PL224010B1 - Udarowe urządzenie wiertnicze - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest udarowe urządzenie wiertnicze z zasilanym płynem hydraulicznym tłokiem udarowym w obudowie urządzenia i układem przestawiania obrotów tłoka udarowego z biegu przedniego na bieg wsteczny do wykonywania ukośnych lub horyzontalnych otworów w gruncie.

Tego rodzaju udarowe urządzenia wiertnicze są znane i mają tłok udarowy, który przemieszcza się ruchem posuwisto-zwrotnym w obudowie urządzenia i przy tym, w zależności od kierunku ruchu urządzenia, uderza o przednią lub tylną powierzchnię udarową obudowy. Przenoszona przy tym energia kinetyczna tłoka udarowego odpowiada za przyspieszenie udarowego urządzenia wiertniczego w gruncie i powstanie otworu przez promieniowe wypieranie gruntu.

Z niemieckiej publikacji 39 09 567 A1 jest znane tego rodzaju udarowe urządzenie wiertnicze z rurą sterującą i przesuwnym po niej tłokiem udarowym. Rura sterująca na tylnym końcu jest połączona ze źródłem sprężonego powietrza i połączona zarówno ruchomo wzdłuż osi, jak też obrotowo za pośrednictwem wstępnie naprężonej, leżącej na zewnątrz sprężyny śrubowej z nieruchomym względem obudowy elementem konstrukcyjnym. Wyżej wymieniona sprężyna śrubowa wymusza na rurze sterującej pozycję biegu przedniego i blokuje ją w tej pozycji po jednej czwartej obrotu w przednim rowku blokującym. Przy przestawianiu urządzenia z biegu przedniego do biegu wstecznego rura sterująca najpierw jest zwalniana jedną czwartą obrotu przeciwko wstępnemu naprężeniu sprężyny, tak iż pod wpływem sprężonego powietrza (powietrza roboczego) jest przesuwana przeciwko sile sprężyny wzdłuż osi w swoją pozycję biegu wstecznego. Wskutek tego ruch biegu wstecznego tłoka udarowego wydłuża się, wobec czego na nieruchomą względem obudowy powierzchnię udarową działa tłok udarowy.

Podobnie jak w pozycji biegu przedniego, rura sterująca blokuje się w pozycji biegu tylnego w tylnym rowku ryglującym pod wpływem, także wstępnie naprężonej obrotowo, sprężyny śrubowej. Ponowne przestawienie udarowego urządzenia wiertniczego z powrotem w pozycję biegu przedniego wymaga zatem obrócenia z powrotem rury sterującej i jej przesunięcia z powrotem w pozycję biegu przedniego.

Wobec tego u podstaw wynalazku leży problem opracowania udarowego urządzenia wiertniczego wymienionego na wstępie rodzaju, które pozwala na łatwe przestawianie bez konieczności obracania i/lub ciągnięcia za przewód płynu hydraulicznego lub sprężonego powietrza.

Udarowe urządzenie wiertnicze z zasilanym płynem hydraulicznym tłokiem udarowym w obudowie urządzenia i układem przestawiania obrotów tłoka udarowego z biegu przedniego na bieg wsteczny do wykonywania ukośnych lub poziomych otworów w gruncie według wynalazku charakteryzuje się tym, że komora napędu tłoka obrotowego jest połączona z przewodem płynu sterującego.

Korzystnie udarowe urządzenie wiertnicze ma niezależny od sprężonego powietrza roboczego i samodzielnie sterowany układ zasilania ciśnieniem tłoka obrotowego.

Korzystnie oddzielny przewód płynu hydraulicznego uchodzi do komory napędu tłoka obrotowego.

Korzystnie udarowe urządzenie wiertnicze ma biegnący wewnątrz przewodu powietrza roboczego przewód płynu sterującego.

Korzystnie udarowe urządzenie wiertnicze ma zawór powietrza sterującego w przewodzie płynu sterującego.

Korzystnie napęd tłoka obrotowego jest umieszczony poza obudową urządzenia.

Postawione powyżej zadanie rozwiązano zatem za pomocą udarowego urządzenia wiertniczego, w którym komora tłoka lub suwaka obrotowego jest połączona z przewodem powietrza lub płynu sterującego, aby maszynowo przestawiać urządzenie za pomocą płynu sterującego.

Wynalazek opiera się przy tym na głównej idei, że udarowe urządzenie wiertnicze jest wyposażone w leżący wewnątrz lub na zewnątrz, korzystnie wewnątrz obudowy urządzenia, napęd obrotowy rury sterującej i/lub tulei ustalającej rury sterującej. W tym celu rura sterująca jest osadzona przesuwnie osiowo i daje się w ten sposób przesuwać maszynowo z pozycji sterującej dla biegu przedniego w pozycję sterującą dla biegu tylnego. Przesuw wzdłużny rury sterującej do biegu przedniego następuje przy tym za pośrednictwem sprężyny śrubowej, zaś do biegu tylnego przez powietrze robocze oraz obracanie rury sterującej i/lub tulei ustalającej za pomocą suwaka obrotowego.

