Method of controlling the particle separation device and the drilling rig, as well as particle separation device to separate the perforation cutting powder from the flow of air |
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申请号 | JP2008547176 | 申请日 | 2006-10-20 | 公开(公告)号 | JP2009521309A | 公开(公告)日 | 2009-06-04 |
申请人 | アトラス コプコ ロツク ドリルス アクチボラグ; | 发明人 | ステンストレーム,ヨナス; | ||||
摘要 | 本発明は、吸引ノズルに接続できる空気入口(17)と、上記空気入口(17)の下流に設けられた空気フィルタ(19)と、上記空気フィルタ(19)の下流に設けられた空気出口(18)とを備えた主分離装置(15)を有し、上記空気入口(17)から上記空気出口(18)の方向へ空気の流れを発生させる発生手段を有して成る空気の流れから穿孔切削粉を分離する粒子分離装置に関する。 本粒子分離装置は、上記空気の流れの量を測定する測定手段(41)及び測定した量に基き空気の流れの発生手段を制御する制御手段を有する。 本発明はまた、粒子分離装置を有する穿孔リグ及び該粒子分離装置を制御する方法に関する。 【選択図】 図2 |
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权利要求 | 吸引ノズル(27)に接続できる空気入口(17)と、上記空気入口(17)の下流に設けられた空気フィルタ(19)と、上記空気フィルタ(19)の下流に設けられた空気出口(18)とを備えた主分離装置(15)を有し、上記空気入口(17)から上記空気出口(18)の方向へ空気の流れを発生させる発生手段を有して成る空気の流れから穿孔切削粉を分離する粒子分離装置において、 上記空気の流れの量を測定する測定手段(41)及び測定した量に基き空気の流れの発生手段を制御する制御手段を有すること を特徴とする粒子分離装置。 空気の流れの上記量が空気の圧力であることを特徴とする請求項1記載の粒子分離装置。 空気の流れの上記量が空気の流速であることを特徴とする請求項1記載の粒子分離装置。 上記測定手段(41)が、空気フィルタの上流に設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載の粒子分離装置。 上記測定手段(41)が、主分離装置(15)に設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載の粒子分離装置。 空気の流れの発生手段がフィルタの下流に設けられていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項記載の粒子分離装置。 空気の流れの発生手段がファンであることを特徴とする請求項6記載の粒子分離装置。 |
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说明书全文 | 本発明は、広義には、空気の流れから粒子を分離する分野に関するものであり、特に空気の流れから穿孔切削粉を分離する粒子分離装置に関する。 本発明はまたかかる粒子分離装置を有する穿孔リグ及び該粒子分離装置の制御方法に関する。 上記粒子分離装置は、吸引ノズルに接続できる空気入口と、上記空気入口の下流に設けられた空気フィルタと、上記空気フィルタの下流に設けられた空気出口とを備えた主分離装を有する、空気の流れから穿孔切削粉を分離する粒子分離装置を包含し、粒子分離装置は、上記空気入口から上記空気出口の方向へ空気の流れを発生させる発生手段を有している。 本発明は、粒子分離装置を備えたあらゆる種類の建設/車両に応用できる。 しかし、好ましくは、穿孔リグ、特に岩盤に穿孔する移動式穿孔リグ及び地上の岩盤に穿孔するあらゆる種類の穿孔リグに応用される。 