SE440873B - Hydrauliskt slagverk med reflexdempare innefattande leckspalter i serie med strypmunstycke - Google Patents

Description

s 10 is 20 25 30 35 8100961-5 Kolvdelen l7a är anordnad att slå mot en adapter 22, som är avsedd att anslutas till en borrsträng (ej visad). I växelhuset 13 är en borrhylsa 23 roterbart lagrad medelst koniska rullager 24, 25. Borr- hylsan 23 är försedd med en kuggkrans 26 som samverkar med ett kugg~ hjul 27. En medbringare 28 överför borrhylsans 23 rotation till adaptern 22. Adaptern 22 är således ovridbart styrd i medbringaren 28 men dock axiellt rörlig relativt denna. Främre delen av adaptern 22 är lagrad i underdelen ll medelst en styrning 29 och ett kullager 30. Tillförsel av spolmedium till adapterns 22 och borrsträngens centrumhål sker via ett spolhuvud 31. Mellan spolhuvudet 31 och med- bringaren 28 sitter en stoppring 32. I bakre delen av borrhylsan 23 är en borrbussning 33 insatt. Borrbussningen 33 är försedd med en krage 34 som är anordnad att anligga mot en bakre ändyta på borr- hylsan 23.

Kugghjulet 27 är medelst splines fastsatt på en axel 35. Axeln 35 är lagrad i bussningar 36, 37 i växelhuset 13 . Axeln 35 roteras medelst en vid cylindern 15 fastsatt hydraulmotor 38.

Ett bakre ringformat tryekrum 39 begränsas av cylindern 15, stång- delen l7b, kolvytan 21 på kolvdelen 19 och den främre ytan av en tätningsbom 40. Ett främre ringformat tryckrum 43 begränsas på liknande sätt av cylindern 15, stångdelen l7a, kolvytan 20 på kolv- delen l8 och den bakre ytan av en cirkulär tätningsbom 44.

En fördelningsventil i form av en slid 46 tillföres tryckvätska ge- nom ett inlopp 47. En ackumulator 48 är ständigt ansluten till inlop~ pet 47. Ackumulatorn 48 har till uppgift att dels avge ett momentant ökande tryckvätskeflöde under slagkolvens 17 arbetsslag, dels ta upp en viss oljemängd innan slagkolven vänt efter slidomställningen vid ändlägena. Inloppet 47 leder till en ringformig inloppskammare 49 i fördelningsventilens cylinder. Ventilens cylinder har också två ringformiga utloppskamrar 50, 51 till vilka returledníngar 52, 53 är anslutna. Dessa returledningar leder till en ej visad sump ur vilken en ej visad deplacementspump suger vätska för att tillföra inloppsledningen 47 tryckvätska via en ej visad manöverventil. En 10 15 20 25 30 35 8100961 -5 ackumulator 54 är ständigt ansluten till returledningarna 52, 53.

Ackumulatorn 54 har till uppgift att förhindra tryckstötar i systemet. Ackumulatorerna 48, 54 utjämnar slagverkets starkt varierande tryckvätskebehov under slagcykeln och utjämnar tryck- topparna.

Med sliden 46 i det i fig. 3 visade vänstra ändläget tillföres tryck- vätska till det bakre tryckrummet 39 genom en kombinerad tillförsel- och avloppskanal 55 medan det främre tryckrnmmet 43 dräneras till returledningen 53 genom en annan kombinerad tillförsel- och avlopps- kanal 56. Med sliden 46 i sitt (ej visade) högra ändläge tillföres istället tryckvätska till det främre tryckrummet 43 genom kanalen 56 samtidigt som det bakre tryckrummet 39 dräneras genom kanalen 55.

Sliden 46 har utstickande ändpartier 57, 58 vars ändytor 59, 60 på- verkas av trycket i reglerkanaler öl, 62 som mynnar i slagkolvens 17 cylindervägg. Ändpartiet 57 har en ringformad kolvyta 63 som på- verkas av trycket i kanalen 55 via en kanal 64 i sliden 46. Änd- partiet 58 har en likadan kolvyta 65, som påverkas av trycket i. kanalen 56 via en kanal 66 i sliden 46. Kolvytorna 63, 65 utgör hållytor och har därför mindre area än ändytorna 59, 60 som utgör omställningsytor. En kanal 74 är ansluten till avlopp for att all- tid dränera utrymmet mellan kolvdelarna 18, 19. Därigenom kommer alltid den ena av reglerkanalerna 61, 62 att vara dränerad genom denna kanal 74 när den andra av dessa reglerkanaler tillföras tryck- vätska.

Reglerkanalen 61 har fyra grenar som mynnar i slagkolvens 17 cylinder- vägg. Hänvisningsbeteckningen 6la hänvisar till en av dessa grenar.

Medelst en utbytbar reglerpropp 67 kan en eller flera av dessa grenar avstängas. Därigenom kan slagkolvens 17 bakre vändläge och därmed slaglängden varieras, vilket ger olika slagtal och anslagsenergi.

I mellandelen 14 är en dämpkolv 68 förskjutbart och roterbart styrd.

