FI63469C - Bergborr med dubbelkolv - Google Patents

Description

— - I ,., KUULUTUSJULKAISU i7 JiQ

very W UTLACGNINQSSKKIFT 0046y C Patentti ayör.netty 10 C6 1933 ♦ WW (45) patrr;t acudclat ^ ^ (51) Kv.Hu/lnt.CI.3 E 21 C 1/12 SUOMI—FINLAND (21) r»tw>ttn>«kvmm—Hunonaimnii 751769 (22) Hikvmitpilvt —AiwMcnlniadif 13. 06.75 (23) Alkupäivä—GlMghmdtf 13.06.75 (41) Tullut JulkMcal — Writ offantHg lU. 12. 75

Patentti- ja rekisterihallitus /44) NihtivUuipanon j« kuuL)uiksitun pvm. —

Patent- och rafifterstyrtlsan ' ' AimMcm utte|d oeh utl.skrlfcM pubUesrad 28.02.83 (32)(33)(31) Pyytecy Muoik«M-Ug<H prior** 13.06.71* 13.06.7U, 19.02.75 USSR(SU) 203U935,

203U933, 2IO888O

(71) Institut Gornogo Dela Sibirskogo Otdelenia Akademii Nauk SSSR,

Krasny Prospekt 5U, Novosibirsk, USSR(SU) (72) Anatoly Mikhailovich Petreev, Novosibirsk, Anatoly Alexeevich Lipin, Novosibirsk, Vladimir Davydovich Rabko, Novosibirsk, Gennady Ilich Suxov, Novosibirsk, Vladimir Ivanovich Kunegin, Kyshtym Chelyabinskoi oblasti, Alexandr Safronovich Kurdjukov, Kyshtym Chelyabinskoi oblasti, USSR(SU) (7U) Qy Kolster Ab (5U) Kaksimäntäinen kivipora - Bergborr med dubbelkolv

Keksinnön kohteena on kaksimäntäinen kivipora, jossa on ruu-viuraliitoksella varustettu laite poranterän kiertämiseksi, joka kivipora käsittää kotelon, jossa on männät, joista kullakin on pää ja varsi ja jotka jakavat kotelon sisätilan työkammioiksi, ilman-jakelujärjestelmän paineilman päästämiseksi työkammioihin ja pako-ilman päästämiseksi ulkoilmaan, jolloin männistä ainakin toinen on sovitettu iskemään poranterää vasten ja toinen mäntä on yhdistetty liikkuvasti poranterän vastaanottavaan istukkaan.

On tunnettua, että siirrettävien kiviporien eräs suurin haitta on sen huomattavassa värähtelyssä, joka lähinnä johtuu kiviporan kuoreen vaikuttavista, vaihtelevista ilmanpainevoimista sekä kier-tokäyttimen ruuviparissa esiintyvästä, aksiaalisesta voimakomponen-tista.

On yritetty vähentää kiviporien värähtelyä. Tehokkaimpien ratkaisujen mukaisesti kehitettiin kaksimäntäiset kiviporat, joissa on putki, joka sisältää kaksi mäntää, jotka liikkuvat vastakkain työ„ kalua käytettäessä. Ainakin toinen mäntä iskee poranterää vasten.

2 63469

Poranterän pyörimisen aikaansaamiseksi on toisessa männässä lisäksi kierukkaura, joka sopii yhteen kiertokäyttimen vastinpinnan kanssa, joka käytin on sovitettu yhteyteen kiviporan kotelon vapaa-kytkimen kanssa. Liikkeen aikana tämä mäntä saa aikaan poranterän pyörimisen. Tämä rakenne sallii sen resultanttivoiman vaihtelun pienentämisen, joka syntyy puristetun ilman painevoimista, jotka vaikuttavat kiviporan koteloon, mutta siinä ei voi vähentää aksiaalista voimakomponenttia kiviporan koteloon vaikuttavan kiertokäyttimen ruuviparissa. Kun koteloon vaikuttavassa ruuviparissa on vaihteleva aksiaalinen voimakomponentti, pysyy kotelon värähtely huomattavan suurena. Tämä huonontaa kaksimäntäisten kiviporien käytön tehokkuutta.

