NO137349B

NO137349B - IMPACT DEVICE OPERATED BY A PRESSURE LIQUID.

Info

Publication number: NO137349B
Application number: NO751476A
Authority: NO
Inventors: Pekka Salmi; Pentti Raunio
Original assignee: Tampella Oy Ab
Priority date: 1974-04-25
Filing date: 1975-04-24
Publication date: 1977-11-07
Also published as: ATA285875A; IT1037190B; PL113145B1; NO751476L; JPS554554B2; SU776569A3; RO74260A; AT340346B; FR2268602B1; DE2516546C2; FI126774A; GB1478435A; SE7504591L; ZA752371B; CS181292B2; AU7993475A; ATA285975A; FI50940B; JPS50144967A; PL94933B1

Description

Foreliggende oppfinnelse går ut på en slaganordning drevet av en trykkvæske, fortrinnsvis for en fjellboremaskin, hvilken slaganordning omfatter en hoveddel til hvilken et verktøy kan tilkoples, og et i et sylinderrom anordnet frem og tilbake bevegelig stempel samt en hylseformet styreventil som er anordnet i hoveddelen konsentrisk med stempelet. The present invention concerns an impact device driven by a pressurized fluid, preferably for a rock drilling machine, which impact device comprises a main part to which a tool can be connected, and a back and forth moving piston arranged in a cylinder space and a sleeve-shaped control valve which is arranged in the main part concentrically with the stamp.

I foreliggende søknad menes med "ned" og "nedre" den ende av maskinen som ligger mot verktøyet, og "opp" og "øvre" den motsatte enden. I teksten er éntallsformen av ordet kanal an-vendt, skjønt det beroende på sakssammenhengen også kan være tale om et kanalsystem bestående av flere kanaler som svarer til hverand-re . In the present application, "down" and "lower" mean the end of the machine that lies against the tool, and "up" and "upper" the opposite end. In the text, the singular form of the word kanal is used, although depending on the context it can also refer to a channel system consisting of several channels that correspond to each other.

Slike hydraulisk virkende slaganordninger er nå utviklet i forskjellige retninger som følge av de fordeler som føl-ger med hydraulisk drift sammenliknet med trykkluftdrift. Vanske-ligheten ved en av trykkvæske drevet slaganordning har vært den skadelige innvirkning av slitasjen av stemplets slagflate på slaganordningens funksjon, vanskeligheter ved igangsetting av anordningen, samt styreventilens plassering, forårsaket av komplisert konstruksjon. Such hydraulically acting impact devices have now been developed in different directions as a result of the advantages that follow with hydraulic operation compared to compressed air operation. The difficulty with a pressurized fluid driven impact device has been the detrimental effect of the wear of the impact surface of the piston on the function of the impact device, difficulties in starting the device, as well as the location of the control valve, caused by complicated construction.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å elimi-nere disse ulemper og skaffe en slaganordning hvis funksjon ikke er følsom overfor slitasje av stemplets slagflate, og som settes igang i enhver stilling av stemplet, og som samtidig hva angår konstruk-sjonen er så enkel og driftssikker som mulig. The purpose of the present invention is to eliminate these disadvantages and to provide an impact device whose function is not sensitive to wear of the impact surface of the piston, and which is started in any position of the piston, and which, in terms of construction, is as simple and operationally reliable as possible.

Oppfinnelsen er karakterisert ved at et nedre rom av sylinderrommet, og et styreventilrom er utformet i hoveddelen, The invention is characterized by the fact that a lower chamber of the cylinder chamber and a control valve chamber are designed in the main part,

slik at en innsnevring dannes mellom dem i hoveddelen, og at en kanal er utformet i stemplet, slik at når stemplet befinner seg i sin nedre stilling eller i nærheten av denne forbinder nevnte kanal det nedre rom med den del av styreventilrommet som begrenses av hoved- so that a constriction is formed between them in the main part, and that a channel is formed in the piston, so that when the piston is in its lower position or close to it, said channel connects the lower space with the part of the control valve space that is limited by the main

delen, stemplet og styreventilens nedre ende, og slik at når stemplet .befinner seg i den øvre stilling eller i nærheten av denne avstenger stempelflensen nevnte forbindelse. part, the piston and the lower end of the control valve, and so that when the piston is in the upper position or close to it, the piston flange shuts off said connection.

