SE536758C2 - Slagverk till en hydraulisk bergborrmaskin, förfarande för drift av ett slagverk och hydraulisk bergborrmaskin inkluderande ett slagverk - Google Patents

Description

536758 vilket medför att hydraulmedium under tryck sprids dels över en mellan väggpartier av nockpartiet och bromsurtaget etablerad strypspalt, dels framåt från den etablerade broms- kammare mot kolvstyrningsanordningen och genom denna fram till en eventuellt framför kolvstyrningsanordningen inrättad dräneringskammare.

Dessutom sker efter slagkolvens kontakt med borrnacken en snabb returrörelse av slagkolven, vilket medför att det upp- står kavitation i hydraulmedium befintligt i den etablerade bromskammaren och ända in mellan slagkolven och kolvstyrnings- anordningen. Detta riskerar att skada kolvstyrningsanordning- en, som vanligtvis är av ett relativt mjukt lagermaterial.

För att lindra dessa problem har föreslagits att utforma nockpartiet med en runtomgående nockfläns samt att utforma bromsurtaget motsvarande större så att en större oljevolym aktiveras vid bromsningen. Detta resulterar i ett lägre tryck i den etablerade bromskammaren och därmed reducerade skador på kolvstyrningsanordning och tätningar. Den kända lösningen medger också att strypspalten mellan nockflänsen och samverkande väggparti av bromsurtaget görs med något ökad area, vilket i sin tur reducerar kavitationsrisken vid studsande slagkolv.

UPPFINNINGENS ÄNDANLÅL ocH vIKTIGAsTE KÄNNETECKEN Den refererade kända tekniken lindrar de ovan nämnda problemen men medför en del andra olägenheter såsom ökning av cylinderdimensioner, vilket avses adresseras med föreliggande uppfinning.

Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett slagverk av inledningsvis känt slag, vid vilket problemen med den kända tekniken åtminstone lindras och ett effektivt och ekonomiskt framställbart slagverk uppnås. 536758 Detta uppnås enligt uppfinningen vid ett slagverk av inledningsvis nämnt slag genom att en tryckkanal ansluten till en tryckmediumkälla är anordnad att mynna i cylindern mellan kolvstyrningsanordningen och nockpartiet i ett läge detta intar i en mest framskjuten position av slagkolven.

Härigenom undviks olägenheterna med den ovan beskrivna närmaste tekniken genom att det uppfinningsenliga slagverket blir mer energieffektivt eftersom en nockfläns som förbrukar energi då den rör sig som del av slagkolven vid normal borrning kan undvikas. Bättre borrningseffekt kan därför förväntas med det uppfinningsenliga slagverket. Därutöver möjliggörs genom uppfinningen ytterligare mycket effektiv minskning av kavitationsproblemen vilka trots allt till del kvarstår vid anordningen enligt den närmast liggande tekniken.

Sådana framskjutna positioner uppträder vid så kallade tomslag av slagverket och kan även inträffa vid borrning då en kavitet eller löst berg påträffas samt exempelvis då berg- borrmaskinen används för skrotningsändamål. Borrnacken har då avancerat framåt från sitt normala läge vid normal borrning.

Det ska noteras att med uttrycket: ”en tryckkanal ansluten till en tryckmediumkälla är anordnad att mynna i cylindern” avses att tryckkanalen kan mynna i cylindern via ett utrymme eller ett urtag och inte att tryckkanalen behöver ha en mynning i själva den slagkolven upptagande cylinderns yta.

Med uttrycket: ”slagkolvens mest framskjutna position” avses en position, vilken antingen är begränsad rent mekaniskt av att borrnacken nått en position mot ett stopp i bergborr- maskinens hus eller på något annat sätt är ett främsta läge (sett i slagriktningen) slagkolven kan inta. Härigenom säkerställs att en mynning av tryckkanalen i cylindern inte i något läge av slagkolven t ex riskerar att blockeras av ett parti av slagkolven. 536 758 Genom uppfinningen uppnås en utjämning av trycket i området mellan nockpartiet i dettas mest framskjutna läge och kolvstyrningsanordningen. Eftersom därutöver uppfinningen i praktiken innebär påfyllning av hydraulmedium, uppnås att kavitation i området av kolvstyrningsanordningen reduceras.

