SE529615C2 - Slagverk och bergborrmaskin samt förfarande för att styra slagkolvens slaglängd - Google Patents

Description

lO 15 20 25 30 529 615 2 ett slagverk med ökade reglermöjligheter vad avser slagkolvens rörelse.

Dessa ändamål uppnås enligt uppfinningen genom särdragen i den kännetecknande delen av patentkravet l.

Härigenom uppnås att kontinuerlig omställning av slagkolvens slaglängd möjliggörs. Detta innebär en stor fördel, eftersom möjlighet erbjuds att fininställa slaglängden för att mer nog- grant variera från slagverket avgiven slagenergi som svar på de behov, som föreligger vid de speciella arbetssituationerna.

Om man vill ändra slagläge på ett slagverk kan man flytta bakåt, dvs. i riktning från borrnacken, omställningskanalen för högt tryck, vilket resulterar i längre slaglängd och mer kraft i varje slag. Givet samma tryck tar det längre tid att accelerera kolven då slaglängden är längre, vilket resulterar i att man borrar med lägre frekvens. Allmänt kan sägas att det finns ett önskemål att variera slagverkets slagenergi efter bergets hårdhetsvariation. I synnerhet önskas styrning av slagverket i detta hänseende efter de behov som finns i ett aktuellt parti av berget. Genom uppfinningen kan slagverket mer noggrant styras i riktning av optimering av borrningen och reducering av stötvågsreflexer, vilka inte kommer borrnings~ processen tillgodo.

Allmänt för en borrningsprocess finns indikationer på att borrning med en ny borrkrona sker med för hög slagenergi.

Detta på grund av att vid en ny borrkrona endast en mindre del av borrkronans bearbetningsenheter kommer till faktiskt ingrepp med berget. Efter ett visst slitage kommer emellertid slagenergin efter hand att automatiskt att anpassas till borr- kronans ingreppspartiers något inslitna form, varvid verk- 73806. dOC; 2006-02-20 10 15 20 25 30 529 615 3 ningsgraden för borrprocessen kommer att öka. Med fortsatt slitage av borrkronan kommer emellertid verkningsgraden åter att sjunka på grund av mindre god anpassning av slagenergin till kronans faktiska utseende.

Uppfinningen möjliggör att hänsyn tas till detta fenomen och att slagenergin styrs för att bättre vara anpassad till borr- kronans slitningstillstånd. Detta medför möjlighet att erhålla ökad borrsjunkning vid samma slagverkseffekt, mindre påkän- ningar i borrstålet, mindre reflexer från berget, vilket i sin tur kan medföra att en mindre dämpningsenhet blir nödvändig.

Genom uppfinningen kan en borrmaskin anpassas till varierande kronslitage, berghàllfasthet och kronstorlek. Borrmaskinen kan härvid ställas in i förväg för vissa av parametrarna, vilka är kända, eller regleras under borrningen efter behov och avkända parametrar.

Det föredras att styrorganet är ett hylsformigt element, vilket omsluter slagkolven. I synnerhet föredras att styrorga- net omfattar minst tvà kanaler, vilka är fördelade över styr- organets omkrets, eftersom detta medför avlastning från sned- belastningar. Det är även möjligt att utföra styrorganet som ett axiellt förskjutbart tärningselement, vilket anligger med en delcylindrisk yta mot slagkolvens yta.

Styrorganet kan inställas med hjälp av i och för sig kända medel såsom en linjär hydraulmotor, en kuggtransmission, en skruvtransmission, en vridmotor eller något annat lämpligt organ, som kan åstadkomma en axiell rörelse.

Enligt en aspekt av uppfinningen omfattar styrorganet första styrkanalorgan för samverkan av slagkolven i ett framskjutet läge av denna. Enligt en annan aspekt av uppfinningen omfattar 73806. dOC: 2006-02-20 10 15 20 25 30 529 615 4 det förskjutbara styrorganet andra styrkanalorgan för samver- kan med slagkolven i ett från en nacke tillbakaskjutet läge av slagkolven.

