FI20175902A1 - Järjestely ja menetelmä maaputken asentamiseksi - Google Patents

Abstract

Järjestely ja menetelmä maaputken asentamiseksi. Järjestely (100) käsittää maaputken (1), tanko-osan (2), joka on sovitettu maaputken sisälle pyörivästi, joka järjestely käsittää edelleen kairan (6), joka käsittää teräosan (15) materiaalin irrottamiseksi, joka kaira (6) on sovitettu tanko-osan distaaliseen päähän (5) ja tanko-osalla (2) pyöritettäväksi, sekä avartimen (8), joka on sovitettu maaputken (1) distaaliseen päähän liikkuvasti niin, että avartimella (8) on vapaaliike (F) maaputken pituusakselin (X) suunnassa.

Description

Tausta

Keksinnön kohteena on järjestely maaputken asentamiseksi.

Edelleen keksinnön kohteena on menetelmä maaputken asenta5 miseksi.

Iskevä poraus (precussive drilling) on tehokas tapa asentaa maaputki tai paalu kovaan maaperään esim, ajettaessa maaputki osittain kallioon. Tällöin maaputken sisällä on poraputket ja poraputken päässä iskuvasara esim. down-the-hole-hammer eli DTH -vasara. Poraputkessa on keskireikä, 10 jota kautta johdetaan DTH-vasaralle sen tarvitsema paineilma. DTH -vasaraan on kytketty putkenajokruunu, pilot -kruunu, sekä pilot -kruunuun on esim, bajonettilukituksella kytketty avarrin. Poraputkea, DTH -vasaraa, pilot -kruunua ja siihen kytkettyä avarrinta pyöritetään samanaikaisesti poraputken yläpäässä olevalla pyöritysmekanismilla.

Reiän poraus tapahtuu vasaran tuottaman iskutoiminnon ja poraputken pyörityksen avulla. Avartimen tehtävänä on avartaa pilot -kruunun tekemä reikä niin isoksi, että maaputki sopii porattuun reikään. Maaputkessa voi olla myös niin sanottu maakenkä, jonka avulla pilot -kruunu vetää mukanaan maaputken porattuun reikään. Irrotetun materiaalin poisto tapahtuu DTH 20 vasaran poistoilman avulla.

Maaputki voidaan asentaa maaperään muilla menetelmillä, kuten työntämällä se sisään yläpäästänsä. Tällöin maaputken yläosaan tyypillisesti asennetaan myös täristin, jonka tuottama tärinä tehostaa maaputken työntämistä. Maaputken sisään työntynyt materiaali poistetaan myöhemmin esimer25 kiksi siihen suunnitellulla kauhalla tai kairalla.

Menetelmien heikkoudet ovat seuraavat. Iskevä poraus on erittäin tehokas tapa rikkoa kovaa materiaalia, mutta pehmeän materiaalin kuten saven tai siltin poistamiseen se ei ole paras vaihtoehto. Maaputken työntäminen tai täristäminen maaperään onnistuu tehokkaasti pehmeässä maaperässä, 30 mutta maaperässä olevat lohkareet tai kallio voivat pysäyttää maaputken etenemisen. Sen lisäksi putken sisälle jäänyt materiaali joudutaan poistamaan erillisellä työvaiheella.

20175902 prh 13-10-2017

Lyhyt selostus

Keksinnön mukaiselle järjestelylle ja menetelmälle on tunnusomaista se, mitä itsenäisissä patenttivaatimuksissa on esitetty. Keksinnön muille sovellusmuodoille on tunnusomaista se, mitä muissa patenttivaatimuksissa on 5 esitetty.

Keksinnöllisiä sovellusmuotoja on myös esillä tämän hakemuksen selitysosassa ja piirustuksissa. Hakemuksessa oleva keksinnöllinen sisältö voidaan määritellä myös toisin kuin jäljempänä olevissa patenttivaatimuksissa tehdään. Keksinnöllinen sisältö voi muodostua myös useammasta erillisestä 10 keksinnöstä, erityisesti jos keksintöä tarkastellaan ilmaistujen tai implisiittisten osatehtävien valossa tai saavutettujen hyötyjen tai hyötyryhmien kannalta. Tällöin jotkut jäljempänä olevien patenttivaatimuksien sisältämät määritteet voivat olla erillisten keksinnöllisten ajatusten kannalta tarpeettomia. Keksinnön eri suoritusmuotojen piirteitä voi keksinnöllisen perusajatuksen puitteissa soveltaa 15 toisten suoritusmuotojen yhteydessä.

