SE1450300A1 - Fördelningsventil och bergborrmaskin - Google Patents

Abstract

SAMMANDRAG: Fordelningsventil (7) for att styra hydraulfloden till olika forbrukare, varvid fordelningsventilen omfattar en fram- och Aterrorlig ventilslid (8). Ventilsliden (8) innefattar en central, i axiell riktning forlapande borrning (38,39), vilken samverkar med en mot en ventilgavel (11) anliggande plunge (35) far att i trycksatt tillstAnd driva ventilsliden (8). Plungen innefattar ett yttre kolvparti (36) med reducerad diameter (d), vilket, i ett andlagesomrade for ventilsliden, är inrattat att, tillsammans med ett samverkande parti (38) av borrningen med reducerad diameter (d), etablera en dampkammare (40) fOr andlagesdampning av ventilsliden (8). Uppfinningen avser aven en bergborrmaskin. Fig. 2

Description

1 ANORDNING VID BERGBORRMASKIN OCR BERGBORRMASKIN TEKNIKENS OMRADE Uppfinningen avser en fordelningsventil for att styra hydraulflOden till olika fOrbrukare, varvid fordelnings- ventilen omfattar en i en ventilkammare i axiella riktningar fram- och AterrOrligt anordnad ventilslid, och varvid ventilkammaren i axiell led ar begransad av en forsta och en andra ventilgavel. Uppfinningen avser aven en hydraulisk bergborrmaskin inkluderande en dylik anordning.

TEKNIKENS BAKGRUND FOrdelningsventiler for periodvis tillhandahallande av tryckfluid till olika typer av forbrukare respektive evakuering darav ar fOrut kanda for vid anvandning mom en lang rad teknikcmraden.

Nar det galler hydrauliska slaende bergborrmaskiner ar det forut kant att inratta en fordelningsventil, vilken styrs med hjalp av en anslutning till slagborrverket.

Forde1ningsventilen har till syfte att ombes6rja intermittent trycksattning av slagkolvens drivkammare far erhallande av efterstravad slagverkan. For detta andamal styrs den fram- och atergaende ventilsliden med hjalp av pilottryck for att formedla drivtryck till bergborrmaskinens drivkammare.

Hittillsvarande fordelningsventiler for slaende bergborrmaskiner saval som for andra tillampningar fungerar val vid de frekvenser och tryck, som är aktuella for dagens maskiner. Vid Onskemal cm h6gre arbetsfrekvenser riskeras dock Okade kostnader for ventilen och darmed far maskinen i sin helhet, eftersom mer sofistikerade konstruktioner av fordelningsventiler med h6gre hallfasthetskrav kan behOva insattas. Aven vid befintliga maskiner mom bergborromradet 77747 20140123 2 och andra teknikomrAden foreligger OnskemAl om ventiler vidareutvecklade for mer tillforlitlig drift.

UPPFINNINGENS ANDAMAL OCH VIKTIGASTE KANNETECKEN Det dr ett AndamAl med foreliggande uppfinning att tillhandahAlla en vidareutveckling av fordelningsventiler enligt ovan och att anvisa en ekonomiskt framstallbar fordelningsventil, vilken ar i stand att insattas vid kravande drift.

Detta andamAl uppnAs vid en anordning enligt oven genom att ventilsliden innefattar en central, i axiell riktning forlOpande borrning, vilken samverkar med en till den andra ventilgaveln anslutande plunge for bildande av ett trycksattbart utrymme, och att plungen innefattar ett frAn den andra ventilgaveln riktat yttre kolvparti med reducerad diameter, vilket, i ett andlagesomrAde for ventilsliden, ãr inrattat att, tillsammans med ett parti av borrningen med motsvarande reducerad diameter, samverka far att etablera en dampkammare for Andlagesdampning av ventilsliden.

HArigenom uppnAs att ventilslidens axiella rarelse- hastighet effektivt och sakert kan dampas i ett andomrAde av sitt rOrelseomrAde. Detta medf8r flera fordelar visavis bakgrundstekniken sAsom: - Anslagskraften mot en ventilgavel kommer att bli lagre.

