SE534815C2

SE534815C2 - Bergborrmaskin med dämpkolv

Info

Publication number: SE534815C2
Application number: SE1050438A
Authority: SE
Inventors: Anders Johansson
Original assignee: Atlas Copco Rock Drills Ab
Priority date: 2010-05-03
Filing date: 2010-05-03
Publication date: 2012-01-10
Also published as: WO2011139208A1; CN102985230B; US20130037293A1; EP2566665A1; US9062495B2; JP5813099B2; CN102985230A; SE1050438A1; EP2566665A4; JP2013525651A; AU2011249094B2; CA2797494A1

Abstract

SAM MAN DRAG Föreliggande uppfinning hänför sig till en borrmaskin innefattande ennackadapter (3); en dämpkolv (5) med en främre ändyta (18); en stoppändyta(14) för dämpkolven (5); en borrbussning (4) med en främre ändyta (16); enstoppändyta för borrbussningen (17); en slagkolv (2) med en bromsbom (10)med en främre ändyta (19); samt en bromskammare (8) för bromsning avslagkolvens (2) slaghastighet vid tomslag, vilken bromskammare (8) har enbakre kant (21). Enligt uppfinningen är dämpkolvens reella tomslagsslaglängd(L1, L2) längre än slagkolvens tomslagsbromslängd (L3), där dämpkolvens(L1, L2) ärtomslagsslaglängd (L1) och borrbussningens tomslagsslaglängd (L2). reella tomslagsslaglängd den kortare av dämpkolvens Fig.1

Description

25 534 B15 2 REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppﬁnning är att lösa problemen med känd teknik genom en borrmaskin med en nonnal slagposition, där borrmaskinens komponenter äri position för slag mot berg, och med en tomslagsslagposition, där tomslag är slag i luften. Borrmaskinen innefattar komponenterna: en nackadapter; en dämpkolv med en främre ändyta; en stoppändyta för dämpkolven; en borrbussning med en främre ändyta; en stoppändyta för borrbussningen; en slagkolv med en bromsbom med en främre ändyta; samt en bromskammare för bromsning av slagkolvens slaghastighet vid tomslag, vilken bromskammare har en bakre kant.

Enligt uppﬁnningen har dämpkolven en tomslagsslaglängd deﬁnierad som en sträcka mellan dämpkolvens stoppändyta och dämpkolvens främre ändytas position vid borrmaskinens normala slagposition. Borrbussningen har en tomslagsslaglängd deﬁnierad som en sträcka mellan borrbussningens stoppändyta och borrbussningens främre ändytas position vid borrmaskinens normala slagposition. Dämpkolvens reella tomslagsslaglängd är den kortare av dämpkolvens tomslagsslaglängd och borrbussningens tomslagsslaglängd.

Slagkolven har en tomslagsbromslängd deﬁnierad som en sträcka mellan bromskammarens bakre kant och bromsbommens främre ändytas position vid borrmaskinens normala slagposition.

Dämpkolvens reella tomslagsslaglängd är längre än slagkolvens tomslagsbromslängd. Fördelen med detta är att nackadaptern inte kan studsa tillbaka alltför långt vid tomslag. Slagkolven hinner bromsa innan tomslag sker, vilket på ett enkelt och effektivt sätt minskar risken för skador på borrmaskinen och förlänger borrmaskinens livslängd. Lämpligen bromsas slagkolvens slaghastighet till 40-60%, .företrädesvis 50%, av slaghastigheten innan tomslag sker. Företrädesvis är dämpkolvens tomslagsslaglängd kortare än borrbussningens tomslagsslaglängd. 10 15 20 25 534 B15 FIGURBESKRIVNING Uppﬁnningen ska nu förklaras närmare med hjälp av föredragen utföringsform och med hänvisning till bifogade ritningar, i vilka: l Fig. 1 visas en första utföringsform i genomskärning.

I Fig. 2 visas en andra utföringsform i genomskärning.

FöREoRAGEN uTFöRmGsFoRM I Fig. 1 och 2 visas olika utföringsformer av en borrmaskin för borrning i berg, vilken borrmaskin innefattar ett antal komponenter. Figurerna är något beskurna för att detaljerna inte ska bli alltför små. Som borrrnaskinens främre ände definieras den ände som används mot berget och som borrmaskinens bakre ände deﬁnieras den ände som används från berget. Borrmaskinen innefattar ett hus 1, i vilket en slagkolv 2 är fram och återgående rörlig. Slagkolven 2 verkar genom slag mot en bakre ändyta 11 på en nackadapter 3, till vilken nackadapter 3 är anslutet inte visade borrstänger och en inte heller visad borrkrona. Rotation överförs till nackadaptern 3 via en borrhylsa 20 och en medbringare 15. Borrmaskinen påverkas också av en matningskrafl framåt.

