanomaisesta suurennettuina havainnollisuuden lisäämiseksi. Tässä tilanteessa ovat kulmat ai ja Bl alkuperäisen suuruiset ja kääntymä perus-35 tuu pelkästään puomin 2 ja syöttöpalkin 5 taipumiin. Po- 7 79834 rakruunun sivuttaisiiikkeen pysähdyttyä alkaa varsinainen poraus, jossa porakruunu tunkeutuu kallioon pisteessä C, jolloin poratanko on suuntautunut pisteestä C pisteeseen D kulkevan linjan Lb suuntaisesti ja, mikäli porausta 5 jatkettaisiin tavanomaisella tavalla, porareikä muodostuisi pisteiden C ja D välille. Tällöin pisteessä D oleva porareiän pää poikkeaisi merkittävästi pisteeseen B tarkoitetusta porareiän pään asemasta.

Keksinnön mukaisesti porakruunun tunkeuduttua kallo lioon 6 niin pitkälle, että se pysyy kallion 6 pintaan nähden sivusuunnassa liikkumattomasti, vapautetaan puomin 2 ja syöttöpalkin 5 välinen nivel 4 vapaasti liikkuvaksi, jolloin porapuomi 2 ja syöttöpalkki 5 asettuvat kuvion le mukaiseen asentoon. Tätä varten poraus voidaan lopettaa 15 esimerkiksi keskeyttämällä poratangon syöttö pitkin syöt-töpalkkia tai sekä lopettamalla syöttö ja pyöritys. Tällöin syöttöpalkki 6 ja vastaavasti poratanko ovat aikaisempaa vinommassa haluttuun porausasentoon nähden ja poratangon suunta on pisteestä C linjaa Le pisteeseen E. 20 Puomin 2 ja syöttöpalkin 5 asetuttua vapaaseen asentoon, on puomin 2 ja alustan 1 välinen kulma edelleen 61, mutta syöttöpalkin 5 ja puomin 2 välinen kulma poikkeaa aikaisemmasta ollen suuruudeltaan a2. Tässä tilanteessa niveleen 4 kuuluvalla anturilla saadaan mitatuksi nivelen 25 todellinen kääntymäkulma a 2 puomin 2 ja syöttöpalkin 5 ollessa olennaisesti jännityksettömiä ja edelleen syöttö-palkin 5 siirtovälineisiin kytketyllä anturilla saadaan mitatuksi syöttöpalkin 5 asema puomin 2 pään suhteen, jolloin pisteen C eli reiän aloituskohdan asema voidaan 30 laskea käyttäen hyväksi jo ennalta tunnettua puomiston ja syöttöpalkin geometriaa ja pituuksia. Tämä tapahtuu yksinkertaisesti porauslaitteessa olevalla mikrotietokoneella, jolla puomiston ohjaus ja porauksen ohjaus muutenkin hoidetaan.

35 Reiän C aseman tultua lasketuksi voidaan vastaaval- 8 79834 la tavalla mikrotietokoneen avulla yksinkertaisesti laskea, mikä on tarvittava porareiän suunta pisteestä C pisteeseen B, jolloin porareiän loppupää saataisiin olennaisesti haluttuun ja ennalta suunniteltuun pisteeseen B.

5 Samalla saadaan lasketuksi myös pisteestä C pisteeseen B tarvittavan porareiän pituus. Tämän jälkeen syöttöpalkki 5 suunnataan uudelleen kääntämällä puomia 2 alustan 1 suhteen nivelen 3 ympäri kulmaan S2 ja edelleen syöttö-palkkia 5 puomin 2 pään suhteen nivelen 4 ympäri kulmaan 10 a3 pitäen koko ajan porakruunua pisteessä C olevassa aloi-tusreiässä. Syöttöpalkki 5 suunnataan nyt siis niin, että poratanko asettuu pisteiden C ja B välisen linjan Ld suuntaisesti ja syöttöpalkki 5 työnnetään pituussuunnassaan kiinni kallion 6 pintaan, jonka jälkeen porataan lopul-15 linen reikä pisteestä C pisteeseen B.