Jednocześnie w udarowym urządzeniu wiertniczym znika konieczność obracania rury sterującej przez operatora. W wynalazku przy przestawianiu zrezygnowano z jakiegokolwiek dowolnego ręcznego obracania przewodu powietrza roboczego i zarazem także rury sterującej, zamiast tego wynalazek

PL 224 010 B1 wykorzystuje całkowicie niezależne od powietrza roboczego i dlatego samodzielnie przełączalne zasilanie tłoka obrotowego czynnikiem pneumatycznym, który korzystnie jest umieszczony wewnątrz obudowy urządzenia, ale może znajdować się także poza obudową.

Jest z tym związana szczególna zaleta polegająca na tym, że wymagania odnośnie do szczelności mechanicznego układu przestawiania są niewielkie, ponieważ napęd tłoka obrotowego jest zasilany sprężonym powietrzem tylko w celu jego przełączenia. Przy tym tylko dla jednego z obu ruchów sterujących rury sterującej konieczne jest zastosowanie płynu hydraulicznego lub sprężonego powietrza, ponieważ ruch z powrotem i blokowanie są powodowane przez samą sprężynę śrubową. Zużycie przy tym powietrza sterującego jest tak małe, że wystarcza minimalna średnica przewodu doprowadzającego powietrze sterujące, wobec czego przewód powietrza sterującego może się znajdować wewnątrz węża na powietrze robocze.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój wzdłużny tylnego końca udarowego urządzenia wiertniczego w jego pozycji biegu przedniego, fig. 2 - przekrój wzdłużny z fig. 1, lecz w pozycji biegu tylnego, fig. 3 - rurę sterującą udarowego urządzenia wiertniczego według fig. 1, 2 w widoku perspektywicznym pozycji biegu przedniego, fig. 4 - rurę sterującą według fig. 3, lecz w jej pozycji biegu tylnego, fig. 5 - przekrój poprzeczny według linii V-V na fig. 1, fig. 6 - przekrój poprzeczny według linii VI-VI na fig. 1 i fig. 7 - przekrój poprzeczny według linii VII-VII na fig. 1.

Udarowe urządzenie wiertnicze 1 ma cylindryczną obudowę 2, z której pokazano jednak tylko tylną część wraz z jej wkręconym ogonowym końcem 3. W obudowie 2 jest osadzony poruszający się ruchem posuwisto-zwrotnym tłok udarowy 4, którego ruch do tyłu jest ograniczony pierścieniową powierzchnią zderzakową 5. Tłok udarowy 4 za pomocą płynu hydraulicznego doprowadzanego przez przewód 6 jest wprawiany w ruch oscylacyjny, oddając przy czym swoją energię kinetyczną do znajdującego się w przedniej części obudowy 2 kolca udarowego lub przez pierścieniową powierzchnię zderzakową 5 do obudowy urządzenia, której kolec udarowy jest umieszczony w obudowie 2 w sposób ruchomy osiowo.

Przewód 6 z płynem hydraulicznym jest połączony dwuczęściowym elementem sprzęgającym 7, 8 z rurą sterującą 9 osadzoną obrotowo względem tulei ustalającej 19. Ta rura sterująca z jednej strony jest osadzona na przednim końcu w tulei sterującej 10 w komorze 11 cylindra tłoka udarowego 4, a z drugiej strony na tylnym końcu w bloku odpowietrzającym 12, który znajduje się na ogonowym końcu 3 obudowy 2. Tuleja sterująca 10 jest połączona elastyczną tuleją 13 z rurą sterującą 9. Jest ona osadzona w pierścieniowym rowku 14 rury sterującej 9, z którym łączy się pierścieniowe odsadzenie 15 rury sterującej 9.

Odsadzenie 13 na otwartą w kierunku ogonowego końca urządzenia (fig. 1 i 2), niewidoczną kieszeń, w którą wchodzi przedni koniec cylindrycznej sprężyny śrubowej 16. Sprężyna śrubowa otacza rurę sterująca 9 i jest swoim tylnym końcem 17 unieruchomiona w kieszeni 18, obrotowej względem rury sterującej 9, tulei ustalającej 19. Części te należą do układu sterowania przestawianiem według wynalazku, jaki jest widoczny w przekrojach poprzecznych z fig. 5 do 7.

Ten układ przestawiania składa się zasadniczo z napędu tłoka obrotowego w postaci rurowej złączki płetwowej 20 ze wzdłużnymi płetwami 21, 22. Rurowa złączka płetwowa 20 tworzy wraz z tuleją ustalający 19 umieszczony na tulei ustalającej 19 tłok obrotowy 23, zaś z zewnętrzną tuleją 32 cylindra komorę 24 napędu tłoka obrotowego, który jest zasilany osobnym powietrzem sterującym przez przewód 25 powietrza sterującego z zaworem sterującym 26.

