SE462439B - Foerfarande och anordning foer reglering av matningsroerelsen hos en borrstaang vid borrning av berg - Google Patents

Description

462 439 Svagheten i detta arrangement är att när man, särskilt i mindre borranordningar, gör matarmotorns mat- ningsreglering tillräckligt lätt reagerande för rotations- tryckets variationer, måste matarmotorn överdimensioneras mångfaldigt. Förutom att detta är oekonomiskt, förorsa- kas härigenom fördröjningar i driften.

Från FI-patentskriften 55 893 är känd en anordning för minskning av matningskraften vid tilltagande rota- tionsmotstånd, i vilken anordning i matarmotorns tryck- linje monterats en utsläppsventil som kopplar trycklinjen snabbt till lågt tryck då rotationsmotståndet ökar. Ven- tilen får utlösande styrning från tryckförändringen i någondera porten hos rotationsmotorn.

Detta arrangemang har den nackdelen, att driften är diskontinuerlig och ryckig, varvid borranordningens matarmotor utför en sàgande och sålunda påfrestande rörelse. Därtill är man tvungen att upprätthålla ett bestämt mottryck på matarmotorns utloppssida för att matningsriktningen skall kunna omkastas, när ventilen tillåter trycket i den egentliga tryckporten att övergå till lågt tryck.

Föreliggande uppfinning avser att åstadkomma ett förfarande som eliminerar de ovannämnda nackdelarna.

Detta uppnås med ett förfarande enligt uppfinningen, vilken kännetecknas därav, att tryckena på mataranord- ningens trycksida och utloppssida styrs omvänt så, att då trycket på grund av nämnda tryckförändring stiger på den ena sidan, sjunker trycket på den andra sidan och tvärtom.

Uppfinningen är baserad på tanken, att mataranord- ningens matningskraft påverkas genom att kontinuerligt reglera trycket som råder i mataranordningens båda tryck- portar så, att när trycket i den ena tryckporten till följd av en förändring av rotationsanordningens rotations- motstånd stiger, sjunker trycket i den andra tryckporten och tvärtom när rotationsmotståndet återgår till det 462 439 normala. På detta sätt kan man vid tilltagande rotations- motstånd pâverka mataranordningens matningskraft, icke endast genom att höja mottrycket på mataranordningens utloppssida genom inverkan av rotationsmotorns förhöjda tryck, utan även genom att i motsvarande grad sänka driftstrycket på mataranordningens inloppssida. Ett dylikt arrangemang möjliggör en jämn, kontinuerlig reg- lering av matningskraften oberoende av rotationsmot- ståndet.

Uppfinningen avser även en anordning för utförande av nämnda förfarande och denna anordning kännetecknas av innehållet i patentkravet 2. Med en dylik anordning kan fördelarna med uppfinningen uppnås med enkla medel och kopplingar.

Uppfinningen beskrivs nedan närmare under hänvis- ning till bilagda ritningar, där figur 1 visar schematiskt en första utföringsform av en anordning enligt uppfinningen, I figur 2 visar schematiskt en andra utföringsform av anordningen, och figurerna 3 och 6 visar två exempel av anordningen enligt figur 1 utförda för omkastbar drift av rotations- motorn, figur 4 visar ett kopplingsschema för en borran- ordning, som kompletterats med en anordning enligt figur 3, figurerna 4A och 4B visar kopplingsschemat enligt figur 4 i normalt borrningsläge resp. i krossborrnings- läge, figurerna 5 och 7 visar två exempel på en anordning enligt figur 2 utförd för omkastbar drift av rotations- motorn.

Anordningen i figurerna 1 och 4 omfattar en tryck- mediedriven matarmotor 1 för förskjutning av en till en borranordning hörande borrmaskin 2 jämte borrstång 3 utmed en matarbalk 4 i riktning mot ett material som skall borras, dvs. i borriktningen, resp. för dragning 462 439 bortåt från materialet som skall borras, dvs. i åter- ställningsriktningen. Borranordningen omfattar ytter- ligare en tryckmediedriven rotationsmotor 5 för rotation av borrstången. Särskilt vid borrning av hårda material, omfattar borranordningen även av ett tryckmediedrivet slagelement 6 för riktning av axiella slag på borrstång- en. Slagelementet beskrivs emellertid ej närmare nedan, emedan dess arbete ej påverkar den uppfinningsenliga anordningens funktion.

