DK9400012U4

DK9400012U4 - Hydraulisk drevet underjordisk fortrængningsapparat

Info

Publication number: DK9400012U4
Application number: DK9400012U
Authority: DK
Inventors: Henrik Steen
Original assignee: Breakers As
Priority date: 1994-01-11
Filing date: 1994-01-11
Publication date: 1995-04-28
Also published as: DE19500489A1; GB2285820B; US5511626A; GB9500408D0; GB2285820A

Description

TEKNIKKENS STANDPUNKT

Frembringelsen angår en hydraulisk drevet underjordisk fortrængningsapparat omfattende en kappe, der omgiver en hydraulisk slagmekanisme med en lineært forskydelig hammer. Hammeren kan, under påvirkning af trykolie, som tilføres under tryk ved en hydraulikslange og fraføres trykløst ved en anden hydraulikslange, udføre en reciprokerende bevægelse med slag mod enten et foranliggende eller en bagvedliggende slagpunkt på apparatets inderside. Skiftning af slagpunktet kan ske ved aksial forskydning af et rør, der strækker sig centralt og aksialt ind i hammeren, hvor tilførslen af trykolie kan ske gennem en vilkårlig af hydraulikslangerne ved manøvrering af en ventil, hvor forbindelsen til tilførsel af olie under tryk og forbindelsen til fraførsel til tank byttes om mellem ledningerne. I appara-tet findes for hver slange en slangestuds, hvor hver studs har forbindelse til hver sin trykoliekanal, der kan udlede trykolie på hver sin side af et stempel fastgjort til røret. Stemplet er udført med mindst én trykoliekanal, der giver passage til rørets indvendige side.

Et sådant apparat er kendt fra US patent nr. 4.596.292. Her er røret i ét stykke med stemplet, og røret udmunder i et kammer på stemplets side modsat røret. Fra dette kammer udgår kanaler til begge slangestudse, og der er derfor anbragt kugleventiler ved åbningerne mellem kanalerne og kammeret for ikke at trykolie skal presses ind i kammeret, når dette skal fungere som ledningsforbindelse til tank. Kugleventilerne, som også findes i konstruktionen iøvrigt, er følsomme overfor forurening i olien og er iøvrigt et komplicerende og derfor fordyrende element i konstruktionen.

Apparater af denne art anvendes til at bore huller til fremføring af kabler og rørledninger gennem jorden på steder, hvor det er særlig vanskeligt eller dyrt at grave op, for eksempel ved gennemføring under veje. Apparater af denne art samt lignende apparater drevet af trykluft kan også anvendes ved renovering af kloakrør eller støbejern, hvor det eksisterende rør brydes i stykker og et nyt rør trækkes bag efter apparatet.

FORKLARING AF FREMBRINGELSEN

Det særlige ved apparatet ifølge frembringelsen er, at stemplet på siden modsat røret er aflukket, og at de to for trykolie beregnede ledningsforbindelser, som er dannet af flere sammenhængende kanaler og hulrum i apparatet og i stemplet, i stykket fra de respektive studse og til stemplet er fuldstændig adskilte i strømningsmæssig henseende.

Derved er det muligt at holde den trykløse og den trykbelastede del af oliestrømmen adskilt uden brug af særlige ventilelementer.

En særlig udførelsesform for frembringelsen som omhandlet i krav 2 udnytter den lukkede side af stemplet til at anbringe en gasakkumulator, der kan optage trykstød i olien. I forhold til den kendte teknik ved sådanne apparater er gasakkumulatoren ifølge frembringelse mere enkel og pladsbesparende, idet den anbringes et sted i apparatet, hvor der let kan gøres plads uden at forandre andre dele i apparatet .

TEGNINGEN

En foretrukken udførelsesform for frembringelsen skal herefter beskrives nærmere under henvisning til tegningen, hvor

Fig. 1 viser et langsgående snit gennem en jordfortrængningsraket ifølge frembringelsen,

Fig. 2 viser en forstørret detalje af fig. 1 og visende den hydrauliske omskiftermekanisme,

Fig. 3 viser en forstørret detalje af fig. 1 af hammerens bageste del samt slagmekanismen,

Fig. 4 viser en forstørret detalje af fig. 1 af hammerens midterste del,

Fig. 5 viser det samme som fig. 2, men forstørret yderligere, og

Fig. 6 viser det samme som fig. 3, men forstørret yderligere.

BESKRIVELSE AF UDFØRELSESEKSEMPLET

En jordfortrængningsraket ifølge frembringelsen og beregnet til at trække kabler eller blot for at skabe horisontale underjordiske huller uden opgravning foretrækkes udført som vist på fig. 1.

Forrest på apparatet, set i apparatets normale bevægelsesretning under fortrængning af massiv jord, findes et brydehoved 1 eller en mejsel af i sig selv kendt art, og som gennem en ambolt 3 kan påvirkes af slag fra forparten 5 af en hammer 7.