PAkanningarna pA associerade komponenter blir darfor lagre.

Andlagesdampningen inrattas foredraget for rOrelser i riktningar av mest kansliga delar av ferdelningsventilen, scm kan riskera att skadas vid anslag med full hastighet av en ventilslid.

- Ventilsliden kan tillAtas ha en hogre hastighet an annars under huvuddelen av sin rarelse mellan andlagena.

- HOgre omstallningshastighet medges darmed, vilket medfor mojlighet att Oka frekvensen far en maskin sAsom en 77747 20140123 3 bergborrmaskin, i vilken uppfinningen tillampas.

Genom att dampkammaren kommer att arbeta med ett konstant trycksatt medium, kommer kavitationsrisken vid aterrarelse att vara minimerad.

- Genom att dampkammaren kommer att arbeta med ett konstant trycksatt medium kommer en forutsagbar och repeterbart sakert berakningsbar dampning att foreligga vid foredraget liten volym hos dampkammaren.

Liten volym hos dampkammaren ger i sin tur majlighet att gara dampkammaren axiellt kort, sa att ventilsliden kan ha foredragen hog hastighet Over huvuddelen av sin rorelse.

Ventilen enligt uppfinningen ár enkelt och ekonomiskt framstallbar. Finbearbetningen av ventilsliden kan utforas i en bearbetningsuppsattning, vilket medfor snabbare och sakrare tillverkning med sakrare erhallande av efterstravade toleranser.

Saval partierna av borrningen som partierna av plungen ãr cirkularcylindriska.

Vid etablerad dampkammare foreligger foredraget en dampspalt mellan det yttre kolvpartiet och det samverkande partiet av borrningen. I dampspalten sker en omvandling av r5relseenergi i genomstrommande hydraulmedium till varmeenergi i hydraulmediet, vilket resulterar i efterstravad energiupptagning. Fackmannen kan mom ramen av sin normala verksamhet dimensionera dampspalten far anpassning till aktuella parametrar sasom hastighet och anvant hydraulmedium for att tillse att onskad dampstracka och dampkaraktaristik erhalls.

Lampligen innefattar ventilen i eller i omradet av den f5rsta ventilgaveln en trycksattbar kammare, vilken upptar ett ventilsliden tillhOrande centralt andkolvparti med en andyta far att i trycksatt tillstand av kammare driva ventilsliden i riktning av den andra ventilgaveln. I synnerhet foredras att i trycksatt tillstand av utrymmet och trycklost 77747 20140123 4 tillstand av kammaren, det ar inrattat for drivning av ventilsliden i riktning mot den andra ventilgaveln.

Det foredras att plungen dr inrdttad att vara fri fran den andra ventilgaveln. Plungen kommer da att tryckas far anliggning mot den andra ventilgavel av trycket i namnda borrning i ventilsliden och tillatas att vara fri fran sidokraftinverkan av den andra ventilgaveln och istallet helt vara styrd av borrningen. Detta medfor minimerad skarningsrisk eftersom plungen pa ett foredraget satt styrs i radiell led mot ventilsliden, vilken i sin tur styrs av ett ventil- foder/ett ventilhus, utan att nagra radiella inbardes krafter uppkommer mellan plungen och ventilsliden. Detta medger ocksa tillverkning med reducerade toleranskrav liksom att erforderligt snav strypspalt/dampspalt kan vara inrattad mellan ventilsliden och plungen utan att skarningstendenser upp- kommer. Plungen ãr dá i synnerhet rdrlig i en radiell led i forhallande till den andra ventilgaveln nar den dr antryckt mot denna.

Plungen kan dock vara kopplad till den andra ventilgaveln, med medgivande av relativ rorelse i en radiell led i farhallande till den andra ventilgaveln. Genom denna inbordes rarlighet medges att plungen i viss man kan folja ventilslidens rarelser i radiell led, vilket atminstone reducerar skarningsrisken. Tankbart, men i de fiesta fall ej lampligt, ar att plungen och den andra ventilgaveln dr fast, orarligt forenade med varandra. Detta foredras inte eftersom det vid denna lasning foreligger risk for skdrningstendenser.

