FI123555B

FI123555B - Compressed air driven lowering drill

Info

Publication number: FI123555B
Application number: FI20115980A
Authority: FI
Inventors: Markku Keskiniva; Jarmo Leppaenen; Juha Hedlund
Original assignee: Sandvik Mining & Constr Oy
Priority date: 2011-10-06
Filing date: 2011-10-06
Publication date: 2013-07-15
Also published as: FI20115980A; EP2751368B1; JP5854536B2; CA2850907C; CN103842606A; FI20115980A0; JP2014531543A; WO2013050657A1; KR20140067167A; US20140224544A1; ZA201402459B; KR101513843B1; AU2012320368A1; EP2751368A4; CL2014000837A1; CA2850907A1; CN103842606B; EP2751368A1; AU2012320368B2

Abstract

A pneumatic down-the-hole drill having a frame (21 ), a pneumatic percussion piston (24) that moves in a reciprocating manner as pressurized air is fed into the DTH-drill and strikes a tool in the front end of the frame (21), mounted movably in the longitudinal direction of the frame (21 ), a feed channel for feeding compressed air to the DTH-drill, and shoulders in the frame (21 ) and in the percussion piston (24) for controlling compressed air to provide an impact movement. In the rear end of the frame (21 ) the DTH-drill comprises a combustion chamber (26) and an acceleration piston (25) which is arranged to push the percussion piston (24) during the impact movement for a portion of the percussion piston (24) travel, means for feeding combustion air and fuel into the combustion chamber (26), whereby the percussion piston (24) is arranged to push the acceleration piston (25) after the impact into the combustion chamber (26) and to compress the air in the combustion chamber (26) prior to feeding the fuel into the combustion chamber (26).

Description

Paineilmatoiminen uppoporakoneCompressed air submersible drill

Tekniikan tasoState of the art

Keksinnön kohteena on paineilmatoiminen uppoporakone, jossa on runko ja rungon sisällä paineilmatoiminen iskumäntä, joka liikkuu rungon pi-5 tuussuunnassa edestakaisin syötettäessä uppoporakoneeseen paineista ilmaa, ja iskuliikkeensä lopussa iskee rungon etupäässä olevaan rungon pituussuunnassa liikkuvasti asennettuun työkaluun, syöttökanava paineilman syöttämiseen rungon ja iskumännän väliin sekä rungossa ja iskumännässä olakkei-ta paineilman ohjaamiseksi iskuliikkeen aikaansaamiseksi.The invention relates to a pneumatic submersible drill having a body and a pneumatic percussion piston within the body which moves in the longitudinal direction of the body in a reciprocating direction when injecting pressurized air into the submersible machine, and at the end of its stroke strikes the and a piston in the percussion piston to direct the compressed air to effect a stroke.

10 Uppoporakoneita käytetään poraamaan reikiä kallioon. Näissä up- poporakoneissa (DTH - drills) työkalu on kytketty välittömästi uppoporakoneen eteen ja siihen aiheutetaan iskuja uppoporakoneen iskulaitteella.10 Submersible drills are used to drill holes in the rock. In these submersible drills (DTH), the tool is directly engaged in front of the submersible drill and is impacted by the submersible drill's impactor.

Tunnetussa ratkaisuissa on heikkoutena mm. se, että niiden teho on melkoisen heikko. Pelkällä paineilmatoimisella iskumekanismilla ei saada riit-15 tävää tehoa eikä hydraulisia iskulaitteita mielellään käytetä saastumisriskien vuoksi.The known solutions have the disadvantage of e.g. the fact that their power is quite poor. The pneumatic impact mechanism alone does not provide sufficient power and the hydraulic impactor is preferably not used due to the risk of contamination.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan sellainen paineilmatoiminen uppoporakone, mikä on yksinkertainen ja toimii luotettavasti.It is an object of the present invention to provide a pneumatic submersible drill that is simple and reliable.

Keksinnön mukaiselle uppoporakoneelle on ominaista, että uppopo-20 Takoneessa on rungon takapäässä palokammio ja palokammiossa rungon pituussuunnassa liikkuva rungon ja iskumännän välissä oleva erillinen palo-kammiossa tapahtuvan polttoaineen palamisen avulla toimiva kiihdytysmäntä, joka on sovitettu työntämään iskumäntää iskuliikkeen aikana vain osan isku-männän liikematkaa, ilmakanava polttoilman syöttämiseksi palokammioon, vä-25 lineet polttoaineen ruiskuttaniiseksi palokammioon, pakokanava palokaasujenThe submersible drilling machine according to the invention is characterized in that the submersible drum has a combustion chamber at the rear end of the body and a separate accelerating piston acting on the part of the body which is movable by means of fuel combustion in the combustion chamber air duct for supplying combustion air to combustion chamber, means for injecting fuel into combustion chamber, exhaust duct for combustion gases