Siksi voisi ongelman ratkaista kehittämällä kaksimäntäinen kivipora, jossa ruuviparin aksiaalisen voiman vaikutus koteloon olisi poistettu. Erään ratkaisun mukaisesti voitaisiin kokonaan poistaa ruuvipari ja käyttää erillistä kiertokäytintä. Esim. DE-patenttijulkaisuissa 1057037 ja 1175184 on esitetty kaksimäntäiset kiviporat, joissa männät liikkuvat vastakkaisiin suuntiin ja poranterää pyörittää erillinen lisämoottori. Tämä ratkaisu ei kuitenkaan ole sopiva siirrettävän kiviporan kohdalla, koska erillisen lisäkiertokäytti-men käytöstä on seurauksena painavampi työkalu. Tätä ei voi hyväksyä siirrettävien kiviporien osalta. Siksi on suotavaa keksiä tälle ongelmalle toinen ratkaisu, samalla kun säilytetään ruuvikiertokäy-tin kiviporarakenteessa, joka on pienikokoinen ja joka sallii män-näniskujen energian pienentämisen vastusvääntömomentin kasvaessa poranterän kohdalla. Tämä estää poranterän juuttumisen poraamisen aikana.

Keksinnön mukaisesti on kehitetty kaksimäntäinen kivipora, jossa ruuviparin aksiaalinen voimakomponentti ei vaikuta kiviporan koteloon johtuen kiertokäyttimen ruuviparin sijainnin muutoksesta.

Keksintö on täsmällisesti sanottuna tunnettu siitä, että mäntä, joka ei ole liikkuvasti kytketty istukkaan, on kytketty liikkuvasti kiviporan kotelon kanssa, jolloin männän ja kotelon suhteellinen pyöriminen on estetty ainakin yhdessä suunnassa ja että ruuvi-uraliitos on sovitettu mäntien välille.

Kiviporan tässä rakenteessa ruuviparissa kehittyvä aksiaalinen voima kohdistuu mäntään eikä se vaikuta kiviporan koteloon, mikä pienentää huomattavasti kiviporan värähtelyä.

3 63469

Keksinnön muita edullisia piirteitä on esitetty patenttivaatimuksissa 2-5.

Edellä mainituilla rakennejärjestelyillä on pienennetty kuormaa, joka kohdistuu ruuvipariin, ja tämä on tehty tehokkaammaksi.

Em. rakennejärjestelyillä on lisäksi pienennetty männänvarren kierukkamaisen kierteen pituutta, mikä pienentää toisen männän massaa, josta seuraa, että kiviporalle tarvitaan pienempi syöttövoima.

Po. keksinnössä on kehitetty kaksimäntäinen kivipora, jossa on poistettu poranterän kiertokäyttimen ruuviparin aksiaalisen voi-makomponentin vaikutus kiviporan koteloon, mikä pienentää huomattavasti tämän kotelon värähtelyä ja parantaa työntekijän työolosuhteita sekä tuottavuutta.

Keksintöä kuvataan nyt viitaten sen määrättyihin toteutus-muotoihin ja oheisiin piirustuksiin, joissa: kuvio 1 esittää pitkittäistä läpileikkauskuvantoa kaksimän-täisestä kiviporasta, joka on keksinnön mukainen; kuvio 2 esittää pitkittäistä läpileikkauskuvantoa keksinnön mukaisesta, kaksimäntäisestä kiviporasta, jonka toinen mäntä on moniosainen; kuvio 3 esittää pitkittäistä läpileikkauskuvantoa keksinnön mukaisesta, kaksimäntäisestä kiviporasta, jossa vapaakytkin on asennettu toisen männän päähän; kuvio 4 esittää poikkileikkauskuvantoa pitkin kuvion 3 viivaa IV-IV; kuvio 5 esittää pitkittäistä läpileikkauskuvantoa keksinnön mukaisesta, kaksimäntäisestä kiviporasta, jossa on laite, joka rajoittaa mäntien suhteellisen, aksiaalisen liikkeen määrää ja on sijoitettu toisen männän päähän; ja kuvio 6 esittää samaa kiviporaa, mutta tässä rajoittava laite on sijoitettu männänvarteen.

