FI58816C - Anordning foer att minska pao slitaget av de roerliga delarna i en hydrauldriven borrmaskin - Google Patents

Description

-- rA, KUULUTUSJULKAISU C ft ft 1 A

Wl W (,,>UTUÄOGNINOSSKI»lfT 5 ö 81 b C . _ Patentti myönnetty 10 04 1981 ' Patent meddelat ^ (51) Kv.lk.3/lnt.CI.3 E 21 C 3/00 SUOM I — FI N LAN D (21) P«t*i»tehA*mu· —Ρκ·ι#·ι*»βΙαιΙη* 771776 (22) Hakamltpllvi — Ans(Mcn(ng*d»f 03-06.77 ^ (23) AlkupUvt — Giltithatsdtg 03-06.77 (41) Tulkit |ulklMkil — Bllvlt offaotllg 0U. 12.78

Patentti, ja rekitterihallltu, ******** J. ku«l|ulkte«n pvm._

Patent- och rcglstarttyralaan ' ' Ansektn utlagd och uti.ikrtft·» publkend 31.12.80 (32)(33)(31) Pyydetty utuolk·*»—««gird prlorltet (71) Linden-Alimak AB, S-931 03 Skellefteä, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Väinö Esko Juvonen, Klaukkala, Suomi-Finland(FI) (7*0 Oy Kolster Ab (5*0 Laite hydraulikäyttöisen porakoneen liikkuvien osien kulumisen pienentämiseksi - Anordning för att minska p& slitaget av de rörliga delarna i en hydrauldriven borrmaskin Tämän keksinnön kohteena on laite hydraulikäyttöisen porakoneen niiden liikkuvien osien kulumisen pienentämiseksi, jotka välittävät kiertoliikettä työkaluun, jossa porakoneessa on runko, rungossa edestakaisin liikkuva iskumäntä, joka on sovitettu siirtämään iskuenergiaa työkaluun, työkaluaukkoa ympäröiviä ja runkoon nähden aksiaalisesta liikkuvia elimiä, joissa on paineenvaikutuspinta, jonka kautta syöttövoima siirtyy rungosta mainittujen elinten kautta työkaluun, jolloin työkaluaukkoa ympäröivien, runkoon nähden aksiaalisesti liikkuvien elinten ja rungon välillä on niin suuret aksiaaliset välykset, että mainitut elimet pystyvät liikkumaan aksiaalisuunnassa pääasiassa työkalun mukana.

Ennestään tunnetaan hydraulikäyttöisiä porakoneita, joissa pyörimisliikettä työkaluun välittävien elinten ja rungon välissä on hydrostaattinen aksiaalilaa-keri, joka muodostuu säteittäisten laakeripintojen välisestä paineöljytyynystä. Tällaisten paineöljytyynyjen tarkoituksena on suojata laakeria suurilta mekaanisilta rasituksilta poratangon kimmahtaessa taaksepäin männän iskun jälkeen. Pora-tangon takaisinkimmahduksen yhteydessä siirtyvät pyörimisliikettä välittävät elimet poratangon mukana hetkeksi taaksepäin ja palautuvat välittömästi tämän jälkeen 2 58816 paineöljytyynyn vaikutuksesta asentoon, jossa ne painavat rungon etuosan olaketta vasten ja joka siten on niiden etumainen pääteasento, jossa ne ovat männän iskiessä työkaluun seuraavan kerran.

Männän iskiessä joustaa pora jonkin verran iskusuuntaan. Koska pora on aina sovitettu liukuvaksi iskusuunnassa tapahtuu jouston aikana voimakasta kulumista pyöritysliikettä välittävien elimien liukupinnoissa. Jouston aikana syntyy aksiaalista välystä kuusioporan kauluksen ja koneen poraholkin välille tai erillistä niskakappaletta käytettäessä niskakappaleen siipien ja hoikin välille. Poran takai-sinkimmahduksessa tämä välys poistuu äkillisesti.

Nyt on huomattu, että sekä poran että työkaluaukkoa ympäröivien elinten nopea kuluminen johtuu näiden kahden osan suhteellisesta liikkeestä varsinkin aksiaaliliikkeestä, jossa tapahtuu nopeita suunnanmuutoksia ja joka siten kuluttaa erityisesti vastakkain sattuvia säteittäisiä pintoja. Näiden pintojen kulumisen pienentämiseksi on niiden väliin syötetty voiteluöljyä, mutta koska nämä välykset ovat suorassa tai lähes suorassa yhteydessä ympäristöön, öljymäärien on oltava pieniä jotta porakoneen ja ympäristön likaantuminen pysyisi siedettävissä rajoissa.