COC/O

^ poistamiseksi palokammiosta, jolloin iskumäntä on sovitettu paineilman avulla ™ työntämään kiihdytysmäntä jokaisen iskun jälkeen takaisin paloillaan ja siten \l 9 puristamaan palotilassa oleva ilma kokoon ennen polttoaineen syöttämistä pa- ” lotilaan.^ to remove from the combustion chamber, the percussion piston being adapted by means of compressed air ™ to repel the accelerator piston after each stroke, thereby compressing the air in the combustion chamber before the fuel is introduced into the combustion chamber.

ir 30 Uppoporakoneen ajatus on siinä, että siinä on erillinen paineilma-ir 30 The idea behind the submersible drill is that it has a separate compressed air-

CLCL

toiminen iskumäntä, joka iskee työkaluun ja erillinen polttoaineen palamisen σ> avulla toimiva kiihdytysmäntä, mikä kiihdyttää iskumännän liikkeeseen, mutta jää iskumännästä irti iskun ajaksi niin, että työisku tapahtuu pelkästään isku-o ^ männällä. Vielä uppoporakoneen ajatuksena on, että kiihdytysmäntä palaute- 35 taan alkuasentoon työntämällä sitä paineilman paineen avulla iskumännällä.a working piston that strikes the tool and a separate accelerator piston driven by the fuel combustion σ, which accelerates the stroke of the stroke but leaves the stroke during the stroke so that the work stroke is performed solely by the stroke-piston. It is still the idea of the submersible drill to return the accelerator piston to its original position by pushing it by means of compressed air with a piston.

22

Keksinnön etuna on, että, kun iskeminen tehdään iskumännällä, jota on kiihdytetty polttoainetoimisella kiihdytysmännällä, saadaan aikaan tarvittavan suuruinen iskuteho. Kun kiihdytysmäntä on iskuhetkellä kuitenkin irti isku-männästä, eivät työkalusta heijastuvat rekyylivoimat vaikuta kiihdytysmäntään 5 ja rasita sitä.An advantage of the invention is that when the stroke is made with a percussion piston accelerated by a fuel-driven accelerating piston, the required impact power is obtained. However, when the accelerator plunger is released from the percussion plunger at the moment of impact, the recoil forces reflected from the tool will not affect and strain the accelerator plunger 5.

Kuvioiden lyhyt selostusBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin oheisissa piirustuksissa, joissaThe invention will now be described in more detail in the accompanying drawings in which

Fig. 1 esittää kaavamaisesti erästä kallionporauslaitetta,Fig. 1 schematically shows a rock drilling device,

Fig. 2 esittää kaavamaisesti erästä toisenlaista kallionporauslaitetta 10 jaFig. 2 schematically shows another type of rock drilling device 10 and

Fig. 3a - 3f esittää kaavamaisesti kuvataan uppoporakoneen rakennetta ja toimintaa työsyklin eri vaiheissaFigures 3a-3f schematically illustrate the structure and operation of a submersible drill machine at various stages of the operating cycle

Keksinnön yksityiskohtainen selostusDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Kuviossa Fig. 1 on esitetty eräs kallionporauslaite 1, joka voi käsit-15 tää liikuteltavan alustan 2, johon on sovitettu porauspuomi 3. Puomi 3 on varustettu kallionporausyksiköllä 4, joka käsittää syöttöpalkin 5, syöttölaitteen 6 ja pyöritysyksikön 7. Pyöritysyksikkö 7 voi olla tuettu kelkkaan 8 tai vaihtoehtoisesti voi pyöritysyksikkö käsittää liukupalat tai vastaavat tukielimet, joilla se on tuettu liikuteltavasti syöttöpalkkiin 5. Pyöritysyksikköön 7 voidaan kytkeä po-20 rauskalusto 9, joka voi käsittää yhden tai useampia toisiinsa kytkettyjä poraus-putkia 10 ja porauskaluston uloimmassa päässä olevan porakruunun 11. Kuviossa Fig. 1 esitetty porausyksikkö 4 on tarkoitettu pyöritysporaukseen, jossa pyöritysyksikön 7 avulla pyöritetään porauskalustoa 9 pituusakselinsa ympäri suunnassa R ja samalla syötetään pyöritysyksikköä 7 ja siihen kytkettyä po- $2 25 rauskalustoa 9 syöttölaitteen 6 avulla syöttövoimalla F poraussuunnassa B.Fig. 1 shows a rock drilling device 1 which may comprise a movable platform 2 fitted with a drilling boom 3. The boom 3 is provided with a rock drilling unit 4 comprising a feed beam 5, a feed device 6 and a rotation unit 7. The rotation unit 7 may be supported on a carriage. 8 or alternatively, the rotation unit may comprise slides or similar support members movably supported on the feed beam 5. The rotation unit 7 may be connected to a pol-20 drill set 9 which may comprise one or more interconnected drill pipes 10 and a drill bit 11 at the outermost end. The drilling unit 4 shown in Fig. 1 is intended for rotary drilling in which the rotating unit 7 is used to rotate the drilling rig 9 about its longitudinal axis in the direction R while simultaneously feeding the rotation unit 7 and the polishing rig 9 connected therewith by a feeding device 6