Matarmotorn är medelst ledningar / och 8 förenad med en tryckmediepump 9, figur 4, och rotationsmotorns trycksida har medelst ledningar 10 och 11 förbundits med samma pump. Utloppssidan hos rotationsmotorn har medelst en ledning 12 förbundits med en behållare. Matarmotorn är medelst en ledning 13 förbunden med ledningen 10 på rotationsmotorns trycksida.

Tryckmediet för matarmotorn 1 inmatas vanligen reglerat till ett bestämt tryck, vilket optimerats för en bestämd störningsfri borrningssituation. Härvid motsvarar differensen mellan de tryck som råder i led- ningarna 7 och 13 den önskade matningskraften.

Rotationsmotorns 5 tryckmedium inmatas vanligen reglerat till en bestämd kvantitet per tidsenhet, vilken optimerats för en bestämd störningsfri borrningssituation.

Tryckmediemängden som strömmar i ledningen 10 motsvarar summan av mängderna som kommer från ledningarna 13 och 11, vilken strömningsmängd motsvarar den önskade rotations- hastigheten.

Till matarmotorns ledning 7 har kopplats en tryck- regleringsventil 14, vilken i ett ändläge öppnar en förbindelse från ledningen 8 till matarmotorns ledning 7 och i ett andra ändläge stänger den nämnda förbindelsen och öppnar ledningens 7 förbindelse via en ledning 15 till behållaren. ventilen får sin styrning från matar- motorns ledning 13 via en ledning 16.

Figur 4 visar ett kopplingsschema för borranord- 462 439 ningen, vilket schema kompletterats med en anordning enligt figur 3, som motsvarar anordningen enligt figur 1 men utförd för rotationsmotorns omkastbara drift.

Matarmotorn 1 har förbundits medelst ledningarna 7 och 8 med pumpen 9 via ledningar 14, 26 och 27. Emedan borrstången 3 kan önskas utdragen ur ett hål även medelst manuell styrning, t.ex. när hålet färdigställts, har matarmotorns ledning 13 förbundits med en riktventil 27 medIÜäq>ærenledning30 via en motventil 29. I detta utdragsskede fungerar ledningarna 7 och 8 såsom retur- linje och för möjliggörande av tryckmediets återströmning förbigås tryckregleringsventilen 14 med hjälp av en led- ning 32 via en motventil 31. På samma sätt förbigås tryckregleringsventilen 25 med hjälp av en ledning 34 via en motventil 33. Riktventilen 27 är här försedd med beredskap för styrning i bägge riktningarna.

Rotationsmotorn 5 har medelst ledningarna 10 och 11 förbundits med pumpen 9 via en mängdregleringsventil 24 och en riktventil 21 och även medelst ledningen 12 via den andra mängdregleringsventilen 24 till samma rikt- ventil 21. Riktventilen 21 har försetts med beredskap för styrning i bägge riktningarna.

Matarmotorns ledning 13, viiken i normalt borrläge fungerar såsom returledning för matarmotorn, har med hjälp av en omkastbar motventil 22 förbundits till den trycklinje i rotationsmotorn, som pa grund av den medelst ventilen 21 valda rotationsriktningen har ett högre tryck.

Den till matarmotorns ledning 7 kopplade tryckreg- leringsventilen 14 förbinder ledningen 8 med matarmotorns ledning 7 alltid när tryckkraften som påverkar ventilens 13 manövreringsanordning 17 är mindre än inställningen av ventilens regleranordning 18.

Slagelementet 6 är här medelst en riktventil 28 förbunden med samma pump 9.

Det i systemet rådande maximitrycket begränsas medelst en ventil 25. 462 439 Med den till ledningen 8 kopplade tryckreglerings- Venfiilen 26 re9leräS Optimitrycket på matarmotorns tryck- sida i en störningsfri borrningssituation och samtidigt alltså den största matningskraften, med vilken matar- motorn trycker borrmaskinen 2 jämte borrstàng 3 i rikt- ning mot materialet som skall borras i denna borrnings- situation.

