PL200304B1 - Teleskopowa żerdź wiertnicza - Google Patents

Abstract

Teleskopowa zerd z wiertnicza z co najmniej dwoma przesuwnymi wzgl edem siebie pr etami graniatkami, które posiadaj a elementy do przeno- szenia momentu obrotowego na s asiedni pr et graniatk e, charakteryzuje si e tym, ze co najmniej jeden z pr etów graniatek (20) jest zbudowany z co najmniej dwóch segmentów (22, 24, 26), które s a wykonane z ró znych materia lów. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest teleskopowa żerdź wiertnicza z co najmniej dwoma przesuwnymi względem siebie prętami graniatkami, które posiadają elementy do przenoszenia momentu obrotowego na sąsiedni pręt graniatki.

Tego rodzaju teleskopowe żerdzie wiertnicze są konieczne do przeprowadzenia tak zwanych sposobów wiercenia graniatkami, które należą do najbardziej elastycznych technik dla wytwarzania słupów fundamentowych dla budynków. Przy tym moment obrotowy przyrządu wiertniczego jest przenoszony z przesuwnej na słupie w górę i w dół przekładni obrotowej na żerdź wiertniczą, tak zwaną żerdź graniatkę. Żerdź graniatka składa się z szeregu leżących jeden w drugim rurowych prętów graniatek, z których leżący najdalej wewnątrz jest zawieszony na linie przyrządu i dlatego może być przesuwany w górę i w dół. Dzięki temu żerdź graniatka jest teleskopowa. U dołu na pręcie graniatki położonym najdalej wewnątrz zamocowane jest narzędzie wiertnicze. Za pomocą mniej lub bardziej pionowych listew na zewnątrz każdej z rur prętów graniatki i odpowiednich pionowych rowków zabierających na przylegającym pręcie graniatki, odpowiednio do złącza wał-piasta, przenoszony jest moment obrotowy, a tym samym ruch obrotowy z jednej żerdzi graniatki na drugą. W ten sposób ruch obrotowy jest przenoszony z przekładni obrotowej na narzędzie wiertnicze w otworze wiertniczym.

Teleskopowanie realizuje się w następujący sposób. Na początku, gdy żerdź graniatkowa znajduje się całkowicie na zewnątrz otworu wiertniczego, wszystkie pręty graniatki swoim dolnym zderzakiem przylegają do graniatki pręta, położonego najniżej, zwanego również „graniatką wewnętrzną”. Tym samym całkowicie wsunięta żerdź graniatka jest zawieszona za pomocą graniatki wewnętrznej na linie graniatki. Gdy żerdź graniatki zostanie opuszczona do otworu, wówczas w określonym momencie górny zderzak żerdzi graniatki uderza o zderzak przekładni obrotowej i tam spoczywa. Podczas dalszego opuszczania, pozostałe pręty graniatki przesuwają się do dołu, do chwili, gdy następny wewnętrzny pręt graniatki swoim górnym zderzakiem „pozostaje zawieszony” na dolnym końcu położonego najdalej na zewnątrz pręta graniatki. Proces ten można kontynuować do momentu, aż żerdź graniatką zostanie całkowicie wysunięta. Tego rodzaju żerdzie graniatki są znane przykładowo z opisu EP O 376 239 A lub US 3,517,760.

Moment obrotowy może być przenoszony w każdym stanie wysunięcia pręta graniatki. Drążki graniatki przylegają do dolnego zderzaka na najbliżej leżącym wewnętrznym pręcie graniatce albo są zawieszone swoim górnym zderzakiem na najbliższej zewnętrznej. Przy tym w przypadku wszystkich prętów graniatek moment obrotowy jest przenoszony na górnym lub na dolnym końcu. Tylko w przypadku odpowiednio jednej rury graniatki, to znaczy położonej najdalej na zewnątrz spośród tych, które przylegają u dołu do położonej najdalej do wewnątrz, zabierak graniatki najbliższej zewnętrznej rury wchodzi w określonym miejscu między górnym a dolnym końcem w listwy graniatki i w tym miejscu przenosi moment obrotowy.