Kotelossa 1 (kuvio 1) on mäntä 2 ja mäntä 3, jotka muodostavat ruuviparin 4 siten, että on tehty kierukkamaiset kierteet männän 2 varteen ja männän 3 sisäpintaan Männän 3 ulkopinta on varustettu suorilla urilla, jotka muodostavat liikkuvan kiilakytkennän 6 kotelon etuosaan asennetun pyörivän istukan 5 urien kanssa. Urilla varustettu holkki 7 on asennettu istukkaan vastaanottamaan poranterän 8 kuusikulmaisen varren 8e. Lisäksi mäntä 2 on varustettu sen takavarren 9 ulkopinnassa suorilla urilla, jotka muodostavat yhdessä vapaakytkimen (telkimekanismin) 10 kiilojen kanssa liikkuvan 4 63469 kiilakytkennän 11. Männät jakavat kotelon 1 sisätilan työkanunioiksi: etukammioiksi 12, välikammioiksi 13 ja takakammioiksi 14. Kanava 15 muodostaa pysyvän yhteyden etu- ja takatyökammioiden välillä sekä niiden ja paineilman lähteen (ei näytetty) välillä. Kanava 16 yhdistää välityökammion 13 etutyökammion 12 kanssa, kun mäntä 3 on takimmaisessa asennossa. Aukko 17 yhdistää välityökammion 13 ulkoilman kanssa, kun mäntä 3 on etummaisessa asennossa.

Kivipora toimii seuraavalla tavalla. Kuvion 3 näyttämässä asennossa männät 2 ja 3 törmäävät toisiinsa. Tässä asennossa väli-tyskammio 13 on kanavan 16 kautta yhteydessä etutyökammion 12 ja paineilman lähteen kanssa. Mäntä 3 sulkee pakoaukon 17. Törmäyksen jälkeen männät liikkuvat vastakkaisiin suuntiin. Mäntä 2 liikkuu poispäin poranterästä saatuaan energian männästä 3 törmäyksessä ja mäntä 3 liikkuu kohti poranterää voiman vaikutuksesta, joka johtuu siitä, että männän 3 pinta-ala välikammion 13 puolella on suurempi kuin sen pinta-ala etutyökammion 12 puolella. Voimat, jotka kohdistuvat mäntään 2 välikammion 13 ja takakammion 14 puolella, ovat suunnilleen yhtä suuret, koska mäntien päiden pinta-alat näissä kammioissa ovat suunnilleen samat ja paineilman paine on myös suunnilleen sama. Vapaakytkin 10 estää männän 2 pyörimisen, kun sitä vastoin mäntä 3 tulee pyöritetyksi akselinsa ympäri ruuviparin eli ruuviuraliitoksen 4 käytön takia, mikä saa aikaan poranterän pyörimisen kiilakytkennän 6 ja hoikin 7 kautta. Dynaamisten voimien aksiaaliset komponentit ruuviparissa vaikuttavat vain mäntiin eivätkä ne siirry koteloon, koska ruuviparin 4 vastinpinta 4e on kytketty mäntään 3 eikä kiviporan koteloon. Kun männän 3 liike jatkuu, se sulkee ensiksi tulokanavan 16 ja avaa sitten pakoaukon 17. i4äntä alkaa hidastua, ja jos vastustava vääntömomentti poranterän kohdalla on pieni, voi mäntä 3 iskeä kiilaholkkiin 7, jonka pään pinta koskettaa poranterän 8 olaketta vasten. Mäntien liikkeen suunta muuttuu sitten päinvastaiseksi. Mäntä 2 liikkuu kohti poranterää takakam-miossa 14 vallitsevan puristetun ilman jatkuvan paineen vaikutuksesta ja mäntä 3 liikkuu kohti mäntää 2 etukammiossa 12 olevan paineilman vaikutuksesta. On huomattava, että poranterä ei tule pyöritetyksi vastakkaiseen suuntaan, koska käytetään vapaakytkintä 10, ja vain mäntä 2 pyörii. Valitsemalla järjestelmille sopivat parametrit saadaan aikaan oikea vaiheenmuutos mäntien liikkeessä, niin että ensin mäntä 2 suorittaa loppuun työiskunsa ja iskee poranterää vasten ja vasta tämän jälkeen mäntä 3 paluuiskunsa lopussa iskee 5 63469 mäntään 2 antaakseen tälle energian, jota tarvitaan sen paluuiskua varten. Sitten jakso toistuu.