Atminstone ett hal till borrningen ãr lampligen inrattat i en vagg hos ventilsliden for att medge permanent trycksattning av utrymmet far att enkelt medge permanent trycksattning direkt fran en av fOrdelningsventilens portar. Den permanenta trycksattningen tillhandahalls foredraget genom en till fordelningsventilen ansluten systemtryckkalla. 77747 20140123 Fackmannen dimensionerar med fordel ett forhallande tvarsektionsyta/initial dampkammarvolym (vid just etablerad dampkammare) efter behov och anvandningsomrade for erhallande av efterstravad hastighetsminskning samtidigt med onskad langd av dampstrackan.

Uppfinningen avser aven en hydraulisk bergborrmaskin med ett maskinhus, vilket upptar en arbetscylinder med en fram- och aterrorlig slagkolv, varvid bergborrmaskinen innefattar en ventil enligt ovan.

Namnda ventil ãr lampligen upptagen i maskinhuset, vilket innebar integreringsfordelar, som har att gora med tillverkningsmassiga och utrymmesmassiga aspekter. Fordelningsventilen har en axel, som foredraget är parallell med en axel till arbetscylindern, vilket ger mOjlighet ett bygga bergborrmaskinen slank och platsbesparande.

Det foredras ocksa att bergborrmaskinen har en maskingavel for arbetscylindern, vilken maskingavel aven tillsluter ett ferdelningsventilen upptagande utrymme. Detta resulterar i att ett enda delningsplan kan utnyttjas far bade arbetscylindern och fOrdelningsventilen, vilket ger ytter- ligare reducerade kostnader och tatningsmassiga fordelar. Ytterligare sardrag och fordelar med uppfinningen framgar av efterfoljande beskrivning av utfaringsexempel.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGAR Uppfinningen ska nu narmare beskrivas med ledning av utforingsexempel och med hanvisning till bifogade ritningar, pa vilka: Fig. 1 visar en bergborrmaskin utrustad med en fordelningsventil enligt uppfinningen i en axiell sektion, Fig. 2 visar en forstorad sektion av en fordelningsventil enligt uppfinningen i ett forsta lage, 77747 20140123 6 Fig. 3a och 3b visar en fOrstorad sektion respektive en delforstoring av fOrdelningsventilen i Fig. 2 i ett andra lage, och Fig. 4 visar en forstorad sektion av fordelnings- ventilen i Fig. 2 i ett tredje ldge.

BESKRIVNING AV UTFoRINGSEXEMPEL I fig. 1 visas sAledes i en axiell sektion en bergborrmaskin 1 inkluderande ett maskinhus 2, i vilket en slagkolv 3 ãr axiellt fram- och AterrOrlig inuti ett cylinderutrymme utgarande en arbetscylinder 4. Slagkolven 3 utfor slag i en slagriktning R mot en borrnacke 5 IDA i och f8r sig forut kdrit sdtt.

Vid bergborrmaskinens 1 bakre andomrAde är anordnad en fordelningsventil 7 far fordelning av tryckfluid till bergborrmaskinens drivkamrar far drivning av slagkolven 3 fram och Ater.

I fig. 1 dr fOrdelningsventilen 7 visad med sin ventilaxel parallell med slagkolvens 3 och arbetscylinderns 4 axel, vilken dr axeln for slagverket has bergborrmaskinen 1.

Detta utforande her den fordelen att bergborrmaskinen kan goras slank och platsbesparande IDA sin bakre del.

Det medger dven att en bakre husgavel kan inrdttas att vara gemensam far arbetscylindern och fordelningsventilen sá att ett annars nodvdndigt delningsplan kan inbesparas.

Genom utformningen med parallella axlar och gemensam bakre husgavel uppnAs fordelen med lagre bearbetningskostnader och ddrmed ldgre kostnad far borrmaskinen. Ddrutover minskar risken for intrdngning av fukt och fOroreningar i maskinen samt risken far haven i genom oavsiktligt lOsgarande skruvar.