本発明の背景としては、粒子分離装置に組込まれた空気フィルタ、並びにホースや吸引ノズルのような粒子分離装置の他の構成要素におけるハードウエアの寿命期間が短いことに関する問題である。 公知の粒子分離装置(また塵埃分離装置、塵埃収集機器などとしても知られている)ではファンの回転速度は、固定さており、そして空気フィルタが大変詰まってきても、空気フィルタの寿命期間の全ての段階を通して空気の流速が十分となるように十分に高く選択されている。 空気フィルタの寿命期間の初期の段階では、空気の流速は、空気フィルタがきれいで空気抵抗が低いために極端に高い。 しかし、空気の流速が高いために、塵埃/粒子は衝撃時に空気フィルタ内へ深く入り込み、その結果、空気フィルタは詰まり、比較的早く擦り切れることになる。 その他、ファンの高速回転は他の構成要素も比較的強く磨耗させることになる。 本発明は、従来公知の粒子分離装置の上記欠点を解決して改良型の粒子分離装置を提供することにある。 本発明の主目的は、空気の流速を制御して動作中の損傷を少なくすることで構成要素の寿命を長くのばした上記形式の改良型の粒子分離装置を提供することにある。 本発明の別の目的は、空気の流速を制御することにより、空気フィルタの全寿命期間を通して有効で良好な分離ができる粒子分離装置を提供することにある。 本発明のさらに別の目的は、ファンの容量が小さく、それにより消費電力の小さい粒子分離装置を提供することにある。 本発明によれば、少なくとも主目的は、請求項1に記載の特徴を備えた上記形式の粒子分離装置によって達成される。 さらに詳しくは、空気の流れの量を測定する測定手段及び測定した量に基き空気の流れの発生手段を制御する制御手段を有することを特徴とする上記形式の粒子分離装置が提供される。 従って、本発明は、空気フィルタの寿命期間を通して制御された空気の流速が空気フィルタ及びその他の構成要素の寿命機関をのばすことになるという重要な特徴に基いている。 本発明の好ましい実施形態は、従属請求項に記載されている。 本発明の好ましい実施形態では、測定手段は空気フィルタの上流に設けられ、また空気の流れの量は空気の圧力である。 空気フィルタの上流側において予定の減圧が得られ、それにより特に空気フィルタに対してまた一般的には他の構成要素に対して比較的適合した環境が確立される。 本発明の好ましい実施形態では、粒子分離装置はまた、主分離装置の上流に設けられ、例えば空気の流れから比較的大きな粒子を分離する予備分離装置を有する。 空気の低い流速の結果として、上記予備分離装置において粒子を良好にしかも比較的有効に分離することができる。 公知の粒子分離装置では、一般的に、中間サイズの粒子は予備分離装置を通る空気の流れに追従したが、本発明では分離できる。 本発明によれば、また請求項14に記載の穿孔リグ及び請求項15に記載の方法が提供される。 添付図面と共に好ましい実施形態の以下の詳細な説明から本発明の上記の及び他の特徴及び利点がさらに完全に理解されることが明らかである。 本発明は、塵埃及び粒子分離/収集用の粒子分離装置を備えたあらゆる種類の車両、建設及び設備に応用できることが指摘されるべきである。 これに関連して、特許請求の範囲及び明細書で使用した用語粒子分離装置は、作られた空気の流れから塵埃及び粒子を分離するように構成した種々の形式の装置を包含する。 上記種々の形式の装置は、塵埃分離装置、塵埃収集機器、真空掃除機などを含めてそのように呼ばれ得る。 本発明は以下では移動式穿孔リグに設けた場合について説明する。 これは単に好ましい応用の一例としてみなされ、これに限定されるものはでない。 図1には、符号1で示す穿孔リグを斜視図で示している。 この穿孔リグ1は車両本体2を有し、車両本体2は一対のキャタピラ3、接地要素、ホィールなどで担持されている。 車両本体2は、車両本体2の後方部分に設けたエンジン仕切り室を形成しているシャシ4、及び車両本体2の前方部分に設けた、穿孔リグ1を操作する作業者の運転室5を備えている。 好ましくは流体力シリンダ7、8の形態である一対のアクチュエータによって、車両本体2はキャタピラ3に対して軸6を中心として傾斜でき、又は逆にキャタピラ3は車両本体2に対して軸6を中心として傾斜できる。 上記流体力シリンダ7、8は、例えば穿孔リグ1を極めて荒れた地上で作動し、キャタピラ3を車両本体2に対して種々の角度に向ける必要がある際に、互いに独立して伸縮され得る。 