Apparatet er langs det meste af sin længde omgivet af en kappe 9 i form af et rør, hvori hammeren 7 kan glide, styret af ikke viste føringer. Bagest på apparatet, set i den normale bevægelsesretning, findes en bagkappe 11, der har lidt større yderdiameter end kappen 9, og som bagtil har en åbning for to hydrauliske slanger eller rørstudse 13 og 15 for til- og fraførsel af trykolie. En gummipakning 14 styrer studsene 13,15 i forhold til bagkappen 11.

Som vist på fig. 2 og 5 findes der mellem bagkappen 11 og kappen 9 et mellemstykke 17, der er med gevind er fastgjort til bagkappen 11 og til omskifterhuset 19. Sidstnævnte 19 er fastgjort til kappen 9 med gevind. Inden i omskifterhuset 19 findes et forskydeligt stempel 21, der på figurerne er vist i sin forreste stilling, og som bagtil er forlænget med en gastrykakkumulator 21a.

Akkumulatoren 21a har en bevægelig prop 23, der tryktæt adskiller et luftfyldt rum 24 fra et oliefyldt rum 25. Det oliefyldte rum 25 er i forbindelse med hydrauliksystemet iøvrigt gennem en kanal 25a, hvorved forskelle i oliemængden under drift kan optages. Ved denne udførelse af akkumulatoren opnår man en enklere konstruktion. Akkumulatoren 21a kan i visse tilfælde ved anvendelse i de mindste størrelser af apparatet undværes, idet trykstød kan optages af de tilsluttede hydraulikslangers egenelasticitet.

Stemplet 21 er fastgjort til den ene ende af et rør 27, der ved sin anden ende er fastgjort til et ventilhus 29. Ventilhuset 29 indeholder et forskydeligt ventillegeme 31 og er ved enden modsat røret 27 tilsluttet en stang 33, der har et hoved 35 forsynet med tætninger 35a til anlæg mod indersiden af den hule hammer 7 på en diameter med størrelsen Dl. Ventilhusets 29 yderside slutter ligeledes til indersiden af hammeren 7, men på en diameter med størrelsen D2, der er større end Dl.

Ved hammerens bageste ende findes en tætningsbøsning 37, der lukker rummet mellem røret 27 og hammeren 7. Bøsningen 37 slutter til røret 27 på en diameter med størrelsen D3, der er større end Dl og mindre end D2.

løvrigt er apparatet forsynet med dynamiske og, hvor det er nødvendigt, statiske tætninger mellem delene for at opretholde differenstryk under drift. Hvor der ikke på tegningen er vist tætningselementer, er der skabt tætning ved pasning mellem delene.

For at tillade passage af luft under hammerens reciproke-rende bevægelse er der en slids 38 i hammerens yderside. Hammerens indvendige side er forsynet med udsparinger 39,40,41 og 42, der kan danne passage for hydraulikolie som beskrevet i det følgende.

Ventilhuset 29 er hult og forsynet med forskellige kanaler, der giver adgang til rummet 44 omkring stangen 33, til udsparingerne 39-41, til åbninger i ventillegemet 31 og til et inderrør 46, der befinder sig inden i og koncentrisk med røret 27. Inderrøret 46 giver adgang til det indre af stemplet 21, og derfra videre ad en sidekanal 48, der i stemplets viste stilling har forbindelse til en ringkanal 50 i omskifterhuset 19. Fra kanalen 50 danner en forbindelseskanal 50a adgang til en anden ringkanal 51, der via en kanal 53 står i forbindelse med studsen 13.

I den viste stilling af stemplet 21 er der endvidere forbindelse fra studsen 15 gennem en kanal 55 til et kammer 57, der omgiver akkumulatoren 21a, og hvorfra 57 der findes en kanal 59 med forbindelse til en ringkanal 61 omkring røret 27 og til et rum 63, der findes mellem den bageste ende 65 af hammeren 7 og omskifterhuset 19. En gevindprop 60 lukker kanalen 59.

Når stemplet 21 er i sin forreste stilling som vist, er der i røret 27 siderettede åbninger 67, der giver adgang til et rum 69 mellem inderrør 46 og røret 27. Fra rummet 69 er der adgang til ydersiden af røret 27 via kanaler 71 og til en kanal 73 indvendigt i ventilhuset 29. Kanalen 73 fører til en ringkanal 75, der omgiver ventillegemet 31. Som vist på fig. 6 er der afspærret bortset en lækageboring 76 til husets yderside.

Ventilhuset 29 har en langsgående boring 77, der danner forbindelse mellem rummet 44 og en ringkanal 79. I ventillegemets viste stilling danner fire boringer 81 forbindelse mellem et indre rum 83 i ventillegemet 31 og kanalen 79.

Der findes udvendig på ventilhuset 29 en langsgående slids 85, der har forbindelse til et rum 87 af variabel størrelse omkring legemet 31. Endelig er der fra enden af ventillegemet 31 forbindelseskanaler 89 til husets yderside.

I den på tegningen viste stilling er omskiftermekanismen vist i den stilling, der medfører normal fremdrift for raketten, dvs. slag i retning som brydehovedet 1. Det vil den være, når der er olietryk på studsen 15, medens studsen 13 er trykløs og ført til tank. Styring af trykket sker med en ikke vist hydraulisk ventilblok.