o ^ Tällöin porakruunu rikkoo pyörimisen R ja syöttövoiman F vaikutuksesta kallio- o ta ja porareikä 12 muodostuu. Kun porareikä 12 on porattu haluttuun syvyy- £3 teen, voidaan vetää syöttölaitteen 6 avulla porauskalustoa 9 paluusuunnassa g C pois porareiästä 12 ja purkaa porauskalusto irrottamalla porausputkien 10 Q_ 30 välisiä liitoskierteitä pyöritysyksikön 7 avulla, o § Kuviossa Fig. 2 on esitetty eräs toinen porausyksikkö 4, joka eroaa ^ kuviossa 1 esitetystä niin, että porauskalusto 9 on varustettu iskulaitteella 13.In this case, the drill bit breaks the rock and the drill hole 12 is formed by the rotation R and the feed force F. When the borehole 12 has been drilled to the desired depth 3, the feeder 6 can withdraw the borehole 9 in the downward direction gC from the borehole 12 and disassemble the borehole by removing the threads between the boreholes 10Q_30 with a rotation unit 7. 4, which differs from that shown in Fig. 1 in that the drilling rig 9 is provided with an impact device 13.

° Iskulaite 13 on siis pyöritysyksikköön 7 nähden porauskaluston 9 vastakkai sessa päässä. Porauksen aikana uppoporakone 13 on porareiässä ja työkalu, 35 jossa on porakruunu 11, voi olla kytketty suoraan uppoporakoneeseen 13.The impact device 13 is thus at the opposite end of the drilling rig 9 with respect to the rotation unit 7. During drilling, the submersible drill 13 is in the drill hole and the tool 35 having the drill bit 11 may be directly connected to the submersible drill 13.

33

Kuviossa Fig. 3a - 3f on esitetty keksinnön mukainen uppoporako-ne ja sen toiminta työsyklin eri vaiheissa. Siinä on runko 21 ja rungon etupäässä sen pituussuunnassa liikkuvasti asennettu työkalu 22. Etupäällä tarkoitetaan tässä hakemuksessa ja patenttivaatimuksissa sitä uppoporakoneen 13 5 päätä, missä työkalu on ja mihin suuntaan uppoporakone 13 porattaessa ete-nee ja takapäällä uppoporakoneen 13 vastakkaista päätä.Figures 3a-3f show a submersible drill according to the invention and its operation at different stages of the working cycle. It has a body 21 and a tool 22 movably mounted at its forward end in its longitudinal direction. For the purposes of this application and the claims, the front end refers to the end of the submersible drill 13 where the tool is and to the opposite end of the submersible drill 13.

Työkalun 22 keskellä on huuhtelukanava 23. Edelleen uppopora-koneessa 13 on iskumäntä 24, joka on asennettu liikkuvasti rungon 21 pituussuunnassa. Lisäksi siinä on kiihdytysmäntä 25, joka on iskumäntään 24 näh-10 den työkalusta 22 iskumännän rungon 21 vastakkaisessa eli takapäässä ja asennettu uppoporakoneen rungon 21 suhteen sen pituussuunnassa liikkuvasti. Kiihdytysmännän takana iskumännästä 24 poispäin olevalla puolella on palokammio 26. Uppoporakoneessa on syöttökanava 27, jonka kautta syötetään paineilmaa iskumännän 24 ja rungon 21 välillä olevaan rengasmaiseen tilaan 15 21a. Edelleen uppoporakoneessa on ilmakanava 28, jonka kautta paineilmaa syötetään palokammioon 26 ja imuventtiili 29, jolla paineilman syöttöä ohjataan. Imuventtiili 29 voi olla mikä tahansa tarkoitukseen sopiva tai sinänsä tunnettu venttiilirakenne ja sitä on tässä esimerkinomaisesti kuvattu vastaventtiilil-lä. Edelleen siinä on polttoaineen syöttövälineisiin kuuluvan suutin 30, jonka 20 kautta palokammioon 26 syötetään polttoainetta. Edelleen uppoporakonee-seen kuuluu ei-esitetyt ja sinänsä tunnetut ajastin- ja syöttövälineet, jotka ohjaavat polttoaineen syöttöä palokammioon 26 kiihdytysmännän 25 aseman tai palokammion 26 olosuhteiden, kuten esimerkiksi paineen, perusteella.In the center of the tool 22 is a flushing channel 23. Further, the submersible drill 13 has a percussion piston 24 which is movably mounted longitudinally of the body 21. In addition, it has an accelerator piston 25, which is seen from the tool 22 in the opposite or rear end of the impact piston body 21 and is movably movable with respect to the submersible drill body 21 in its longitudinal direction. Behind the accelerator piston, away from the percussion piston 24, is a combustion chamber 26. The submersible drill has an inlet duct 27 through which compressed air is supplied to the annular space 15 21a between the percussion piston 24 and the body 21. Further, the submersible drill has an air duct 28 through which compressed air is supplied to the combustion chamber 26 and a suction valve 29 for controlling the supply of compressed air. The suction valve 29 may be any suitable or known valve structure and is illustrated herein by way of non-return valve. Further, there is a nozzle 30 included in the fuel supply means through which fuel is supplied to the combustion chamber 26. Further, the submersible drilling machine includes timing and feeding means, not shown and known per se, which control the fuel supply to the combustion chamber 26 based on the position of the accelerator piston 25 or the conditions of the combustion chamber 26, such as pressure.