I fig. 2 visas fordelningsventilen 7 i forstorad skala, varvid framgAr att fordelningsventilen 7 uppvisar en i ett ventilfoder 9 fram- och Aterrarlig ventilslid 8, vilken an 77747 20140123 7 rorlig mellan tva andlagen definierade av anslag mot en forsta ventilgavel 10 respektive mot en andra ventilgavel 11. Ventilfodret 9 begransar en ventilkammare 33 for upptagning av ventilsliden 8 och uppvisar sedvanliga borrningar, vilka utgar kanalmynningar for till fordelnings- ventilen 7 anslutna kanaler. Ventilfodret 9 ar inrattat med noggrant definierade styrkanter for samverkan med motsvarande styrutsprang pa ventilsliden 8.

I det i Fig. 2 visade laget befinner sig fordelnings- ventilens 7 ventilslid 8 i ett farsta andlage med en forsta anslagsande 21 i anliggning mot ett forsta andanslag 17 pa den forsta ventilgaveln 10 for ventilsliden 8. Ventilsliden 8 ar i detta lage med en andra anslagsande 22 pa ett avstand fran ett andra andanslag 34 pa den andra ventilgaveln 11.

Laget av ventilsliden i Fig. 2 uppkommer pa grund av att en kammare 14, vilken upptar ett ventilsliden 8 tillhorande centralt andkolvparti 23 med en andyta 15, ar i ett trycklast tillstand.

Vidare ar ett utrymme 16 inrattat inuti ventilsliden 8, vilket utrymme 16 under drift är permanent trycksatt genom formedling av hal 27 i ventilslidens vagg fran en likaledes permanent trycksatt ventilport.

Trycket i detta utrymme 16 verkar mot utrymmets 16 andyta 24 och formar i kammarens 14 trycklOsa tillstand att driva ventilsliden 8 till vanster i figuren mot sitt forsta andlage.

Det permanent trycksatta utrymmet 16 definieras av en koaxiellt med ventilslidens axel fOrlapande borrning.

Utrymmets 16 axiellt andra ande, motsatt andytan 24, begransas av en tatande in i borrningen sig strackande plunge 35, vilken antrycks mot den andra ventilgaveln 11 genom det i utrymmet 16 forevarande trycket. 77747 20140123 8 Mellan borrningen och plungen foreligger vidare genom en snav spalt tatningssamverkan under medgivande av att ventilsliden ar axiellt rorlig i forhallande till den andra ventilgaveln och till plungen.

Det ± Fig. 3a visade laget har uppkommit genom att en intermittent trycksatt kanal (ej visad) ledande fran ett ventilparti av arbetscylindern 4 (fig.1) till kammaren 14 pa grund av slagkolvens 3 lage under sin slagcykel trycksatts med systemtryck. Det ska noteras att aven andra satt att inter- mittent trycksatta kammaren 14 kan forekomma.

Harigenom trycksatts kammaren 14 sa att ett hydrauliskt tryck verkar pa andytan 15 av det centrala andkolvpartiet 23 hos ventilsliden 8. Pa grund av att arean av andytan 15 ar starre an arean av andytan 24 och typiskt samma tryck rader i kammaren 14 och i utrymmet 16 kommer ventil- sliden att borja drivas i riktning av sitt andra Andlage och efter en viss tidsrymd befinna sig i det i Fig. 3a visade laget.

Med ventilsliden i det i Fig. 3a visade laget har ett yttre kolvparti 36 av plungen 35, vilket yttre kolvparti 36 har en mindre diameter d jamfOrt med en storre diameter D hos en huvuddel 37 av plungen, just natt ett parti 38 av borrningen med huvudsakligen den mindre diametern d (avviker nagot pa grund av att en spalt foreligger mellan elementen). Huvuddelen 37 av plungen befinner sig for ovrigt alltid i ett parti 39 av borrningen med (huvudsakligen) den storre diametern D (avviker nagot pa grund av att en spalt foreligger mellan elementen).

I detta lage for ventilsliden är genom samverkan mellan det yttre kolvpartiet 36 och partiet 38 av borrningen med den mindre diametern d inrattat att etableras en dampkammare 40.