Kopplingsschemat för den i figur 4 visade borr- ningsanordningen är i övrigt till sina detaljer av sed- vanligt utförande och den beskrivs därför ej mera ingående.

I en normal borrningssituation, figur 4A, matar tryckmediepumpen tryckmedel till matarmotorn 1 via ven- tilerna 27 och 26, ledningen 8, ventilen 14 och ledningen 7. Tryckmediet strömmar genom matarmotorn 1 och roterar densamma i en sådan riktning, att borrmaskinen jämte borrstång rör sig i borriktningen. Emedan matarmotorn upptar energi ur tryckmediet, har tryckmediet som lämnar matarmotorn ett lägre tryck i ledningen 13 på utlopps- sidan än i ledningen 7 på inloppssidan.

I figurerna 4A och 4B visas tryckmediet med högt tryck med tjocka heldragna linjer, tryckmediet med lägre tryck med tjocka brutna linjer och tryckmediet med det lägsta trycket med tjocka punktstreck.

Tryckmediet med det lägre trycket strömmar via matarmotorns ledning 13 till ledningen 10 på matarmotorns trycksida. Emedan rotationsmotorn kräver mycket energi, är det ändamålsenligt att dessutom leda från pumpen till ledningen 11 en medelst ventilen 24 reglerad mängd tryck- medel, som sammanflyter med tryckmediet som kommer från ledningen 13. Tryckmediet roterar rotationsmotorn, vilken i sin tur roterar borrstàngen under borrningen. På detta sätt reglerar man medelst ventilen 24 borrstångens rotationshastighet till önskad storlek. Samtidigt riktar slagelementet 6 successiva slag på borrstàngen.

I borrningssituationen råder sålunda i ledningarna 462 459 , 11, 13 och 16 ett högre tryck än i ledningen 12, varvid differensen motsvarar borrstångens rotationsmot- stånd. Likaledes råder i ledningen 7 ett högre tryck än i ledningen 13, varvid differensen motsvarar den mat- ningskraft, med vilken matarmotorn 1 trycker borrstången i riktning mot berget. Därtill är trycket i ledningen 7 lika stort som eller mindre än i ledningen 8 och därför bestämmer ledningens 8 tryck maximivärdet för matningskraften. I praktiken väljs emellertid ventilens 14 manövreringsanordning 17, t.ex. arealen som verkar på ventilspindeln och läget hos ventilens regleringsanordning 18 så,att trycket som i en normal borrningssituation råder i ledningen 7 är lika stort som eller endast något mindre än trycket i ledningen 8.

Figur 4B visar en krossborrningssituation. När borrstången träffar en spricka eller ett krossat parti i berget, ökar borrstångens rotationsmotstánd. Därför ökar trycket i rotationsmotorns 5 ledning på trycksidan och sålunda även i ledningarna 11, 13 och 16. Härigenom verkar på matarmotorns 1 utloppssida ett högre tryck än i en normal borrningssituation. Ökningen av trycket i ventilens14 styrledning 16 åstadkommer att riktventilens spindel börjar allt mera strypa tryckmedieströmningen som kommer från ledningen 8 till ledningen 7 på matar- motorns trycksida, varvid trycket i ledningen 7 och i matarmotorns tryckport sjunker. När man sålunda dels höjt trycket som råder i ledningen på matarmotorns ut- loppssida och dels sänkt trycket som råder i ledningen 7 på inloppssidan, har man åstadkommit en önskad sänkning av den av matarmotorn förorsakade matningskraften och sålunda hindrat att borrstången kilar fast.

Tryckregleringsventilen 14 jämte manövreringsan- ordning 17 och regleringsanordningen 18, som kan utgöras av t.ex. en fjäder, kan utformas så, att ifall rotationen trots det föregående ännu tilltar, kommer ventilen till slut att helt avstänga strömningen från ledningen 8 till 46 J).

CN ledningen 7 och öppna förbindelsen frán ledningen 7 till det låga trycket i ledningen 15, vilket visas i figur 4B.