Kuviossa Fig. 3a uppoporakone on tilanteessa, missä iskumäntä 24 25 on iskenyt työkaluun 22. Uppoporakoneen rungossa 21 on vastinolake 21b ja kiihdytysmännässä pysäytysolake 25a. Kuviossa Fig. 3a kiihdytysmäntä 25 on 5 pysähtynyt ennen iskuhetkeä, kun sen pysäytysolake 25a on törmännyt run-In Fig. 3a, the submersible drill is in a situation where the percussion piston 24 25 has struck the tool 22. The submersible drill body 21 has a stop shoulder 21b and an acceleration piston a stop shoulder 25a. In Fig. 3a, the accelerator piston 25 has stopped before its impact when its stop shoulder 25a has collided with the run.

C\JC \ J

^ gossa 21 olevaan vastinolakkeeseen 21b. Iskumäntä 24 ja kiihdytysmäntä 25 ° ovat osan pituudestaan sisäkkäin niin, että niiden välillä ei koskaan ole avointato the matching shoulder 21b in the slot 21. Impact plunger 24 and accelerator plunger 25 ° are part of their length so that they are never open between them

COC/O

00 30 rakoa tai merkittävää välystä.00 30 gaps or significant clearance.

| Koska palokammiossa 26 on edelleen korkea paine, pysyy imuvent- o tiili 29 kiinni huolimatta siitä, että siihen vaikuttaa kanavan 28 kautta paineil-| Because the combustion chamber 26 is still under high pressure, the suction vent brick 29 will remain closed despite being pressurized through channel 28

OOOO

g man paine. Paine palokammiossa 26 laskee kuitenkin koko ajan, kun siinä ole- 5 vat palokaasut pääsevät purkautumaan pakokanavaan 32 ja siitä edelleen OJ 35 kiihdytysmännän ympärillä sen ja rungon 21 välissä olevaan tilaan 21c ja edel- 4 leen kiihdytysmännässä 25 olevien kanavien 33 kautta mäntien keskellä olevan tilan kautta huuhtelukanavaan 23.g me under pressure. However, the pressure in the combustion chamber 26 decreases all the time as the combustion gases therein are discharged into the exhaust duct 32 and further into the OJ 35 around the accelerator piston 21c and further through the channels 33 in the accelerator piston 25 through the central piston space. to the flushing duct 23.

Kuviossa Fig. 3b iskumäntä 24 on aloittanut paluuliikkeen ja paine palokammiossa 26 on laskenut niin, että paineilma on kyennyt työntämään 5 imuventtiilin 29 auki. Tässä vaiheessa ilmakanavasta 28 tuleva korkeapaineinen, esimerkiksi noin 3-5 bar oleva ilma huuhtoo palokammiosta 26 pakokaasut pakokanavaan 32 ja täyttää palokammion puhtaalla ilmalla.In Fig. 3b, the percussion piston 24 has started the return movement and the pressure in the combustion chamber 26 has decreased so that the compressed air has been able to push the suction valve 29 open. At this point, the high pressure air from the air duct 28, for example about 3-5 bar, flushes the exhaust gases from the combustion chamber 26 to the exhaust duct 32 and fills the combustion chamber with clean air.

Iskumäntä 24 ja kiihdytysmäntä 25 ovat osan pituudestaan sisäkkäin niin, että niiden välillä ei koskaan ole avointa rakoa tai välystä. Niissä on 10 sisäkkäisten osien 24b ja 25b kohdalla työpinnat 24c ja 25c, jotka ovat kosketuksessa toisiinsa silloin, kun kiihdytysmäntä 25 työntää iskumäntää 24 työkaluun 22 päin tai iskumäntä 24 työntää kiihdytysmäntää 25 palokammioon 26 päin. Samalla iskumännässä 24 oleva sulkuolake 24a on tiiviisti sulkenut vas-tinolakkeen 21b sisäpinnan kanssa yhteyden pysäytysolakkeen 25a ja vas-15 tinolakkeen 21b välisestä tilasta. . Tässä tilanteessa iskumännän 24 ja kiihdy-tysmännän 25 välisestä tilasta muodostuu suljettu vaimennuskammio 31, joka on täynnä paineilmaa.The piston 24 and the acceleration piston 25 are nested part of their length so that there is never an open gap or clearance between them. They have working surfaces 24c and 25c at their nested portions 24b and 25b which are in contact with one another when the piston 25 pushes the piston 24 towards the tool 22 or the piston 24 pushes the accelerator piston 25 into the combustion chamber 26. At the same time, the stop blade 24a in the percussion piston 24 has sealed the connection with the inner surface of the stop blade 21b from the space between the stop blade 25a and the stop blade 21b. . In this situation, the space between the stroke piston 24 and the acceleration piston 25 forms a closed damping chamber 31 which is filled with compressed air.