Keksinnön etuna on, että vaihtelevaa maaperää voidaan porata tehokkaasti.

Kuvioiden lyhyt selostus

Keksintöä selitetään tarkemmin oheisissa piirustuksissa, joissa kuvio 1a esittää kaavamaisesti erästä maaputken asentamiseksi tarkoitetun ja kairalla varustetun järjestelyn yksityiskohtaa yläviistosta, kuvio 1b esittää kaavamaisesti kuvion 1a järjestelyn erästä yksityiskohtaa poikkileikattuna, kuvio 1c esittää kaavamaisesti kuvion 1a mukaisen järjestelyn poik25 kileikkausta sivustapäin, kuvio 2a esittää kuvion 1a mukaista järjestelyä iskuvasaralla varustettuna sivustapäin ja poikkileikkauksena, ja kuvio 2b esittää kuvion 2a mukaisen järjestelyn erästä yksityiskohtaa poikkileikattuna.

Kuvioissa keksintö on esitetty selvyyden vuoksi yksinkertaistettuna.

Samankaltaiset osat on merkitty kuvioissa samoilla viitenumeroilla.

Yksityiskohtainen selostus

Kuviossa 1a on esitetty kaavamaisesti erästä maaputken asentamiseksi tarkoitetun ja kairalla varustetun järjestelyn yksityiskohtaa yläviistosta, 35 kuviossa 1 b poikkileikattuna, ja kuviossa 1 c poikkileikattuna ja sivustapäin.

20175902 prh 13-10-2017

Järjestely 100 käsittää maaputken 1, joka on putkimainen kappale ja joka asennetaan maaperään, tyypillisesti pysyvästi. Maaputken 1 asennusvaiheessa sen sisälle on sovitettu tanko-osa 2, jota pyöritetään maaputken sisällä. Esitetyssä suoritusmuodossa tanko-osa 2 käsittää ruuvimainen siiven 3 ul5 kokehällään, ja kolmannet kiinnitysvälineet 10 järjestettynä tanko-osan distaaliseen päähän 5, eli tanko-osan alapäähän.

Ruuvimaiset siivet 3 nostavat irrotetun materiaalin pois maaputkesta 1. Materiaalin poistoa voidaan tehostaa puhaltamalla ilmaa tanko-osaan sovitetun sisäreiän läpi reiän pohjalle.

Eräässä toisessa suoritusmuodossa tanko-osa 2 on ilman siipiä.

Eräässä kolmannessa suoritusmuodossa tanko-osa 2 käsittää siivet osalla pituuttaan.

Järjestely 100 käsittää edelleen kairan 6, joka käsittää neljännet kiinnitysvälineet 11. Kaira 6 on kiinnitettävissä irrotettavasi! neljänsillä kiinni15 tysvälineillä 11 mainittuihin kolmansiin kiinnitysvälineisiin 10. Kuviossa esitetyssä suoritusmuodossa kolmannet ja neljännet kiinnitysvälineet 10, 11 muodostavat HEX-liitoksen, mutta on selvää, että liitos voi olla jokin toinenkin.

Kairan 6 ja erityisesti siihen sovitetun teräosan 15 tehtävänä on irrottaa materiaalia leikkaamalla.

Järjestely 100 käsittää edelleen avartimen 8, joka on sovitettu maaputken distaaliseen päähän 9 liikkuvasti niin, että avartimella 8 on vapaaliike F maaputken pituusakselin X suunnassa. Erään ajatuksen mukaisesti vapaaliike on suuruudeltaan vähintään 1 mm, edullisesti 3-10 mm.

Vapaaliikkeen etuna on, että avarrinta 8 ja maaputkea 1 voidaan käyttää paitsi kairan 6 kanssa niin myös iskuvasaran kanssa kuten myöhemmin selitetään.

Avarrin 8 poistaa materiaalia reiän ulkokehältä niin, että porattava reikä on riittävän iso maaputkelle 1.

Erään ajatuksen mukaisesti avarrin 8 on sovitettu kiertymään maa30 putken pituusakselin X ympäri, toisin sanoen se pääsee kiertymään maaputken 1 kehän suunnassa. Eräässä suoritusmuodossa avarrin 8 on sovitettu kiertymään maaputken pituusakselin X ympäri rajoittamattoman kiertokulman eli kierros kierroksen jälkeen.