Kuvioissa la-ld on menetelmä yksinkertaisuuden ja havainnollisuuden vuoksi kuvattu vain yhdessä tasossa, jolloin siinä on esitetty myöskin vastaavasti vain tätä yhtä tasoa vastaan kohtisuorat nivelet, joiden ympäri 20 puomia 2 ja syöttöpalkkia 5 voidaan kääntää, mutta se on vastaavalla tavalla sovellettavissa kolmiulotteisesti käyttäen sinänsä tunnettujen puomirakenteiden eri suuntaisten liikkeiden ja muutosten ilmaisemiseen kahden toisiinsa nähden poikittaisten, edullisesti kohtisuorien 25 tasojen suuntaisia kulmia ja pituuksia. Tällöin sekä puomi 2 että syöttöpalkki 5 ovat käännettävissä molempia tasoja vastaan kohtisuorassa olevien nivelten ympäri ja edelleen vastaavasti kulmamittaukset ja laskenta aloitusreiän asemasta ja porattavan reiän suunnasta ja etäisyydestä teh-30 dään molempien tasojen suhteen siten, että saadaan todellisuutta vastaava kolmiulotteisessa koordinaatistossa tapahtuva porareiän mitoitus halutulla tavalla.

Kuvioissa 2 ja 3 on esitetty tyypillinen kallio-porauslaitteen porapuomi, jossa alustaan 1 on nivelen 3 35 ympäri voimalaitteella 7 ja nivelen 8 ympäri voimalait- g 79334 teella 9 kääntyvästi asennettu puomi 2. Edelleen puomin 2 toiseen päähän on nivelen 4 ympäri voimalaitteen 10 ja nivelen 11 ympäri voimalaitteen 12 avulla kääntyvästi asennettu syöttöpalkki 5. Syöttöpalkin 5 ja nivelen 11 5 välillä on kehto 13, jota pitkin syöttöpalkki 5 voidaan siirtää pituussuunnassaan voimalaitteen 14 avulla. Syöttö-palkin päällä on porakone 15 ja porakoneesta syöttöpalkin etupäähän sijoitetun poraohjaimen 16 läpi kulkeva pora-tanko 17, jonka päässä on porakruunu 18. Puomissa 2 voi 10 olla myös ns. zoom eli välineet puomin 2 pidentämiseksi sen pituussuunnassa, vaikkakaan niitä sinänsä tunnettuina ei sen tarkemmin ole esitetty.