Esillä olevan keksinnön päämääränä on saada aikaan hydraulikäyttöinen pora-kone, jossa kyseinen kuluminen on saatu pienentymään huomattavasti. Tämä päämäärä saavutetaan keksinnön mukaan pääasiassa siten, että aksiaalisesti liikkuvien elinten paineenvaikutuspintaan vaikuttavan öljyn paine on sovitettu muuttumaan niin, että iskumännän paluuläkkeen aikana mainittuihin elimiin kohdistuu syöttövoiman alittava iskusuuntaan suunnattu voima, joka männän iskuliikkeen aikana kasvaa niin, että se ennen iskuhetkeä ylittää syöttövoiman. Saattamalla aksiaalisesti liikkuvat elimet eteenpäin suunnattuun liikkeeseen ennen kuin mäntä iskee työkaluun voidaan työkalun ja elinten suhteellista liikettä ja siten myös kulumista pienentää oleellisesti. Poratangon joustaessa eteenpäin iskuhetkellä seuraavat aksiaalisesti liikkuvat elimet ainakin pääasiassa sen mukana ja sama koskee poratangon takaisin-kimmahdusta. Aksiaalisesti liikkuvien elinten ja rungon välisiä kosketuspintoja voidaan voidella riittävästi, koska ne sijaitsevat koneen sisällä.

Keksinnön mukaisesta järjestelystä on myös se etu, että jos poran terä huonon huuhtelun, väärän syöttövoiman tai jonkin muun syyn vuoksi ei ole vasten kalliota ennen iskua, aiheuttaa aksiaalisesti liikkuvien elinten ja siten myös pora-tangon painaminen eteenpäin ennen iskua sen, että terä entistä suuremmalla varmuudella painaa kalliota vasten iskuhetkellä. Tämä seikka on merkittävä iskuvaiku-tuksen tehon kannalta.

Keksintöä selitetään seuraavassa tarkemmin oheiseen piirustukseen viitaten, jossa kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen porakoneen yhtä suoritusmuotoesimerkkiä pituusleikkauksena, ja 3 5881 6 kuvio 2 esittää osakuvana toista suoritusmuotoa.

Kuvion 1 mukainen porakone on muodostettu rungosta 1, jonka sisällä isku-mäntä 2 liikkuu edestakaisin luistinventtiilin 3 ohjaamana, Iskumäntä saa käyttövoimansa hydrauliikkapiiristä, joka koostuu korkeapainepiiristä, johon paineöljyä syötetään nipasta H, ja matalapainepiiristä, josta öljy poistetaan nipan 5 kautta. Rungon etuosassa on työkaluaukko, johon esitetyssä suoritusmuodossa on sijoitettu poran niska 6, jonka kehäpinnalla on aksiaalisia siipiä 7.

Moottori 8 pyörittää hammaspyörää 9» joka pyörittää toista hammaspyörää 10, jonka sisälle on kiinnitetty poraholkki 11, ja jonka etusivulla oleva hammaskehä 12 on tartunnassa vetoholkin 13 takapinnassa olevan vastaavan hammaskehän kanssa. Vetoholkin 13 sisäpinnassa on siivet, jotka sopivat poran niskan siipien 7 väliin poran niskan pyörittämiseksi vetoholkin mukana.

Hammaspyörän 10 takaosassa on säteittäinen vastepinta ll+, joka piirustuksen esittämässä normaaliasennossa painaa laakerirenkaan 15 etupintaa vasten aksiaali-laakarin muodostamiseksi porakoneeseen. Porakoneen syöttövoima siirtyy rungosta tämän aksiaalilaakerin kautta hammaspyörään 10 ja siitä edelleen poraholkkiin 11, joka etupinnallaan painan siipien 7 takapintaa vasten syöttövoiman siirtämiseksi poran niskaan.

Keksinnön mukaisesti johtaa kanava l6 matalapainepiiristä laakerirenkaan 15 läpäisevään poraukseen 17, josta öljyä virtaa laakerirenkaan 15 ja vastepinnan l1* väliin ja siitä edelleen hammaspyörän 10 hampaisiin ja vetoholkin 13 uiko- ja sisäsivua pitkin siipien 7 edessä olevaan tilaan. Tästä se poistuu kanavaa 18 pitkin nippaan 5- Öljyvirtaus ulos tai huuhteluväliaineen kammioon on estetty tiivisteillä 19 ja 20. Tiivisteet 21 ja 22 estävät öljyn pääsyn männän iskupään ja poran niskan takapään väliseen kammioon.

Matalapainepiirin ja poistokanavan 18 väliseen kanavaan on järjestetty kuristin 23.