Eräässä suoritusmuodossa kaira 6 käsittää ensimmäiset kiinnitysvä35 lineet 4 ja avarrin 8 toiset kiinnitysvälineet 7. Nämä ovat irrotettavissa kytkettävissä toisiinsa niin, että avarrinta 8 saadaan syötettyä maaperää vasten tanko

20175902 prh 13-10-2017 osasta 2 kairaan 6 välittyvällä syöttövoimalla ja pyöritettyä tanko-osasta 2 kairaan 6 välittyvällä pyörimisliikkeellä.

Ensimmäiset ja toiset kiinnitysvälineet 4, 7 ovat tyypillisesti bajonettityyppiset. Tällaiset kiinnitysvälineet saadaan irrotettua toisistaan päinvastai5 sella pyörimisliikkeellä.

Eräässä suoritusmuodossa 100 käsittää maakengän 12, joka on kiinnitetty maaputkeen 1 esimerkiksi hitsaamalla ja järjestetty kytkeytymään kairaan 6 - ja iskuvasaraan kuten myöhemmin selitetään. Maakenkä 12 välittää kairan 6 (tai iskuvasaran) aksiaalisuuntaisen, maaperään tunkeutuvan, liik10 keen maaputkea 1 sen pituusakselin X suunnassa eteenpäin vieväksi liikkeeksi.

Kuviossa 2a on esitetty kuvion 1a mukainen järjestely iskuvasaralla varustettuna sivustapäin ja poikkileikkauksena, ja kuviossa 2b kuvion 2a mukaisen järjestelyn eräs yksityiskohta poikkileikattuna. Nyt tanko-osan distaali15 seen päähän 5, ja maaputken 1 sisään, on kiinnitetty iskuvasara 13.

Iskuvasara käsittää pilot-kruunun 14 ja neljännet kiinnitysvälineet 11 kuten kairakin 6. Iskuvasara 13 on siten kiinnitettävissä kairan 6 tilalle tankoosan kolmansiin kiinnitysvälineisiin 10.

Iskuvasara 13 käsittää edelleen ensimmäiset kiinnitysvälineet 4 ku20 ten kairakin 6, joiden avulla iskuvasara 13 on irrotettavasi! kiinnitettävissä avartimessa oleviin toisiin kiinnitysvälineisiin 7. Näin avarrin 8 on sovitettu pyöritettäväksi iskuvasaran 13 välittämällä tanko-osan 2 pyörimisliikkeellä. Samaisilla kiinnitysvälineillä 4, 7 välitetään avartimeen 8 pituussuuntainen iskukuormitus pilot-kruunulta 14, mikä mahdollistaa avartimen 8 poraustoiminnon.

Vapaaliikkeen F ansiota iskuvasaran 13 iskuliike kohdistuu maaputkeen ainoastaan siinä tapauksessa, että maaputki 1 jää jälkeen avartimesta 8. Tällöin iskuliike vetää maaputkea 1 eteenpäin ja avarrin 8 voi jälleen liikkua vapaasti eteenpäin

Maakenkä 12 on järjestetty kytkeytymään iskuvasaraan 13 ja sovi30 tettu välittämään iskuvasaran 13 aksiaalisuuntaisen liikkeen maaputkea 1 sen pituusakselin X suunnassa eteenpäin vieväksi liikkeeksi.

Edellä kuvattua järjestelyä 100 voidaan käyttää esimerkiksi seuraavan menetelmän mukaisesti.

A. Maaputki 1 viedään maaperään sen pehmeällä osuudella kai35 raamalla kairaa 6 sekä avarrinta 8 käyttämällä.

20175902 prh 13-10-2017

B. Kovan maaperän ja/tai kallion osuus porataan iskevällä porauksella iskuvasaralla 13 käyttämällä pilot-kruunua 14 ja edellä mainittua avarrinta

8.

Menetelmässä tässä suoritusmuodossa siis asennetaan tanko-osan

2 kolmansiin kiinnitysvälineisiin 10 kaira 6 tai iskuvasara 13, ja maaperän muuttuessa olennaisesti vaihdetaan kairan 6 tilalle iskuvasara 13 tai iskuvasaran 13 tilalle kaira 6. Käytännössä tämä tehdään niin, että avataan mahdollinen ensimmäisen ja toisen kiinnitysvälineen 4, 7 välinen lukitus ja tanko-osa 2 vedetään pois maaputkesta 1. Seuraavaksi avataan kolmannen ja neljännen 10 kiinnitysvälineen 10, 11 välinen lukitus, ja kiinni ollut kaira 6 tai iskuvasara 13 irrotetaan. Tilalle asennetaan joko kaira 6 tai iskuvasara 13, ja tanko-osa 2 syötetään asennetun työkalun kanssa maaputkeen 1. Tämän jälkeen lukitaan mahdollinen ensimmäisen ja toisen kiinnitysvälineen 4, 7 välinen kiinnitys ja jatketaan reiän porausta, kunnes maaputki 1 on saatu haluttuun syvyyteen, tai 15 kunnes maaperä jälleen muuttuu niin, että työkalua on edullista vaihtaa.