Härigenom kan även kolvstyrningsanordningens livslängd förväntas öka på grund av förbättrad smörjning.

Det föredras att tryckkanalen är anordnad att mynna i en mellan bromsurtaget och kolvstyrningsanordningen inrättad utjämningskammare eftersom detta arrangemang på ett effektivt sätt såväl minskar kavitationen på kolvstyrningsanordningen som därutöver minskar tryckspikar påverkande tätningsanord- ningen. Sammantaget uppnås genom denna aspekt av uppfinningen ytterligare ökad livslängd på kolvstyrningsanordningen och kolvtätningen. I förhållande till den kända tekniken uppnås även bäst verkningsgrad eftersom nockpartiet kan utformas med ett ringa radiellt utstick. Särskilt föredras att utjämnings- kammaren är ringformig.

Lämpligen utformas området av cylindern mellan bromsurtaget och utjämningskammaren med en sådan spalt att en mot slagkolven verkande spaltstrypning är bildad för att en effektiv energiabsorbtion ska erhållas samtidigt med att en viss oljeströmning ska kunna ske från utjämningskammaren till bromsurtaget vid slagkolvens rörelse motsatt slagriktningen.

Det föredras att bromsurtaget, kolvstyrnings- anordningen och utjämningskammaren är inrättade i en i ett hus till bergborrmaskinen insättbar kolvstyrningsenhet. Detta förenklar och förbilligar tillverkningen med bibehållna höga toleranser. Lämpligen är även en dräneringskammare och slagkolvtätningar inrättade i kolvstyrningsenheten.

Som variant är tryckkanalen i stället anordnad att mynna i ett närmast kolvstyrningsanordningen beläget område av bromsurtaget. Detta arrangemang är mindre effektivt än det 536758 ovanstående, men har bl. a fördelen av reducerade bearbet- ningsinsatser och möjlighet till reducerad maskinlängd.

Lämpligen är då i tryckkanalen insatt en i riktning av en mynning i bromsurtaget öppen envägsventil för att undvika oavsiktlig dränering i detta område och för att tillse att bromstrycket bibehålls vid förväntad nivå.

Tryckmediumkällan är lämpligen någon ur gruppen: en drivkammare i slagverket, vilket normalt är föredraget på grund av väsentligen direkt tillgänglighet, en tilloppsledning för slagverkstryck, vilket är lämpligt om man önskar undvika oljeuttag ur drivkammaren, en separat högtrycksalstrare, vilket ger vissa reglermöjlig- heter.

Inrättande av en regleranordning för att reglera tryck och/eller flöde i tryckkanalen möjliggör anpassning till olika driftsituationer.

Vid en utföringsform omfattar det med bromsurtaget samverkande nockpartiet en radiellt utgående nockfläns, vilket ger en reducerad tryckuppbyggnad i bromsurtaget men även risk för ökade radiella dimensioner av cylindern.

Uppfinningen omfattar även ett motsvarande förfarande för drift av ett slagverk till en hydraulisk bergborrmaskin, varvid hydraulmedium från en tryckmediumkälla tillförs cylindern mellan kolvstyrningsanordningen och ett läge för nockpartiet i en mest framskjuten position av slagkolven.

Förfarandesärdrag motsvarande ovanstående under- ordnade anordningssärdrag är tillämpliga för varianter av detta förfarande.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGAR Uppfinningen ska nu närmare beskrivas med ledning av utföringsformer och med hänvisning till de bifogade ritningarna, pà vilka: 536 758 Fig. 1 visar en delsektion av en hydraulisk bergborr- maskin utrustad med ett slagverk enligt uppfinningen i sektionsvy, Fig. 2 och 3 visar en detalj av sektionsvyn i fig. 1 i förstorad skala med en slagkolv i olika positioner, och Fig. 4 visar schematiskt en detalj av en annan utföringsform av uppfinningen.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMPEL Lika och liknande element har i vissa fall försetts med samma hänvisningsbeteckningar.

