NO174478B - Fremgangsmaate og anordning for regulering av en fjellboremaskin - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for regulering av slageffekten ved en trykkvæskedrevet fjellboremaskin, hvor trykkvæsken mates samtidig til en slaganordning og via et trykkreduseringsorgan til en mateanordning og hvor slageffekten reguleres ved regulering av trykket i trykkvæsken som kommer til slaganordningen.

Videre angår oppfinnelsen en anordning for regulering av slageffekten ved en trykkvæskedrevet bergboremaskin, hvilken anordning omfatter en trykkvæskepumpe, en slaganordning og en mateanordning, hvis innløpskanal er koplet til pumpens trykkanal, og minst ett mellom pumpens trykkanal og mateanordningen koplet trykkreduseringsorgan for å regulere trykket i den trykkvæske som skal føres til mateanordningen slik at det er mindre enn trykket i pumpens trykkanal.

I kjente fjellboremaskiner og i deres drivanordninger er fjellboremaskinens slagtrykk blitt bestemt til en viss verdi og boremaskinens mating regulerers ved å regulere trykket i mateanordningen ifølge den bergart som skal bores, hvilket ofte forårsaker vanskeligheter.

Så lenge matetrykket er for lavt i forhold til slagtrykket, hvorved matehastigheten er mindre enn den nødvendige eller tillatte matehastighet, formidles ikke slagpulsen skikkelig langs borstangen til den bergart som skal bores, men forårsaker vibrasjoner i borstangen samt også i det øvrige utstyr. Vibra-sjonen omdannes etterhvert til varme, idet den største tempera-turstigningen opptrer i borstengenes eller tilsvarendes gjenge-sammenføyninger og således forårsaker spesielt i disse unødvendig belastning. Av denne grunn kan boreutstyret skades eller på tilsvarende måte slites hurtigere enn vanlig og således blir dets anvendelsestid kortere, hvilket på tilsvarende måte øker drifts-kostnadene for utstyret. Samtidig minsker borets inntrengnings-hastighet i fjell og den tid som anvendes for å bore en viss hullengde forlenges og øker derved borekostnadene. Vibrasjonene forårsaker dessuten ekstra belastning i alle øvrige mekaniske og hydrauliske komponenter i boreanordningen, og forårsaker derved etter kort tid et unødvendig service- og reparasjonsbehov.

Denne oppfinnelse tar sikte på å komme frem til en slik fremgangsmåte og en slik anordning for regulering av fjellboremaskinens boring, at ovennevnte vanskeligheter unngås og boringen kan utføres så godt som mulig etter forholdene. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er karakterisert ved at trykkvæsken mates med en trykkstyrt volumstrømpumpe, at pumpens volumstrøm styres med trykket mellom mateanordningen og trykkreduseringsorganet og at forholdet mellom trykket i de trykkvæsker som skal føres til slaganordningen og til mateanordningen reguleres slik at det er vesentlig konstant, ved hjelp av et trykkreguleringsorgan som er koplet i serie med mateanordningen.

Det vesentlige ved oppfinnelsestanken er at forholdet mellom slagtrykket og matetrykket holdes i det vesentlige konstant ved å regulere slagtrykket i forhold til matetrykket, idet slagpulsens effekt reguleres direkte i henhold til det trykknivå matingen krever og ved at for matingen av trykkvæske å anvende en trykkstyrt volumreguleringspumpe hvis volumstrøm reguleres på grunnlag av matetrykket, idet forandringene i matingens trykk forårsaker forandringer i tilsvarende retning i slagtrykket, når slagets effekt er proporsjonal med den volumstrøm som går til slag-maskinen, og holder derved slagtrykket og således slageffekten proporsjonal med matetrykket.

Anordningen ifølge oppfinnelsen er karakterisert ved at pumpen er en trykkstyrt volumreguleringspumpe, at trykkvæskekanalen som fører til mateanordningen er koplet til pumpens

styretrykkanal mellom trykkreduseringsorganet og mateanordningen og at det til denne fører minst ett trykkreguleringsorgan som er koplet til mateanordningens innløpskanal i serie med denne for å holde trykket i trykkvæsken, som skal føres til slaganordningen, i det vesentlige i et konstant forhold i forhold til det trykk som virker i mateanordningens innløpskanal.