Kuvioon 1 viitatessa käytettiin lähinnä numeroita. Kuvioissa 2-6 käytetään samoja viitenumerolta, jotka eroavat kuvion 1 numeroista vain lisäkirjainten suhteen, Kuviossa 2 käytetään viitenumerolta lisäkirjaimella "a", kuvioissa 3 ja 4 kirjaimella "b", kuviossa 5 kirjaimella "c" ja kuviossa 6 kirjaimella "d”.

Kuvion 2 näyttämä kivipora eroaa kuvion 1 näyttämästä siinä, että mäntä 2a, jossa on ulompi kierukkamianen kierre, koostuu kes-kivarresta 18a ja päästä 20a. Keskivarsi 18a on tehty porrastetun sylinterin muodossa, jossa on kierukkamainen kierre ja urat, jotka muodostavat liikkuvan kiilakytkennän 11a vapaakytkimen 10a urien kanssa. Keskivarsi 18a on kiinnitetty aksiaalisesti päähän 20a kar-tiomaisella hoikilla 19a.

Ilman jakelujärjestelmällä, joka sisältää ilmanjakelulaitteen 21a, suoritetaan kiviporan työkammioihin syötetyn paineilman ohjaus ja ulkoilmaan puretun pakoilman ohjaus.

Kivipora toimii seuraavasti. Kuvion 2 mukaisessa mäntien asennossa välikammio 13a on ulkoilman paineen alaisena, ja kammiot 12a ja 14a ovat ilmanjakelulaitteen 21a kautta yhteydessä paineilman pääjohdon kanssa. Puristetun ilman paineen vaikutuksesta männät liikkuvat kohti toisiaan. Vapaakytkin 10a estää keskivarren 18a pyörimisen ja mäntä 3a tulee pyöritetyksi akselinsa ympäri ruuviparin eli ruuviuraliitoksen 4a käytön takia, mikä pyörittää poranterää 8a istukan 5a välityksellä. Kun männät ovat törmänneet yhteen, on kartiomainen holkki 19a vielä enemmän juuttuneena männän 2a päähän 20a varmistaen siten luotettavan kytkennän. Dynaamisten voimien aksiaaliset komponentit ruuviparissa vaikuttavat vain mäntiin eivätkä ne siirry koteloon.

Kun paineilma on purettu kammioista 12a ja 14a ulkoilmaan, ja kun ilmaa pääjohdosta on päässyt välikammioon 13a (seurauksena ilmanjakelulaitteen 21a käytöstä), liikkuvat männät pois toisistaan vastakkaisiin suuntiin. Mäntä 3a iskee poranterää vasten ja männän 2a keskivarsi pyörii vapaakytkimessä 10a suhteessa männän 2a päähän 20a. Koska keskivarrella 18a on pieni hitausmomentti suhteessa kier-toakseliin, ovat ruuviparissa 4a kehittyvät voimat pieniä. Tämä vähentää ruuviparin kulumista ja parantaa kiertokäyttimen tehokkuutta.

Kuvioissa 3 ja 4 näytetty kivipora eroaa kuvion 1 mukaisesta siinä, että vapaakytkin 10b on asennettu männän 3b päähän 22b ja 6 63469 muodostaa tässä tapauksessa siitä erottamattoman osan, mainitun männän sisempi, kierukkamainen kierrevastinpinta 4e, joka muodostaa vastaavasti ruuviparin eli ruuviuraliitoksen 4b, on tehty vapaakyt-kimen keskiporauksen seinämään. Vapaakytkin ja mutteri on kiinnitetty aksiaalisesti männän 3b päähän 22b kartiomaisella hoikilla 19b. Männän 2b ulkopinta 9b on varustettu suorilla urilla, jotka muodostavat liikkuvan kiilakytkennän 24b koteloon 1b kiinnitetyn renkaan 23b urien kanssa. Ilmanjakelulaite 21b säätää paineilman pääsyn työkammioihin.