Enligt en ytterligare aspekt av uppfinningen förekommer ett första förskjutbart styrorgan vilket omfattar de första styrkanalorganen och ett andra förskjutbart styrorgan, vilket omfattar det andra styrkanalorganet. Genom denna aspekt medges att ventilens växlingslägen kan styras oberoende av varandra efter önskemål och behov, vilket medger ökad inställnings- frihet.

Vid en föredragen utföringsform av uppfinningen är styrorganet förskjutbart som svar på en borrningsprocessen beskrivande parameter, såsom exempelvis borrsjunkningen eller trycket i en dämpkammare eller som resultat av en stötvâgsmätning avkänd stötvågsamplitud.

Ytterligare fördelar uppnås genom ytterligare aspekter på upp- finningen, vilket framgår av den efterföljande beskrivningen av ett utföringsexempel.

BESKRIVNING AV RITNINGAR Uppfinningen ska nu närmare beskrivas med ledning av utfö- ringsexempel och med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: Fig. l visar schematiskt, i en axiell sektion, en del av en borrmaskin inkluderande ett slagverk enligt uppfinningen, Fig. 2 visar schematiskt, i en axiell sektion, en del av ett slagverk enligt uppfinningen i en andra utföringsform, 73806. dOC; 2006-02-20 10 15 20 25 30 529 615 5 Fig. 3 visar en detalj i sektion av en annan aspekt av uppfin- ningen, Fig. 4 illustrerar ett blockschema över ett förfarande, vid vilket uppfinningen tillämpas, och Fig. 5a och b visar schematiskt, i en axiell sektion, en del av ett slagverk enligt uppfinningen i en ytterligare utfö- ringsform.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMPEL Fig. l visar en del av en bergborrmaskin 1 inkluderande ett slagverk med en slagkolv 2. En ventil för omställning av tryckmedium för drivning av slagkolven är betecknad med 5.

Vidare ingår en central processenhet 6 samt en rotationsenhet, en dämpenhet mm, vilka inte är visade på fig. 1. Slagkolven 2 är fram och åter rörlig i ett maskinhus 7.

I maskinhuset 7 finns i området av en slagkolvbom 8 ett slag- kolven omgivande, hylsformigt, styrorgan 9, vilket uppvisar en första styrkanalorgan 10, vilket är inrättat för att med kanalmynning (-ar) samverka med en första kant ll hos slag- kolvbommen 8. Styrorganet 9 omfattar i denna utföringsform även andra styrkanalorgan 12, ägnat för att med kanalmynning (-ar) samverka med en andra styrkant 13 hos slagkolvbommen 8.

En trycksättbar kammare upptar på i och för sig känt sätt en drivyta på slagkolven i form av slagkolvbommens 8 flank.

Styrorganet 9 uppvisar i praktiken ett flertal över sin omkrets fördelade styrkanalpartier utgörande styrkanalorgan 10 respektive 12. I synnerhet är kanalpartierna jämnt fördelade över omkretsen för att undvika ojämn belastning på grund av ojämn tryckpàverkan över omkretsen. För kommunikation med en 73806. dOC; 2006-02-20 l0 15 20 25 30 529 615 6 signalledning 14, vilken leder till ventilen för omställning av slagverkets rörelseriktning, uppvisar styrorganet 9 en utvändig urtagning, exempelvis i form av en runtomgående ursvarvning, 15, vilken förmedlar fluidkontakt mellan styrkanalorganen 10, 12 och ledningen 14.

I det visade läget har slagkolven rört sig från ett slagläge, där den slår mot en borrnacke 30, från denna borrnacke 30.

Signalledningen 14 har i detta tillbakaskjutna läge av slag- kolven just då blivit förbunden med ett högt tryck, i synner- het till slagverkstrycket P via styrkanalorgan 10. Detta med- för att ventilen 5 kommer att omställas så att trycket P kom- mer att verka på en kolvyta, vilken är upptagen i kammaren 18 för drivning av slagkolven mot slagläget.

Vid den rörelse som resulterar av denna drivning förflyttas slagkolven 2 i riktning till vänster sett i fig. 1 till ett framskjutet läge i en position där styrkanten 13 befinner sig i ett läge, som indikeras genom en streckad linje vid 16. Här- vid kommer ett lägre tryck att förmedlas till kanalen 14 genom att den förbinds med dräneringsledningen D för omställning av ventilen tillbaka till det i fig. 1 visade läget. Slagkolvens ovansida förbinds då med tank T så att lågt tryck råder här.