Den vesentlige ideen bak anordningen ifølge oppfinnelsen er at matemotorens innløpskanal er koplet til den trykkstyrte volumreguleringspumpens styretrykkanal, idet pumpens volumstrøm reguleres på grunnlag av matetrykket i matemotoren og at den omfatter et trykkreguleringsorgan som holder forholdet mellom slagtrykket og matetrykket i det vesentlige konstant.

Oppfinnelsen beskrives nærmere i de vedlagte tegninger, der figur 1 skjematisk viser en koplingsutførelse ifølge oppfinnelsen og

figur 2 skjematisk viser en annen koplingsutførelse ifølge oppf innelsen.

I figur 1 finnes en av en ikke-vist og i og for seg kjent motor drevet volumstrømreguleringspumpe 1 med en strømreguler-ingssylinder 2 og en fjærbelastet motsylinder 3. Videre er en trykkstyrt proporsjonal reguleringsventil 4 montert i pumpen. Pumpen 1 er koplet for å suge trykkvæske fra en trykkvæske-beholder 5 og mate denne videre til en trykkanal 6. Trykkanalen 6 er koplet til en slaganordning 7 hvis funksjon og konstruksjon

1 og for seg er allment kjent og de beskrives ikke nærmere i denne sammenheng. Trykkvæsken som strømmer tilbake fra slaganordningen 7 føres via en returkanal 8 tilbake til trykkvæske-beholderen 5. Pumpens 1 trykkanal 6 er videre koplet via en struper 9 til en proporsjonal ventil 10 hvorfra trykkvæsken føres videre til en mateanordning 11 som vanligvis er en matemotor, men som også kan være en annen mateanordning såsom en trykkvæske-sylinder eller tilsvarende. Trykkvæsken som kommer fra matemotoren 11 føres tilbake via returkanalen 8 til trykkvæskebehold-eren 5. Trykket som oppstår i trykkvæskekanalen mellom struperen 9 og proporsjonalventilen 10 føres langs en styrekanal 12 via en andre struper 13 til en proporsjonal trykkbegrensningsventil 14 og derfra videre til den trykkstyrte proporsjonale regulerventil 4. Fra den proporsjonale trykkbegrensningsventilens 14 andre side føres trykkvæsken via returkanalen 8 til trykkvæskebehold-eren 5. Når den ikke-viste motor driver pumpen 1 på en i og for seg kjent måte, forekommer et trykk i pumpens trykkanal, hvorved den strømmende trykkvæske får slaganordningen 7 til å fungere og matemotoren 11 til å mate boremaskinen fremover på kjent måte. Såfremt forholdene hele tiden holdes konstante, holdes også trykket i styrekanalen 12 konstant og pumpens 1 funksjon styres således ikke utenfra. Således holder strømreguleringssylinderen 2 og den fjærbelastete motsylinder 3, som normalt tilhører pumpen 1, automatisk pumpens 1 volumstrøm slik at trykket i trykkanalen 6 holdes konstant. Konstruksjonen og funksjonen til pumpen 1 og disse komponenter som stasjonært tilhører pumpen er i og for seg helt allment kjente og beskrives derfor ikke nærmere her.

Da forholdene videre er konstante, strømmer trykkvæske fra trykkanalen 6 gjennom den første struper 9, idet et trykktap inntreffer i struperen 9. Videre strømmer trykkvæsken gjennom proporsjonalventilen 10 til matemotoren 11, idet det i proporsjonal vent i len 10 inntreffer et på forhånd regulert, av strømmen uavhengig trykktap slik at det på matemotoren 11 hersker et trykk som beløper seg til struperens 9 og proporsjonalventilens 10 sammenlagte trykktap lavere enn det trykk som hersker i trykk-kanalen 6 og på slaganordningen 7. Trykket i slaganordningen 7 reguleres med en proporsjonal trykkbegrensningsventil 14 som innstiller det høyeste trykket som hersker i kanalen 12. Ved å regulere trykkbegrensningsventilen 14 kan det trykk som hersker i kanalen 12 hindres og på tilsvarende måte øke eller minske pumpens 1 volumstrøm og således trykket i trykkanalen 6 og på slaganordningen 7. Reguleringsinnretningen for trykkbegrensningsventilen 14 og reguleringsinnretningen for proporsjonalventilen 10 er koplet slik til hverandre at når regulefingsverdien for trykkbegrensningsventilen øker, dvs. når verdien for trykk-kanalens 12 høyeste trykk øker, minsker reguleringsverdien for proporsjonalventilen 10 på tilsvarende måte, idet et mindre trykktap oppstår når trykkvæsken strømmer over denne og til matemotoren 11 kommer et større matetrykk. Reguleringen av ventilene er slik dimensjonert at matemotorns 11 og slaganordningens 7 trykk står i et lineært forhold til hverandre, dvs. at deres forhold er i det vesentlige konstant.