Nackadaptern 3 överför slagenergi, matningskraft och rotation till berget via borrstänger och borrkrona.

På en yta radiellt utanför adapterns slagmottagande bakre ändyta 11 har nackadaptern 3 en anliggningsyta 12 för en främre ändyta 16 på en borrbussning 4. Borrbussningen 4 har också en bakre ändyta 13, vilken i sin tur påverkas av en dämpkolv 5. l exemplet i Fig. 1, så omsluter dämpkolven 5 borrbussningen 4, men dämpkolven 5 kan också enbart påverka borrbussningens 4 bakre ändyta 13 som i Fig. 2. Det ﬁnns också olika varianter av dubbla dämpkolvar som kan användas. Dämpkolv 5 och borrbussning 4 rör sig i huvudsak som en enhet och kan också ersättas av en enhet. Dock ﬁnns det ekonomiska fördelar och hållfasthetsfördelar i att ha dem som separata enheter. Dämpkolven 5 påverkas i sin tur av hydraulolja på en eller flera drivareor i en eller ﬂera dämpkammare 6. 10 15 20 25 30 534 B15 4 Vid normal borrning, så har dämpkolven 5 följande funktion som kan förekomma i olika varianter: Borrmaskinen påverkas av en matningskraft mot ett berg. I första steget är det bergkontakt mellan borrkronan och berget, medan slagkolven 2 rör sig framåt. Dämpkolven 5 i kombination med borrbussningen '4 hjälper till att balansera mot matningskraften, så att nackadaptern 3 hålls i rätt position inför slaget. I andra steget fortsätter slagkolven 2 framåt och slår på nackadaptern 3. Det är detta steg som visas i Fig. 1 och Fig. 2. Borrmaskinens komponenter beﬁnner sig då i normal slagposition. Slaget gör att borrsträngen och borrkronan rör sig framåt in i berget. Samtidigt tappas kontakten mellan nackadaptern 3 och borrbussningen 4. l tredje steget vänder slagkolven 2 och rör sig bakåt. Ett konstant oljeflöde på dåmpkolvens 5 drivarea i dämpkammaren 6 tvingar dämpkolven 5 framåt mot borrbussningen 4 som återfår kontakten med nackadaptern 3. I fjärde steget tvingar matningskraften fortfarande borrrnaskinen framåt, men reflexer från berget gör att nackadaptern 3, borrbussningen 4 och dämpkolven 5 rör sig bakåt. När dämpkolven 5 rör sig bakåt in i dämpkammaren 6, så komprlmeras oljan idämpkammaren 6, varvid rörelsen bromsas och omvandlas till värme.

Denna dämpfunktion fungerar i sig bra, så länge som borrkronan har kontakt med berget.

En stoppring 7 ﬁnns anordnad för skydd av nackadaptern 3. Om borrkronan slår i luften istället för mot berget - så kallat tomslag -, t.ex. därför att borrkronan kommer fram till ett hål i berget eller för att gängor mellan borrstängerna behöver slås loss, så förhindrar stoppringen 7 delvis att nackadaptem 3 rör sig för mycket axiellt framåt, vilket minskar risken för skador.

Det som händer vid ett tomslag är att när slagkolven 2 slår på nackadaptern 3, så åker nackadaptern 3 framåt utan att stoppas av något berg och nackadaptern 3 stoppas istället av stoppringen 7. Vad som händer därefter är slumpmässigt. Det ﬁnns alltså normalt ingen väldeﬁnierad tomslagsslagposition.

Antingen ligger nackadaptern 3 kvar framme vid stoppringen 7 eller också studsar nackadaptern 3 tillbaka en kortare eller längre sträcka. 10 15 20 25 30 534 B15 _ 5 Om slagkolven 2~åter skulle träffa nackadaptern 3 med oförminskad styrka, så skulle skador kunna inträffa i främre delen av borrrnaskinen. Vid det fallet att nackadaptern 3 ligger kvar framme vid stoppringen 7, så kan slagkolven 2 bromsas innan slag. Detta sker med hjälp av en bromskammare 8 med en bakre kant 21. I Fig. 2 är bromskammaren 8 väldigt smal.

