SE534794C2

SE534794C2 - Hydraulisk slående anordning, kolvstyrning, samt borrigg

Info

Publication number: SE534794C2
Application number: SE1050316A
Authority: SE
Inventors: Per Jonsson
Original assignee: Atlas Copco Rock Drills Ab
Priority date: 2010-04-01
Filing date: 2010-04-01
Publication date: 2011-12-27
Also published as: EP2552651A1; WO2011123020A1; US9132540B2; EP2552651A4; CN102858498A; US20130000939A1; AU2011233729B2; SE1050316A1; EP2552651B1; JP5843242B2; CA2792964C; JP2013524052A; CN102858498B; AU2011233729A1; CA2792964A1

Description

25 30 534 794 2 den yttre att extrudera längs kolven. tåtningskombinationen.

Därmed får haveri av hela Samma problem kan inträffa på motsvarande sätt vid andra rörliga delar än kolvar.

I US6,367,805 visas en kolv i en kolvkompressor där ﬂytande strippningsringar är anordnade runt kolven för att föra bort hydraulolja från kolvens yta.

Strippningsringarna är inte fastsatta vare sig i kompressorns hus eller på kolven, utan rör sig fritt och följer delvis med i kolvens rörelser. l en borrmaskin är hydrauloljetrycket högre och lösningen i US6,367,805 skulle fungera sämre där. Ringarna sliter på kolven och på varandra. Resultatet blir också väldigt varierande beroende på var ringarna beﬁnner sig för ögonblicket. Ringarna tar också en massa plats - i synnerhet som de ska ha rörelseutrymme och heller inte används till något annat. Den stora kammaren som ringarna beﬁnner sig i tar också plats och försvagar huset.

REooeöRELsE FöR UPPF|NN|NGEN Föreliggande uppfinning hänför sig till en hydraulisk borrmaskin innefattande en rörlig anordning, såsom en kolv, i ett hus. l huset är anordnade vid den rörliga anordningen: en första kammare ansluten till en returledning för hydraulolja, en tätning på en första sida av den första kammaren, separerad från den första kammaren med en första spalt längs den rörliga anordningen, samt en andra kammare med högre hydrauloljetryck än den första kammaren och anordnad på en andra sida av den första kammaren, separerad från den första kammaren med en andra spalt längs den rörliga anordningen. Enligt uppfinningen är en tredje kammare fast anordnad mellan den andra spalten och den första kammaren. Den tredje kammaren är förbunden med den första kammaren dels via en första passage och dels via en tredje spalt längs den rörliga anordningen.

Fördelarna är att uppfinningen minskar belastningen på intilliggande tätning, så att risken för tätningshaverier minskas och drifttiden för borrmaskinen förlängs, Detta görs genom att hydrauloljan leds en omväg och alltså inte träffar tätningen med så hög hastighet som i känd teknik. 10 15 20 25 534 794 3 Genom att anordnaden tredje kammaren i huset eller i något annat fast anordnat i huset, såsom en kolvstyrning, så fås ett förutsägbart resultat och en anordning som tål även högre hydrauloljetryck.

Enligt en utföringsform anordnas den tredje kammaren i en kolvstyrning.

Fördelen med det är att kolvstyrningen används för två funktioner, vilket ger en kompakt lösning som inte tar en massa plats. ' FlGURBESKRlVNlNG Uppﬁnningen ska nu förklaras närmare med hjälp av ett föredraget utföringsexempel och med hänvisning till bifogade ritningar, i vilka I F ig. 1-3 visas olika varianter på tidigare känd teknik I Fig. 4 visas ett genomsnitt på en första utföringsform I Fig. 5 visas ett genomsnitt på en andra utföringsform l Fig. 6 visas ett genomsnitt på en tredje utföringsform FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM I Fig. 1, 2 och 3 visas en del av ett hus 11 på en hydraulisk borrmaskin. I huset 11 är anordnad en slagkolv 1 i ett mer eller mindre cylindriskt utrymme. Kolven 1 rör sig fram och tillbaka och slår på en inte visad nackadapter och överför således slagenergi vidare till ett berg via en eller ﬂera inte visade borrstänger och en inte visad borrkrona. Kolven har två bommar som är drivareor för hydrauliskt tryck från en hydraulolja som driver kolven 1 fram och tillbaka. En kolvstyrning 3 är anordnad i huset 11 i var ände av kolven 1, så att kolven 1 alltid slår rakt på nackadaptern, samt för att förhindra att bommarna på kolven 1 rör det cylindriska utrymmets väggar.

En eller flera tätningar 6 - se Fig. 1 respektive Fig. 2 - är anordnade för tätning mot kolven 1. Tätningen 6 är anordnad på en första sida av en första kammare 5 anordnad i huset 11. En första spalt 12 längs kolven 1 separerar tätningen 6 från den första kammaren 5. Den första kammaren 5 har en anslutning till en returledning 7 för hydraulolja, för att tätningen 6 ska utsättas för så lågt hydrauloljetryck som möjligt. l huset 11 på en andra sida av den första 10 15 20 25 30 534 794 4 kammaren 5 finns också en eller flera andra kammare 2 med högt hydrauloljetryck. Den andra kammaren 2 separeras från den första kammaren 5 med en andra spalt 4 som bildas längs kolven 1 mellan kolvstyrnlng 3 och kolv 1.