Sovellettaessa keksinnön mukaista menetelmää kuvioiden 2 ja 3 mukaisella laitteella, asetetaan syöttöpalk-15 ki 5 ensin puomia 2 nivelten 3 ja 8 ympäri kääntämällä sekä syöttöpalkkia 5 nivelten 4 ja 11 ympäri kääntämällä niin, että poratanko 17 on ennalta suunnaltaan ja pituudeltaan suunnitellun porareiän kanssa samansuuntainen ja olennaisesti sama-akselinen. Tässä vaiheessa nivelet 4 ja 20 8 ovat kääntämisen jälkeen olennaisesti liikkumattomiksi lukitut, koska voimalaitteiden 10 ja 12 lukitusventiilit estävät sinänsä tunnetulla tavalla hydraulinesteen virtaamisen sylinterin kammiosta toiseen ja nesteen kokoon-puristumattomattomuudesta johtuen eivät männät olennai-25 sesti voi liikkua pituussuunnassaan. Tällöin syöttöpalkin kääntymät nivelten ympäri voivat tapahtua periaatteessa vain materiaalien joustojen sallimassa mitassa, mikä on keksinnön kannalta olennaisesti merkityksetöntä. Sen jälkeen syöttöpalkkia 5 siirretään siirtovälineillä 14 eteen-30 päin kehdon 13 suhteen syöttöpalkin 5 pituussuunnassa, jolloin syöttöpalkin 5 etupää koskettaa kallioseinään niin, että porakruunu 18 on olennaisesti ennalta suunnitellun porareiän alkupään kohdalla. Tämän jälkeen poraus aloitetaan, jolloin porakruunun siirtyessä pitkin kallion 35 6 pintaa syöttöpalkki 5 ja puomi 2 taipuvat. Syöttöpalkkia 10 79834 5 voidaan tarvittaessa työntää koko ajan pituussuunnassaan eteenpäin, jolloin se porakruunun 18 siirtyessä sivusuunnassa pyrkii seuraamaan myös kallion 6 pintaa, kunnes si-vuttaissiirtyminen pysähtyy ja porakruunru 18 tunkeutuu 5 kallioon 6 muodostaen alkureiän. Tämän jälkeen poraus edullisesti keskeytetään, jolloin poratangon 17 syöttö-liike syöttöpalkkia 5 pitkin pysäytetään tai sekä syöt-töliike että poratangon 17 pyöritys keskeytetään. Tämä merkitsee molemmissa tapauksissa sitä, että poratanko 17 10 vapautetaan siihen vaikuttavasta syöttövoimasta. Tämän jälkeen nivelten 4 ja 11 voimalaitteet 11 ja 12, jotka ovat paineväliainesylintereitä, tyypillisesti hydrauli-sylintereitä, kytketään niin, että paineväliaine voi vapaasti virrata sylinterin tilasta toiseen ja männät voivat 15 siten vapaasti siirtyä puomin 2 ja palkin 5 taipumista johtuvien jännitysten aiheuttamien voimien vaikutuksesta, kunnes puomi 2 ja syöttöpalkki 5 ovat olennaisesti jänni-tyksettömiä. Kaikkiin niveliin 3, 8, 4 ja 11 sekä syöttö-palkin siirtovälineisiin 14 ja puomissa 2 mahdollisesti 20 olevat pituussuuntaisten siirtovälineiden liikkeitä mittaamaan on asennettu anturit, joiden avulla kulmat ja pituusuuntaiset siirtymät voidaan ilmaista ja joiden avulla syöttöpalkin 5 ja vastaavasti poratangon 17 suunta ja asema voidaan määritellä. Koska porausta suunniteltaessa 25 on porauslaitteessa olevalle mikrotietokoneelle annettu halutun porareiän koordinaatit ja suunnat, joiden perusteella mikrotietokone on ohjannut puomin 2 ja syöttöpalkin 5 alkuperäiseen porauksen aloitusasentoonsa, voidaan voimalaitteiden 10 ja 12 vapauttamisen jälkeen syntyneitten 30 kulma-arvojen perusteella määritellä, missä kohdassa muodostunut alkureikä todellisuudessa on. Edelleen tämän reiän arvojen perusteella voidaan laskea tarvittava suunta uudelle porareiälle ja sen pituus, jonka jälkeen puomia käännetään nivelten 3 ja 8 ympäri voimalaitteiden 7 ja 9 35 avulla ja syöttöpalkkia 5 käännetään nivelten 4 ja 11 11 79834 ympäri voimalaitteiden 10 ja 12 avulla samalla, kun syöt-töpalkkia 5 tarvittaessa siirretään siirtovälineiden 14 avulla pituussuunnassaan ja puomia mahdollisesti pidennetään ei-esitetyillä pituussiirtovälineillä niin, että 5 porakruunu 18 koko ajan pysyy jo poratussa aloitusreiässä. Kun poratanko 17 on jälleen saatu uudelleen lasketun reiän suuntaiseksi porakruunrun 18 ollessa jo porausaloitus-reiässä, työnnetään syöttöpalkki 5 kalliota vasten ja porareikä porataan jo aloitettua reikää jatkaen.

10 Kuviossa 4 on esitetty hydraulinen kytkentä, jonka avulla hydraulisylinterit voidaan menetelmän soveltamiseksi kytkeä vapaasti liikkuviksi. Sylinterissä 10 on mäntä 19, joka jakaa sylinterin 10 sisätilan kahteen kammioon 20 ja 21. Paineväliainesäiliöstä 22 paineväliainetta 15 pumpataan tarvittaessa pumpulla 23 suunnanohjausventtiilin 24 kautta paineohjattuun lukitusventtiiliin 25, joka pai-neväliainesyötön ollessa katkaistuna sulkee kammioihin 20 ja 21 johtavat kanavat estäen paineväliainevirtauksen kammioihin tai niistä pois. Näiden komponenttien rakenne 20 ja toiminta ovat sinänsä yleisesti tunnettuja eikä niitä sen vuoksi tarkemmin selitetä.

