PL165305B1 - Modułowa wiertarka obrotowo-udarowa - Google Patents

Abstract

Modułowa wiertarka obrotowo-udarowa wyposażona w silnik hydrauliczny napędzający poprzez przekładnię żerdź wiertniczą oraz w młot hydrauliczny uderzający w tę żerdź, przy czym młot hydrauliczny jest zasilany z pompy i z akumulatora hydraulicznego, znamienna tym, że pompa (11) i akumulator(4) są poprzez rozdzielacz (12) z pomocą kanału (17) połączone z roboczą, cylindryczną komorą (13) hydraulicznego młota (1), przy czym kanał (17) jest usytuowany prostopadle do czołowej powierzchni bijaka (10), a cylindryczna podstawa roboczej komory (13) jest równa całkowitej czołowej powierzchni bijaka (10) o średnicy (d) i bijak (10) ma stosunkowo krótką drogę wysuwu (AS) z hydraulicznego młota (1), której minimalna wartość jest wyznaczona rozstawem kanałów sterujących wykonanych w bijaku (10).

Description

Przedmiotem wynalazku jest modułowa hydrauliczna wiertarka obrotowo-udarowa przeznaczona głównie do wiercenia otworów strzelniczych w górniczych wyrobiskach kamiennych.

Znana wiertarka obrotowo-udarowa jest wyposażona w hydraulicznie napędzany mechanizm obrotu żerdzi oraz w młot hydrauliczny. Podczas wiercenia mechanizm obrotu poprzez łącznik wykonuje stałe obroty żerdzią na której końcu jest osadzona koronka wiertnicza, a młot wykonując uderzenia w tylny koniec żerdzi zapewnia skuteczne wiercenie otworu w twardej skale. Pobijana przez bijak młota żerdź - dzięki swojej sprężystości - przekazuje na koronkę wiertniczą falę sił, które powodują zagłębianie się ostrza koronki wiertniczej w skałę, a jednocześnie obrót wykonywany przez żerdź powoduje rozwiercanie spękanej przez udary skały. Zarówno mechanizm obrotu żerdzi jak i młot wyposażony w akumulator hydrauliczny zapewniający bijakowi młota uzyskanie odpowiedniej energii uderzenia, są zbudowane jako zwarte we wspólnej obudowie części składowe wiertarki. Awaria jednego z elementów takiej wiertarki stanowiącej jedną bryłę, eliminuje z użytkowania całą wiertarkę.

W znanej wiertarce bijak młota hydraulicznego jest rozpędzany na określonej drodze i przy uderzeniu w żerdź przekazuje głównie energię kinetyczną. Dlatego bijak tego młota jest stosunkowo ciężki, a dla uzyskania dużej prędkości ruchu, droga rozpędzania bijaka jest stosunkowo długa.

Z polskiego opisu patentowego nr 108667 znana jest hydrauliczna wiertarka obrotowoudarowa, której bijak ma niewielką pierścieniową powierzchnię. Na tę powierzchnię w fazie wysuwu bijaka oddziaływuje będące pod ciśnieniem medium hydrauliczne, rozpędzające bijak do uzyskania prędkości maksymalnej na stosunkowo długiej drodze wysuwu z młota. Jednocześnie mała powierzchnia pierścieniowa ma zapewnić jak najmniejszą szkodliwą energię odrzutu całej wiertarki. Tak skonstruowany młot hydrauliczny wiertarki, niezależnie od bardzo skomplikowanej technologii wykonania wielośrednicowego bijaka i współpracującego z nim cylindra nie zapewniają możliwości uzyskania maksymalnych prędkości wiercenia otworów. Bijak młota tej wiertarki często ulega zatarciu, a uszkodzenie młota wyklucza z pracy całą wiertarkę. Poza tym tak skontruowany młot wiertarki cechuje się dużą chłonnością medium hydraulicznego i z tego względu wiertarka musi być wyposażona w duży agregat pompowy do jej zasilania.

Znane z polskiego opisu patentowego nr 124 043 hydrauliczne urządzenie wiertnicze ma bijak, na który jest nałożona tuleja sterownicza pasowana w cylindrze i na tym bijaku. Ponadto akumulator hydrauliczny tego urządzenia, jak i wcześniej wspomnianej wiertarki, jest bezpośrednio połą165 305 czony z komorą roboczą młota hydraulicznego, co wyklucza możliwość powstania uderzenia hydraulicznego w tej komorze w momencie zatrzymania ruchu bijaka na żerdzi, gdyż akumulator amortyzuje nagłe zmiany ciśnień.