Dampkammaren ãr som framgar av detaljfOrstoringen i Fig. 3b vasentligen begransad av: 77747 20140123 9 42, en radiellt utat riktad yta av det yttre kolvpartiet 36, 43, en axiellt riktad andyta av plungens huvuddel, som ar belagen radiellt utanfor det yttre kolvpartiet 36, 44, en axiellt riktad andyta av partiet av borrningen med storre diameter belagen radiellt utanfor partiet av borrningen med mindre diameter, 45, en radiellt inat riktad yta av partiet av borrningen med starre diameter. Vid ventilslidens fortsatta rorelse i riktning mot den andra ventilgaveln 11, fran laget i Fig. 3a dá damp- kammaren 40 etablerats fram till att ventilsliden natt sitt andra andlage, kommer volymen av dampkammaren att minska. I dampkammaren 40 befintligt hydraulmedium kommer som foljd av detta i motsvarighet till volymminskningen att uttranga genom en dampspalt 41 bildad mellan det yttre kolvpartiets 36 radiellt utAt riktade mantelyta och en invandig yta av partiet 38 av borrningen med mindre diameter.

Hydraulmediet kommer darvid att uttranga genom dampspalten 41 mot trycket i det permanent trycksatta utrymmet 16 inuti ventilsliden 8. Dampningen ombesarjs genom att rorelse- energin i ventilsliden omvandlas till varme upptagen av hydraulmediet vid dettas passage genom dampspalten.

I dampkammaren befintligt hydraulmedium kommer i huvudsak att pressas ut genom dampspalten 41 men aven i mindre grad som lackage genom spalten bildad mellan plungens huvuddel 37 och partiet 39 av borrningen med stOrre diameter.

I det i Fig. 4 visade andra andiaget for ventilsliden 8 hefinner sig ventilsliden 8 i anliggning med den andra anslagsanden 22 mot det andra andanslaget 34 pA den andra ventilgaveln 11.

UtgAende frAn detta 'age avbryts nu trycksattningen av kammaren 14 som i stallet kopplas till en returkanal/ till atmosfaren/ till ett lagre tryck, varvid ventilsliden Ater 77747 20140123 10 drivs mot det i Fig. 2 visade laget, varefter det ovan beskrivna rarelsemenstret upprepas.

Uppfinningen kan modifieras mom ramen fOr patentkraven. Som alternativ eller som komplement till arrangemanget med dampspalten 41 ar det majligt men inte fOredraget att det till dampkammaren ar kopplat en kanal 46 (antyds med streckad linje i Fig. 4), i vilken ar anordnad en dampstrypning 47, som kan vara fast eller stallbar. Detta ger mojligheter till styrning och medfOr mindre behov av dimensionering av damp- spalten.

For att reducera tendenser till kavitation ar det mojligt men inte foredraget att till dampkammaren koppla en tryckkalla P for avgivning av hydraulmedium med samma tryck, som rader i utrymmet 16. I en kanal 48 (antyds med streckad linje i Fig. 4) fran denna tryckkalla är lampligen insatt en i riktning mot dampkammaren Oppen envagsventil.

Bade den fOrsta och den andra ventilgaveln 10, 11 kan vara rarliga sá att bada ventilgavlarna är antryckbara mot anslag i riktning mot varandra for definierande av tva definierade andlagen far ventilsliden 8. Det ligger dock inom ramen for uppfinningen att ventilgavlarna ar fasta vid ventilhuset pa konventionellt satt genom t ex skruvning, bultning, vara insatt och fast tvargaende etc.

Ferdelningsventilen 7 kan utforas aven utan ett specifikt ventilfoder 9.

Uppfinningen ar, som anges ovan, aven tillamplig far mer konventionellt uppbyggda fordelningsventiler med fasta ventilgavlar. En av eller bade ventilgavlarna kan vidare aven vara integrerade i ett hus for fordelningsventilen, varvid med "ventilgavel" ska forstas andvagg for en ventilkammare.