Denne diskontinuitet frembringes slik at når stemplet er i den nedre stilling eller i nærheten av denne, forbinder i stempelflensen anordnede kanaler det under stempelflensen værende sylinderrom, som står under trykk, med den del av styreventilrommet som ligger under styreventilens nedre flate, og når stemplet er i den øvre stilling eller i nærheten av denne, stenger stempelflensen den nevnte forbindelse ved hjelp av en i hoveddelen utformet forsnevring, som ligger mellom det nevnte under trykk stående sylinderrom og nevnte styreventilrom. This discontinuity is produced so that when the piston is in the lower position or close to it, channels arranged in the piston flange connect the cylinder space under the piston flange, which is under pressure, with the part of the control valve space that lies below the lower surface of the control valve, and when the piston is in the upper position or close to this, the piston flange closes the said connection by means of a constriction formed in the main part, which lies between the said pressurized cylinder chamber and said control valve chamber.

Det under stempelflensen liggende sylinderrom eller det nedre rom, står i kontinuerlig forbindelse med trykkvæskens innløpskanal, og det ovenfor stempelflensen liggende rom eller det øvre rom står når styreventilen er i den nedre stilling, likeledes i forbindelse med innløpskanalen, men i forbindelse med utløpska-nalen når styreventilen er i den øvre stilling. The cylinder space below the piston flange, or the lower space, is in continuous connection with the pressure fluid's inlet channel, and the space above the piston flange, or the upper space, is when the control valve is in the lower position, likewise in connection with the inlet channel, but in connection with the outlet channel when the control valve is in the upper position.

Slagstemplets tilbakegangsbevegelse retarderes og stoppes ved på et bestemt trinn av tilbakegangsslaget å føre den av stemplet borttrengte væskemengde til slaganordningens trykkside, hvor den opplades i en trykkakkumulator. Det utførte arbeide retarderes og sluttelig stopper slagstemplets bevegelse. Den i trykkakkumulatoren oppladede trykkvæske står til disposisjon ved begynnelsen av neste arbeidscykel, og slik innebærer den beskrevne konstruksjon og funksjon en besparelse av energi sammenliknet med konstruksjoner i hvilke tilbakegangslaget stoppes ved en væskedemper. når slagenergien omdannes til varme, eller ved å drive mot en fast hindring. The return movement of the impact piston is retarded and stopped by, at a certain stage of the return stroke, leading the amount of liquid displaced by the piston to the pressure side of the impact device, where it is charged in a pressure accumulator. The work done is retarded and finally the movement of the impact piston stops. The pressure fluid charged in the pressure accumulator is available at the beginning of the next work cycle, and thus the described construction and function implies a saving of energy compared to constructions in which the return stroke is stopped by a liquid damper. when the impact energy is converted into heat, or by driving against a fixed obstacle.

Ved et tomgangsslag stoppes stemplet ved en væskedemper, som er anordnet i tilslutning til det nedre rom. Herunder blandes dempningsrommets oppvarmede væske med den koldere væske i det nedre rom, slik at overoppvarmning av væsken hindres. During an idle stroke, the piston is stopped by a liquid damper, which is arranged in connection with the lower chamber. Underneath, the damping chamber's heated liquid is mixed with the colder liquid in the lower chamber, so that overheating of the liquid is prevented.