さらに、穿孔リグ1は機器9すなわちフィーダーを有し、この機器はバー装置で支持され、バー装置は一本以上のバー10a、10bを備えている。 上記バー装置は車両本体2の前方部分に接続され、バー装置は、アクチュエータ11によって、車両本体2に対して水平方向に旋回できる。 さらに、第1のバー10aは、アクチュエータ12によって垂直方向に旋回され得る。 これに対して第2のバー10bは、アクチュエータ13によって上記第1のバー10aに対して垂直方向に旋回され得る。 第2のバー10bの前方端部には、上記フィーダー9が設けられ、このフィーダー9は穿孔機器14を備え、そして前後左右に第2のバー10bに対して動くことができる。 従って、穿孔リグ1の作動半径及び接触範囲は、通常の形式のものであるバー装置及びフィーダー9によって決まる。 穿孔作業を行う前に、フィーダー9は下げられて、それの下方端部を地表に隣接させる。 衝撃式試すい(穿孔)によってか又は一定接触圧力を用いた試すい(穿孔)によって穿孔を形成するために、カッターヘッド(図示していない)は地面に接触させながら回転される。 カッターヘッドは掘り管(図示していない)の下方自由端部に設けられ、穿孔機器14によって作動される。 フィーダー9の下方端部は、作業中掘り管を案内する。 カッターヘッドは例えば流体力によって、空気圧によって、機械的によってなどで駆動され得る。 穿孔中、試すい掘削部片が穿孔の下方に生じ、連続した穿孔作業の妨げとならないようにするために除去する必要がある。 穿孔の掘削部片は、例えばカッターヘッドにおいて穿孔内にフラッシュ流体を導入することによって穿孔から洗い流される。 例えば本発明による粒子分離装置は穿孔のオリフィスから掘削部片を取り除くために用いられ得る。 次に図2も参照する。 本発明による粒子分離装置は、符号15で示す主分離装置を有し、この主分離装置15は穿孔リグ1に接続される。 図示した実施形態では、主分離装置15は穿孔リグ1の車両本体2の後方部分に設けられる(図1参照)。 しかし、主分離装置15は、穿孔リグ1の任意の適当な位置、例えば穿孔リグ1の車両本体2の前方部分、或いは車両本体2のシャシ4の下側に設けてもよい。 上記主分離装置15は、フィルタハウジングとしても知られたハウジング16を有し、ハウジング16には空気入口17及び空気出口18が設けられている。 上記ハウジング16は空気フィルタ19によって入口仕切り室と出口仕切り室とに分割されている。 空気フィルタ19は、空気入口17の下流でしかも空気出口18の上流に設けられている。 図示実施形態では、上記空気フィルタ19は幾つかのフィルタ要素20を有し、これらのフィルタ要素20は仕切りプレート21に接続されている。 図示実施形態では、各フィルタ要素20は管状形要素によって構成され、各フィルタ要素20の一端部は上記仕切りプレート21の相応した孔に取付けられ、各フィルタ要素20の他端部は閉じられている。 空気は、入口仕切り室からフィルタ要素20の管壁を通り、フィルタ要素20の内部に入り、仕切りプレート21の上記孔を通り、出口仕切り室へ流れるようにされる。 上記フィルタ19は、個々の応用に適した任意の形状及びサイズのものであってよく、例えば入口仕切り室と出口仕切り室とを分ける平坦なフィルタ要素であってもよい。 さらに、粒子分離装置は、上記主分離装置15の空気入口17から空気出口18への空気の流れを作る手段を有している。 好ましくは、この手段は、主分離装置15におけるファンハウジング22に設けたファン又は同等のもの(図示していない)によって構成される。 好ましくは、フィルタ19を通る短い又は長い逆の空気パルス又は空気流を加えることによってフィルタ要素20を清掃するために、ファンは反転可能であり、或いは別個の圧縮空気装置が設けられる。 上記手段はまたエジェクタで構成されてもよく、それにより適当な方向の圧縮空気の流れが発生し、又は噴流効果により、空気入口17から空気出口18へ向う空気の流れが発生する。 また空気の流れを発生する他の適当な手段が包含されることが指摘されるべきである。 