Fig. 1 visar i sektion en hydraulisk bergborrmaskin 1 omfattande ett hus 2, i vilket en slagkolv 3 är fram- och återrörlig i en cylinder 4. Slagkolven 3 verkar mot en borrnacke 5 och styrs av en kolvstyrningsanordning 6, vilken är del av en kolvstyrningsenhet 7. Bergborrmaskinen 1 omfattar även på sedvanligt sätt bl. a en dämpanordning och en rota- tionsanordning etc, vilka emellertid inte är föremål för föreliggande uppfinning och därför inte ytterligare beskrivs här.

I fig. 2 visas arrangemanget invid kolvstyrnings- anordningen 6 vid föreliggande uppfinning mer i detalj.

Kolvstyrningsanordningen 6 är således i denna utföringsform del av nämnda kolvstyrningsenhet 7, vilken lämpligen utgörs av en enhetlig komponent, som utöver kolvstyrningsanordningen 6 upptar ett antal ytterligare element såsom ett bromsurtag 11.

Bromsurtaget 11 utgörs av ett ringformigt rum, vilket har en cirkulärcylindrig yttre mantelyta och är öppet i en riktning motsatt en slagriktning R för slagkolven 3.

Bromsurtaget 11 är inrättat att samverka med ett som en radiell utvidgning av slagkolven 3 utformat nockparti 12 i framskjutna positioner av slagkolven 3 för etablerande av en bromskammare. lO 536758 Dessutom upptar kolvstyrningsenheten 7 en mellan bromsurtaget 11 och kolvstyrningsanordningen 6 inrättad utjämningskammare 13, vilken kommunicerar med en permanent trycksatt drivkammare 15 inrättad för returslag av slagkolven 3. En tryckkanal 14 är tillhandahållen för att ombesörja ett tillflöde av hydraulmedium från drivkammaren 15 till utjämningskammaren 13.

Sett i slagriktningen R framför kolvstyrningsanordningen 6 är belägen en av kolvstyrningsenheten 7 även upptagen dräneringskammare 9 för dränering av förbi kolvstyrnings- anordningen 6 genomträngande hydraulmedium/tryckmedium_ Framför dräneringskammaren 9, sett i nämnda slagriktning R, är vidare belägen en tätningsanordning 8, vilken vid denna utföringsform omfattar två axiellt åtskilda kolvtätningar.

Andra konfigurationer av tätningsanordningen kan förekomma.

I Fig. 1 och 2 visas slagkolvens ungefärliga läge vid normal borrningsdrift av bergborrmaskinen, då på grund av ett rådande eftersträvat slagläge för slagkolven, nockpartiet 12 inte tränger in i bromsurtaget 11.

I fig. 3 visas området av kolvstyrningsanordningen 6 med nockpartiet 12 i en framskjuten position 27 (förtydligat med streckprickad linje), varvid en strypspalt 17 är etablerad mellan väggpartier av nockpartiet 12 och bromsurtaget 11.

Sådana framskjutna positioner uppträder vid tomslag av slagverket och kan även inträffa vid borrning då borrkronan möter en kavitet eller löst berg, samt exempelvis då berg- borrmaskinen används för skrotningsändamål. Borrnacken har då kunnat avancera framåt i slagriktningen från sitt normala läge vid normal borrningsdrift.

Då slagkolvens nockparti 12 inträder i bromsurtaget 11 och bromskammaren etableras uppkommer ett högt tryck i ändamål att retardera slagkolven. Detta höga tryck leder till att hydraulmedium uttränger från bromsurtaget dels genom stryp- 536 758 spalten 17, dels genom en spaltstrypning 16 bildad mellan slagkolven 3 och en inàtriktad ringyta mellan bromsurtaget och den intilliggande utjämningskammaren 13.

Med en streckad linje i Fig. 3 illustreras vid 28 nockpartiets 12 läge i slagkolvens mest framskjutna position, vilken är begränsad rent mekaniskt av att borrnacken nått en position med anslag mot ett stopp i bergborrmaskinens hus.