W przypadku tak zwanych „zaryglowanych żerdzi graniatek” poza przenoszeniem momentu obrotowego, przenoszona jest również siła pionowa z sań, na których przekładnia obrotowa przesuwa się po słupie w górę i w dół, poprzez żerdź graniatkę na narzędzie wiertnicze, w celu wytworzenia docisku, koniecznego do obróbki ubytkowej gruntu. W tym celu, na wszystkich prętach graniatkach, odpowiednio w określonych odstępach, umieszczone są kieszenie ryglujące.

Z opisu EP O 335 059 A znana jest żerdź z uzębionymi listwami zabierającymi, które umożliwiają osiowe przenoszenie siły w wielu położeniach, odpowiednio do podziałki uzębienia.

Jako materiał na żerdzie graniatki stosuje się stal z odpowiednich stopów, w celu zapewnienia koniecznej wytrzymałości podczas eksploatacji. Przy tym przenoszony moment obrotowy określa wymiary średnicy i grubości prętów graniatek. Stosunkowo duży ciężar żerdzi graniatek konieczny jest, zwłaszcza do wiercenia na większych głębokościach, które wymagają zastosowania odpowiednio długich żerdzi graniatek. Ciężar ten jest istotny nie tylko do wykonania koniecznych wciągarek i napędów, lecz również do uzyskania statyki słupa, na którym jest zawieszona żerdź wiertnicza. Ponieważ oś wiercenia musi leżeć przed gąsienicami przyrządu wiertniczego, co jest uwarunkowane konstrukcyjnie, to ciężka żerdź graniatka oznacza odpowiednio wysoki moment wywracający przyrządu. W celu uzyskania wystarczającej stabilności, musi być on odpowiednio wysoko balastowany, co z kolei wymaga użycia większego i stabilniejszego pojazdu gąsienicowego, co powoduje zwiększenie kosztów i ograniczeń podczas transportu i pozycjonowania przyrządu wiertniczego.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie teleskopowej żerdzi graniatki, która umożliwia przeprowadzenie optymalnych i tanich prac wiertniczych.

PL 200 304 B1

Zadanie to rozwiązano według wynalazku za pomocą teleskopowej żerdzi graniatki o cechach zastrzeżenia 1. Korzystne postacie wykonania są podane w zastrzeżeniach zależnych.

Wynalazek charakteryzuje się tym, że co najmniej jeden z prętów graniatek jest zbudowany z co najmniej dwóch segmentów prętowych, które są wykonane z różnych materiałów. Podstawowa idea wynalazku polega na rozpoznaniu, że na pręcie graniatce znajdują się obszary o zróżnicowanym działaniu i obciążeniu. Zgodnie z wynalazkiem, obszary podlegające większemu obciążeniu i dociskowi mogą być wytworzone z materiału o odpowiednio dużej wytrzymałości, natomiast obszary o mniejszym obciążeniu i docisku z materiału o mniejszej wytrzymałości. Umożliwia to wykonanie konstrukcji żerdzi graniatki, dostosowanej do działania i odpowiadającej potrzebom, przy czym uzyskuje się oszczędności materiału o wysokiej wytrzymałości, a tym samym drogiego.

Zwłaszcza w przypadku dłuższych żerdzi graniatek, stosowanych do większych głębokości wiercenia, znaczne obniżenie ciężaru uzyskuje się według wynalazku dzięki temu, że materiał segmentów prętowych stanowi lekki materiał budowlany, korzystnie tworzywo sztuczne, wzmocnione włóknem węglowym. Można również stosować różne inne lekkie materiały budowlane, przykładowo metale lekkie.

W układzie zestawionym z segmentów rurowych lub prętowych, tworzywo sztuczne wzmocnione włóknem węglowym umożliwia dostateczne przenoszenie momentu obrotowego i przenoszenie sił osiowych.

W obszarach o wysokim docisku, jaki ma miejsce wówczas, gdy momenty obrotowe i siły są przenoszone z jednego pręta graniatki na sąsiedni, można zastosować materiał ciężki i o odpowiednio dużej wytrzymałości, przykładowo stal z odpowiedniego stopu.