Slagkolven 2 har en bromsbom 10 med en främre ändyta 19. Vid normala slag mot berg, så ligger den normala slagpositionen lämpligen så att slagkolven 2 inte går så långt fram vid slag att bromsbommens främre ändyta 19 passerar bromskammarens bakre kant 21, d.v.s. så att ingen bromsning sker. Det är inte önskvärt med bromsning vid normala slag mot berg.

Däremot vid tomslag, om nackadaptern 3 ligger framme vid stoppringen 7, så måste slagkolven 2 färdas en längre sträcka innan slaget sker. Detta gör att bromsbommens främre ändyta 19 passerar bromskammarens bakre kant 21.

När bromsbommens främre ändyta 19 har passerat bromskammarens bakre kant 21, så komprimeras oljan i bromskammaren 8, vilket bromsar slagkolven 2, så att slaghastigheten minskar innan slaget sker. Tomslagsbromslängd L2 definieras som en sträcka L2 mellan bromskammarens bakre kant 21 och bromsbommens främre ändytas 19 position vid normal slagposition, d.v.s. den sträcka L2 som bromsbommens främre ändyta 19 kan färdas frân normal slagposition till bromskammarens bakre kant 21.

Detta fungerar i sig bäst om nackadaptern 3 råkar befinna sig framme vid stoppringen 7, men om nackadaptern 3 skulle ha studsat tillbaka för långt, så skulle slagkolven 2 slå på nackadaptern 3 med full kraft.

Föreliggande uppﬁnning förhindrar dock att slagkolven 2 kan slå på nackadaptern 3 med full kraft vid tomslag, genom att förhindra att nackadaptem 3 kan studsa tillbaka för långt.

Dämpkolvens tomslagsslaglängd L1 deﬁnieras som en sträcka L1 mellan en stoppändyta 14 för dämpkolven och dämpkolvens främre ändytas 16 position vid bornnaskinens normala slagposition, d.v.s. den sträcka L1 som dämpkolven 5 maximalt kan röra sig framåt från normal slagposition till dämpkolvens 10 15 20 25 30 534 B15 6 stoppändyta 14. Dämpkolvens stoppändyta 14 är lämpligen anordnad i borrhylsans 20 bakre kant, som i Fig. 1 och 2, elleri huset 1.

Det är också möjligt att stoppa dämpkolvens 5 rörelse via borrbussningen 4, med borrbussningens främre ändyta 16 mot medbringarens bakre ändyta 17 eller annan stoppändyta 17 för borrbussningen 4. Detta är dock en sämre lösning, eftersom medbringaren 15 normalt tål förslitning sämre än borrhylsan 20 eller huset 1. Borrbussningens tomslagsslaglängd L2 deﬁnieras som en sträcka L2 mellan borrbussningens stoppändyta 17 och borrbussningens främre ändytas 16 position vid borrmaskinens normala slagposition, d.v.s. den sträcka L2 som borrbussningen 4 (och i konsekvens därav dämpkolven 5) maximalt kan röra sig framåt från normal slagposition till borrbussningens stoppändyta 17. Även andra konstruktioner med liknande funktion kan tänkas.

Notera att uttrycket ”ändyta” inte ska tolkas snävt som enbart en ändyta som har ett plant utseende vinkelrätt mot borrrnaskinens axel. Som synes i Fig. 1 och Fig. 2 kan ändytorna på de olika komponentema ha skiftande utseende.

Den sträcka som avses är den kortaste sträckan, d.v.s. den sträcka som komponenten 4, 5 skulle kunna röra sig innan det tar stopp.

Dämparens reella tomslagsslaglängd L1, L2 deﬁnieras som den kortaste av dämpkolvens tomslagsslaglängd L1 och borrbussningens tomslagsslaglängd L2. Dämparens reella tomslagsslaglängd L1, L2 är alltså det som i praktiken begränsar hur långt dämpkolven 5 kan röra sig vid tomslag.

Som framgick ovan, så håller dämpkolven 5 och borrbussningen '4 nackadaptem 3 i rätt position inför och vid slag. Vid tomslag, då inget berg håller emot, så rör sig dämpkolven 5 framåt tills dämpkolven 5 stoppas av dämpkolvens stoppändyta 14, alternativt tills dämpkolven 5 stoppas av borrbussningen 4 som i sin tur stoppas av borrbussningens stoppändyta 17.