W obu znanych wiertarkach medium hydrauliczne z akumulatora do komory roboczej młota jest doprowadzane z kierunku prostopadłego do osi bijaka młota. Tak więc prędkość medium hydraulicznego wytraca się podczas jego drogi przepływu.

Modułowa wiertarka obrotowo-udarowa według wynalazku jest wyposażona w silnik hydrauliczny napędzający poprzez przekładnię żerdź wiertniczą oraz w młot hydrauliczny uderzający w tę żerdź. Młot jest zasilany z pompy i z akumulatora hydraulicznego. Istota rozwiązania wiertarki według wynalazku polega na tym, że pompa i akumulator są poprzez rozdzielacz za pomocą kanału połączone z roboczą, cylindryczną komorą młota hydraulicznego. Kanał jest wprowadzony do komory roboczej w kierunku prostopadłym do czołowej powierzchni bijaka młota. Robocza cylindryczna komora ma podstawę równą całkowitej czołowej powierzchni bijaka. Bijak charakteryzuje się stosunkowo krótką drogą wysuwu z młota. Minimalna wartość drogi wysuwu bijaka jest równa rozstawowi kanałów sterujących wykonanych w bijaku.

Korzystnie gdy mechanizmy tworzące modułową wiertarkę według wynalazku są zamocowane w ramie utworzonej z dwóch równoległych, złączonych ze sobą płyt.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest, że cylindryczny, jednośrednicowy bijak młota jest łatwy do wykonania, a medium hydrauliczne oddziaływuje na całą czołową powierzchnię bijaka, wyznaczoną przez jego średnicę. Prędkość medium hydraulicznego wprowadzonego kanałem prostopadłym do czołowej powierzchni bijaka nie wytraca się przy zmianie kierunku jego dopływu do komory roboczej. Poza tym bijak ma stosunkowo krótką drogę wysuwu z młota, a do wywoływania siły obciążającej żerdź jest wykorzystywana głównie energia uderzenia hydraulicznego jakie występuje w roboczej komorze młota. W przeciwieństwie do rozwiązań znanych wiertarek, w wiertarce według wynalazku energia kinetyczna bijaka stanowi jedynie niewielką składową i nie ma istotnego wpływu na prędkość wiercenia. Młot hydrauliczny zastosowany w wiertarce maksymalnie wykorzystując uderzenie hydrauliczne powstające w komorze roboczej, zapewnia znacznie większą prędkość wiercenia w najtwardszych skałach, nieporównywalną z prędkością wiercenia za pomocą znanych wiertarek wyposażonych w młoty z bijakami, których energia kinetyczna stanowi dominującą energię przekazywaną na żerdź wiertniczą. Poza tym w wiertarce według wynalazku komora robocza młota, oddzielona od akumulatora rozdzielaczem i krótkim odcinkiem kanałów sterujących zapewnia korzystną dużą prędkość przepływu medium hydraulicznego, a elementem wymuszającym tę prędkość jest akumulator. Uzyskana duża prędkość napływu medium hydraulicznego wywołuje powstanie uderzenia hydraulicznego w komorze roboczej.

Jak wykazały badania wiertarki według wynalazku w komorze roboczej jej młota, podczas uderzenia bijaka o żerdź występuje uderzenie hydrauliczne przy którym ciśnienie medium jest 1,7 razy większą od ciśnienia zasilania i czas występowania tego ciśnienia waha się w granicach 0,002 do 0,004 s, a bijak uzyskuje maksymalną prędkość wysuwu na drodze około 3 mm. Tak więc krótki czas występowania ciśnienia uderzenia hydraulicznego ogranicza niepożądaną wielkość siły odrzutu, natomiast krótka droga rozpędzania bijaka, zapewnia stosunkowo małą chłonność młota. Towarzyszące uderzeniu hydraulicznemu wysokie ciśnienie oddziaływuje na największą z możliwych powierzchnię kołową wyznaczoną średnicą cylindrycznego bijaka, i tym samym zapewnia maksymalne obciążenie żerdzi wiercącej.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania zilustrowany jest na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wiertarkę w widoku z góry, a fig. 2 - schemat hydrauliczny młota wiertarki obroto wo-udarowej.

