NO135125B

NO135125B -

Info

Publication number: NO135125B
Application number: NO750814A
Authority: NO
Inventors: P Kollandsrud
Original assignee: Moelven Brug As
Priority date: 1975-03-11
Filing date: 1975-03-11
Publication date: 1976-11-08
Also published as: NO135125C; NO750814L

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en trykkvæskedrevet bergboremaskin av den type hvor stempel og borstang med krone er fast forbundet, og hvor trykkvæske skal bringe stemplet til å rotere og samtidig utføre raske aksialbevegelser, hvorved borkronen støtes mot underlaget. The present invention relates to a pressurized fluid-driven rock drilling machine of the type where piston and drill rod with crown are firmly connected, and where pressurized fluid is to cause the piston to rotate and at the same time perform rapid axial movements, whereby the drill bit is bumped against the substrate.

Det har vært vanlig å foreta slik boring ved å la It has been common to carry out such drilling by letting

stemplet slå mot borstangnakken, hvorved energitilførsel til borkronen skjer i form av trykkbølge som forplanter seg ned gjennom borstangen til borkronen. For at denne energien effek- the piston hits the drill rod neck, whereby energy is supplied to the drill bit in the form of a pressure wave that propagates down through the drill rod to the drill bit. In order for this energy to effec-

tivt skal kunne tappes til destruksjon av berg, må bormaskinen pålegges en viss matekraft slik at borkronen har kontakt med borhullbunnen når trykkbølgen kommer. Hvis ikke vil bølgen reflekteres tilbake, men nå som strekkspenning, og fare oppstår for utmattingsbrudd i borstangen. tive can be tapped for the destruction of rock, the drilling machine must be subjected to a certain feed force so that the drill bit makes contact with the bottom of the borehole when the pressure wave arrives. If not, the wave will be reflected back, but now as tensile stress, and there is a danger of fatigue fracture in the drill rod.

Hvis boringen skal utføres i oppsprukket fjell, vil matekraften lett presse borkronen inn i sprekker slik at rota- If the drilling is to be carried out in fractured rock, the feed force will easily push the drill bit into cracks so that rota-

sjonen stopper. For å motvirke dette er det fra før ved slag- tion stops. In order to counteract this, it has already been

boring kjent å kople rotasjonsmotor og slagverk i serie slik at oljen fra rotasjonsmotoren strømmer inn i slagverket og eventuelt kombinere dette med overtrykksventiler som trer i funksjon ved fastboring, f.eks. U.S. patent nr. '3.822. 752 og britisk patent nr. 1.056.946. Slike ventiler gir imidlertid effekttap og uheldig varmeproduksjon i oljen, samtidig som fastboringsrisiko fortsatt vil være til stede om borkronen skulle være skjøvet ned i en vanskelig sprekk. drilling is known to connect the rotary motor and percussion in series so that the oil from the rotary motor flows into the percussion and possibly combine this with overpressure valves that come into operation when drilling is fixed, e.g. U.S. Patent No. '3,822. 752 and British Patent No. 1,056,946. Such valves, however, cause a loss of power and undesirable heat production in the oil, while the risk of stuck drilling will still be present if the drill bit were to be pushed down into a difficult crack.

Disse problemer er i henhold til oppfinnelsen løst etter These problems are solved according to the invention

et annet arbeidsprinsipp som gir større grad av sikkerhet mot fastboring, samtidig som hele konstruksjonen blir enklere. Stempel og borstang med borkrone er fast forbundet med hverandre. Dermed trekkes borstangen med kronen tilbake mellom hvert støt. Bor- another working principle that provides a greater degree of safety against jamming, while at the same time making the entire construction simpler. Piston and drill rod with drill bit are firmly connected to each other. In this way, the drill rod with the crown is pulled back between each impact. Bor-

kronen trekkes ut av eventuelle sprekker og kan dreies fritt mellom hvert anslag. Trykkoljen føres direkte fra rotasjonsmotoren til slagverket. Dermed vil rotasjon først kunne skje når slagverket forbruker olje, det vil si, ved aksialbevegelse av stemplet. Man får pulserende rotasjon med stopp ved anslag og ved øvre dødpunkt og dreining av stemplet mens borkronen er fri av borhullbunnen. Dermed oppstår stor 'grad av sikkerhet mot fastboring uten kompliserende ventiler. the crown is pulled out of any cracks and can be turned freely between each stop. The pressure oil is fed directly from the rotary engine to the impactor. Thus, rotation will only be possible when the percussion mechanism consumes oil, that is, by axial movement of the piston. You get pulsating rotation with a stop at stop and top dead center and rotation of the piston while the drill bit is free from the bottom of the drill hole. This creates a high degree of security against stuck drilling without complicating valves.