好ましい実施形態では、空気入口17はフィルタ19には向けられてなく、代わりに、空気の流れはプレート23又はバッフルに向けられ、空気の流れに含まれた粒子、固体、穿孔掘削部片などを上記プレート23に衝突させるようにしている。 衝突時に粒子は運動エネルギを失い、フィルタ19から離れて下方へ落ちる。 上記プレートは、空気入口17に対してハウジング16の反対側の壁に隣接して設けられ得るか、又は交叉梁24などに接続することにより空気入口17のより近くに設けられ得る。 さらに、粒子分離装置15は、粒子出口25と、空気の流れの発生手段が作動している時には上記粒子出口25を閉じまた空気の流れの発生手段が非作動の時に上記粒子出口25を開放する要素26とを備えている。 上記要素26は、蓋、カバー或いは図示実施形態におけるように撓み性管(図1参照)であり得る。 より良く理解するために、上記撓み性管26は、トラクタータイヤの内管の一部のようなものであり得る。 上記撓み性管26は、粒子出口25に設けられ得、そして管クランプ、偏心ロックまたは同等のもの42によって固定され得る。 空気の流れの発生手段の作動時には、上記撓み性管26は、入口仕切り室に発生した減圧のために潰れて粒子出口25を閉じる。 主分離装置15の空気入口17は、吸引フードとしても知られた吸引ノズル27に接続できる(図1参照)。 穿孔作業時に、上記吸引ノズル27は穿孔のオリフィス(図示していない)に設けられる。 吸引ノズル27はフィーダー9の下方端部に接続され、そして穿孔掘削部片が開放空気へ流入しないようにして穿孔した孔と穿孔パイプとの間をシールするように設けられている。 吸引ノズル27は出口28を備え、この出口28には粒子分離装置15の空気入口17がホースなどによって接続され、穿孔した孔のオリフィスから穿孔掘削部片を吸引するようにしている。 空気の流れが発生されると、穿孔掘削部片は主分離装置15に吸引され、そしてプレート23に衝突し、ハウジング16の下方部分に集められる。 空気の流れの発生手段の非作動時に、入口仕切り室内の減圧は止まり、その結果撓み性ホース26は開放し、集められた粒子を排出させる。 次に、図3を参照する。 本発明の好ましい実施形態では、主分離装置15と吸引ノズル27との間に中間の予備分離装置29が設けられる。 好ましくは、上記予備分離装置29は吸引ノズル27に近接して配置され、吸引ノズル27の出口28から予備分離装置29に向って、より正確には予備分離装置29の空気入口31に向ってホース30又は回路がのび、そして予備分離装置29の空気入口31に接続される。 図示実施形態では、予備分離装置29はフィーダー9に接続されている。 予備分離装置29は任意に選択できることが指摘されるべきである。 予備分離装置29の主目的は、早い段階で空気の流れから粒子を分離して、さらに下流に位置した他の構成要素を保護すること及び特に空気の流れから大きな粒子を分離することにある。 予備分離装置29は本体32を有し、本体32は図示実施形態ではほぼ管状形である。 本体32の第1上方端部は蓋33で閉じられ、蓋33から外方へ予備分離装置29の空気出口34がのびている。 蓋33は予備分離装置29の本体32一体に構成してもよいことが理解されるべきである。 予備分離装置29の空気出口34は、ホース35、導管などによって主分離装置15の空気入口17に接続される。 空気出口34は、好ましくは蓋33及び予備分離装置29の本体32と同心であるが、任意の他の適当な仕方で配置してもよい。 蓋33から内方へ出口管36がのびており、この出口管36は本体32内で終端している。 予備分離装置29の空気入口31は、予備分離装置29の本体32の中心線及び上記出口管36に対して偏心して配置されている。 好ましくは、空気入口31は、上記出口管36の自由端より蓋33に近接して配置されている。 予備分離装置29はサイクロンとして働き、粒子は本体32の内側にぶつかって、運動エネルギ即ち速度が失われる。 続いて、粒子は予備分離装置29の本体32内を下方へ落下し、空気の流れは出口管36内へ吸い込まれるまでらせん状の流れで下向きに移動していく。 本体32の内側でそれの第1上方端部の近くに、より正確には空気入口31のレベルに、好ましくは、入ってくる粒子の衝撃に対する耐力を強めるために、補強部材37が設けられる。 