Do ramy 9 łączącej poszczególne elementy modułowej wiertarki obrotowo-udarowej jest zamocowany hydrauliczny młot 1, którego bijak 10 uderza o koniec łącznika 7 żerdzi. Na drugim końcu łącznika 7 znajduje się gniazdo do osadzenia wiercącej żerdzi 8. Na łączniku 7 jest osadzona płuczkowa komora 6, przez którą do koronki wiercącej jest doprowadzana woda wypłukująca zwierciny. Łącznik 7 jest osadzony we wnętrzu przekładni 2 napędzanej za pomocą wału 5 przez, hydrauliczny silnik 3 zamocowany do tylnej płyty ramy 9. Do tej płyty ramy 9 jest również

165 305 zamocowany hydrauliczny tłokowy akumulator 4. Akumulator zapewnia szybki napływ medium hydraulicznego do roboczej cylindrycznej komory 13 i wysuw bijaka 10, oraz powstanie uderzenia hydraulicznego w komorze 13 w momencie zatrzymania bijaka 10 przez łącznik 7 żerdzi.

Działanie modułowej wiertarki obrotowo-udarowej jest następujące: medium hydrauliczne z pompy 11 i akumulatora 4, poprzez rozdzielacz 12 i kanał 17 napływa do roboczej komory 13 młota. Pod wpływem ciśnienia napływającego medium, bijak 10 po pokonaniu minimalnej drogi AS uzyskuje maksymalną prędkość wysuwu określoną oporami przepływu medium pomiędzy akumulatorem 4, a roboczą komorą 13. Bijak 10 w swoim ruchu postępowym zostaje nagle zatrzymany przez tylny koniec łącznika 7, który poprzez żerdź 8 dociska koronkę wierconej skały. W momencie nagłego zatrzymania ruchu bijaka 10 w roboczej komorze 13 występuje uderzenie hydrauliczne, któremu towarzyszy wzrost ciśnienia medium hydrualicznego. Ciśnienie to oddziaływując na powierzchnię kołową określoną przez średnicę d bijaka 10, poprzez łącznik 7 wywołuje obciążenie żerdzi 8 dużą siłą osiową. Bijak 10 po pokonaniu minimalnej drogi AS odpowiednimi kanałami łączy komorę 14 rozdzielacza 12 z ciśnieniem zasilania, co powoduje jego przesterowanie w górne położenie. W tym położeniu rozdzielacza robocza komora 13 jest połączona ze spływem, a medium hydrauliczne pod ciśnieniem występującym stale w komorze 16 przemieszcza bijak 10 do tylnego, skrajnego położenia. W tylnym skrajnym położeniu bijak 10 łączy komorę 14 ze spływem, a tłoczek 15 przesterowuje rozdzielacz 12 w dolne położenie, co zapewnia wykonanie następnego uderzenia. Jednocześnie żerdź 8 osadzona w łączniku 7, w który uderza bijak 10 jest obracana za pomocą przekładni 2, wału 5 i hydraulicznego silnika 3.

Fig. 2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 10 000 zł

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowe

1. Modułowa wiertarka obrotowo-udarowa wyposażona w silnik hydrauliczny napędzający poprzez przekładnię żerdź wiertniczą oraz w młot hydrauliczny uderzający w tę żerdź, przy czym młot hydrauliczny jest zasilany z pompy i z akumulatora hydraulicznego, znamienna tym, że pompa (11) i akumulator (4) są poprzez rozdzielacz (12) z pomocą kanału (17) połączone z roboczą, cylindryczną komorą (13) hydraulicznego młota (1), przy czym kanał (17) jest usytuowany prostopadle do czołowej powierzchni bijaka (10), a cylindryczna podstawa roboczej komory (13) jest równa całkowitej czołowej powierzchni bijaka (10) o średnicy (d) i bijak (10) ma stosunkowo krótką drogę wysuwu (AS) z hydraulicznego młota (1), której minimalna wartość jest wyznaczona rozstawem kanałów sterujących wykonanych w bijaku (10).

2. Modułowa wiertarka obrotowo-udarowa według zastrz. 1, znamienna tym, że pompa (11), akumulator (4) i hydrauliczny młot (1), hydrauliczny silnik (3) i przekładnia (2) są zamocowane w ramie (9) utworzonej z dwóch równoległych, złączonych ze sobą płyt.