Detta är i och för sig känt vid konventionella slagverk, var- för det inte beskrivs närmare här.

För åstadkommande av en möjlighet till omställning av lägena för mynningsorgan omfattande mynningarna till styrkanalorganen 10 och 12 är styrorganet 9 axiellt förskjutbart. Detta kan åstadkommas på många sätt såsom exempelvis genom att styrorga- net 9 uppvisar en tapp, vilken är insatt i ett skruvlinjefor- migt spår i maskinhuset. En vridning av styrorganet 9 kommer 73806. dOC; 2006-02-20 10 15 20 25 30 529 615 7 härvid att medföra en axiell förskjutning av detta i förhål- lande till maskinhuset 7.

Ett annat exempel avser ett kugghjul 17, vilket samverkar med en fast med styrorganet 9 förenad kuggstång för àstadkommande av den axiella förflyttningen.

I fig. 2 visas en ytterligare utföringsform, vid vilken det föreligger ett första förskjutbart styrorgan 9' för förmedling av högt tryck från en kanal 14' till en kanal l4" ledande till en växlingsventil 5' när styrkanten 16' avtäcker styrkanalorgan 10' för trycksättning med trycket P av en omställningskammare med effektiv tryckarea A hos en ventil- kropp till ventilen 5'. Detta sker när trycket P i drivkamma- ren l8' drivit slagkolven 2' i riktning mot ett slagläge.

Omställningen av ventilen 5' från det i fig. 2 visade läget föranleder dränering av drivkammaren l8', varefter slagkolven kommer att drivas tillbaka i riktning från borrnacken när den utfört sitt slag.

Därutöver är inrättat ett andra styrorgan 9", för förmedling av lågt tryck till samma kanal 14", likaledes till nämnda väx- lingsventils 5' tryckarea A när slagkolven 2' dragit sig till- baka så långt från slagläget att styrkanten 16" avtäckt styrkanalorgan 12' och kanalen l4" har dränerats. Då kommer ventilen att omställas till det i fig. 2 visade läget.

Styrorganen är i detta fall omställbara oberoende av varandra, vilket ytterligare ökar flexibiliteten.

I fig. 3 indikeras i en schematisk tvärsektion genom ett slag- verk en möjlig ytterligare utföringsform av uppfinningen, vid 73806.d0C; 2006-02-20 10 15 20 25 30 9529 615 8 vilken separata, ej ringformiga styrorgan 26 är inrättade, vilka kan vara rörliga, och vilka samverkar med en slagkolv 27, på motsvarande sätt som ovannämnda hylsformiga styrorgan 9, 9' och 9”. Styrorganen har i detta fall en till slagkolvens yta motsvarande anliggningsyta, vilken, sett i ett tvärsnitt, är en mindre del av omkretsen av slagkolven.

I fig. 4 antyds en förfarandesekvens för åstadkommande av slag i ett slagverk, varvid: position 20 indikerar sekvensens start.

Position 21 indikerar alstrande av ett slag i ett slagverk.

Position 22 indikerar erhållande av en parametersignal avseende en borrprocessen beskrivande parameter såsom trycket i en dämpkammare.

Position 23 indikerar analysering av signalen erhållen i posi- tion 22 och alstrande av en signal för omställning av ett axiellt förskjutbart styrorgan för modifiering av slaglängden för slagkolven.

Position 24 indikerar alstrande av ett slag i slagverket med den modifierade slaglängden.

Position 25 indikerar sekvensens avslutning.

Fig. 5 a visar en alternativ utföringsform, varvid två obe- roende av varandra rörliga och fixerbara styrorgan i form av hylsor 29 och 30 är anordnade i samverkan med samma slagkolv- bom 28. I fig. 5b visas utformningen med hylsorna i större skala. Arrangemangen för förflyttning och fixering kan vara av 73806.d0<:: 2006-02~20 10 15 20 25 30 529 615 9 ett slag, som motsvarar vad som diskuteras för övriga utfö- ringsformer.