Härvid har trycket i matarmotorns ledning 13 blivit större än i ledningen 7, varvid tryckmediets strömning genom matarmotorn och dess rotationsriktning ändras till den motsatta och matarmotorn drar ut borrstången ur det .krossade partiet.

I den alternativa anordning, som visas i figur 2, har de motsvarande delarna försetts med samma hänvis- ningssiffror som i figur 1. I utloppsledningen 12 för rotationsmotorn 5 har monterats en strypning 19 och ven- tilens 14' styrning har tagits från ledningen 12 pà ett ställe mellan motorn och strypningen medelst ledningen 20.

När rotationsmotorn roterar, förorsakar tryckmediet som strömmar i utloppsledningen 12 en tryckförlust över strypningen. När rotationsmotståndet är litet och vätske- strömningen är stor, håller trycket som verkar över stryp- ningen via ledningen 20 ventilen 14' öppen så, att tryck- vätska kan strömma genom ventilen via ledningarna 8, 7 till matarmotorn 1 och vidare via ledningarna 13, 10 till rotationsmotorn 5, varvid driften är normal.

Då rotationsmotståndet ökar, minskar strömningen av tryckmediet i ledningen 12 och tryckförlusten över strypningen 19 sjunker sålunda på motsvarande sätt. Tryck- sänkningen styr via ledningen 20 ventilen 14' så, att ventilen, när rotationsmotståndet blivit tillräckligt stort och trycket sjunkit tillräckligt i ledningen 20, omkastar tryckmedieströmmen genom matarmotorn till den motsatta och sålunda ändrar borrstångens borrörelse till en returrörelse på samma sätt som beskrivits i samband med figur 1.

I figur 3 visas ett arrangement som liknar arran- gemanget enligt figur 1 för ett sådant driftsfall, där rotationen önskas dubbelriktad och rotationsmotorn är valbart roterbar i olika riktningar.

En av rotationsmotorns 5 tryckmedieledningar 10, 462 439 11 eller 12' kan valbart kopplas till pumpen såsom en tryckkanal och en andra ledning till behållaren såsom en utloppskanal. Den i figur 4 visade, i kopplingsschemat inritade riktventilen 21 är försedd med erforderlig om- kopplingsberedskap.

För att ledningen 13 som kommer från matarmotorn 1 skall kunna kopplas till den i varje enskilt fall såsom tryckledning fungerande ledning, har mellan ledningarna och 12' monterats en omkastbar motventil 22, varvid kopplingen i princip fungerar enligt figur 1.

Figur 5 visar ett arrangemang liknande figur 2, där rotationsmotorn är dubbelriktad.

Mellan ledningarna 10 och 12' har ventilen 23 monterats, genom vilken tryckregleringsventilens 14 led- ning 20 är kopplad städse till den ledning, i vilken ett lägre tryck råder, varvid driften i bägge rotations- riktningarna är likadan som i figur 2. En dubbelriktad strypning på retursidan åstadkoms genom att i ledningarna 11 och 12' montera motståndsmotventiler 19'.

Figur 6 visar ett arrangemang enligt figur 1 kompletterat med en dubbelriktad funktion hos rotations- motorn. Till rotationsmotorns ledningar 10 och 12' har kopplats en riktventil 35, vilken möjliggör en omkastning av rotationsmotorns tryckportar och sålunda en ändring av rotationsriktningen. För övrigt fungerar arrangemanget helt enligt figur 1.

Figur 7 visar ett arrangemang enligt figur 2 kom- pletterat med en dubbelriktad funktion hos rotationsmotorn.

Till rotationsmotorns ledningar 10 och 12' har kopplats en riktventil 35, vilken möjliggör en omkastning av rota- tionsmotorns tryckportar och sålunda en ändring av rota- tionsriktningen. I övrigt fungerar arrangemanget helt enligt figur 2.