Iskumännän 24 liikkuessa kohti kiihdytysmäntää 25, paine vaimen-nuskammiossa 31 nousee ja iskumäntä 24 alkaa työntää kiihdytysmäntää 25 20 muodostuneen paineisen ilmatyynyn avulla kohti palokammiota. Tällöin kiihdytysmäntä 25 liikkuessaan sulkee pakokanavan 32, minkä jälkeen paineennou-su palokammiossa 26 työntää imuventtiilin 29 kiinni paineen noustessa korkeammaksi kuin ilmakanavan 28 syöttämän ilman paine. Tällöin tapahtuu ns. puristusvaihe. Iskumännän 24 pinta-ala, mihin paineilman paine vaikuttaa ja siten 25 saa aikaan mäntiä palauttavan voiman, muodostuu iskumännässä olevien run-gon 21 etupään puoleisten pintojen 24f ja 24g ja rungon takapäähän päin ole-5 van pinnan 24e välisestä erotuksesta. Tämä pinta-ala on suurempi kuin kiihdy-As the piston 24 moves towards the accelerator piston 25, the pressure in the damping chamber 31 rises and the piston 24 begins to push the accelerator piston 25 through the pressure air cushion formed towards the combustion chamber. In this case, the accelerator piston 25, as it moves, closes the exhaust duct 32, after which the pressure boost in the combustion chamber 26 pushes the suction valve 29 closed as the pressure rises higher than the air pressure supplied by the air duct 28. In this case, the so-called. the compression phase. The surface area of the piston 24, which is subjected to compressed air pressure and thus provides a piston return force, is formed by the difference between the front faces 24f and 24g of the body 21 of the impact piston and the face 24e towards the rear of the body. This area is larger than the acceleration-

C\JC \ J

^ tysmännän 25 palotilan 26 puoleinen pinta-ala, jolloin saadaan aikaan riittävä ° puristusvoimapalokammion ilman puristamiseksi kokoon.The surface area facing the combustion chamber 26 of the combustion piston 25 to provide sufficient pressure to compress the air in the combustion chamber.

00 30 Kuviossa Fig. 3c näkyy edelleen, että iskumännän 24 siirryttyä riittä- | vän matkaa kohti kiihdytysmäntää 25, sen yläpäässä oleva sulkuolake 24a on o ohittanut rungossa 21 olevan vastinolakkeen 21b niin, että vaimennuskammi- 00 g osta 31 on avautunut yhteys iskumännän 24 ja rungon 21 välillä olevaan ren- ^ gasmaiseen tilaan 21a, jolloin paine vaimennuskammiossa 31 laskee. Tämän 00 35 seurauksena iskumäntä 24 kykenee liikkumaan kohti kiihdytysmäntää 25 ja saavuttamaan sen niin, että kiihdytysmännän 25 pysäytysolake 25a ja isku- 5 männän 24 sulkuolake 24a sekä työpinnat 24c ja 25c tulevat kosketukseen toistensa kanssa ja männät jatkavat matkaansa palokammioon 26 päin samalla nopeudella.Fig. 3c further shows that when the piston 24 has moved, it is sufficient 1, the stop blade 24b at the upper end thereof has passed the counter-shoulder 21b in the body 21 so that the damping chamber 31 is open to the annular space 21a between the impact piston 24 and the body 21, thereby reducing the pressure in the damping chamber 31. . As a result of this 00 35, the piston 24 is able to move towards and reach the accelerator piston 25 so that the stop shoulder 25a of the acceleration piston 25 and the shutter 24a of the piston 24 and the working surfaces 24c and 25c are in contact with each other.

Iskumännän 24 ja kiihdytysmännän 25 liikkuessa palokammioon 26 5 päin, tulee iskumännän 24 alapäässä oleva työolake 24d rungossa olevan oh-jausolakkeen 21 d kohdalle ja sulkee yhteyden iskumännän 24 työkalun 22 puoleisessa päässä olevasta palautuskammiosta 21 f paineilman syöttökana-vaan 27. Samalla iskumäntä 24 jatkaa liikettään kiihdytysmännän 25 kanssa kohti palokammiota 26. Tästä hetkestä alkaen syöttökanavasta 27 tulevan pai-10 neilman paine alkaa vaikuttaa iskumäntään 24 sen työolakkeen 24d työpintaan 24e ja saa aikaan iskumäntää työkaluun 22 päin työntävän voiman. Tämä jarruttaa hieman iskumännän 24 ja kiihdytysmännän 25 liikettä.As the piston 24 and the accelerator piston 25 move toward the combustion chamber 26 5, the working shoulder 24d at the lower end of the piston 24 comes into contact with the control shoulder 21d in the body and closes the return chamber 21 f at the tool end 22 with the accelerator piston 25 toward the combustion chamber 26. From this point on, the pressure of the pressurized ridge from the supply passage 27 begins to affect the impact piston 24 on the working surface 24e of its working shoulder 24d and exerts a force on the impact piston. This slightly retards the movement of the piston 24 and the accelerator 25.