Yksi ja sama avarrin 8 osallistuu maaputken asentamiseen riippumatta siitä, onko käytössä kaira 6 vai iskuvasara 13.

Eräässä toisessa järjestelyn 100 suoritusmuodossa kairalla 6 ja iskuvasaralla 13 on oma tanko-osansa 2. Kaira 6 ja iskuvasara 13 voi olla kiinni20 tetty irrotettavasi! tai irrottamattomasti tanko-osaansa. Tällöin maaperän vaihtuessa pehmeästä kovaksi nostetaan kaira 6 ja sitä pyörittänyt tanko-osa 2 pois maaputkesta 1 ja tilalle sovitetaan tanko-osa 2, jonka päässä on iskuvasara 13. Maaperän vaihtuessa kovasta pehmeään menetellään luonnollisesti päinvastoin. Tässäkin suoritusmuodossa yksi ja sama avarrin 8 osallistuu 25 maaputken asentamiseen riippumatta siitä, onko käytössä kaira 6 vai iskuvasara 13. Jos järjestelyssä 100 on ensimmäiset kiinnitysvälineet 4 kairassa 6 ja/tai iskuvasarassa 13 ja avartimessa 8 toiset kiinnitysvälineet 7, menetellään niin kuin aikaisemmin on tässä selityksessä selitetty.

Joissain tapauksissa tässä hakemuksessa esitettyjä piirteitä voi30 daan käyttää sellaisenaan, muista piirteistä huolimatta. Toisaalta tässä hakemuksessa esitettyjä piirteitä voidaan tarvittaessa yhdistellä erilaisten kombinaatioiden muodostamiseksi.

Yhteenvetona voidaan todeta, että keksinnön mukaiselle järjestelylle on tunnusomaista se, että se käsittää maaputken, tanko-osan, joka on sovitet35 tu maaputken sisälle pyörivästi, ja edelleen kairan, joka käsittää teräosan materiaalin irrottamiseksi, joka kaira on sovitettu tanko-osan distaaliseen päähän ja tanko-osalla pyöritettäväksi, sekä avartimen, joka on sovitettu maaputken distaaliseen päähän liikkuvasti niin, että avartimella on vapaaliike maaputken pituusakselin suunnassa.

Edelleen voidaan todeta, että keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että menetelmässä käytetään tässä selityksessä kuvattua järjestelyä, ja: maaperän pehmeä osuus porataan kasaamalla kairaa, teräosaa sekä avarrinta käyttämällä, ja kovan maaperän ja/tai kallion osuus porataan iskevällä porauksella iskuvasaralla ja käyttämällä pilot-kruunua ja edellä mainittua avarrinta.

Piirustukset ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistamaan keksinnön ajatusta. Alan ammattimiehelle on selvää, että keksintö ei rajoitu edellä selostettuihin sovellutusmuotoihin, joissa keksintöä on selostettu eräiden esimerkkien avulla, vaan monet muunnokset ja keksinnön eri sovellutukset ovat mahdollisia jäljempänä esitettyjen patenttivaatimusten määrittele15 män keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

20175902 prh 13-10-2017

Viitemerkinnät

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15	maaputki tanko-osa siipi ensimmäiset kiinnitysvälineet tanko-osan distaalinen pää kaira toiset kiinnitysvälineet avarrin maaputken distaalinen pää kolmannet kiinnitysvälineet neljännet kiinnitysvälineet maakenkä iskuvasara pilot-kruunu teräosa
100	järjestely
F X	avartimen vapaaliike maaputken pituusakseli

20175902 prh 13-10-2017

Claims (14)

1. Patenttivaatimukset

   1. Järjestely maaputken asentamiseksi, joka järjestely käsittää

   - maaputken (1),

   - tanko-osan (2), joka on sovitettu maaputken sisälle pyörivästi, joka

   5 järjestely käsittää edelleen

   - kairan (6), joka käsittää teräosan (15) materiaalin irrottamiseksi, joka kaira (6) on sovitettu tanko-osan distaaliseen päähän (5) ja tanko-osalla (2) pyöritettäväksi, sekä