Enligt uppﬁnningen så är dämpkolvens reella tomslagsslaglängd L1, L2 längre än tomslagsbromslängden L3. Detta gör att nackadaptem 3 vid tomslag inte kan studsa tillbaka hur långt som helst. Närmare bestämt så gör det att bromsbommens främre ändyta 19 hinner passera bromskammarens bakre kant 10 534 B'|5 7 21 innan slag sker, d.v.s. slagkolven 2 hinner alltid bromsa innan slag sker oavsett var nackadaptern 3 råkar beﬁnna sig.

Det är inte nödvändigtvis så att det blir bättre ju mer bromsning som sker.

Beroende på omständigheterna, så kan det vara en awägningsfråga. Ibland kan bornnaskinen borra fast och då är det önskvärt att kunna slå på nackadaptern samtidigt som man drar loss.

Det kan därför vara lämpligt att kunna bromsa slagkolven så att slagkolvens slaghastighet minskar med ca 40-60 %, företrädesvis 50% innan tomslag sker, d.v.s. t.ex. en bromsning från 8 m/s till 4 m/s. All bromsning har dock naturligtvis en viss skyddande effekt.

Som ett exempel, så kan tomslagsbromslängden L3 vara ca 10 mm, medan dämpkolvens reella tomslagsslaglängd L1, L2 är ca 15 mm.

Uppfinningen är naturligtvis inte begränsad till det ovan beskrivna exemplet, utan kan modiﬁeras inom ramen för de bifogade patentkraven.

Claims

10 15 20 25 30 534 815 PATENTKRAV

1. )

2. )

3. )

4. ) Borrmaskin med en normal slagposition, där borrmaskinens komponenter är i position för slag mot berg, och med en tomslagsslagposition, där tomslag är slag i luften, vilken borrmaskin innefattar komponentema: en nackadapter (3); en dämpkolv (5) med en främre ändyta (18); en stoppändyta (14) för dämpkolven (5); en borrbussning (4) med en främre ändyta (16); en stoppändyta för borrbussningen (17); en slagkolv (2) med en bromsbom (10) med en främre ändyta (19); samt en bromskammare (8) för bromsning av slagkolvens (2) slaghastighet vid tomslag, vilken bromskammare (8) har en bakre kant (21); kännetecknad av att dämpkolven (5) har en tomslagsslaglängd (L1) deﬁnierad som en sträcka (L1) mellan dämpkolvens stoppändyta (14) och en position av dämpkolvens främre ändyta (18) vid borrmaskinens normala slagposition; att borrbussningen (4) har en tomslagsslaglängd (L2) sträcka (L2) mellan borrbussningens stoppändyta (17) och en position av borrbussningens främre ändyta (16) vid borrmaskinens normala slagposition; att dämpkolvens reella tomslagsslaglängd (L1, L2) är den kortare av dämpkolvens tomslagsslaglängd (L1) och borrbussningens tomslagsslaglängd (L2); att slagkolven (2) har en tomslagsbromslängd (L3) deﬁnierad som en sträcka (L3) mellan bromskammarens bakre kant (21) och en position av bromsbommens främre ändyta (19) vid borrmaskinens normala slagposition; och att dämpkolvens reella tomslagsslaglängd (L1, L2) är längre än slagkolvens tomslagsbromslängd (L3). deﬁnierad som en Borrmaskin enligt patentkrav 1, kännetecknad av att borrrnaskinen innefattar en borrhylsa (20) med en bakre kant (14), vilken bakre kant (14) är anordnad som dämpkolvens stoppändyta (14). Borrmaskin enligt patentkrav 1, kännetecknad av att borrrnaskinen innefattar ett hus (1) i vilket dämpkolvens stoppändyta (14) är anordnad. Borrrnaskin enligt något av patentkraven 1-3, kännetecknad av att borrmaskinen innefattar en medbringare (15), vars bakre ändyta (17) används som borrbussningens stoppändyta (17). 5 534 B15 9

5. ) Borrmaskin enligt något av patentkraven 1-4, kännetecknad av att dämpkolvens tomslagsslaglängd (L1) är kortare än borrbussningens tomslagsslaglängd (L2).

6. ) Borri99. kännetecknad av att borriggen innefattar en borrmaskin enligt något av patentkraven 1-5.