Sylinterin 10 kytkemiseksi vapaasti liikkuvaksi käytetään vapautusventtiiliä 26, joka on kytketty kammioihin 20 ja 21 erillisillä kanavilla 27 ja vastaavasti 28. 25 Venttiili 26 on toisaalta kytketty paineväliainesäiliöön 22 erillisellä kanavalla 29. Venttiiliä 26 ohjataan erillisellä signaalilla linjaa 30 pitkin, jolloin ohjaukseen voidaan käyttää esimerkiksi sähköistä signaalia tai sitä voidaan ohjata paineväliaineella käytettävästä venttii-30 listä riippuen. Kytkettäessä venttiili 26 toimintaan se kytkee sylinterin 10 kammiot 20 ja 21 kanavien 27 ja 28 välityksellä toistensa kanssa yhteyteen samalla, kun se kytkee molemmat yhteyteen paineväliainesäiliön 22 kanssa. Tämä on tarpeen siksi, että männän 19 varren vaikutuksesta 35 kammioiden 20 ja 21 tilavuudenmuutokset ovat samalla män- 12 79834 nän 19 liikkeen pituudella erilaiset ja liikesuunnasta riippuen on joko paineväliainetta johdettava sylinteristä 10 pois tai sitä on johdettava sinne lisää. Tällä kytkennällä paineväliaine voi tarpeen mukaan virrata kumpaan 5 suuntaan tahansa vapaasti ja sylinterin 10 liike on siten vapaa.

Kuvion 4 mukaisessa hydraulisessa kytkennässä on esitetty kytkentä vain yhdelle sylinterille 10. Vastaavalla tavalla voidaan jokaiselle mahdollisesti vapautet-10 tavaksi tarvittavalle sylinterille ja toimilaitteelle kuten hydrauliselle syöttömoottorille asentaa vapautus-venttiili, joka kytkee sen sylinterin kammiot ja painevä-liainesäiliön toisiinsa ohjaussignaalin avulla. Jokainen venttiili voidaan tällöin kytkeä toimintaan samanaikai-15 sesti tai yksi tai useampi kerrallaan tarpeen mukaan.

Edellä on esitetty vain eräitä esimerkkejä keksinnön mukaisesta menetelmästä ja sovitelmasta eikä keksintöä ole mitenkään rajattu niihin. Keksintöä voidaan vastaavalla tavalla soveltaa patenttivaatimusten puitteissa kaiken-20 laisiin porauslaitteisiin ja niissä käytettäviin porauspu-omeihin erilaiset pyöritettävät ja pituudeltaan muutettavat puomit ja syöttöpalkit mukaanlukien. Vastaavasti vapautettaviksi sopivia niveliä eivät ole pelkästään syöt-töpalkin ja puomin väliset nivelet, vaan myös puomin ja 25 alustan välisiä niveliä ja puomin tai syöttöpalkin pyö-rityslaitteistoja voidaan käyttää keksinnön mukaiseen tarkoitukseen. Nivelet voidaan menetelmän mukaisesti vapauttaa yksitellen tai useampi ennalta valitusti samanaikaisesti. Keksintöä sovellettaessa voidaan vapauttamis-30 vaihe tehdä myös poran pyöriessä, vaikkakin poratangon syöttö onkin pysäytetty. Edelleen, mikäli vapautuksen jälkeen tehdyssä mittauksessa todetaan, että muodostuneen alkureiän asema poikkeaa niin paljon suunnitellusta asemasta, että joko puomin rakenteen tai muiden reikien po-35 raamisen tai muun vastaavan syyn vuoksi reikä tulisi liian 13 798 34 vinoon suunniteltuun nähden tai voisi haitata muiden reikien porausta, voidaan poraus keskeyttää ja aloittaa uudelleen tunnetulla tavalla toisesta paikasta. Niveliä vapautettaessa on tietenkin olemassa mahdollisuus, että 5 porakruunu ei pysy alkureiässä, vaan irtoaa siitä, jolloin syöttöpalkki alkaa kääntyä vapaasti painovoiman vaikutuksesta. Tällaisessa tapauksessa anturit ilmaisevat tavanomaista nopeamman liikkeen, jolloin nivelet kytketään jälleen kiinteiksi ja siten ohjatuiksi ja poraus aloiteli) taan uudelleen tavanomaiseen tapaan. Edelleen, vaikka keksintöä on esitetty hydraulikäyttöisten puomien yhteydessä, voidaan sen mukaista menetelmää vastaavalla tavalla soveltaa myös muulla tavoin ja muunlaisilla käyttölaitteilla toteutettujen porauspuomien yhteydessä.