Genom den tryckmediumförsörjda utjämningskammaren 13 minskar effektivt potentiella tryckspikar uppkomna vid nockpartiets inträde i bromsurtaget, tryckspikar som annars vore skadliga för tätningsanordningen. Vidare uppnås genom tillflöde av hydraulmedium genom tryckkanalen 14 att påverkan av kavitationen på kolvstyrningsanordningen effektivt minskar vid slagkolvens returslag.

Som alternativ till att utgöras av en enhetlig komponent kan kolvstyrningsenheten bestå av flera, t ex två, tre eller flera delar, vilka tillsammans är insättbara i cylindern. Var och en av dessa delar kan uppvisa ett eller flera av de olika elementen: kolvstyrningsanordningen 6, bromsurtaget ll, dräneringskammaren 9, tätningsanordningen 8 och utjämnings- kammaren 13.

I fig. 4 illustreras en andra utföringsform av upp- finningen, varvid ingen utjämningskammare är inrättad, utan istället tryckkanalen 14', vilken i detta fall kommunicerar med en separat högtrycksalstrare 29, mynnar i ett främre område av själva bromsurtaget ll. Detta område befinner sig framför ett läge som nockpartiet 12 befinner sig i en mest framskjuten position av slagkolven enligt ovan. Detta läge antyds med en streckad linje vid 28. Den utjämnande och i synnerhet kavitationshämmande verkan av den uppfinningsenliga anordningen uppkommer genom att det kontinuerligt tillhanda- hålls ett tillflöde av hydraulmedium i detta område av bromsurtaget ll. 536758 I varianten i fig. 4 har nockpartiet 12 försetts med en nockfläns 18, vilket är möjligt men inte nödvändigt att utnyttja vid en anordning enligt uppfinningen.

Med 19 betecknas en envägsventil, vilken är insatt i tryckkanalen 14 för att förhindra ett återflöde av hydraul- medium vid den momentana tryckökningen, som uppträder då nockpartiet 12 med hög hastighet inträder i bromsurtaget 11.

Uppfinningen kan varieras inom ramen för de efterföljande kraven.

Det är möjligt att tillhandahålla hydraulmedium på olika sätt till tryckkanalen, varvid den i fig. 2 illustrerade varianten med kontinuerlig kommunikation mellan utjämnings- kammaren och drivkammaren är en enkel och effektiv lösning, som är realiserbar utan speciellt komplicerade åtgärder. Det är emellertid även realiserbart inom ramen för uppfinningen att vid olika tryckmediumkällor tillhandahålla en regler- anordning inrättad för att reglera tryck och/eller flöde i tryckkanalen så att ett sådant tryck respektive flöde endast föreligger då bromskammaren förväntas vara etablerad, såsom t ex vid tomslag, skrotning o s v.

Bergborrmaskinens cylinder kan vara utförd annorlunda och bromskammaren kan vara upptagen direkt i huset i stället för att, såsom visas på Fig. 1 - 3, vara inrättad i en separat komponent.

Claims (18)

10 15 20 25 30 536758 PATENTKRAV:

1. Slagverk till en hydraulisk bergborrmaskin (1) inkluderande en i en cylinder (4) fram- och áterrörlig slagkolv (3), vilken är försedd med ett nockparti (12) för samverkan med ett i cylindern (4) inrättat bromsurtag (11) för etablering av en bromskammare i relativt ett normalt slagläge framskjutna positioner av slagkolven, sett i en slagriktning (R) för slagverket, varvid en strypspalt (17) är etablerad mellan väggpartier av nockpartiet (12) och bromsurtaget (11), och varvid slagverket omfattar en kolvstyrningsanordning (6), vilken är placerad framför bromsurtaget (11), sett i slagriktningen (R), kännetecknat av - att en tryckkanal (14) ansluten till en tryckmediumkälla är anordnad att mynna i cylindern (4) mellan kolvstyrningsanordningen (6) och ett läge för nockpartiet (12) i en mest framskjuten position av slagkolven (3).