Kuviossa Fig. 3d iskumäntä 24 ja kiihdytysmäntä 25 ovat puristaneet palokammiossa 26 olevan ilman erittäin korkeaan paineeseen ja palo-15 kammioon syötetään suuttimen 30 kautta polttoainetta, joka kuumentuneen kokoon puristuneen ilman vuoksi syttyy aiheuttaen paineen korkean nousun palokammiossa 26 diesel-moottorien toimintaperiaatteen mukaisesti.In Fig. 3d, the piston 24 and the accelerator piston 25 have compressed the air in the combustion chamber 26 to a very high pressure and the combustion chamber 15 is supplied with fuel which, due to the heated compressed air, ignites causing a high rise in the combustion chamber 26.

Iskumännän 24 liikkeen loppuosassa ennen tätä tilannetta iskumäntä on ohittanut huuhtelukanavanan 23 yhteydessä olevan huuhteluputken 23a 20 pään ja siten on avannut yhteyden palautuskammiosta 21 f huuhtelukanavaan 23, jolloin palautuskammiossa 21 f oleva paineinen ilma purkautuu sinne. Siinä tilanteessa iskumäntä 24 ja kiihdytysmäntä 25 aloittavat iskuliikkeen polttoaineen sytyttyä. Samaan aikaan korkeapaineinen paineilma syöttökanavasta 27 vaikuttaa iskumännän 24 työolakkeen 24d työpintaan 24e, mikä pyrkii työntä-25 mään iskumäntää 24 kohti työkalua 22.In the remainder of the movement of the percussion piston 24 prior to this situation, the percussion piston has passed the end 20 of the flushing tube 23a in connection with the flushing duct 23, thereby opening the connection from the return chamber 21f to the flushing channel 23. In this situation, the stroke piston 24 and the accelerator piston 25 begin to strike when the fuel ignites. At the same time, high pressure compressed air from the supply channel 27 acts on the working surface 24e of the working shoulder 24d of the piston 24, which tends to push the piston 24 towards the tool 22.

Kuviossa Fig. 3e on esitetty vaihe, missä iskumäntä 24 on sulkenut 5 huuhtelukanavaan 23 liittyen huuhteluputken 23a avulla palautuskammion 21fFigure 3e shows the step whereby the percussion piston 24 has closed 5 in connection with the flushing duct 23 by means of the flushing tube 23a in the return chamber 21f.

C\JC \ J

^ yhteyden huuhtelukanavaan 23. Kuvion esittämässä tilanteessa on paineilman ° syöttökanavasta 27 ja tilasta 21a avautunut yhteys työolakkeen 24d ympäri pa- 00 30 lautuskammioon 21 f, kun työolake 24d on ohittanut ohjausolakkeen 21 d. Täs- | sä tilanteessa iskumäntä 24 ja kiihdytysmäntä 25 jatkavat edelleen samalla o nopeudella liikettä työkalun 22 suuntaan ollen edelleen kosketuksissa toisiinsa,In the situation shown in the figure, the connection of the compressed air supply channel 27 and the space 21a is open around the work shoulder 24d to the discharge chamber 21f when the work shoulder 24d has passed the control shoulder 21d. Here- | in this situation, the piston 24 and the accelerator piston 25 continue to move at the same speed towards the tool 22 while still in contact with each other,

COC/O

g mutta paineilman paineen aikaansaama voima vaikuttaa iskumännän 24 työ- ^ olakkeen 24d etupuolella palautuskammiossa 21 f olevan suuremman palau- 00 35 tuspinnan 24f vuoksi vasten iskumännän 24 liikesuuntaa hidastaen iskumän tää 24.g, but the force exerted by the compressed air acts on the front of the working shoulder 24d of the piston 24 due to the larger return surface 24f of the return chamber 21f against the direction of movement of the piston 24 slowing the impact 24.

66

Kuviossa Fig. 3f iskumännän 24 sulkuolake 24a on rungon vas-tinolakkeen 21b kanssa sulkenut yhteyden vaimennuskammiosta 31 iskumännän ympärillä olevaan tilaan, jolloin vaimennuskammio 31 on muodostunut suljetuksi tilaksi ja iskumännän 24 ja kiihdytysmännän 25 edetessä ilman paine 5 vaimennuskammiossa 31 nousee. Tämän seurauksena paineen noustessa muodostunut painetyyny hidastaa kiihdytysmännän 25 liikettä, jolloin iskumän-tä irtoaa kiihdytysmännästä 25 eikä kiihdytysmäntä 25 siten enää työnnä isku-mäntää 24 kohti työkalua 22.In FIG. As a result, as the pressure rises, the formed pressure pad slows down the movement of the accelerator piston 25, whereby the percussion piston is released from the accelerator piston 25 and thus the accelerator piston 25 no longer pushes the percussion piston 24 towards the tool 22.