En bakåtriktad kplvyta 69 på dämpkolven bildar en rörlig begränsnings- vägg för en dämpkammare 70. Dämpkammaren 70 avgränsas bakåt av en ”o” 10 15 20 25 30 35 8100961-5 ringformig yta 73 i maskinhuset. Dämpkamaren 70 kommunicerar via en kanal 71 med inloppet 47 och ackumulatorn 48. Den på bergborr- maskinen 10 verkande matningskraften överföras till borrsträngen via den i dämpkammaren 70 inneslutna tryckvätskekudden. Kolvytan 69 på dämpkolven 68 dimensioneras så att den på dämpkolven 68 verkande framåtriktade kraften överstiger matningskraften. Matningskraften överföras via borrbussningens 33 krage 34, borrhylsan 23 och lagret. 24 till en yta 72 på locket 12.

Under hänvisning till ritningsfigurerna beskriva nedan bergborr~ maskinens funktion.

Antag att sliden 46 står i det i fig. 3 visade läget, så att det bakre tryckrummet 39 tillföres tryckvätska och det främre tryck- rummet 43 är dränerat. Antag vidare att slagkolven 17 är under rörelse framåt. Reglerproppen 67 håller de två högra grenarna av reglerkanalen 61 stängda. I det läge slagkolven 17 befinner sig på fig. 3, dräneras reglerkanalen 62 genom dräneringskanalen 74 och reglerkanalen 61 har varit dränerad till det främre tryck- rummet 43 ända till dess kolvdelen 18 täckte över kanalgrenen óla. Genom att trycket i tillförselkanalen 55 överföras till slidens 46 hållyta 63 så säkerställas att sliden kvarhålles i sitt läge. När slagkolven l7 fortsätter sin framåtrörelse (åt vänster på fig. 3) så öppnas åter reglerkanalen 61 till avlopp; nu till dräneringskanalen 74. När sedan kolvdelen 19 passerar regler- kanalens 62 mynning, så öppnas denna mot det bakre tryckrummet 39 och trycket därifrån fortplantas genom reglerkanalen 62 till slidens ândyta 60. Sliden slår nu över i sitt ej visade andra läge (åt höger på fig. 3) så att det främre tryckrummet 43 ställs under tryck men det bakre 39 dräneras. Detta sker strax innan slagkolven slår emot adaptern 22. Genom att trycket i tillförsel- kanalen 56 överföras till slidens hållyta 65 säkerställas att sliden 46 kvarstår i sitt högra läge. Reglerkanalen 62 står redan i kommunikation med dräneringskanalen 74 när kolvdelens 18 kolv- yta 20 passerar grenkanalen 6la av reglerkanalen 61 så att det främre tryckrummets 43 tryck fortplantas genom reglerkanalen 61 10 15 20 25 30 35 8100961-5 till slidens ändyta 59 så att slíden 46 skiftar till sitt på fig. 3 visade vänstra läge där den som förut beskrivits kvarstår på grund av vätsketrycket mot hållytan 63. Tryckvätska tillföras nu från inloppet 47 till det bakre tryckrummet 39 och slagkolven 17 retar- deras på grund av vätsketrycket mot kolvytan 21. Ackumulatorn 48 får nu uppta den vätska som tryckas ut ur tryckrummet 39 på grund av slagkolvens 17 bakåtrörelse som minskar tryckrummets 39 volym.

Atkumulatorn 48 tillföres tryckvätska också under första delen av arbetsslaget. När slagkolven 17 emellertid uppnår den hastighet som motsvarar detta tíllförda flöde så börjar ackumulatorn 48 istället att tillföra tryckvätska till tryckrummet 39 och ytterligare öka slagkolvens 17 hastighet.

När matningskraft pålägges bergborrmaskinen 10, kommer adaptern 22 att pressas mot borrbussningen 33. På grund av att den på dämpkol- ven 68 verkande framåtriktade kraften överstiger matningskraften, kommer borrbussningen 33 och dämpkolven 68 att stanna kvar i det i fig. l visade läget. När matningskraften pâlägges, innebär detta således endast att anliggningsytan 72 avlastas.

Vid de under bergborrmaskinens drift uppträdande stötvågsreflexerna i borrsträngen och adaptern 22, slår adaptern 22 mot borrbussningen 33. Borrbussníngen 33 och därmed dämpkolven 68 lyfts från kontakten med borrhylsan 23 om stötvågsreflexen överstiger ett visst värde.

Härigenom dämpas stötvågsreflexens inverkan på bergborrmaskinen 10.

Adaptern 22 och borrsträngen âterföres sedan till det av matnings- kraften oberoende läget medelst trycket i dämpkamaren 70.

Borrhylsans 23 och adapterns 22 rotation överföras till dämpkolven 68 via borrbussníngen 33. Den i dämpkammaren 70 inneslutna tryck- vätskekudden bildar således axiallager för adaptern 22 och borr~ strängen.

De tryckstötar som uppstår i dämpkammaren 70 när dämpkolven bringas att lyfta från borrhålsan 23, utjämnas i ackumulatorn 48.