Zgodnie z wynalazkiem, element do przenoszenia momentu obrotowego jest ukształtowany na segmencie prętowym, który jest wykonany ze stali. Korzystnie górny koniec i/lub dolny koniec pręta graniatki na segmencie prętowym jest ukształtowany ze stali. W celu przenoszenia momentu obrotowego i siły w jednym odcinku, lub w szeregu odcinkach znajdujących się między nimi, można umieścić dalsze urządzenia do przenoszenia. Przy tym dalsze segmenty prętowe, umieszczone między segmentami prętowymi ze stali, mogą być wykonane z lekkiego materiału budowlanego.

Odpowiednio do spełnionych funkcji, poszczególne pręty graniatki są ukształtowane w postaci rury, przy czym wewnętrzna graniatka może mieć postać masywnego pręta. Poszczególne pręty graniatki mogą mieć dowolny przekrój poprzeczny.

Zgodnie z wynalazkiem, szczególnie korzystną proporcję między ciężarem a sztywnością obracania uzyskuje się wówczas, gdy segmenty prętowe są ukształtowane w postaci rury o przekroju poprzecznym w postaci pierścienia kołowego. Szczególnie wysoką sztywność obracania uzyskuje się w przypadku przekroju poprzecznego o kształcie pierścienia kołowego, przede wszystkim dla lekkich segmentów konstrukcyjnych z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem węglowym.

Poza możliwością przenoszenia momentu obrotowego, żerdź wiertnicza według wynalazku charakteryzuje się tym, że segmenty prętowe posiadają elementy do przenoszenia siły osiowej na sąsiednie pręty graniatki. Korzystnie elementy do przenoszenia siły osiowej są ukształtowane wspólnie z elementami do przenoszenia momentu obrotowego, przykładowo jako tak zwane kieszenie ryglujące.

Zgodnie z wynalazkiem, szczególnie mocną żerdź wiertniczą uzyskuje się dzięki temu, że elementy do przenoszenia obrotowego i/lub elementy do przenoszenia siły osiowej posiadają elementy złącza kształtowego.

Korzystnie elementy złącza kształtowego posiadają listwy zderzakowe, kieszenie ryglujące i/lub rowki zabierające. Dzięki temu między poszczególnymi prętami graniatkami uzyskuje się przenoszenie momentu obrotowego i przenoszenie siły, jak w przypadku znanych złączy wał-piasta.

Zasadniczo, w przypadku segmentów prętowych z lekkiego materiału budowlanego nie następuje przenoszenie momentu obrotowego i siły bezpośrednio przez sąsiedni pręt graniatkę, ponieważ prowadzi to do szczególnie dużych docisków. Tym samym tego rodzaju segmenty prętowe na swojej powierzchni zewnętrznej mogą być gładkie, jak zwykłe rury. W celu uzyskania możliwości niezawodnego przesuwania teleskopowego, zgodnie z wynalazkiem na segmencie prętowym z lekkiego materiału budowlanego znajdują się usytuowane osiowo listwy prowadzące. Ponieważ nie służą one do bezpośredniego przenoszenia siły, toteż listwy prowadzące mogą być zamocowane później na segmentach prętowych za pomocą odpowiednich urządzeń łączących.

Dalsze ukształtowanie wynalazku polega na tym, że zewnętrzny pręt graniatka jest całkowicie wykonany z metalu. Korzystnie na zewnętrznym pręcie graniatce jest umieszczona duża ilość elementów do przenoszenia momentu obrotowego i/lub siły osiowej, które są umieszczone na różnej wysokości.