Ett alternativt, men funktionsmässigt likt utförande visas i Fig. 3 där kolvstyrningen 3 sträcker sig hela vägen till tätningen 6 och den dränerade första kammaren 5 anordnats i kolvstyrningen. En passage 13 i kolvstymingen 3 är anordnad för anslutningen av den första kammaren 5 med returledningen 7.

Tanken är att hydraulolja som kommer från den andra kammaren 2 med högt hydrauloljetryck ska dräneras ut via returledningen 7, utan att skada tätningen 6. Men i den andra spalten 4 mellan kolv 1 och kolvstyrnlng 3 kommer tryckskillnaden mellan den andra kammaren 2 med högt hydrauloljetryck och den dränerade första kammaren 5 att driva hydrauloljan iden andra spaltens 4 längdriktning. I det fall när kolven 1 har en hastighet i samma riktning som hydrauloljan drivs av trycket, så blir hastighet och oljemängd stora. Denna hydraulolja strömmar ut med hög hastighet i en film längs med kolvens 1 yta och träffar tätningen 6. Hydrauloljan orsakar där dels erosion, vilket förkortar livslängden för tätningen 6 och dels lyfter delvis tätningen 6, vilket orsakar läckage. l de fall där kolvtätningen innefattar två tätningar 6 i serie, Fig. 2. så fås i dessa fall tryckuppbyggnad mellan tätningarna 6, vilket får den inre tätningen 6 att kantra och den yttre tätningen 6 att extrudera längs kolvens 1 yta. Därmed får haveri av hela tätningskombinationen. l Fig. 4 visas en första utföringsform av uppfinningen som går ut på att reducera mängd och hastighet hos den oljeﬁlm som strömmar ut längst kolven 1 och träffar tätningen 6, så att belastningen på tätningen 6 minskar. En tredje kammare 8 är anordnad i kolvstyrningen 3. En tredje spalt 9 är anordnad längs kolven 1 mellan den tredje kammaren 8 och den första kammaren 5. Dessutom är en första passage 14 anordnad på ett .annat ställe mellan den tredje kammaren 8 och den första kammaren 5. Den första passagen 14 kan t.ex. 10 15 20 25 30 534 794 5 innefatta ett eller ﬂera hål. Om den första passagen 14 är större än den tredje spalten 9, så ﬂyter hydrauloljan fritt genom den första passagen 14. Lämpligen är tvärsnittsarean i ﬂödesriktningen på den första passagen 14 åtminstone två gånger tvärsnittsarean på den andra spalten 4.

Att hydrauloljan flyter fritt genom den första passagen 14 gör att hydrauloljetrycket i den tredje kammaren 8 kommer att bli ungefär detsamma som i den första kammaren 5. Det blir alltså en försumbar tryckgradient som - driver hydraulolja genom den tredje spalten 9. Alltså leds den mesta hydrauloljan genom den första passagen 14 in i den första kammaren 5 och ut via returledningen 7. l och med detta kommer större delen av hydrauloljan som med hög hastighet strömmar genom den andra spalten 4 inte att träffa tätningen 6, varvid belastningen på tätningen 6 minskar. l Figur 5 visas ett funktionsmässigt likt utförande där en separat bussning 10 är anordnad mellan kolvstyrningen 3 och den första kammarens 5 vägg. Den första passagen 8 kan då i stället innefatta första urtag 8 i kolvstyrningen 3, vilka första urtag 8 ligger an mot bussningen 10. De första urtagen 8 kan alternativt vara anordnade i bussningen 10 och ligga an mot kolvstyrningen 3.

Vidare har bussningen 10 en andra passage 15 för anslutning av den första kammaren 5 mot returledningen 7. Den andra passagen kan innefatta andra urtag 15 som ligger an mot den första kammarens 5 vägg. l Figur 6 visas ännu ett funktionsmässigt likt utförande där bussningen 10 även innehåller en ljärde kammare 16 för tätningen 6. I detta fall innefattar andra passagen 15 lämpligen hål istället. Ett alternativ är att inte ha en separat bussning 10, utan att kolvstyrningen 3 sträcker sig hela vägen och innefattar båda passagerna 14, 15 och den fjärde kammaren 16. Båda passagerna 14, 15 innefattar då lämpligen hål.

Den tredje spaltens 9 höjd bör vara ungefär 0,5-10 gånger den andra spaltens 4 höjd. Företrädesvis är andra spalten 4 och tredje spalten 5 lika höga. Om den tredje spaltens 9 höjd år för liten, så kommer förslitning att ske i den tredje spalten 9. Om den tredje spaltens 9 höjd å andra sidan är för stor, så kommer för mycket hydraulolja att rinna den vägen. Det senare är dock ett smärre 10 15 20 534 794 6 problem med tanke på att tryckgradienten över den tredje spaltens 9 ändar är låg och det ﬁnns därför ett större spann där uppfinningen fungerar.