Pyöritysliikettä välittävien elinten, eli hammaspyörän 10, poraholkin 11 ja vetoholkin 13, sekä rungon väliin on lisäksi järjestetty niin suuri aksiaalinen välys, että nämä elimet pystyvät pääasiassa seuraamaan poran niskaa sen joustaessa eteenpäin iskuhetkellä. Tämä välys näkyy esimerkiksi kohdassa 2b.

Keksinnön mukainen porakone toimii seuraavalla tavalla:

Iskumännän 2 aloittaessa iskuliikkeensä piirustuksessa oikealta vasemmalle on luistiventtiilin 3 ja männän välinen sylinteritila 25 yhteydessä matalapaine-piiriin. Männän liikkuessa vasemmalle pienenee sylinteritilan 25 tilavuus, mutta koska öljyn täysin vapaa siirtyminen matalapainepiiristä poistonippaan 5 on estetty kuristimen 23 avulla, siirtyy suurin osa matalapaineöljystä matalapaine-akkuun 26. Akun toiminta voi perustua joko mekaaniseen jouseen tai kaasujouseen ja sen paine kasvaa kun se varastoi öljyä ja laskee kun se purkaa öljyä. Vielä eräs osa öljystä siirtyy aikaisemmin esitetyllä tavalla kanavan l6 ja porauksen 11 5881 6 17 kautta laakerirenkaan 15 ja vastepinnan 1¾ väliseen laakeritilaan.

Koska öljyä ei pääse vapaasti virtaamaan nippaan 5, nousee matalapaine-piirin paine sitä mukaa kuin iskumäntä liikkuu iskusuuntaan ja tämän seurauksena vastepintaan kohdistuva eteenpäin suunnattu voima kasvaa jatkuvasti. Öljyn paine ja vastepinnan pinta-ala järjestetään keksinnön mukaan sellaisiksi että vastepintaan kohdistuva voima ylittää syöttövoiman ennen piirustuksessa esitettyä männän iskua poran niskaan. Tämä syöttövoiman ylitys voi edullisesti tapahtua silloin, kun iskumäntä on matkansa puolessa välissä, ja sen seurauksena kiertoliikettä välittävät elimet 10, 11 ja 13 alkavat liikkua piirustuksessa vasemmalle työntäen mukanaan poran niskaa ja terää tiiviisti kalliota vasten.

Männän tavoittaessa poran niskan (ks. piirustus) joustaa poratunko eteenpäin ja elinten 10, 11, 13 alkuliikkeen ansiosta ne seuraavat ainakin pääasiassa poran niskaa. Poraholkin 11 ja vetoholkin 13 sekä poran niskan 6 välillä ei siten esiinny juuri lainkaan suhteellista liikettä, mikä vähentää kulumista.

Männän iskun jälkeen poran niska kimmahtaa taaksepäin ja koska poraholkin 11 etusivu on jatkuvasti jokseenkin tiiviisti siipien 7 takapintaa vasten, näiden välillä ei esiinny kulumista, vaan kaikki pyörimisliikettä välittävät elimet seuraavat poran niskaa sen kimmahtaessa taaksepäin. Kimmahduksen loputtua nämä elimet ja poran niska saapuvat oikeaan pääteasemaansa, jossa vastepinta painaa laake-rirengasta 15 vasten. Näiden pintojen välissä voidaan luonnollisesti tässäkin tilanteessa ylläpitää öljykalvo.

Männän paluuliikkeen aikana öljyä virtaa jatkuvasti akusta 26 nippaan 5 sekä kuristimen 23 että porauksen 17 kautta, joten öljyn paine laskee ajan funktiona. Kuristin 23 ja akun 26 kaasunpaine sovitetaan sellaisiksi, että pintaan 1U kohdistuu männän paluu liikkeen aikana syöttövoiman alittava voima.

On huomattava, että keksinnön mukaista laitetta voidaan vaihdella huomattavasti oheisten patenttivaatimusten puitteissa. Niinpä vastepintaan 1¾ vaikuttavaa öljyä ei välttämättä tarvitse ottaa matalapainepiiristä, vaan öljylähteeksi kelpaa jokainen öljytila, jossa paine vaihtelee sopivissa rajoissa männän liikkeiden tahdissa. Tarkoitukseen sopii esim, ulkopuolinen säiliö, jonka painetta ohjataan männän liikkeitä tuntevan elimen avulla. On myös ajateltavissa, että matalapaine-kanava katkaistaan kuristimen 23 kohdalla, koska hoikkien 10, 11 ja 13 väliset solat toimivat kuristimena.