Olietrykket fra slangen 15 forplanter sig da gennem kanalerne 55, 57, 59, 61, 67, gennem mellemrummet 69, hvor trykket ledes dels gennem kanalen 73 til ringkanalen 75, og dels gennem kanaler 71 via udsparingen 42 og slids 85 til det afspærrede rum 87. På grund af, at det nettoareal, som det resulterende tryk kan virke på i rummet 87, er større end nettoarealet for det resulterende tryk i rummet (kanalen) 75, vil ventillegemet 31 blive tvunget mod højre i den viste stilling på fig. 3 og 6. Da olien i rummet 44 samtidig er trykløs, fordi rummet 44 via forbindelserne 77, 79, 81, 46, 48, 50, 50a, 51 og 53 er forbundet til tank, hvor olien kan løbe bort fra rummet 44, vil der på grund af spalten med diameterforskellen D2 - D3 mellem røret 27 og hammeren 7 opstå en mod bøsningen 37 resulterende kraft, der vil accelerere hammeren 7 til højre, det vil sige bagud mod omskifterhuset 19.

Når hammeren 7 har bevæget sig et kort stykke vil udsparingen 42 ikke længere danne forbindelse mellem hullerne 71, det sige tryksiden, til slidsen 85 og dermed til rummet 87. Da olien i rummet 87 så vil være afspærret, vil ventillegemet 31 ikke kunne bevæge sig. Under hammerens fortsatte bevægelse vil udsparingen 41 imidlertid danne forbindelse mellem rummet 87 via slidsen 85 til legemets indre, der via røret 46 står i forbindelse med tank og er trykløs. Som følge heraf vil trykket i rummet 75 omskifte ventillegemet 31, mod venstre på tegningen.

Ved omskiftningen passerer knasten 91 på legemet 31 kanalen 79, og der dannes nu forbindelse mellem rummet 75 og kanalen 79 således, at det stående olietryk ledes gennem boringen 77 til rummet 44. Med lige stort olietryk i rummet 44 og i spalten mellem hammer 7 og rør 27, vil den større værdi af D2 - Dl end D2 - D3 medføre en resulterende kraft på hammeren 7 i modsat retning, det vil sige mod venstre på tegningen. Hammeren vil herefter accereleres til anslag mod ambolten 3. I topstillingen under anslaget vil hammeren 7 igen indtage udgangspositionen vist på tegningen, hvor ventillegemet 31 på grund af udsparingen 42 vil skifte tilbage til udgangsstillingen.

Med den viste konstruktion er det muligt at bringe appara-tet i fremadgående bevægelse ved et olietryk på 60 bar eller mindre. Ved det maksimale olietryk på 150 bar og ved passende dimensionering af slaglængden vil hammeren have en slagfrekvens omkring 6-7 Herz. I modsætning til den kendte teknik kan apparatet ifølge frembringelsen bringes til at starte ved et lavt olietryk og kan bringes til at arbejde med en lavere slagfrekvens end ved normal drift, hvilket kan være ønskeligt under visse jordbundsforhold.

Claims

1. Hydraulisk drevet underjordisk fortrængningsapparat omfattende en kappe (9), der omgiver en hydraulisk slagmekanisme med en lineært forskydelig hammer (7), der under påvirkning af trykolie, som tilføres under tryk ved en hy- draulikslange (15 respektive 13) og fraføres trykløst ved en anden hydraulikslange (13 respektive 15), kan udføre en reciprokerende bevægelse med slag mod enten et foranliggende eller en bagvedliggende slagpunkt (3 eller 64) på ap-paratets inderside, idet skiftning af slagpunktet (3;64) kan ske ved aksial forskydning af et rør (27), der strækker sig centralt og aksialt ind i hammeren (7), hvor tilførslen af trykolie kan ske gennem en vilkårlig af hydraulikslangerne (13,15) ved manøvrering af en ventil, hvor forbindelsen til tilførsel af olie under tryk og forbindelsen til fraførsel til tank byttes om mellem ledningerne (13,15), og at der i apparatet for hver slange findes en slangestuds (13,15), hvor hver studs har forbindelse til hver sin trykoliekanal, der kan udlede trykolie på hver sin side af et stempel (21) fastgjort til røret (27), og hvor stemplet (21) er udført med mindst én trykoliekanal, der giver passage til rørets indvendige side, som er nyt ved, at stemplet (21) på siden modsat røret (27) er aflukket, og at de to for trykolie beregnede ledningsforbindelser (48,50,50a,51,53; 55,57,59, 61), som er dannet af flere sammenhængende kanaler og hulrum i apparatet og stemplet (21), i stykket fra de respektive studse (13,15) og til stemplet (21) er fuldstændig adskilte i strømningsmæssig henseende.

2. Fortrængningsapparat ifølge krav 1, som er ny ved, at stemplets side modsat røret (27) er forsynet med en rørformet forlængelse (21a) med mindre diameter end stemplet (21), og hvori findes en forskydelig prop (23), der adskiller et gastæt kammer (24) fjernest fra stemplet (21) med et oliefyldt kammer (25) nærmest stemplet (21) og i ledningsforbindelse (25a) med apparatets øvrige kanalsystem for trykolie.