本体32の第2下方端部には粒子出口38が設けられ、粒子出口38は格子39又は同等部材が設けられている。 本体32の第2下方端部には要素40(図1参照)が接続できる。 要素40の機能は、空気の流れの発生手段が作動している際には、本体32の第2下方端部における粒子出口38を閉じ、空気の流れの発生手段が作動してない際には、粒子出口38を開くことにある。 主分離装置15の要素26に関して上記した事項は予備分離装置29の要素40に適用できる。 また主分離装置15の粒子出口25には、予備分離装置29の粒子出口38に設けたもののような格子が設けられる。 格子の目的は、撓み性ホース26、40が空気の流れの発生手段の動作中にそれぞれハウジング16及び本体32内に引き込まれるのを防止することにある。 粒子分離装置はまた、空気の流れの量を測定する測定手段41を有している。 好ましくは、この測定手段41は空気圧、空気の流速、又は空気の流れの任意の他の適当な量を測定するセンサーである。 好ましい実施形態では、センサー41は、空気フィルタ19の上流、より正確には主分離装置15の入口仕切り室に設けられる。 センサー41は、空気の流れの直接衝撃から保護されるように配置されるべきである。 センサー41が空気入口17と直線に配置されると、センサー41は入ってくる粒子によって損傷されて、利用の測定をし損なう恐れがある。 従って、センサー41は空気入口17に隣接して配置するのが好ましい。 センサー41は代わりに予備分離装置29に設けることができ、その場合には好ましくは出口管36に隣接して蓋33に設けることができることが理解されるべきである。 センサー41の主目的は、空気の速度について及び空気フィルタ19のひずみについて指示することにある。 例えば、入口仕切り室における実際に高い減圧、又は実際に低い圧力は空気の高い流速を表している。 空気の流速が高いと、粒子の運動エネルギも高い。 その結果、空気フィルタ19、又は吸込みノズル27、予備分離装置29及び主分離装置15を接続するホース30、35や予備分離装置29及び主分離装置15のような粒子分離装置の他の構成要素を損傷させる危険が高い。 そのため、粒子における空気の流れによる浮遊力が重力より高いので、予備分離装置29に置いて行われる粒子分離は十分ではない。 さらに、入口仕切り室内の殆んど限りない減圧は、空気の流速が低いことを表している。 ファンの回転速度が高くても、空気の流速が低いと、空気フィルタ19は殆んど非常に詰まった状態にあり、交換が必要である。 さらに、粒子分離装置はまた、測定した量に基づいて空気の流れの発生手段を制御する制御手段を有している。 好ましくは、制御手段は、CPUのような制御ユニット(図示していない)であり、制御ユニットは、粒子分離装置用の別個のものであるか又は穿孔リグ1に既にあるものである。 制御ユニットはプログラム可能であり、信号を伝送する多数の入力及び出力を備えている。 センサー41は、好ましくは有線又は無線通信によって制御ユニットに動作上接続される。 制御ユニットの機能は、空気の流れの測定した量を予定のレベルにさせるために、空気の流れの発生手段の出力を制御及び調整することにある。 例えば、主分離装置15の入口仕切り室内の減圧が予定の値以上である場合には、センサー41は、測定した値に相応する信号を制御ユニットに伝送し、ファンの出力を低減すべきであること及びその逆であること決める。 センサー41からの信号は連続してか或いは決まった間隔で伝送され得る。 発明の可能な変更 本発明は、上記で説明し、図面に示した実施形態にのみ限定されるものではない。 それで、粒子分離装置は、特許請求の範囲内であらゆる仕方で変更され得る。 ファン又は空気の流れの発生手段が流体力によって又は空力などによって駆動されル場合には、測定手段は、バルブに機械的に作用する、主分離装置に設けたベロー又はダイヤフラム、或いは油又は空気のファンへの流れに影響を及ぼして、ファンの出力を制御する制御手段でもよいことが理解されるべきである。 言い換えれば、空気の流れの発生手段を制御する機能は完全に機械的でもよい。 また、用語上方、下方などについての/関する全ての情報は、符号が適切に読まれうるように図示したとおり、装置の通常の動作の仕方において解釈されるべきであることが理解される。 |