   - avartimen (8), joka on sovitettu maaputken (1) distaaliseen päähän

   10 liikkuvasti niin, että avartimella (8) on vapaaliike (F) maaputken pituusakselin (X) suunnassa.
2. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, jossa vapaaliike on suuruudeltaan vähintään 1 mm, edullisesti 3-10 mm.
3. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen järjestely, jossa avarrin (8) on sovitettu kiertymään maaputken pituusakselin (X) ympäri.
4. 4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen järjestely, jossa

   20 avarrin (8) on sovitettu kiertymään maaputken pituusakselin (X) ympäri rajoittamattoman kiertokulman.
5. 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen järjestely, jossa kaira (
6. 6) käsittää ensimmäiset kiinnitysvälineet (4) ja avarrin (8) toiset kiinnitysvälineet (7),

   25 jotka ensimmäiset ja toiset kiinnitysvälineet (4, 7) ovat irrotettavissa kytkettävissä toisiinsa niin, että avarrinta (8) saadaan syötettyä maaperää vasten tanko-osasta (2) kairaan (6) välittyvällä syöttövoimalla ja pyöritettyä tankoosasta (2) kairaan (6) välittyvällä pyörimisliikkeellä.

   30 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen järjestely, jossa ensimmäiset kiinnitysvälineet (4) ja toiset kiinnitysvälineet (7) ovat bajonetti-tyyppiset.
7. 7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen järjestely, joka käsittää edelleen iskuvasaran (13), jossa on pilot-kruunu (14) ja ensimmäiset kiinnitys35 välineet (4) iskuvasaran (13) kytkemiseksi avartimen (8) toisiin kiinnitysvälineisiin (7).

   20175902 prh 13-10-2017
8. 8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen järjestely, jossa tanko-osa (2) käsittää kolmannet kiinnitysvälineet (10) järjestettynä tanko-osan (2) distaaliseen päähän, ja

   5 kaira (6) käsittää neljännet kiinnitysvälineet (11) kairan (6) kiinnittämiseksi irrotettavasi! mainittuihin kolmansiin kiinnitysvälineisiin (10).
9. 9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen järjestely, jossa tanko-osa (2) käsittää kolmannet kiinnitysvälineet (10) järjestettynä tanko-osan (2) distaa-
10. 10 liseen päähän, ja joka järjestely käsittää iskuvasaran (13), jossa on pilotkruunu (14) ja neljännet kiinnitysvälineet (11) iskuvasaran (13) kiinnittämiseksi irrotettavasi! mainittuihin kolmansiin kiinnitysvälineisiin (10).

    10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen järjestely, jossa iskuvasara

    15 (13) on kiinnitettävissä kairan (6) tilalle tanko-osan (2) kolmansiin kiinnitysvälineisiin (10).
11. 11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen järjestely, jossa tanko-osa (2) käsittää ulkokehällään ainakin osalla pituuttaan ruuvimaisen sii-

    20 ven (3).
12. 12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen järjestely, joka käsittää edelleen maakengän (12), joka on järjestetty kytkeytymään kairaan ja/tai iskuvasaraan (6, 13) ja sovitettu välittämään kairaän ja/tai iskuvasaran

    25 maaputken pituusakselin (X) suuntaisen liikkeen maaputkea (2) aksiaalisuunnassa eteenpäin vieväksi liikkeeksi.
13. 13. Menetelmä maaputken asentamiseksi, jossa menetelmässä käytetään jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukaista järjestelyä, ja:

    30 maaperän pehmeä osuus porataan kairaamalla kairaa (6), teräosaa (15) sekä avarrinta (8) käyttämällä, kovan maaperän ja/tai kallion osuus porataan iskevällä porauksella iskuvasaralla (13) ja käyttämällä pilot-kruunua (14) ja edellä mainittua avarrinta (8).
14. 14. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, jossa tanko-osa (2) käsittää kolmannet kiinnitysvälineet (10) järjestettynä tanko-osan (2) distaaliseen päähän, ja kaira (6) ja iskuvasara (13) käsittää neljännet kiinnitysvälineet (11), jossa menetelmässä:

    5 asennetaan tanko-osan (2) kolmansiin kiinnitysvälineisiin (10) kaira (6) tai iskuvasara (13), ja maaperän muuttuessa vaihdetaan kairan (6) tilalle iskuvasara (13) tai iskuvasaran (13) tilalle kaira (6).