Den ena hylsan 29, den nedre eller vänstra i detta fall, styr med hjälp av styrkanalorgan 34 i samverkan med bommens nedre, mot borrverktyget riktade styrkant, via signalledningen 33 när ventilen 31 ska ställa om så att högt tryck kommer till driv- kammaren vid kolvens 32 ovansida eller högra sida. Den andra hylsan 30, den övre eller högra i detta fall, styr med hjälp av styrkanalorgan 35 i samverkan med bommens övre, från borr- verktyget riktade styrkant, när ventilen 31 ska ställa om så att lågt tryck kommer till kolvens 32 ovansida eller högra sida genom att kanalen 33 förbinds med dräneringsledningen D.

Med andra ord styr den nedre, vänstra hylsan 29 kolvens övre (högra) vändläge och den övre, högra hylsan kolvens nedre (vänstra) vändläge. Utifrån skissen inses att när slagkolven är på väg från ett slagläge eller från borrnacken och det är lågt tryck på kolvens ovansida, styrkanalorganet 35 i den högra, övre hylsan stängs så att ventilen inte dräneras längre. En liten stund senare öppnas styrkanalorganet 34 i den vänstra, nedre hylsan och ventilen trycksätts så att den stäl- ler om så att högt tryck förmedlas till kolvens ovansida.

Genom att justera läget på den vänstra, nedre hylsan kan högt tryck till ventilen regleras och en justering av läget på den högra, övre hylsan reglerar när ventilen ska dräneras.

Uppfinningen kan modifieras ytterligare inom ramen för de efterföljande kraven. Styrorganet (-n), som utnyttjas vid slagverket enligt uppfinningen kan utformas på ett flertal olika sätt och också samverka med olika partier på en slag- kolv. Den i och för sig kända växlingsventilen kan utformas på 73806. dOC: 2006-02-20 10 l529 615 10 olika sätt och styras exempelvis med trycksättning både för framrörelse och för återrörelse. Alternativt kan återrörelse åstadkommas med hjälp av fjädrande organn Slagverket kan vara av olika slag, med exempelvis permanent pålagt tryck i slagkolvens slagriktning och alternerande trycksättning för returslaget. Det är även möjligt att utnyttja uppfinningen vid ett slagverk, vid vilket såväl fram- rörelsen som returrörelsen drivs med alternerande trycksatta kammare.

Uppfinningen kan tillämpas vi applikatiomer utan rotations- enhet och dämpare, t. ex. vid så kallade spett. ¿ 73806.d0C; 2006-02-20

Claims (18)

1. l0 15 20 25 30 529 615 ll Patentkrav: l. Slagverk innefattande en i ett maskinhus (7) fram och åter rörlig slagkolv (2), vars rörelse är styrbar genom en fram och åter rörlig ventilkropp (5), som är inrättad att i beroende av en slagkolvens axiella position förmedlahde signal växelvis till en tryckkälla och till lågt tryck ansluta en kammare, i vilken en drivyta på slagkolven (2) är belägen, varvid styrkanalorgan (lO,l2;lO',l2')för förmedling av nämnda signal har i ett slagkolven (2) upptagande cylihderutrymme mynnande mynningsorgan för samverkan med en styrkant (ll,l3) på Slag" kolven, och varvid omställningsorgan är inrättade för att möj- liggöra justering av i vilken axiell position av slagkolven nämnda signal förmedlas, kännetecknat av att nämnda omställ- ningsorgan omfattar åtminstone ett axielflt förskjutbart styr- organ (9, 9',9”), vilket anligger mot slagkolven, och vilket inkluderar ett parti (lO,l2;l0',l2') avšstyrkanalorganen inklusive mynningsorganen.

2. Slagverk enligt kravet l, kännetecknåt av att nämnda styr- organ (9) är ett hylsformigt element, vilket omsluter slagkol- ven (2).

3. Slagverk enligt kravet 2, känneteckndt av att styrkanal- organen omfattar minst tvà kanalpartier/ vilka är fördelade över styrorganets (9) omkrets.

4. Slagverk enligt kravet 1, kännetecknat av att nämnda styr- organ omfattar minst ett element, vilket har en till slagkol- vens yta motsvarande anliggningsyta, vilken, sett i ett tvär- snitt, är en mindre del av omkretsen av slagkolven. 73806. doc; 2006-02-20 10 15 20 25 30 529 615 12

5. Slagverk enligt något av föregående krav, kännetecknat av att styrorganet är axiellt inställbart genom något ur gruppen: en linjär hydraulmotor, en kuggtransmission, en skruvtransmis- sion, en vridmotor.