Den tredje spaltens 9 längd är lämpligen ungefär 50-500 gånger den andra spaltens 4 spalthöjd. Om den tredje spaltens 9 längd är för kort, så fås för liten effekt och om den tredje spaltens 9 längd är för lång, så påverkar det hela bornnaskinens längd på ett ogynnsamt sätt. I l alla exempel har en slagkolv angetts, lösningen fungerar naturligtvis även på andra rörliga anordningar, t.ex. dämpkolvar. På samma sätt är det inte nödvändigt att anordna den tredje kammaren 8 i kolvstyrningen 3, utan den tredje kammaren 8 kan anordnas direkt i husets 11 vägg eller i annan anordning fäst i huset 11.

I ﬁgurerna visas exempel med en tätning 6, men uppﬁnningen ger samma skydd för två eller ﬂera tätningar 6 l tandem, jämför t.ex. Fig. 2. Även andra känsliga delar än tätningar kan skyddas på samma sätt.

För att öka effekten är det också möjligt att ha flera tredje kammare 8 med tredje spalter 9 i serie.

Uppﬁnningen fungerar inte bara i borrmaskiner, utan också t.ex. i hydraulhammare och andra liknande anordningar med liknande problem.

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

Claims

10 l5 20 25 534 P94 PATENTKRAV

1. )

2. )

3. )

4. ) 5)

5. )

6. Hydraulisk slående anordning innefattande en rörlig anordning (1) i ett hus (11), i vilket hus (11) är anordnade vid den rörliga anordningen (1): en första kammare (5) ansluten till en returledning (

7. ) för hydraulolja, en tätning (6) på en första sida av den första kammaren (5), separerad från den första kammaren (5) med en första spalt (12) längs den rörliga anordningen (1), samt en andra kammare (2) med högre hydrauloljetryck än den första kammaren (5) och anordnad på en andra sida av den första kammaren (5), separerad från den första kammaren (5) med en andra spalt (4) längs den rörliga anordningen (1), kännetecknad av att en tredje kammare (8) är fast anordnad mellan den andra spalten (4) och den första kammaren (5) och att den tredje kammaren (8) är förbunden med den första kammaren (5) dels via en första passage (14) och dels via en tredje spalt (9) längs den rörliga anordningen (1). Hydraulisk slående anordning enligt patentkrav 1, kännetecknad av att den rörliga anordningen (1) är en kolv, t.ex. en slagkolv eller en dämpkolv. Hydraulisk slående anordning enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknad av att den tredje kammaren (8) är anordnad i en kolvstyrning (3) anordnad i huset (11). Hydraulisk slående anordning enligt patentkrav 3, kännetecknar! av att kolvstyrningen vidare innefattar en fjärde kammare (16) för tätningen (6). Hydraulisk slående anordning enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknad av att den tredje kammaren (8) är anordnad mellan en kolvstyrning (3) anordnad i huset (11) och en bussning (10) anordnad i huset (11). Hydraulisk slående anordning enligt patentkrav 5, kännetecknad av att bussningen (10) vidare innefattar en fjärde kammare (16) för tätningen (6). Hydraulisk slående anordning enligt något av patentkraven 1-6, kännetecknad av, att den tredje spaltens (9) höjd är O,5-10 gånger den andra spaltens (4) höjd. 10 l5 534 794 8

8. ) Hydraulisk slående anordning enligt något av patentkraven 1-7, kännetecknad av att den tredje spaltens (9) längd är 50-500 gånger den andra spaltens (4) höjd.

9. ) Hydraulisk slående anordning enligt något 1-8, kännetecknad av att den första passagens tvärsnittsarea är minst två gånger den andra spaltens (4) tvärsnlttsarea. av patentkraven

10. ) Hydraulisk slående anordning enligt något av patentkraven 1-9, kännetecknar! av att den hydrauliska slående anordningen är en hydraulisk borrmaskin eller en hydraulhammare.

11. )Kolvstyrning (3) för montering i ett hus (11) till en borrmaskin med en kolv (1), så att en spalt (4) bildas mellan kolvstymingen (3) och kolven (1) i kolvens (1) sidled och mellan en första kammare (5) och en andra kammare (2) med högre hydrauloljetryck än den första kammaren (5) i kolvens (1) längdled, kännetecknad av att kolvstyrningen (3) innefattar en tredje kammare (8) anordnad att vid monteringen fast anordnas mellan spalten (4) och den första kammaren (5), så att den tredje kammaren (8) är förbunden med den första kammaren (5) dels via en första passage (14) och dels via en annan spalt (9) längs kolven (1).

12. )Borrigg med en hydraulisk slående anordning enligt något av kraven 1 till 10.