Rura sterująca 9 ma w celu alternatywnego blokowania w swojej tylnej części w odstępach względem siebie po jednym rowku poprzecznym 27, 28, w które alternatywnie wchodzi żebro blokujące 29. Rowek poprzeczny 27 ustala pozycję biegu przedniego (fig. 1), a rowek poprzeczny 28 pozycję biegu tylnego (fig. 2) rury sterującej 9. Oba rowki poprzeczne 21, 28 wyznaczają zatem obie pozycje robocze rury sterującej 9.

W przekroju z fig. 6 są pokazane przeciwległe względem siebie nieruchome listwy oporowe 39, 31 do ograniczania ruchu tłoka obrotowego przy przełączaniu za pomocą zaworu 26 powietrza sterującego.

Przełączanie odbywa się w ten sposób, te przez otwarcie zaworu 26 powietrza sterującego w komorze 24 tłoku obrotowego 23 jest wytwarzane ciśnienie. Po osiągnięciu przez tłok obrotowy jego pozycji końcowej sprężyna śrubowa 16 wskutek spadku ciśnienia w przewodzie 6 sprężonego powietrza przesuwa tuleję sterującą 10 z rurą sterującą 9 do przodu. W tym celu ciśnienie jest zmniejszane na tyle, że sprężyna śrubowa 16 przemieszcza tuleję sterującą 10 przeciwko ciśnieniu resztkowemu

PL 224 010 B1 sprężonego czynnika (powietrza roboczego) panującemu jeszcze w komorze 11 cylindra tłoka udarowego 4 z pokazanego na fig. 2 położenia biegu wstecznego w położenie biegu przedniego fig. 1). Już podczas ruchu rury sterującej 9 z położenia biegu wstecznego pokazanego na fig. 2 w położenie biegu przedniego (fig. 1) obrotowy tłok 23 można przestawić na pracę bez sprężonego powietrza. Inaczej mówiąc: obrotowy tłok jest zasilany powietrzem sterującym tylko w celu odblokowania rury sterującej 9, tzn., przez bardzo krótki czas.

Jest to możliwe dlatego, że sprężyna śrubowa 16 przemieszcza rurę sterującą 9 w jej przedniej pozycji biegu przedniego (fig. 1) po zdjęci u ciśnienia z tłoka obrotowego 23 w pozycję, w której żebro blokujące 29 wchodzi w tylny poprzeczny rowek 28 rury sieciującej 9 (fig. 1) i zarazem uniemożliwia osiowe przemieszczanie rury sterującej, gdy to ma miejsce, wówczas ciśnienie powietrza roboczego można znowu zwiększyć i rozpocząć bieg przedni.

Aby rozpocząć bieg wsteczny, urządzenie z zachowaniem pełnego poziomu ciśnienia powietrza roboczego trzeba najpierw odblokować za pomocą zasilanego powietrzem sterującym, tłoka obrotowego 23, w ten sposób, że rura sterująca 9 pod wpływem powietrza roboczego może się przemieścić ze swego położenia z fig. 1 w położenie fig. 2. W tym położeniu przedni rowek poprzeczny 27 i żebro blokujące 29 ponownie sprzęgają się ze sobą pod wpływem sprężyny śrubowej 16 przy pozbawionym ciśnienia tłoku obrotowym 23 (fig. 2) i rozpoczyna się bieg wsteczny przy pełnym poziomie ciśnienia.

Claims (6)

1. Udarowe urządzenie wiertnicze z zasilanym płynem hydraulicznym tłokiem udarowym w obudowie urządzenia i układem przestawiania obrotów tłoka udarowego z biegu przedniego na bieg wsteczny do wykonywania ukośnych lub poziomych otworów w gruncie, w którym to urządzeniu komora (24) napędu (19, 20, 23, 32) tłoka obrotowego jest połączona z przewodem (25) płynu sterującego.

2. Udarowe urządzenie wiertnicze według zastrz. 1, znamienne niezależnym od sprężonego powietrza roboczego i samodzielnie sterowanym układem zasilania ciśnieniem tłoka obrotowego (20).

3. Udarowe urządzenie wiertnicze według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że oddzielny przewód (25) płynu hydraulicznego uchodzi do komory (24) napędu (19, 20, 23, 32) tłoka obrotowego.

4. Udarowe urządzenie wiertnicze według zastrz. 3, znamienne biegnącym wewnątrz przewodu (6) powietrza roboczego przewodem płynu sterującego.

5. Udarowe urządzenie wiertnicze według jednego z zastrz. 1 do 4, znamienne zaworem (26) powietrza sterującego w przewodzie (25) płynu sterującego.

6. Udarowe urządzenie wiertnicze według jednego z zastrz. 1 do 4, znamienne tym, że napęd (19, 20, 23, 32) tłoka obrotowego jest umieszczony poza obudową (1) urządzenia.