15

Claims (7)

1. Menetelmä reiän poraamiseksi kallioon (6) po-rauslaitteella, johon kuuluvat nivelten (3,8) ympäri kään-5 nettävissä oleva puomi (2), puomin (2) päässä sen suhteen nivelten (4,11) ympäri käännettävissä oleva, pituussuunnassaan puomin (2) suhteen siirrettävissä oleva syöttö-palkki ( 5), syöttöpalkin ( 5) kanssa samansuuntainen sen suhteen pituussuunnassaan siirrettävissä oleva porakruu-10 nulla (18) varustettu poratanko (17), kussakin nivelessä (3,4,8,11) olevat kulma-anturit nivelten (3,4,8,11) kään-tymäkulmien (α,β) mittaamiseksi, anturit syöttöpalkin (5) pituussuuntaisen aseman mittaamiseksi puomin (2) pään suhteen ja poratangon (17) pituussuuntaisen aseman mit-15 taamiseksi syöttöpalkin (5) suhteen ja antureihin kytketyt ohjausvälineet puomin (2) ja syöttöpalkin (5) liikkeiden sekä porauksen ohjaamiseksi, jossa menetelmässä porareiän pään saamiseksi olennaisesti ennalta haluttuun kohtaan kalliossa (6) poratanko (17) suunnataan ennalta määrättyyn 20 suuntaan ennalta suunnitellun porareiän kanssa samanak-selisesti kääntämällä puomia (2) ja/tai syöttöpalkkia (5) puomin (2) suhteen nivelten (3,4,8,11) ympäri ja poraus aloitetaan ennalta määrätystä kohdasta siirtämällä syöttö-palkkia (5) kallioon (6) päin, kunnes se koskettaa kallion 25 (6) pintaa, jonka jälkeen poratankoa (17) syötetään eteen päin ja porausta jatketaan, kunnes poratun reiän pää on olennaisesti ennalta määrätyssä kohdassa, jolloin porauksen aikana kaikki nivelet (3,4,8,11) ja syöttöpalkki (5) pituussuunnassaan ovat olennaisesti liikkumattomiksi luki-30 tut, tunnettu siitä, - että ensin porataan pituudeltaan sellainen aloi-tusreikä, jossa porakruunu (18) pysyy kallion (6) pintaan nähden pinnan suunnassa olennaisesti liikkumatta, - että ainakin sellainen määrä puomin (2) ja syöt-35 töpalkin (5) välisiä niveliä (4,11) ja/tai syöttöpalkki 15 79834 (5) pituussuunnassaan vapautetaan vapaasti liikkuviksi niin, että puomi (2) ja syöttöpalkki (5) voivat asettua vapaasti olennaisesti jännityksettömiksi porakruunun (18) ollessa edelleen aloitusreiässä, 5. että vapautettujen nivelten (4,11) ja/tai syöt- töpalkin (5) asettuneet asemat mitataan, - että asettuneiden asemien ja puomin (2) sekä syöttöpalkin (5) mittojen ja poratangon (17) syötetyn pituuden perusteella lasketaan aloitusreiän todellinen 10 sijainti sekä tarvittava suunta reiän poraamiseksi aloi-tusreiästä (C) haluttuun porareiän päättymiskohtaan (B), - että poratanko (17) suunnataan laskettuun suuntaan pitäen porakruunua (18) aloitusreiässä kääntämällä puomia (2) ja/tai syöttöpalkkia (5) nivelten (3,4,8,11) 15 ympäri ja/tai siirtämällä syöttöpalkkia (5) pituussuunnassaan, jonka jälkeen porausta jatketaan haluttuun poran-reiän päättymiskohtaan (B) asti.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että niveliä (4,11) ja/tai syöttöpalkki 20 pituussuunnassaan vapautetaan yksi kerrallaan järjestyksessä, kunnes olennaisesti jännityksetön tila on saavutettu.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lisäksi vapautetaan poratanko 25 (17) siihen vaikuttavasta syöttövoimasta.