Slaganordningen ifølge oppfinnelsen skal i det føl-gende beskrives nærmere under henvisning til vedlagte tegning, hvor: Fig. 1 viser slaganordningen ifølge oppfinnelsen fra siden i delvis snitt og med stemplet ved slutten av arbeids-slagets Fig.2 svarer til fig. 1 med stemplet i begynnelsen The impact device according to the invention will be described in more detail in the following with reference to the attached drawing, where: Fig. 1 shows the impact device according to the invention from the side in partial section and with the stamp at the end of the working stroke Fig. 2 corresponds to fig. 1 with the stamp at the beginning

av arbeidsslaget. of the working class.

Et stempel 27, hvis deler består av en stang 5, en flens A piston 27, the parts of which consist of a rod 5, a flange

4 og en forlengelse 18, er anordnet til å bevege seg frem og tilbake i sylinderrommet for en hoveddel 1, hvilket sylinderrom ut-gjøres av et under flensen 4 liggende sylinderrom eller nedre rom 8 og et ovenfor stemplet 4 liggende sylinderrom eller øvre rom 10. Når stemplet 27 beveger seg frem og tilbake, slår det mot enden 4 and an extension 18, are arranged to move back and forth in the cylinder space for a main part 1, which cylinder space consists of a cylinder space or lower space 8 lying below the flange 4 and a cylinder space or upper space 10 lying above the piston 4. As the piston 27 moves back and forth, it strikes the end

av et verktøy" 2. Hvis verktøyet 2 ikke er på plass, stanser stemplet 27 i et dempningsrom 21, som flensen 4 i sin ytterste stilling lukker, hvorunder trykket i dempningsrommet stiger tilstrekkelig høyt til å stoppe, stemplets bevegelse. Forlengelsens 18 sylinderrom. 17 forbinder det øvre rom 10 med en innløpskanal 9 via en kanal 26, når stemplet 27 nærmer seg sitt øvre vendepunkt. Gjennom slaganordningen er ført et skyllerør 2 3 for føring, av et skylle-medium til en åpning i verktøyet 2. En trykkslange, som fører trykkvæske til anordningen kan kobles til en kobling 24 og. en tilbakeledhingsslange på tilsvarende måte til en kobling 25. Ved koblingen 24 begynner i anordningens hoveddel 1 en innløpskanal .9 som fører til det nedre rom 8 og det øvre rom 10 samt til en trykkakkumulator 19. Ved hjelp av trykkakkumulatoren frembringes i en utjevnende virkning av strømningsmengdene og trykkvariasjonene av væsken. of a tool" 2. If the tool 2 is not in place, the piston 27 stops in a damping space 21, which the flange 4 in its outermost position closes, during which the pressure in the damping space rises sufficiently high to stop, the movement of the piston. The cylinder space 18 of the extension. 17 connects the upper space 10 with an inlet channel 9 via a channel 26, when the piston 27 approaches its upper turning point. A flushing tube 23 is passed through the impact device for guiding a flushing medium to an opening in the tool 2. A pressure hose, which leads pressure fluid to the device can be connected to a coupling 24 and a return hose in a similar way to a coupling 25. At the coupling 24, an inlet channel .9 begins in the main part of the device 1, which leads to the lower chamber 8 and the upper chamber 10 as well as to a pressure accumulator 19. By means of the pressure accumulator, the flow quantities and pressure variations of the liquid are produced in an equalizing effect.

Innløpskanalen står i kontinuerlig forbindelse med det nedre rom 8 samt via en styreventil 7 med det øvre rom 10. I stemplet 27 er anordnet diameterforskjeller slik at flensens kontinuerlig under trykk stående nedre flate er mindre enn den øvré flate, mot hvilken rettet trykk enten kan stenges eller åpnes ved hjelp av styreventilen 7. Når trykket er ført til det øvre rom 10, beveger stemplet 27 seg mot verktøyet. På tilsvarende måte beveger stemplet seg oppover under utløsningen. The inlet channel is in continuous connection with the lower chamber 8 and via a control valve 7 with the upper chamber 10. Diameter differences are arranged in the piston 27 so that the lower surface of the flange, which is continuously under pressure, is smaller than the upper surface, against which directed pressure can either be closed or is opened using the control valve 7. When the pressure is brought to the upper chamber 10, the piston 27 moves towards the tool. Correspondingly, the piston moves upwards during the release.