Kivipora toimii seuraavalla tavalla. Kuvion 3 näyttämässä mäntien asennossa ovat kammiot 12b ja 14b ulkoilman paineen alaiset ja välikammio 13b on yhteydessä paineilman pääjohdon kanssa. Kammiossa 13b vallitsevan paineilman paineen vaikutuksesta molemmat männät 2b ja 3b liikkuvat pois toisistaan vastakkaisiin suuntiin: mäntä 2b liikkuu poranterästä 8b poispäin ja mäntä 3b liikkuu po-ranterää kohti. Rengas 23b estää mäntää 2b pyörimästä ja vapaakytkin 10b (kuvio 4) kytkee vastinpinnan männän 3b päähän 22b. Liuku-essaan pitkin männän 2b kierukkakierrettä mäntä 3b tulee pyöritetyksi akselinsa ympäri poranterän pyörittämiseksi istukan 5b kautta. Dynaamisten voimien aksiaaliset komponentit ruuviparissa 4b vaikuttavat vain mäntiin eivätkä ne siirry koteloon. Mäntien vastakkaisen liikkeen aikana (kun kammiot 12b ja 14b ovat tulleet kytketyiksi paineilman pääjohtoon ilmanjakelulaitteen 21b kautta ja kun pako-ilma on purkautunut ulkoilmaan kammiosta 13b), tulee vapaakytkin 10b käytetyksi eikä poranterä pyöri vastakkaiseen suuntaan, koska tässä tapauksessa pyörii vain vastinpinta 4e suhteessa mäntään 3b, kun sitä vastoin mäntä 2b ei pyöri lainkaan toiminnan aikana.

Koska vastinpinnalla 4e ja vapaakytkimen 10b sisäosalla on pieni hitausmomentti, ovat ruuviparissa 4b kehittyvät voimat pieniä. Tämä pinenetää ruuviparin 4b kulumista ja parantaa kiertokäyttimen tehokkuutta.

Kuvion 5 näyttämä kivipora eroaa kuvion 1 yhteydessä kuvatusta siinä, että männän 2c pää 20c sijaitsee männän 3c pään 22c sisällä, jossa on rajoitinelin 25c, joka rajoittaa mäntien suhteellisen, aksiaalisen liikkeen määrää. Ilmanjakelujärjestelmä, joka sisältää ilmanjakelulaitteen 21, suorittaa kiviporan työkammioihin syötetyn paineilman ohjauksen ja ohjaa pakoilman purkauksen ulkoilmaan. Etukammio 12c ja takakaramio 14c ovat pysyvästi yhteenkyt-kettyinä kanavan 15c kautta. Ilmakanava 26c on tehty männän 3c päähän 22c.

63469

Kivipora toimii seuraavasti. Kuvion 5 mukaisessa mäntien asennossa ovat kammiot 12c ja 14c ulkoilman paineen alaiset ja vä-likammio 13c on ilmakanavan 26c kautta yhteydessä paineilman pääjohdon kanssa. Kammiossa 13c olevan paineilman paineen vaikutuksesta molemmat männät liikkuvat pois toisistaan vastakkaisiin suuntiin. Vapaakytkin 10c estää mäntää 2c pyörimästä ja mäntä 3c tulee pyöritetyksi akselinsa ympäri ruuviparin eli ruuviuraliitoksen 4c takia, mikä pyörittää kiilakytkennän 6c kautta istukkaa 5c ja po-ranterää 8c. Tietyissä olosuhteissa, esim. vastustavan vääntömo-mentin ollessa pieni poranterän kohdalla, koskettaa männän 2c pää 20c rajoitinelintä 25c estäen siten ruuviparin 4c irtikytkeytymisen. Kun kanava 26c on viety samalle linjalle kuin pakoaukko 17c tulee ilma puretuksi välikammiosta 13c. Paineilmaa pääsee ilmanjakelu-laitteen 21c kautta kammioihin 12c ja 14c. Männät alkavat liikkua toisiaan kohti. Järjestelmän parametrit ovat sellaiset, että ennen kuin mäntä 3c avaa pakoaukon 17c iskee mäntä 2c poranterää vasten. Sitten jakso toistuu.