PL 200 304 B1

Przy tym zewnętrzny pręt graniatki może umożliwić przenoszenie momentu obrotowego na swojej całej długości. W ten sposób, w przypadku innych prętów graniatki ilość elementów do przenoszenia momentu obrotowego, względnie do przenoszenia sił osiowych, może być ograniczona do dwóch. Wówczas przy opuszczaniu żerdzi graniatki, pręt graniatka położony najdalej na zewnątrz musi być najpierw zablokowany na odpowiedniej wysokości, w celu napędu obrotowego. Można to przeprowadzić w sposób bierny za pomocą mechanizmu podobnego do zamknięcia bagnetowego, albo w sposób czynny za pomocą mechanizmu, wychodzącego od napędu obrotowego. Następnie żerdź graniatka zostaje opuszczona w ten sposób, że wszystkie inne pręty graniatki zostały całkowicie wysunięte lub wcale nie zostały wysunięte. Przy tym dzięki całkowitemu wysunięciu zewnętrznego pręta graniatki zapewniona jest bardzo dobra bierna ochrona wysuniętej żerdzi wiertniczej.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wewnętrzny pręt graniatkę według wynalazku, w widoku perspektywicznym, a fig. 2 - żerdź wiertniczą według wynalazku z prętem graniatką z fig. 1, w widoku perspektywicznym i częściowym przekroju.

W postaci wykonania wynalazku, przedstawionej schematycznie na fig. 1 i 2, uwidoczniona jest prosta, teleskopowa żerdź wiertnicza 10 z pierwszym, wewnętrznym prętem graniatką 20 i drugim, zewnętrznym prętem graniatką 40. Wewnętrzny pręt graniatką 20 jest utworzony z trzech rurowych segmentów, to znaczy z górnego segmentu 22, dolnego segmentu 24 i umieszczonego między nimi środkowego segmentu 26. W górnym segmencie 22 i w dolnym segmencie 24 umieszczonych jest wzdłuż obwodu odpowiednio szereg elementów 27 do przenoszenia momentu obrotowego i sił osiowych.

W tym celu dolny segment 24 posiada osiowe listwy zderzakowe 28, które odpowiednio na swoich obu końcach są ograniczone w jednym kierunku przez zderzaki osiowe 30a, 30b. Za pomocą listwy zderzakowej 28 i obu graniczących ze sobą i umieszczonych we wzajemnym odstępie względem siebie zderzaków osiowych 30a, 30b utworzona jest kieszeń ryglująca 32, w której może być przyjmowany zabierak przylegającego pręta graniatki. W kierunku obwodowym, oba zderzaki osiowe 30a, 30b są umieszczone w określonym odstępie od następnej listwy zderzakowej 28, przy czym utworzone jest wybranie 31 do osiowego przejścia zabieraka.

Na górnym segmencie 22 jest odpowiednio ukształtowany element 27 do przenoszenia momentu obrotowego i siły, przy czym na dolnym końcu listwy zderzakowej 28 umieszczony jest tylko jeden zderzak osiowy 30c. Górny segment 22 i dolny segment 24 z ukształtowanymi na nich listwami zderzakowymi 28 i zderzakami osiowymi 30 są wykonane ze stali, która zapewnia konieczną wytrzymałość, zwłaszcza listwie zderzakowej 28 i zderzakom osiowym 30, podczas przenoszenia siły między poszczególnymi prętami graniatkami 20, 40.

Natomiast środkowy segment 26 jest wykonany z lekkiego materiału budowlanego, zwłaszcza tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem węglowym. Rurowy, środkowy segment 26, poprzez odpowiednie urządzenia łączące, jest trwale połączony swoimi obydwoma wolnymi końcami z górnym segmentem 22 lub dolnym segmentem 24. Na zewnętrznej powierzchni środkowego segmentu 26 mogą być zamocowane osiowe usytuowane listwy prowadzące 34, które nie służą jednak do przenoszenia momentu obrotowego, lecz do prowadzonego teleskopowania.

W tym celu na wewnętrznej powierzchni zewnętrznego pręta graniatki 40 są umieszczone odpowiednio umieszczone elementy do osiowego prowadzenia 42 z wykonanymi w nich rowkami prowadzącymi, w które wchodzą listwy prowadzące 34. Ponadto na wewnętrznej powierzchni zewnętrznego pręta graniatki 40 do przenoszenia momentu obrotowego jest umieszczony co najmniej jeden zabierak 44. Dzięki opuszczaniu i unoszeniu wewnętrznego pręta graniatki 20 za pomocą nie przedstawionej liny graniatki, zabierak 44 wchodzi przez wybranie 31 w obszar kieszeni ryglującej 32 w dolnym segmencie 24 wewnętrznego pręta graniatki 20. Przenoszenie momentu obrotowego lub siły osiowej między obydwoma prętami graniatkami 20, 40 przeprowadza się dzięki stykowi z listwą zderzakową 28 lub powierzchniami zderzakowymi dolnego zderzaka osiowego 30a lub górnego zderzaka osiowego 30b. Na wewnętrznym pręcie graniatki 20 umieszczony jest nie przedstawiony uchwyt narzędziowy. Żerdź graniatka według wynalazku jest przeznaczona nie tylko do ustalania narzędzi wiertniczych i frezów, lecz również innych narzędzi do obróbki gruntu, przykładowo chwytaków.