6. Slagverk enligt något av föregående krav, kännetecknat av att det förskjutbara styrorganet omfattar första styrkanal- organ för samverkan med slagkolven i ett mot en borrnacke framskjutet läge av denna.

7. Slagverk enligt något av föregående krav, kännetecknat av att det förskjutbara styrorganet omfattar andra styrkanalorgan för samverkan med slagkolven i ett från en borrnacke tillbaka- skjutet läge av denna.

8. Slagverk enligt något av kraven l - 6, kännetecknat av ett första förskjutbart styrorgan, vilket omfattar ett första styrkanalorgan för samverkan med slagkolven i ett mot en borr- nacke framskjutet läge av denna och ett andra förskjutbart styrorgan, vilket omfattar andra styrkanalorgan för samverkan med slagkolven i ett från en borrnacke tillbakaskjutet läge av denna.

9. Slagverk enligt något av föregående krav, kännetecknat av att nämnda styrorgan är förskjutbart (-bara) som svar på en borrningsprocessen beskrivande parameter.

10. Slagverk enligt kravet 10, kännetecknat av att nämnda parameter är någon ur gruppen: borrsjunkning, tryck i en dämp- kammare, avkänd stötvågsamplitud.

11. ll. Bergborrmaskin inkluderande ett slagverk enligt något av kraven 1 - 10. 73806. dOC; 2006-02-20 l0 15 20 25 30 529 615 13

12. l2. Förfarande för att styra ett slagverk innefattande en i ett maskinhus (7) fram och åter rörlig slagkolv (2), vars rörelse är styrbar genom en fram och åter rörlig ventilkropp (5), som är inrättad att i beroende av en slagkolvens axiella position förmedlande signal växelvis till en tryckkälla och till lågt tryck ansluta en kammare, i vilken en drivyta på slagkolven (2) är belägen, varvid styrkanalorgan (lO,l2;l0',l2')för förmedling av nämnda signal har i ett slag- kOlV6D (2) upptagande cylinderutrymme mynnande mynningsorgan för samverkan med en styrkant (l1,13) på slagkolven, och var- vid axiell position av slagkolven nämnda signal förmedlas justeras, kännetecknat av att ett styrorgan (9, 9',9”), vilket anligger mot slagkolven, och vilket inkluderar ett parti (lO,l2;lO',l2') av styrkanalorganen inklusive mynningsorganen förskjuts axiellt.

13. l3. Förfarande enligt kravet 12, kännetecknat av att styrorga- net axiellt inställs genom något ur gruppen: en linjär hyd- raulmotor, en kuggtransmission, en skruvtransmission, en vrid- motor.

14. Förfarande enligt något av kraven l2 - 13, kännetecknat av att första styrkanalorgan hos de förskjutbara styrorganet sam- verkar med slagkolven i ett mot en borrnacke framskjutet läge av denna.

15. Förfarande enligt något av kraven 12 - 14, kânnetecknat av att andra styrkanalorgan hos det förskjutbara styrorganet sam- verkar med slagkolven i ett från en borrnacke tillbakaskjutet läge av denna.

16. Förfarande enligt något av kraven l2 - 15, kännetecknat av ett första förskjutbart styrorgan, vilket omfattar ett första 73806. dOC; 2006-02-20 529 615 14 styrkanalorgan samverkar med slagkolven i ett mot en nacke framskjutet läge av denna och ett andra förskjutbart styr- organ, vilket omfattar andra styrkanalorgan samverkar med slagkolven i ett från en nacke tillbakaskjutet läge av denna.

17. Förfarande enligt något av kraven 12 - 16, kännetecknat av att nämnda styrorgan är förskjuts som svar på en borrnings- processen beskrivande parameter.

18. Förfarande enligt kravet 17, kännetecknat av att nämnda parameter är någon ur gruppen: borrsjunkning, tryck i en dämp- kammare, avkänd stötvàgsamplitud. 73806.dOC; 200 6-02-20