Når borkronen under boringen treffer f.eks. en myk sten eller en sprekk, kløft eller tilsvarende, hvorved kraften som motvirker matingen og således det trykk som forekommer på matemotoren 11 synker, følger samtidig av dette at trykket mellom proporsjonalventilen 10 og struperen 9 synker. Ettersom struperen 9 hindrer en hurtig strøm av trykkvæske til matemotoren og således en rusing av matemaskinens 11 mating hurtig fremover, vil trykkets minsking forårsake at trykket i styrekanalen 12 på tilsvarende måte synker og derved regulerer reguleringsventilens 4 stilling og via den pumpens 1 volumstrøm til hurtig å bli mindre. Når volumstrømmen minsker, synker samtidig på tilsvarende måte trykket i trykkanalen 6 og derved synker slaganordningens 7 slagtrykk hurtig når matetrykket synker og i forhold til matingen vil det ikke inntreffe noen for stor slageffekt og således omdanning av denne til varme. Når borkronen igjen treffer en sten eller overflaten av en sten ifølge normalfor-holdene, øker igjen trykket på matemotorens 11 innløpsside, og på tilsvarende måte øker trykket mellom proporsjonalventilen 10 og struperen 9, inntil det når den trykkverdi som trykkbegrensningsventilen 14 er innstilt på. På tilsvarende måte stiger også trykket i styrekanalen 12, når trykket mellom ventilen 10 og struperen 9 stiger, og regulerer derved ved hjelp av regulerings-ventilen 4 pumpens 1 volumstrøm slik at den blir større, inntil den innstiller seg på det opprinnelig regulerte nivå som slagtrykket krever.

I figur 2 er skjematisk vist en annen utføringsform av oppfinnelsen, der slagtrykket ikke er begrenset til noen viss øvre grense, idet slag og mating er koplet til hverandre slik at når det på forhånd regulerte trykkforhold hersker, hever matemotorens trykkstigning slaganordningens trykk og på tilsvarende måte når trykket synker avstedkommes et trykkfall i slaganordningen. I figuren vises på samme måte en driwentil 15 for slaganordningen, ved hjelp av hvilken den kan koples i og ut av drift, samt en driwentil 16 for matemotoren, ved hjelp av hvilken matemotoren kan koples til å mate boremaskinen fremover eller bakover eller stanse den helt. Disse ventilers funksjon og konstruksjon er i og for seg kjente og beskrives derfor ikke nærmere. I denne utføringsform er det bare anvendt en proporsjonal trykkforskjell-reguleringsventil 10 som er koplet til å holde en med matetrykket proporsjonen trykkforskjell mellom slagtrykket og matetrykket. Når driwentilene 15 og 16 ved denne løsning er i en normal driftsstilling, vil forandringen av matetrykket, på en måte som tilsvarer løsningen ifølge figur 1, bevirke en forandring av volumstrømmen i pumpen 1, slik at trykket i pumpens 1 trykkanal 6 og således på slaganordningen 7 holdes i et visst forhold til matemotorens matetrykk. Ved løsningen ifølge figur 2 kan forholdet mellom slagtrykket og matetrykket reguleres ved å endre reguleringsverdien for den proporsjonale trykkforskjell-ventil 10. Dersom man derimot ønsker å regulere det slagtrykknivå som anvendes, må det gjøres ved å regulere forspenningen av reguleringsventilens 4 fjær i pumpens volumstrøm-reguleringsinnretning.