En spesiell fordel oppnås hvis kraftvekslingen på stemplet skjer ved roterende sleidestyring av oljestrømmen som beskrevet i norsk patent nr. 126.144. Når stemplet her nærmer seg slutten av arbeidsslaget, vil rotasjonen dreie stemplet til omkopling av oljestrømmen. Dermed oppstår en kraftig oppbrems-ing av oljetappingen fra rotasjonsmotoren, dreiebevegelsen bremses opp og borkronen vil kunne slå mot borhullbunnen uten nevne-verdig dreining. Dermed reduseres borkronens glidende bevegelse mot borhullbunnen som ellers skaper økt slitasje på kronens A special advantage is achieved if the power exchange on the piston takes place by rotary slide control of the oil flow as described in Norwegian patent no. 126,144. When the piston here approaches the end of the working stroke, the rotation will turn the piston to switch the oil flow. This results in a strong slowing down of the oil tapping from the rotary motor, the turning movement is slowed down and the drill bit will be able to strike the bottom of the borehole without significant rotation. This reduces the bit's sliding movement towards the bottom of the drill hole, which otherwise causes increased wear on the bit

hardmetallskjær. carbide tip.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjengitte trekk og den skal beskrives nærmere under henvisning til teg-ningen . The invention is characterized by the features reproduced in the claims and it must be described in more detail with reference to the drawing.

Rotasjonsmotor 1 tilføres trykkolje ved tilløpsport 2 og avleverer oljen gjennom kanal 3 til slagverket. Gjennom kanal "4 står kanal 3 i kontinuerlig forbindelse med sylinderens 5 bunnside 6, mens ringflaten 7 på toppen skiftevis koples til kanal 3 og returport 8 ved stemplets rotasjon. Ved at ringflaten 7 er større enn 6, vil stemplet 9 skyves frem og tilbake av de resulterende kreftene fra ringflåtene 6 og 7. Også andre utfør-elses former for sleidesystemet kan anvendes som beskrevet i. det nevnte norske patent nr. 126.144. Rotary engine 1 is supplied with pressurized oil at inlet port 2 and delivers the oil through channel 3 to the percussion mechanism. Through channel "4, channel 3 is in continuous connection with the bottom side 6 of the cylinder 5, while the annular surface 7 on the top is alternately connected to channel 3 and return port 8 during the piston's rotation. As the annular surface 7 is larger than 6, the piston 9 will be pushed back and forth by the resulting forces from the ring floats 6 and 7. Also other embodiments of the slide system can be used as described in the aforementioned Norwegian patent no. 126,144.

Stemplet er forbundet med rotasjonsmotoren via en splineforbindelse 10 som tillater aksial bevegelse, men tvinger stemplet til å følge motorens rotasjon. Stemplet er videre fast forbundet med borstang 11 og borkrone 12 ved gjenger eller på-presset kon-forbindelse. The piston is connected to the rotary motor via a spline connection 10 which allows axial movement but forces the piston to follow the rotation of the motor. The piston is further firmly connected to drill rod 11 and drill bit 12 by threads or a pressed-on cone connection.