Den hylseformede styreventil 7 beveger seg i et rom som ligger i hoveddelen 1 omkring den del av sylinderrommet 8, 10, hvor stempelflensen 4 beveger seg. Mellom det nedre rom 8 og styreventilrommet 6 ligger en forsnevring.28 hvis sylindriske indre flate utgjør en del av sylinderrommets sylindriske vegg som svarer til stempelflensen 4. The sleeve-shaped control valve 7 moves in a space located in the main part 1 around the part of the cylinder space 8, 10, where the piston flange 4 moves. Between the lower chamber 8 and the control valve chamber 6 is a narrowing.28 whose cylindrical inner surface forms part of the cylinder chamber's cylindrical wall which corresponds to the piston flange 4.

Deri under styreventilen 7 liggende del av rommet 8 er forbundet med det nedre rom via "kanaler 13 i stemplet 27, når stemplet har^ beveget seg tilstrekkelig langt nedover. Styreventilen 7 oppviser også åpninger 15 og 16, som fra tid til annen står i for-bindeise med en utløpskanal lia, 11b. Når styreventilen 7 befinner seg tilstrekkelig høyt oppe, som vist på fig. 1, kan væsken flyte fra det øvre rom 10 gjennom åpningen 15 i styreventilen 7 til utløpskanalen lia. Diameterforskjellene i styreventilen 7 danner slike funksjonelle'flater av den øvre og nedre ende 12 og 14, at når det i reguleringsventilens 7 nedre ende værende styreventilrom 6 står i forbindelse med det under trykk stående nedre rom via kanalene 13 i stemplet, setter den av trykket mot styreventilens 7 nedre flate 14 frembragte kraft styreventilen 7 i bevegelse oppover. Dette beror på at styreventilens øvre flate 12 har mindre flateinnhold enn den nedre flate 14 og trykket mot begge flater er likt. Når stemplet 27 har flyttet seg nesten til sitt øvre vendepunkt, mens styreventilen 7 befinner seg i den øvre stilling, forbinder kanalene 13 i stemplet 27 styreventilrommet 6 via åpningene 16 i styreventilen 7 med utløpskanalen 11b. Innen dette skjer har flensen 4 stengt forbindelsen fra det nedre rom 8 til styreventilrommet 6 ved hjelp av en i hoveddelen 1 utformet forsnevring 28 mellom det nedre rom 8 og styreventilrommet 6. Når styreventilrommet 6 står i forbindelse med utløpskanalen 11b, syn-ker trykket i styreventilrommet 6 og innstrømningstrykket som påvirker styreventilens 7 øvre flate 12 setter styreventilen i bevegelse nedover. Fig. 1 viser en situasjon hvor slaget nettopp har fore-gått og stemplet 27"står i begynnelsen av sin tilbakegangsbevegelse. Styreventilen 7 befinner seg i sin øverste stilling, stanset av en demper 20. Trykkforbindelsen fra innløpskanalen 9 til det øvre rom 10 er helt avstengt og avløpet er åpent gjennom åpningen 15 til utløpskanalen lia. Trykket i det nedre rom 8 påvirker stemplet 27 og setter det i bevegelse oppover. Styreventilrommet 6 står i forbindelse med det nedre rom via kanalene 13 i stemplet 27. The part of the chamber 8 lying below the control valve 7 is connected to the lower chamber via "channels 13 in the piston 27, when the piston has moved sufficiently far downwards. The control valve 7 also exhibits openings 15 and 16, which from time to time stand in for -bindeise with an outlet channel 1a, 11b. When the control valve 7 is located sufficiently high up, as shown in Fig. 1, the liquid can flow from the upper chamber 10 through the opening 15 in the control valve 7 to the outlet channel 1a. The diameter differences in the control valve 7 form such functional surfaces of the upper and lower ends 12 and 14, that when the control valve chamber 6 at the lower end of the control valve 7 is connected to the pressurized lower chamber via the channels 13 in the piston, it sets the pressure against the lower surface 14 of the control valve 7 produced force the control valve 7 in upward movement. This is because the control valve's upper surface 12 has less surface content than the lower surface 14 and the pressure against both surfaces is the same. When the piston 27 has flight closed almost to its upper turning point, while the control valve 7 is in the upper position, the channels 13 in the piston 27 connect the control valve chamber 6 via the openings 16 in the control valve 7 with the outlet channel 11b. Before this happens, the flange 4 has closed the connection from the lower chamber 8 to the control valve chamber 6 by means of a constriction 28 formed in the main part 1 between the lower chamber 8 and the control valve chamber 6. When the control valve chamber 6 is connected to the outlet channel 11b, the pressure drops in the control valve space 6 and the inflow pressure affecting the control valve 7's upper surface 12 sets the control valve in motion downwards. Fig. 1 shows a situation where the stroke has just taken place and the piston 27" is at the beginning of its return movement. The control valve 7 is in its uppermost position, stopped by a damper 20. The pressure connection from the inlet channel 9 to the upper chamber 10 is completely shut off and the drain is open through the opening 15 to the outlet channel 1a. The pressure in the lower chamber 8 affects the piston 27 and sets it in motion upwards. The control valve chamber 6 is in communication with the lower chamber via the channels 13 in the piston 27.