I beskrivelsen ovenfor er utføringsformer av oppfinnelsen vist bare som eksempel og oppfinnelsen er på ingen måte begrenset til disse. Den vesentlige oppfinnelsestanken kan tilpasses ved å anvende volumstrømpumper som reguleres på ulike måter og ulike koplinger for å identifisere trykkene og for å kople styretrykket til den volumstrømregulerte pumpen. I figurene og beskrivelsen er det heller ikke vist ulike driv- og styreventiler samt trykkbegrensningsventiler eller tilsvarende som er i og for seg allment i bruk, ved hjelp av hvilken anordningens drift kan styres og beskyttes på annen måte, ettersom disse ikke er vesentlige med hensyn til oppfinnelsen. Anvendelsen av slike styre-, regulerings- og beskyttelseskoplinger begrnser ikke på noen måte oppfinnelsen og innskrenker ikke dens beskyttelsesom-fang. Løsningen ifølge oppfinnelsen kan naturligvis tilpasses på et annet slag av anvendelse som på styring av en boremaskins bom og dens komponenter for å holde visse bevegelsers bevegelses-forhold proporsjonale med hverandre.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for regulering av slageffekten til en slaganordning (7) i en trykkvæskedrevet fjellboremaskin, hvor trykkvæsken mates samtidig til slaganordningen (7) og via et trykkreduseringsorgan 9 til en mateanordning (11) og hvor slageffekten reguleres ved regulering av trykket i trykkvæsken som kommer til slaganordningen (7), karakterisert ved at trykkvæsken mates med en trykkstyrt volumstrømpumpe (1), at pumpens (1) volumstrøm styres med trykket mellom mateanordningen (11) og trykkreduseringsorganet (9) og at forholdet mellom trykkene i de trykkvæsker som skal føres til slaganordningen (7) og mateanordningen (11) reguleres slik at det er vesentlig konstant, ved hjelp av et trykkreguleringsorgan (10) som er koplet i serie med mateanordningen (11) .

2. Anordning for regulering av slageffekten til en slaganordning (7) i en trykkvæskedrevet fjellboremaskin, hvilken anordning omfatter en trykkvæskepumpe (1), en slaganordning (7) og en mateanordning (11) hvis innløpskanal er koplet til pumpens (1) trykkanal (6), og minst et trykkreduseringsorgan (9) som er koplet mellom pumpens (1) trykkanal (6) og mateanordningen (11) for å regulere trykket i den trykkvæske som skal føres til mateanordningen (11) slik at det er lavere enn trykket i pumpens (1) trykkanal (6), karakterisert ved at pumpen (1) er en trykkstyrt volumreguleringspumpe (1), at trykkvæskekanalen som fører til mateanordningen (11) er koplet til pumpens (1) styretrykkanal (12) mellom trykkreduseringsorganet (9) og mateanordningen (11) og at det til denne hører minst et trykkreguleringsorgan (10) som er koplet til mateanordningens (11) innløpskanal i serie med denne for å holde trykket i den trykkvæske som skal føres til slaganordningen (7) i det vesentlige i et konstant forhold i forhold til det trykk som virker i mateanordningens (11) innløps-kanal .

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at trykkreduseringsorganet (9) er en struper (9).

4. Anordning ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at trykkreguleringsorganet (10) er en regulerbar trykkforskjellsventil (10) som er koplet mellom struperen (9) og mateanordningen (11).

5. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at pumpens (1) styretrykkanal (12) er koplet mellom trykkforskjellsventilen (10) og mateanordningen (11) .

6. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at pumpens (1) styretrykkanal (12) er koplet mellom struperen (9) og trykkforskjellsventilen (10) og at det til anordningen hører en regulerbar trykkbegrensningsventil (14) som er koplet til pumpens (1) styretrykkanal (12) og som begrenser trykket i styrekanalen (12) og således trykket i trykkvæsken som går til slaganordningen (7), til en på forhånd regulert maksimalverdi.

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at reguleringsinnretningen for trykkforskjellsventilen (10) og trykkbegrensningsventilen (14) er sammenkoplet for samtidig regulering, slik at når maksimaltrykket i den trykkvæske som går til slaganordningen (7) reguleres, reguleres trykkforskjellsventilen (10) på tilsvarende måte slik at forholdet mellom trykkene i den trykkvæske som går til slaganordningen (7) og den trykkvæske som går til mateanordningen (11) , forblir vesentlig konstant.