Mäntään 3c sisältyvä rajoitinelin sallii männän 2c varren kierukkakierteen pituuden lyhentämisen ja siten tämän männän pituuden ja massan pienentämisen.

Kuviossa 6 näytetty kivipora eroaa kuvion 1 yhteydessä kuvatusta vain siinä, että se on varustettu rajoitinelimellä 25d, joka rajoittaa mäntien suhteellisen, aksiaalisen liikkeen määrää ja se sijaitsee männän 3d varressa 27d.

Tämä kivipora toimii samalla tavalla kuin kuviossa 1 näytetty kivipora. On huomattava, että rajoittava laite sallii männän 2d varren kierukkakierteen pituuden lyhentämisen ja siten männän pituuden ja massan pienentämisen, mikä pienentää kiviporalle tarvittua syöttövoimaa.

Claims (5)

8 63469

1. Kaksimäntäinen kivipora, jossa on ruuviuraliitoksella varustettu laite poranterän kiertämiseksi, joka kivipora käsittää kotelon, jossa on männät, joista kullakin on pää ja varsi ja jotka jakavat kotelon sisätilan työkammioiksi, ilmanjakelujärjestelmän paineilman päästämiseksi työkammioihin ja pakoilman päästämiseksi ulkoilmaan, jolloin männistä ainakin toinen on sovitettu iskemään poranterää vasten ja toinen mäntä on yhdistetty liikkuvasti poranterän vastaanottavaan istukkaan, tunnettu siitä, että mäntä (2, 2a, 2b, 2c, 2d), joka ei ole liikkuvasti kytketty istukkaan, on kytketty liikkuvasti kiviporan kotelon (1, 1a, 1b, 1c, 1d) kanssa, jolloin männän ja kotelon suhteellinen pyöriminen on estetty ainakin yhdessä suunnassa ja että ruuviuraliitos (4, 4a, 4b, 4c, 4d) on sovitettu mäntien (2, 3; 2a, 3a; 2b, 3b; 2c, 3c; 2d, 3d) välille.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kaksimäntäinen kivipora, tunnettu siitä, että mäntä (2a) on kytketty liikkuvasti kiviporan kotelon (1a) kanssa vapaakytkimen (10a) avulla, joka mäntä muodostuu keskivarresta (18a) ja päästä (20a), jotka on kiinnitetty kiertymättömästi toisiinsa, jolloin keskivarren (18a) toisessa päässä on ulkopuolinen ruuviura, joka muodostaa ruuviuraliitoksen (4a) toisen männän (3a) sisäpuolisen ruuviuran kanssa, ja että keskivarren (18a) toisessa päässä on aksiaalisia uria, jotka on sovitettu liukuvasti vapaakytkimeen (10a).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kaksimäntäinen kivipora, tunnettu siitä, että istukan (5b) kanssa kytketyn männän (3b) päähän (22b) on samanakselisesti sovitettu vapaakytkin (10b), jolloin tämän männän ruuviura, joka muodostaa ruuviuraliitoksen (4b) toisen männän (2b) ruuviuran kanssa, on sovitettu vapaakytkimen (10b) keskiporauksen seinämään.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kaksimäntäinen kivipora, tunnettu siitä, että istukan (5c) kanssa kytketyn männän (3c) päähän (22c) on sovitettu toisen männän (2c) pää (20c), jolloin ensimmäisen männän (3c) päähän (22c) on sovitettu männän aksiaalista liikettä rajoittava rajoitinelin (25c) , joka on muodostettu mekaanisesta vasteosasta.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kaksimäntäinen kivipora, tunnettu siitä, että istukan (5d) kanssa yhdistetyn männän (3d) varren (27d) sisäporaukseen on sovitettu männän (2d) aksiaalista liikettä rajoittava rajoitinelin (25d), joka on muodostettu mekaanisesta vasteosasta.