För att kompensera de läckförluster som uppträder, är dämpkammaren 70 ansluten till en tryckvätskekälla. I den föredragna utförings- 10 15 20 25 30 35 8100961-5 formen används den till inloppet 47 anslutna ackumulatorn även som ackumulator till dämpkammaren 70. Läckförlusterna kompenseras så- ledes medelst tryckvätska från inloppsledningen 47. Med ett sådant utförande vinnes att man spar in en ackumulator.

Mellan de mot varandra rörliga ytorna på stödkolven 68 och dess cylinder som bildas i husets 14 mellandel bildas trånga spalter 75, 76 och dessa spalter bildar trånga läckpassager från tryckkammaren 70. I yttre ändarna av spalterna finns ringformade spår 77, 78 med tätningsringar 79, 80 (Fig. 4) . Kanaler 81, 82 leder från spårens 77, 78 inre sidor till en kanal 83 i vilken det finns en utbytbar skruv 84 med en genomgående borrning som bildar en munstycksstrypf ning. En kanal 85 leder bort läckoljan till utloppskanalerna 52, 53.

Således bildar de två spalterna 75, 76 två strypningar som är parallellkopplade med varandra och seriekopplade med munstycks- strypningen 84. Munstycksstrypningen 84 har en skarp inloppskant.

Det är fördelaktigt att ha ett litet läckflöde ut ur tryckkammaren 70 eftersom läckoljan för bort värme från tryckkammaren. Läckaget skall naturligtvis inte vara alltför stort eftersom det innebär en energiförlust. Den beskrivna kombinationen av strypningarna 75, 76, 84 har två huvudfördelar; den gör förändringarna i läckageflödet relativt små när viskositeten ändrasoch den minskar den påverkan som den faktiska spaltvidden har på läckflödet. Om viskositeten minskar så ökar flödet genom spalterna 75, 76 och på grund av det ökade flödet som måste passera genom munstycksstrypningen 84 så kommer tryckfallet över denna att öka. Detta betyder att tryckfallet över spalterna 75, 76 minskar och det minskade tryckfallet tenderar att reducera flödet genom spalterna. Därigenom komer ökningen av läckaget att bli relativt liten.

I praktiken kommer de faktiska spaltvidderna att variera från berg- borr till bergborr på grund av toleranserna. På grund av munstycke- strypningen 84'kommer variationerna i läckageflödet mellan olika borrmaskiner att vara relativt små också om spaltvidderna kommer att variera en hel del. I en bergborrmaskin i vilken spaltvidden uppmät- 10 8100961-5 tes till 0,015 mm och munstycket 84 hade en diameter av 0,5 mm blev läckageflödet 1,2 lit/min. När spaltvídden fördubblades ökade läckflödet till 1,7 lit/min vilket får anses vara en liten ökning.

I tryckkammaren 70 är det normalt pumptryck d.v.s. vanligen omkring 200 bar men tryckspíkar som uppstår på grund av stötvågorna är många gånger högre. Dessa tryckspíkar uppstår även när kanalen 71 mellan kammaren 70 och ackumulatorn 48 är kort, rak och vid såsom visas i Fíg. 1 eftersom tryckuppbyggnaden är mycket snabb. Tryckspikarna kommer emellertid att dämpas ut i spalterna så att tätníngsringarna 79, 80 inte behöver utstå det utomordentligt höga trycket í spíkarna.

Tâtníngsríngarna 79, 80 utsättes för det tryck som råder i kanalen 83 vilket är lägre än trycket i tryckkammaren 70.

Claims (4)

'-99 8100961-5 Patentkrav:

1. Hydrauliskt slagverk, exempelvis en bergborrmaskin, innefattande en slagkolv (17 a-c) anordnad att slå på ett städorgan kopplat till ett verktyg, ett stöd ( 33, 34) för att axiellt uppstöda verktyget, och en stödkolv (68) som är glidbar i en cylinder och påverkad av hydraultrycket i en tryckkammare (70) till att belasta sagda stöd (33, 34) till ett definierat främre ändläge, varvid sagda tryckkammare (70) är ansluten till en tryckvätskekälla och trånga spalter (75, 76) mellan stödkolven och dess cylinder bildar strypta läckpassager från tryckkammaren (70), k ä n n e t e c k n a t a v att tätningsringar (79, 80) är anordnade i läckspalternas yttre I delar och ett strypt kanalorgan (81-85) leder till tank från delar av läckpassagerna belägna innanför tätningsringarna, varvid sagda strypta kanalorgan (81-85) är så dimensionerat att tryckfallsförhållandet mellan kanalorganet (81-85) och läckpassagerna (79-80) är större än 25 procent.

2. Slagverk enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att sagda strypta kanalorgan (81-85) innefattar ostrypta kanaler (81, 82) som leder till en gemensam strypning (84) och en ostrypt ledning (85) leder från strypningen (84) till tank.

3. Slagverk enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a t a v att sagda strypning utgöres av en utbytbar enhet.

4. - Slagverk enligt patentkrav 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a t a v att strypningen (84) har en skarp inloppskant.