Når slagstemplet har slått på verktøyet 2, begynner dets tilbakegangsbevegelse. Den er først akselererende når væsken i det øvre rom 10 strømmer ut gjennom kanalen lia til en utstrøm-ningskanal 3. Akselerasjonen minsker og sluttelig endres slagstemplets bevegelse til avtagende når stemplet begynner å strupe strømningen til utløpskanalen lia, hvorunder trykket i det øvre rom 10 begynner å stige. For.at det ikke skal stige meget over det på slaganordningens trykkside herskende gjennomsnittlige trykk, åpner stempelforlengelsen 18 mantelforbindelsen 26 fra det øvre rom 10 til innløpskanalen 9 allerede en betydelig tid innen stempelmantelen helt stenger forbindelsen med kanalen lia. Når kanalen lia er stengt, slutter utløpstrinnet til utstrømnings-kanalen 3 og slagstemplet fortsetter sin bevegelse, og dets has-tighet avtar. Den under stemplets bevegelse borttrengte væske strømmer ut gjennom kanalen 26 til innløpskanalen 9 og opplades i en akkumulator 19. Once the punch has turned on the tool 2, its return movement begins. It is only accelerating when the liquid in the upper chamber 10 flows out through the channel 1a to an outflow channel 3. The acceleration decreases and finally the movement of the impact piston changes to deceleration when the piston begins to throttle the flow to the outlet channel 1a, during which the pressure in the upper chamber 10 begins rise. So that it does not rise much above the average pressure prevailing on the pressure side of the impact device, the piston extension 18 opens the jacket connection 26 from the upper space 10 to the inlet channel 9 already a considerable time before the piston jacket completely closes the connection with the channel 1a. When the channel 11a is closed, the discharge stage of the outflow channel 3 ends and the impact piston continues its movement, and its speed decreases. The liquid displaced during the movement of the piston flows out through the channel 26 to the inlet channel 9 and is charged in an accumulator 19.