Når trykkoljen tilføres rotasjonsmotoren ved 2, må olje When the pressure oil is supplied to the rotary engine at 2, oil must

■avleveres gjennom kanal 3 til slagverket. Ved den viste stempel- ■is handed over through channel 3 to the percussion plant. At the shown stamp-

stilling vil oljen strømme opp langs spor i stemplet til topp- position, the oil will flow up along grooves in the piston to the top

side 7 og skyve stemplet ned siden arealet her er større enn på bunnsiden 6. Samtidig vil olje fra bunnsiden 6 presses til- side 7 and push the piston down since the area here is larger than on the bottom side 6. At the same time, oil from the bottom side 6 will be forced to

bake gjennom kanal 4 og strømme inn på toppsiden gjennom sporene i stemplet. Ved hensiktsmessig dimensjonering av rotasjons- bake through channel 4 and flow into the top side through the grooves in the piston. With appropriate dimensioning of rotational

motorens fortrengningsvolum, sylinder og stempelringflater, engine displacement volume, cylinder and piston ring surfaces,

antall langsgående spor i stempel som bestemmer antall slag pr. omdreining og bormaskinens fremmating, vil stempelbevegelsen når borkronen nærmer seg anslagsposisjon, ha forbrukt til-svarende oljemengde som rotasjonsmotoren har avgitt for å dreie til neste portveksling på stemplet. Dermed brytes forbindel- number of longitudinal grooves in the piston which determine the number of strokes per rotation and the forward feed of the drilling machine, the piston movement when the drill bit approaches the stop position will have consumed the corresponding amount of oil that the rotary motor has released to turn to the next port change on the piston. This breaks the connection

sen mellom ringflate 7 og kanal 3 og rotasjonsmotoren bremses kraftig. Ved hensiktsmessig dimensjonering kan borkronens slitasje reduseres ved at den treffer borhullbunnen uten drei- between ring surface 7 and channel 3 and the rotary motor is braked strongly. With appropriate dimensioning, the wear of the drill bit can be reduced by it hitting the bottom of the drill hole without turning

ende bevegelse. end movement.

Etter anslag spretter borstangen tilbake. Denne reflek- After impact, the drill rod bounces back. This reflex

terte hastighet økes ytterligere'under returslaget fra o<y>er-skuddskraften på ringflate 6, idet ringflate 7 nå kommuniserer med returledning 8 via sporene i stemplet slik åt mottrykket her er lavt. Når så stemplet nærmer seg øvre vendeposisjon vil oljeforbruket gjennom kanal 4 stemme med leveringsmengden fra rotasjonsmotoren for dreining til neste portveksling, og det hele gjentar seg. tert speed is further increased during the return stroke from the o<y>er shot force on ring surface 6, as ring surface 7 now communicates with return line 8 via the grooves in the piston so that the back pressure here is low. When the piston then approaches the upper turning position, the oil consumption through channel 4 will match the delivery quantity from the rotary motor for turning to the next gate change, and the whole thing repeats.

I stedet for en fast forbindelse 4 mellom kanal 3 og Instead of a fixed connection 4 between channel 3 and

ringflate 6 kan også oljen her føres via spor i stemplet med veksling mellom tilløp og 'retur som beskrevet i norsk patent nr. 126.144. Videre kan oljestrømmen styres av en spesiell sleide i stedet for selve stemplet som vist her. Oppfinnelsen er derfor ikke begrenset til den viste utførelse. ring surface 6, the oil can also be fed here via a groove in the piston with an alternation between supply and return as described in Norwegian patent no. 126,144. Furthermore, the oil flow can be controlled by a special slide instead of the piston itself as shown here. The invention is therefore not limited to the embodiment shown.

Hydraulikkanlegget må også omfatte oljetank, pumpe, The hydraulic system must also include an oil tank, pump,

ventil for start og stopp, filter m.m., men det ligger utenfor rammen'av denne oppfinnelse. valve for start and stop, filter etc., but that is outside the scope of this invention.

Claims

1. Pressurized fluid driven rock drilling machine, comprising a rotary motor (1) and a working piston (9) in a cylinder where the piston is arranged to be pushed back and forth by the differential pressure between two working chambers (6, 7), with the piston (9) ), the drill rod (11) and its drill bit (12) firmly connected with

each other, characterized in that the rotary motor (1) pressure fluid outlet is connected to the drilling machine's inlet to the working chambers (6, 7). Pressurized fluid-driven rock drilling machine as specified in claim 1, characterized in that the rotary motor and the working chambers are adjusted in relation to each other in such a way that the rotary motor will slow down the rotation of the drill bit and provide an almost rotation-free impact of this against the drill hole.