2. Slagverk enligt kravet 1, kännetecknat av att tryckkanalen (14) är anordnad att mynna i en mellan bromsurtaget (11) och kolvstyrningsanordningen (6) inrättad utjämningskammare (13).

3. Slagverk enligt kravet 2, kännetecknat av att utjämnings- kammaren (13) är ringformig.

4. Slagverk enligt kravet 2 eller 3, kännetecknat av att en mot slagkolven (3) verkande spaltstrypning (16) är bildad mellan bromsurtaget (11) och utjämningskammaren (13).

5. Slagverk enligt kravet 2, 3 eller 4, kännetecknat av att bromsurtaget (11), kolvstyrningsanordningen (6) och utjämningskammaren (13) är inrättade i en i ett hus (2) till bergborrmaskinen (1) insättbar kolvstyrningsenhet (7). 10 10 15 20 25 30 536758

6. Slagverk enligt kravet 1, kännetecknat av att tryckkanalen (14) är anordnad att mynna i ett närmast kolvstyrnings- anordningen (6) beläget område av bromsurtaget (11).

7. Slagverk enligt kravet 6, kännetecknat av att i tryck- kanalen (14) är insatt en i riktning av en mynning i broms- urtaget (11) öppen envägsventil (19).

8. Slagverk enligt något av kraven 1 - 7, kännetecknat av att nämnda tryckmediumkälla är någon ur gruppen: en drivkammare (15) i slagverket, en tilloppsledning för slagverkstryck, en separat högtrycksalstrare (29).

9. Slagverk enligt något av kraven 1 - 8, kännetecknat av att en regleranordning är inrättad för att reglera tryck och/eller flöde i tryckkanalen.

10. Slagverk enligt något av kraven 1 - 9, kännetecknat av att det med bromsurtaget (11) samverkande nockpartiet (12) omfattar en radiellt utgående nockfläns (18).

11. Förfarande för drift av ett slagverk till en hydraulisk bergborrmaskin (1) inkluderande fram- och återdrivning av en slagkolv (3) i en cylinder (4), varvid ett nockparti (12) hos slagkolven (3) samverkar med ett i cylindern inrättat bromsurtag (11) i relativt ett normalt slagläge framskjutna positioner av slagkolven (3), sett i en slagriktning (R) för slagverket, varvid en strypspalt (17) etableras mellan väggpartier av nockpartiet (12) och bromsurtaget (11), och varvid slagkolven styrs av en kolvstyrningsanordning (6), vilken är placerad framför bromsurtaget (11), sett i slagriktningen, kännetecknat av - att hydraulmedium från en tryckmediumkälla tillförs 11 10 15 20 25 30 536758 cylindern (4) mellan kolvstyrningsanordningen (6) och ett läge för nockpartiet (12) i en mest framskjuten position av slagkolven (3).

12. Förfarande enligt kravet 11, kännetecknat av att tryckmediet tillförs en mellan bromsurtaget (11) och kolvstyrningsanordningen (6) inrättad utjämningskammare (13).

13. Förfarande enligt kravet 12, kännetecknat av att tryckmediet tillförs en ringformig utjämningskammare (13).

14. Förfarande enligt kravet 12 eller 13, kännetecknat av att i aktivt tillstånd med ett i bromsurtaget (11) inkommande nockparti (12), från bromsurtaget (11) utträngande hydraul- medium stryps i en spaltstrypning (16) bildad mellan broms- urtaget (11) och utjämningskammaren (13).

15. Förfarande enligt kravet 11, kännetecknat av att tryck- mediet tillförs ett närmast kolvstyrningsanordningen (6) beläget område av bromsurtaget (11).

16. Förfarande enligt något av kraven 11 - 15, kännetecknat av att nämnda hydraulmedium tillförs från någon ur gruppen: en drivkammare (15) i slagverket, en tilloppsledning för slag- verkstryck, en separat högtrycksalstrare (29).

17. Förfarande enligt något av kraven 11 - 16, kännetecknat av att tryck och/eller flöde i tryckkanalen (14) regleras.

18. Hydraulisk bergborrmaskin inkluderande ett slagverk enligt något av kraven 1 - 10. 12