På fig. 2 står stemplet i beredskap til å begynne sitt arbeidsslag. Styreventilen 7 er stoppet ved demperen 20 i den nedre stilling. Når stemplet 27 beveger seg oppover, åpner det noe. før slagprosessen forbindelsen fra det nedre rom 8 til styreventilrommet 6 via kanalene 13. I styreventilrommet 6 stiger trykket og setter styreventilen i bevegelse oppover. Når slaget fore-går, avstenges forbindelsen fra innløpskanalen 9 til det øvre rom 10 og åpningen 15 åpnes til utløpskanalen lia. Styreventilen 7 stanser ved demperen 20 i den på fig. 1 vis.te stilling. In fig. 2 the stamp is in readiness to begin its working stroke. The control valve 7 is stopped at the damper 20 in the lower position. As the piston 27 moves upwards, it opens something. before the impact process, the connection from the lower chamber 8 to the control valve chamber 6 via the channels 13. In the control valve chamber 6, the pressure rises and sets the control valve in motion upwards. When the stroke takes place, the connection from the inlet channel 9 to the upper chamber 10 is closed and the opening 15 is opened to the outlet channel 11a. The control valve 7 stops at the damper 20 in the one in fig. 1 vis.te position.

Med slaganordningen ifølge oppfinnelsen oppnås følgende fordeler: Slaganordningens konstruksjon er enkel og den har så få bevegelige og for slitasje utsatte deler som mulig. With the impact device according to the invention, the following advantages are achieved: The construction of the impact device is simple and it has as few moving and wear-exposed parts as possible.

Stemplet og styreventilen er innbyrdes styrt av hver-andre og anordningen settes igang i hver stilling av disse deler uten fjærer og hjelpemidler, som man ved de kjente løsninger var tvunget til å stole på for å forbedre igangsettingen. The piston and the control valve are mutually controlled by each other and the device is started in each position of these parts without springs and aids, which were forced to rely on in the known solutions to improve the start-up.

Dimensjoneringen av fortrengningen i hoveddelen og kanalene i stempelflensen er lett å utføre slik at slitasjen av stemplets slagflate ikke innvirker skadelig på slaganordningens funksjon. The dimensioning of the displacement in the main part and the channels in the piston flange is easy to carry out so that the wear of the piston's impact surface does not adversely affect the function of the impact device.

Slaganordningen er ikke følsom overfor drivvæskens trykkvarias joner. The impact device is not sensitive to the propellant's pressure variations.

Trykkvæskens strømningsbane til sylinderens øvre del The flow path of the pressure fluid to the upper part of the cylinder

er som følge av styreventilens fordelaktige plassering den kor-test mulige, hvorved trykktapene er de minst mulige. is, as a result of the advantageous location of the control valve, the best possible, whereby the pressure losses are the least possible.

Styreventilens bevegelse i begge retninger begrenses The movement of the control valve in both directions is limited

ved at den stoppes ved væskedemperne. Den av mekanisk berøring forårsakede slitasje er således minsket. in that it is stopped at the liquid dampers. The wear and tear caused by mechanical contact is thus reduced.

Claims

1. Impact device driven by a pressurized fluid, preferably for a rock drilling machine, which impact device comprises a main part (1) to which a tool (2) can be connected, and a reciprocating piston (27) arranged in a cylinder space (8, 10) as well as a sleeve-shaped control valve (7) which is arranged in the main part (1) concentrically with the piston (27), characterized in that a lower chamber (8) of the cylinder chamber, and a control valve chamber (6) are designed in the main part (1), so that a constriction (28) is formed between them in the main part, and that a channel (13) is formed in the piston (27), so that when the piston is in its lower position or close to it, said channel connects the lower chamber (8) with the part of the control valve space (6) which is limited by the main part (1), the piston (27) and the control valve's lower end (14), and so that when the piston is in the upper position or close to it, the piston flange (4) closes off the said connection .

2. Impact device as specified in claim 1, characterized in that the piston (27) channel (13) is arranged in such a way that it connects the main part (1), the lower end (14) of the control valve and the piston (27) limited control valve space (6) by the outlet channel (11b) through an opening (16) in the control valve (7), when the control valve and piston are in their upper position or close to it.