4. Sovitelma patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi porauslaitteella, johon kuuluvat voimalaitteilla (7,9) nivelten (3,8) ympäri käännettävissä oleva puomi (2), puomin (2) päässä sen suhteen voimalait- 30 teillä (10,12) nivelten (4,11) ympäri käännettävissä oleva, pituussuunnassaan puomin (2) suhteen voimalaitteella (14) siirrettävissä oleva syöttöpalkki (5), syöttöpalkin (5) kanssa samansuuntainen sen suhteen pituussuunnassaan siirrettävissä oleva porakruunulla (18) varustettu pora- 35 tanko (17), kussakin nivelessä (3,4,8,11) olevat kulma- 16 798 34 anturit nivelten (3,4,8,11) kääntymäkulmien (α,β) mittaamiseksi, anturit syöttöpalkin (5) pituussuuntaisen aseman mittaamiseksi puomin (2) pään suhteen ja poratangon (17) pituussuuntaisen aseman mittaamiseksi syöttöpalkin (5) 5 suhteen ja antureihin kytketyt ohjausvälineet puomin (2) ja syöttöpalkin (5) liikkeiden sekä porauksen ohjaamiseksi, jolloin porauksen aikana kaikki nivelet (3,4,8,11) ja syöttöpalkki (5) pituussuunnassaan ovat voimalaitteiden (7,9,10,12 ja 14) avulla olennaisesti liikkumattomiksi 10 lukitut, tunnettu siitä, että sovitelmaan kuuluvat vapautuslaitteet (26-30) ainakin puomin (2) ja syöttöpalkin (5) välisten nivelten (4,11) ja/tai syöttöpalkin (5) pituussuunnassaan vapauttamiseksi vapaasti liikkumaan.

5. Patentivaatimuksen 4 mukainen sovitelma, t u n-15 n e t t u siitä, että vapautuslaitteet (26-30) on asennettu vapauttamaan voimalaitteet (10,12,14) vapaasti liikkuviksi, jolloin vastaavasti nivelet (4,11) ja syöttöpalkki (5) pituussuunnassaan ovat vapaasti liikkuvia.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen sovitelma, t u n-20 n e t t u siitä, että siihen kuuluvat lisäksi vapautus- laitteet poratangon (17) vapauttamiseksi siihen vaikuttavasta syöttövoimasta.

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen sovitelma, jossa voimalaitteet (7,9,10,12,14) ovat paineväliaine- 25 sylintereitä, joiden männän (19) eri puolilla oleviin paineväliainekammioihin (20,21) johtavissa paineväliaine-kanavissa on lukitusventtiili (25), joka sylinterin ollessa lukitustilassa erottaa kammiot (20,21) paineväli-ainelähteestä (23) ja paineväliainesäiliöstä (22), t u n-30 n e t t u siitä, että vapautusvälineisiin (26-30) kuuluu kutakin mahdollisesti vapaasti liikkumaan vapautettavaa paineväliainesylinteriä (10,12,14) kohti vapautusventtiili (26), joka on kytketty paineväliainekammioihin (20,21) johtaviin paineväliainekanaviin lukitusventtiilin (25) ja 35 paineväliainekammioiden (20,21) väliin ja vastaavasti 17 79834 paineväliainesäiliöön (22) ja joka on sylinterin (10,12, 14) vapauttamiseksi ohjattavissa kytkemään kammiot (20,21) ja säiliön (22) yhteyteen toistensa kanssa. ie 79334