Kiihdytysmännän 25 jatkaessa liikettään kohti rungon 21 etupäätä 10 aukeaa yhteys pakokanavaan 32. Mäntien liikkuessa eteenpäin, on kiihdytys-männän 25 ympärillä olevaan tilaan 21c muodostunut alipaine, koska kiihdytysmännän 25 etupäässä olevan pysäytysolakkeen 25a pinta-ala on suurempi kuin kiihdytysmännän 25 palotilassa 26 oleva pinta-ala. Niinpä syntynyt alipaine saa aikaan sen, että pakokaasut imeytyvät nopeasti tilaan 21c, mikä tehos-15 taa palokammion 26 huuhtelua.As the accelerator piston 25 continues to move toward the front end 10 of the body 21, the connection to the exhaust duct 32 is opened, as the pistons move forward, a vacuum is formed in the space 21c around the accelerator piston 25 because the surface area of the stop area. Thus, the resulting vacuum causes the exhaust gases to be rapidly absorbed into the space 21c, which effectively 15 provides flushing of the combustion chamber 26.

Tämän jälkeen ollaan jälleen kuvion Fig. 3a kuvaamassa tilanteessa, missä iskumäntä 24 on iskenyt työkaluun 22 ja kiihdytysmäntä 25 on pysähtynyt olakkeisiin 25a ja 21 b, jonka jälkeen työkierto alkaa uudelleen alusta.3a, in which the impact piston 24 has struck the tool 22 and the accelerator piston 25 has stopped at the shoulders 25a and 21b, after which the cycle starts again from the beginning.

Iskumännän 24 ja kiihdytysmännän 25 toiminnassa on olennaista 20 se, että iskumännän 24 iskiessä työkaluun 22 ei kiihdytysmäntä 25 enää ole iskusuuntaisessa kosketuksessa iskumäntään 24 vaan se on pysähtynyt ennen iskuhetkeä. Näin kiihdytysmäntä 25 ei ota vastaan iskurasitetta eikä myöskään työkalusta 22 tulevan heijastusimpulssin aikaansaamaa rasitusta, vaan se kaikki kohdistuu pelkästään iskumäntään. Edelleen toiminnassa on 25 olennaista se, että kiihdytysmäntä 25 ei iske täydellä nopeudella pysäytysolak-keeseen 21b. Näin sen iskunopeus hidastetaan vaimennuskammiossa 31 ole- o valla paineilmatyynyllä niin, että kiihdytysmännän 25 nopeus sen iskiessä run- 4 gon 21 pysäytysolakkeeseen 21b on tarpeeksi pieni niin, että materiaalit kes- o 1 tävät iskun aiheuttamat rasitukset.It is essential for the operation of the piston 24 and the accelerator piston 20 that when the piston 24 strikes the tool 22, the accelerator piston 25 is no longer in contact with the stroke piston 24 but stopped before the moment of impact. Thus, the accelerator piston 25 does not accept the impact load or the stress caused by the reflection pulse from the tool 22, but all of it is directed solely to the impact piston. Further in operation, it is essential that the accelerator piston 25 does not strike the stop shoulder 21b at full speed. Thus, its impact velocity is slowed by a compressed air cushion in the damping chamber 31 such that the velocity of the accelerator piston 25 when it strikes the stopping shoulder 21b of the body 21 is low enough to withstand the stresses caused by the impact.

COC/O

^ 30 Polttoaineen syöttö uppoporakoneelle voidaan toteuttaa sinänsä eri-^ 30 The fuel supply to the submersible drill can be implemented as such in different ways.

XX

£ laisin tunnetuin tavoin käyttäen polttoaineensyöttöletkuja, polttoainesäiliöitä o jne. Polttoaineen ruiskutus voidaan toteuttaa useilla eri teknisillä tavoilla käyt-In most known ways, using fuel inlet hoses, fuel tanks o, etc. Fuel injection can be accomplished in a variety of technical ways.

OOOO

$ täen mekaanisia, sähköisiä, pneumaattisia tai muita tunnettuja ratkaisuja polt- 5 toaineen syötön ajoittamiseksi ja polttoainemäärän annostelemiseksi.such as mechanical, electrical, pneumatic or other known solutions for timing fuel delivery and fuel metering.