Ritningarna och den anslutna beskrivningen är endast avsedda att åskådliggöra uppfinningens tanke. I detalj kan förfarandet och anordningen enligt uppfinningen variera 462 459 ln°m ramen for Patentkraven. I stället för en matarmotor kan även en tfYCkmediecylinder el.dyl förskjutningsanord- ning fungera sàsøm mataranordning

Claims (2)

10 15 20 25 30 4 6 2 4 3 9 ll PATENTKRAV

1. Sätt att reglera matningsrörelsen hos en borr- stång (3) vid borrning av berg, varvid borrstången (3) roteras av en tryckmediedriven rotationsmotor (5), som har en trycksida (10) för ett tryckmedium, trycket på trycksidan (10) ändras till svar på en ändring av rotationsmotorns (5) rotationsmotstånd, borrstången (3) matas i borrningsriktningen och en motsatt matningsriktning av en tryckmediedriven ma- taranordning (1), som har en trycksida (7) och en ut- loppssida (13) för ett tryckmedium, mataranordningen (1) svarar på en tryckskillnad mellan tryckmediet på trycksidan (7) och utloppssidan (13) genom att mata borrstången (3) i borrningsrikt- ningen, då tryckmediet på trycksidan (7) har ett högre ' tryck än tryckmediet på utloppssidan (13) och nämnda motsatta matningsriktning, då tryckmediet på trycksidan (7) har ett lägre tryck än tryckmediet på utloppssidan (13), en på ändringen av rotationsmotorns (5) rotations- motstånd beroende tryckförändring hos tryckmediet på rotationsmotorns (5) trycksida (10) avkännes, k ä n n e t e c k n a t av att tryckförändringen bringas att inverka på tryck- mediets tryck på mataranordningens (1) utloppssida (13), så att detta tryck höjs då trycket på rotationsmotorns (5) trycksida höjs och vice versa; och att tryckmediets tryck på mataranordningens (1) trycksida (7) styrs omvänt mot tryckförändringen, så att detta tryck sänks då trycket på rotationsmotorns (5) trycksida (10) höjs och vice versa.

2. Anordning för reglering av matningsrörelsen hos en borrstâng (3) för borrning av berg, vilken an- ordning har 462 439 10 15 20 25 30 35 12 en tryckmediedriven rotationsmotor (5) för rota- tion av borrstången (3), varvid rotationsmotorn (5) har en trycksida (10) för ett tryckmedium, vars tryck på trycksidan (10) ändras till svar på en ändring av rotationsmotorns (5) rotationsmotstånd, en tryckmediedriven mataranordning (1) för mat- ning av borrstången i en borrningsriktning och i en motsatt matningsriktning, varvid mataranordningen (1) har en trycksida (7) och en utloppssida (13), varvid tryckmediet i mataranordningen (1) svarar på en tryck- skillnad mellan tryckmediet på trycksidan (7) och ut- loppssidan (13), genom matning av borrstången (3) i borrningsriktningen när tryckmediet på trycksidan (7) har ett högre tryck än tryckmediet på utloppssidan (13), och genom matning i motsatt matningsriktning då tryck- mediet på trycksidan (7) har ett lägre tryck än tryck- mediet på utloppssidan (13), och tryckmedieanslutningsorgan för matning av tryck- mediet till rotationsmotorns (5) och mataranordningens (1) trycksidor (10 resp 7), k ä n n e t e c k n a d av att tryckmedieanslutningsorganen ansluter rota- tionsmotorns (5) trycksida (10) till mataranordningens (6) utloppssida (l3); organ (14, 16; 14, 20), som åstadkommer att den på rotationsmotståndet beroende tryckförändringen hos tryckmediet på rotationsmotorns (5) trycksida (10) över- förs dels omvänt till tryckmediet på mataranordningens (1) trycksida (7), dels direkt till tryckmediet på ma- taranordningens (1) utloppssida (13) i beroende av tryck- förändringen, så att då trycket ökar på rotationsmotorns (5) trycksida (10) minskar trycket på mataranordningens (1) trycksida (7) och ökar trycket på mataranordningens (1) utloppssida (13), medan då trycket minskar på rota- tionsmotorns (5) firycksida (10) ökar trycket på matar- anordningens (1) trycksida (7) medan trycket minskar på mataranordningens (1) utloppssida (13).