Lisäksi on huomattava, että vastepinnan 1^ ei tarvitse välttämättä toimia hoikkien 10, 11 ja 13 paineenvaikutuspintana. Voidaan nimittäin ajatella myös sellaista kuviossa 2 esitettyä ratkaisua, että vastepinnan 1U ja laakerirenkaan 15 5 58816 välinen etäisyys on jokseenkin vakio ja että laakerirengas voi siirtyä aksiaali" suunnassa runkoon kiinnitettyjen hoikkien 27 välissä hydraulisylinterien 28 ohjaamana. Tällöin paineenvaikutuspintana on varsinaisesti sylinterien männän pinta 29· Lisäksi on selvää, että piirustuksessa vasemmalle suunnattu voima, joka työntää holkkeja 10, 11 ja 13 vasemmalle voidaan saada aikaan jousilla, jolloin öljynpaineen synnyttämä voima on suunnattava jousivoimaa vastaan. Tässä tapauksessa on öljynpaineen laskettava männän iskuliikkeen aikana, jotta jousivoima voi työntää holkkeja 10, 11 ja 13 eteenpäin ennen iskua.

Claims (7)

1. 6 5881 6
2. 1. Laite hydraulikäyttöisen porakoneen niiden liikkuvien osien kulumisen pienentämiseksi, jotka välittävät kiertoliikettä työkaluun (6), jossa porakoneessa on runko (1), rungossa edestakaisin liikkuva iskumäntä (?), joka on sovitettu siirtämään iskuenergiaa työkaluun (6), työkaluaukkoa ympäröiviä ja runkoon nähden aksiaalisesti liikkuvia elimiä (10, 11, 13), joissa on paineenvaikutuspinta (lU), jonka kautta syöttövoima siirtyy rungosta mainittujen elinten kautta työkaluun, jolloin työkaluaukkoa ympäröivien, runkoon nähden aksiaalisesti liikkuvien elinten (10, 11, 13) ja rungon (1) välillä on niin suuret aksiaaliset välykset, että mainitut elimet pystyvät liikkumaan aksiaalisuunnassa pääasiassa työkalun (6) mukana, tunnettu siitä, että aksiaalisesti liikkuvien elinten paineenvaikutuspin-taan (ib) vaikuttavan öljyn paine on sovitettu muuttumaan niin, että iskumännän paluuliikkeen aikana mainittuihin elimiin kohdistuu syöttövoiman alittava isku-suuntaan suunnattu voima, joka männän iskuliikkeen aikana kasvaa niin, että se ennen iskuhetkeä ylittää syöttövoiman.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että runkoon nähden aksiaalisesti liikkuvien elinten (10, 11, 13) paineenvaikutuspintaan (ib) vaikuttava öljy on peräisin iskukoneiston matalapainepiiristä, jossa olevan öljyn ulosvirtausta koneesta on kuristettu (23).
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että runkoon nähden aksiaalisesti liikkuvien elinten (10, 11, 13) paineenvaikutuspintaan (li*) vaikuttava öljy on peräisin ulkopuolisesta paineöljylähteestä, jonka paine vaihtelee iskumännän (2) liikkeiden mukaan. b. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, jossa runkoon nähden aksiaalisesti liikkuvat elimet on muodostettu pyörimisliikettä työkaluun välittävistä holkeista (10, 11, 13), tunnettu siitä, että paineenvaikutuspintana on rungon ja hoikkien takapinnan välisen hydrostaattisen aksiaalilaakerin etummainen rajoitusseinä (1^).
5. 5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen laite, jossa runkoon nähden aksiaalisesti liikkuvat elimet muodostuvat pyörimisliikettä työkaluun siirtävistä holkeista (10, 11, 13) sekä runkoon (1) aksiaalisesti siirtyvästä laakeroidusta laakerirenkaasta (15), jonka siirtymistä ohjataan hydraulisylinterien avulla, tunnettu siitä, että paineenvaikutuspintana on hydraulisylinterin männän pinta.
6. 6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen laite, jossa runkoon nähden aksiaalisesti liikkuviin elimiin (10, 11, 13) kohdistuva, iskusuuntaan suunnattu voima saadaan aikaan jousilla, tunnettu siitä, että jousien vaikutusta säädetään vastakkaissuuntaisen öljynpaineen aikaansaaman voiman avulla.
7. 7· Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu 7 58816 siitä, että runkoon nähden äksiaalisesti liikkuvien elinten paineenvaikutuspin-taan (lU) vaikuttava öljyn paine on sovitettu männän iskuliikkeen aikana kasvamaan niin, että sen mainittuihin elimiin kohdistama voima ylittää syöttövoiman männän (2) ollessa iskuliikkeensä puolessavälissä. 8 5881 6