^ 35 Uppoporakonetta voidaan käyttää myös pelkästään paineilmalla syöttämättä polttoainetta palokammioon, jolloin sen teho tietenkin on huomat- 7 tavasti pienempi. Sitä voidaan käyttää esimerkiksi, kun jostain syystä halutaan porata varovasti. Samoin sen avulla voidaan käynnistää kiihdytysmännän toiminta ilman erillisiä sytytyselimiä kuten hehkutulppia tms. pelkästään iskettä-mällä iskumännällä kiihdytysmäntää, kunnes palokammiossa oleva ilma on riit-5 tävän kuumaa sytyttääkseen polttoaineen.^ 35 The submersible drill can also be operated solely by compressed air without supplying fuel to the combustion chamber, which of course has a significantly reduced power. It can be used, for example, when, for some reason, you want to drill carefully. Likewise, it can be used to start the operation of the accelerator piston without separate ignition means, such as glow plugs or the like, by simply striking the accelerator piston until the air in the combustion chamber is sufficiently hot to ignite the fuel.

Kuvioissa Fig. 3a - 3f keksintö on esitetty vain esimerkinomaisesti ja kaavamaisesti. Rungon ja mäntien muoto, erilaisten kanavien ja olakkeiden sijoitus ja muotoilu voidaan tehdä useilla eri tavoilla alan ammattimiehen normaalin suunnittelutaidon puitteissa.In Figures 3a to 3f, the invention is shown by way of example only and schematically. The shape of the body and the pistons, the placement and design of the various channels and shoulders can be accomplished in a variety of ways within the ordinary skill of the skilled artisan.

1010

COC/O

δ c\j 4 cp co c\jδ c \ j 4 cp co c \ j

XX

Q.Q.

oo

COC/O

oo

LOLO

δ c\jδ c \ j

Claims

A pneumatic submersible drill having bodies within a body, a pneumatic percussion piston (24) moving reciprocally in the longitudinal direction 5 of the body (21) when feeding pressurized air to the submersible drill, and at the end of its stroke striking the front (21) of the body (21) , an inlet for supplying compressed air between the body (21) and the percussion piston (24), and in the body (21) and the percussion piston (24), a shoulder for guiding the compressed air to effect stroke, characterized in that the submersible drill has a combustion chamber (26) and a separate accelerating piston (25) for combustion of fuel in the combustion chamber (26) extending longitudinally of the body (21) and between the body (21) and the piston (24), which is adapted to push only the part of the piston (24) business travel, air duct to supply combustion air to combustion chamber (2) 6), means for injecting fuel into the combustion chamber (26), an exhaust duct for evacuating combustion gases from the combustion chamber (26), wherein the percussion piston (24) is adapted by pneumatic to push the accelerator piston (25) back into the combustion chamber (26) compressing the compressed air before injecting fuel into the combustion chamber (26).

Submersible drilling machine according to Claim 1, characterized in that the accelerator piston (25) is arranged to close the exhaust duct before it protrudes into the combustion chamber (26) and to open the exhaust duct before its forward movement 25 stops.

Submersible drill according to claim 1 or 2, characterized in that the air duct has a shut-off valve which opens when the pressure in the combustion chamber (26) 4 drops below a predetermined pressure level, and is adapted from the air duct with an open shut-off valve (26) for flushing and filling the combustion chamber (26) with new combustion air.

Submersible drill according to one of the preceding claims, characterized in that the acceleration piston (25) has a stop shoulder and the body 5 (21) has a counter-shoulder at its axial direction so that when the shoulders hit each other, the acceleration piston (25) stops. ) hits the CVJ 35 tool.

Submersible drill according to Claim 4, characterized in that the percussion piston (24) and the accelerating piston (25) are tightly seated together for a part of their length, so that at no point is there a clearance between them, moving in the direction of stroke-5 prior to impacting the stop shoulder of the accelerator piston (25) with the counter shoulder of the body (21) closes communication with the space between the stop shoulder and the counter shoulder to form a damping chamber; the acceleration piston (25) moves, and the piston (24), respectively, during the return movement pushes the accelerator piston (25) toward the combustion chamber (26) before the stop blade opens the damping chamber so that the piston (24) can displace air from the damping chamber and the insert (25) for pushing it back into the combustion chamber (26).

Submersible drilling machine according to one of the preceding claims, characterized in that it has a timing device for timing the fuel supply relative to the position of the accelerator piston (25).

Submersible drill according to one of the preceding claims, characterized in that the percussion piston (24) has a working shoulder having a tool-side surface larger than the surface of the acceleration piston (25) and a chassis (21) having an auxiliary plunger in the rear position with the shoulders aligned, the air pressure acts only on the surface facing the accelerator piston (25), providing a force pushing the percussion piston (24) in the direction of the tool, and the front piston (24) with the shoulders spaced apart which pushes the piston (24) away from the tool.

Submersible drilling machine according to one of the preceding claims, characterized in that in the impact piston (24), the surfaces facing the front end of the body (21) through which the compressed air pressure pushes the impact piston (24) and the combustion piston into the combustion chamber (26). ), larger than the accelerator piston (25) the area facing the combustion chamber (26). o CO O) m δ CVJ