Claims (11)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Teleskopoważerdźwiertniczaz co najmniejdwoma przesuwnymi względem siebie prętami graniatkami, Otózs posiadają slsmsnty źp ozasapkasaia mpmsatw pbzptpwsgp aa kąuibźai pręt graaiatOi, znamienna tym, żs op najmnisj jsźsn a prętów graniatsk (20) jsut abwźpwany a op najmnisj źwóoh ksgmsntów prdtpwyoh (22, 24, 26), Otórs uą wykpnans a różnych matsriałów.
2. 2. Teleskopown żerdźwnSłuwzaatrz. 1 ,zznmieenntym, żemn-eSa-s ksmnstów pręto-wyo (22) utanpwi Iskki matsriał bwźpwlany, Opraystnis twpraywp uatwoans, wamponipns włóknsm węglpwym.
3. 3. Teleskopown zetoź wwSłuw zaatrz. 1 albb 2, z znmieenn tym, że plesmst (22) dź ροζζ^uasnia mpmsntw pbrptpwsgp jsut wkuatałt-wany na ksgmsnois prętowym (22, 24), który jsut wykonany as utali.
4. 4. TelesUopownżerdźwnSłuw ζ.-^ζ. 1 - 3, zznameennatm. że gimn koniesi1iuWdźlna kknies pręta graniatki (20) na usgmsnois prętowym (22, 24) jsut wkuatałt-wany as utali.
5. 5. TelesUopownżerdźwnSłuwzaatrz.1 , 4, zznmieenntym. że s ksmnstyp rętownj22,22. 22) uą wkuatałtowans w pnutaoi rwry o praskrpjw oporesoanym w pnutaoi oisrśoisnia kpłnwsgp.
6. 6. TelesUopown żesdź wnSłuw ζ.-^ζ. 1 p 5, zznmieenn timm że sksmnsty patowe @2, 22) pnuiaźają sismsnty źn prasn-kasnia kiły nuinwsj na uąuisźnis pręty graniatki (40).
7. 7. TelesUopownżerdźwnSłuw ζ.ι^ζ.Ή 6, zznmieenntym. że elemnstydź przasaszasiaoprntnwsgp i/lwb sismsnty źn prasn-kasnia kiły nuinwsj pnuiaźają sismsnty ałąoaa kuatałtpwsgp .
8. 8. TelesUopownżerZźwnSłuw ζ.-^ζ. 1 - 7, zznmieenntym. że elemnstyzłącoa Poztaaownsg pnuiaźają liutwy aźsraaknws (28), kisuasnis ryglwjąos (3) i/lwb rowki aabisrająos.
9. 9. TelesUooown zerdźwnSłιłwzeatrz. 1 - 8,z znmieenntym. że rm sesmnsaieprętownm (20) a lsOOisgo matsriałw bwźowlansgo anajźwją uię wuytwowans ouiowo liutwy prowaźaąos (34).
10. 10. TelesUooownżerdźwnSłuw zaak^:z.1 - 9, zznmieenntym. że zawnatrzeaprętgrzaia-ko(44) jsut oałOowiois wykonany a mstalw.
11. 11. TelesUooown perZźwnSłuwzaatrz. 1 - 10, pznmieenn Pe rm pawnatrzeam p^ęie przniatos (40) jsut wmisuaoaona źwea ilość slsmsntów źo prasn-kasnia momsntw obrotowsgo i/lwb kiły ouiowsj, którs uą wmisuaoaons na róensj wykpkośoi.