Med termen "trycklost tillstand" for kammaren 14 avses att kammaren bortkopplats fran hegtryck/ systemtryck och i stallet kopplats till lagtryck eller atmosfarstryck. 77747 20140123 11

Claims (13)

1. PATENTKRAV: 1. Fordelningsventil (7) for att styra hydraulfladen till olika farbrukare, varvid fardelningsventilen omfattar en i en ventilkammare (33) i axiella riktningar fram- och Aterrorligt anordnad ventilslid (8) och varvid ventilkammaren i axiell led dr begransad av en forsta och en andra ventilgavel (10, 11), kannetecknad av 1. att ventilsliden (8) innefattar en central, i axiell riktning forlapande borrning (38,39), vilken samverkar med en till den andra ventilgaveln (11) anslutande plunge (35) far bildande av ett trycksattbart utrymme (16), och 2. att plungen innefattar ett frAn den andra ventilgaveln riktat yttre kolvparti (36) med reducerad diameter (d), vilket, i ett andlagesomrade for ventilsliden, ar inrattat att, tillsammans med ett parti (38) av borrningen med motsvarande reducerad diameter (d), samverka for att etablera en dampkammare (40) for andlagesdampning av ventilsliden (8).

2. Ventil enligt kravet 1, kannetecknad av att vid etablerad dampkammare (40), en dampspalt (41) foreligger mellan det yttre kolvpartiet (36) och partiet (38) av borrningen med reducerad diameter.

3. Ventil enligt krav 1 eller 2, kannetecknad av att den i eller i omradet av den forsta ventilgaveln innefattar en trycksattbar kammare (14), vilken upptar ett ventilsliden (8) tillhorande centralt andkolvparti (23) med en andyta (15) far att i trycksatt tillstand av kammare (14) driva ventilsliden i riktning av den andra ventilgaveln.

4. Ventil enligt krav 3, kannetecknad av att I trycksatt tillstand av utrymmet (16) och trycklost tillstand av kammaren 77747 20140123 12 (14), det är inrattat for drivning av ventilsliden (8) i riktning mot den andra ventilgaveln (11).

5. Ventil enligt nagot av kraven 1 - 4, kannetecknad av att plungen (35) ar fri fran den andra ventilgaveln och antryckbar mot den andra ventilgaveln av i utrymmet (16) radande tryck.

6. Ventil enligt kravet 5, kannetecknad av att plungen (35) ãr rorlig i en radiell led i forhAllande till den andra ventilgaveln nar den ar antryckt mot denna.

7. Ventil enligt nagot av kraven 1 - 4, kannetecknad av att plungen (35) ar kopplad till den andra ventilgaveln, med medgivande av relativ rOrelse i en radiell led i forhallande till den andra ventilgaveln.

8. Ventil enligt nagot av kraven 1 - 4, kannetecknad av att plungen (35) ar fast fOrenad med den andra ventilgaveln.

9. Ventil enligt nAgot av kraven 1 - 8, kannetecknad av att atminstone ett hal (27) till borrningen (38,39) ar inrattat en vagg hos ventilsliden far att medge permanent trycksattning av utrymmet (16).

10. Hydraulisk bergborrmaskin (1) med ett maskinhus (2), vilket upptar en arbetscylinder (4) med en fram- och Aterrorlig slagkolv (3), kannetecknad av att bergborrmaskinen innefattar en fordelningsventil enligt nagot av kraven 1 - 9.

11. Hydraulisk bergborrmaskin enligt kravet 10, kannetecknad av att namnda fordelningsventil r upptagen i maskinhuset. 77747 20140123 13

12. Hydraulisk bergborrmaskin enligt krav 10 eller 11, kannetecknad av att fordelningsventilen har en axel (18), som ar parallell med en axel till arbetscylindern (4).

13. Hydraulisk bergborrmaskin enligt nagot av kraven 10 - 12, kannetecknad av att bergborrmaskinen bar en maskingavel (6) for arbetscylindern (4), vilken maskingavel aven tillsluter ett fordelningsventilen upptagande utrymme (20). 77747 20140123 I Tr-1 _mud. 4,wirojp 41. 0-011 -b) „ F - 9t-