NO338422B1

NO338422B1 - Fjellboremaskin og aksiallager.

Info

Publication number: NO338422B1
Application number: NO20053345A
Authority: NO
Inventors: Timo Muuttonen; Esa Rantala
Original assignee: Sandvik Tamrock Oy
Priority date: 2003-01-03
Filing date: 2005-07-08
Publication date: 2016-08-15
Also published as: FI20030016A; EP1594659A1; CA2511586A1; EP1594659B1; ZA200504929B; NO20053345L; US20060213690A1; TR201902371T4; JP2006512217A; WO2004060617A1; US7419015B2; FI121004B; FI20030016A0; CA2511586C; AU2003292283B2; JP4490289B2; AU2003292283A1; CN100339191C; CN1735486A

Description

Oppfinnelsen vedrører en fjellboremaskin innbefattende i det minste: en ramme; et slagelement for dannelse av spenningspulser; et skaft anordnet i fronten av slagelementet i slagretningen, hvilket skaft innbefatter en slagoverflate for opptak av spenningspulsene; og videre et aksialt lager innbefattende i det minste: et første stempel og en andre stempel; mellom stemplene, en aksiell første kontaktoverflate og en aksiell andre kontaktoverflate, hvilke kontaktoverflater er anordnet i det samme trykkrommet; i det minste en trykkanal for føring av trykkfluid fra en trykkilde til aksiallageret; trykkoverflater i stemplene, på hvilke overflater trykkfluidet er anordnet å virke for aksiell bevegelse av stemplene; og i hvilket aksiallager stemplene er anordnet for å skyve skaftet langs en forskjellig bevegelseslengde mot slagretningen; idet kraften fra stemplene, ved virking av trykkfluidet mot slagretningen, er dimensjonert slik at slagoverflaten er justerbar under boring ved det ønskede aksielle punktet for opptak av spenningspulsene.

Oppfinnelsen vedrører videre et aksiallager for en fjellslagboremaskin, hvilket aksiallager innbefatter i det minste: en ramme; i det minste et første stempel og et andre stempel anordnet i et rom utformet i rammen, begge innbefattende i det minste en trykkoverflate; i det minste en trykkanal for føring av trykkfluid til nevnte trykkoverflater for aksiell bevegelse av stemplene; og, mellom stemplene, aksielle kontaktoverflater anordnet i det samme trykkrommet.

Det er tidligere kjent å benytte et aksiallager i en fjellboremaskin for bevegelse av skaftet til det tiltenkte slagpunktet under boring og for justering av slagkraften ved å justere posisjonen til skaftet. På den andre siden kan aksiallageret bli justert for å dempe spenningspulser reflektert fra fjellet og tilbake til boremaskinen. Aksiallageret beskrevet i US-patent nr 6,186,246 innbefatter to nestede hylser anordnet i et rom rundt slagstempelet, og av hvilke en er i indirekte kontakt med den bakre enden av skaftet. Bevegelseslengdene til hylsene mot slagretningen er forskjellige, og hylsene er i kontakt med hverandre via en aksiell kontaktoverflate. En separat trykkanal for føring av trykkmedium er forbundet med en arbeidstrykkoverflate i den bakre enden av begge hylser. Den ytre hylsen er forseglet til rammen og til den indre hylsen, og videre er den indre hylsen forseglet til slagstempelet og til den ytre hylsen. Under boring er begge hylsene i stand til å rotere rundt sine aksler, og videre kan hylsene kollidere med hverandre i den aksielle retningen. Følgelig er kontaktoverflaten mellom hylsene utsatt for mekaniske belastninger som sliter dem. Et lignende problem kan vise seg i løsningen i henhold til US-patent nr 5,896,937.

Fl 84701 C omhandler en anordning for aksiallager i en boremaskin. Boremaskinen omfatter en ramme, en slaginnretning som er montert i rammen, og et skaft plassert på en aksial forlengelse av slaginnretningen. Rammen omfatter videre et aksiallager dannet av et antall stempler for å motta aksiale krefter som virker på rammen inn i skaftet. Lengden av vandringen av noen stemplene mot den fremre del av boremaskinen er begrenset slik at når de er i sin fremre stilling og skaftet er støttet av stemplene, skaftet er i det vesentlige på sitt optimale slagpunkt.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en ny og forbedret fjellboremaskin tilveiebragt med et aksiallager, og et aksiallager.

Fjellboremaskinen i henhold til oppfinnelsen er kjennetegnet ved at det samme trykkfluidet matet til aksiallageret er anordnet for å virke på nevnte stempelkontaktoverflater og trykkoverflater.

Aksiallageret i henhold til oppfinnelsen er kjennetegnet ved at det samme trykkfluidet matet til aksiallageret er anordnet for å virke på nevnte stempelkontaktoverflater og trykkoverflater.

En hovedidé ved oppfinnelsen er at aksiallageret innbefatter et første stempel og et andre stempel, begge innbefattende trykkoverflater for å muliggjøre aksiell bevegelse av stemplene ved hjelp av trykkfluid. Videre, mellom stemplene er det en aksiell første kontaktoverflate og en aksiell andre kontaktoverflate som er anordnet i det samme trykkrommet. Det samme trykkfluidet, matet til aksiallageret, virker på begge kontaktoverflatene og trykkoverflatene.

En fordel med oppfinnelsen er at de aksielle kontaktoverflatene mellom stemplene kontinuerlig har en god smøring oppnådd ved hjelp av trykkfluidet, som muliggjør forhindring av slitasje av kontaktoverflaten. I tillegg kan trykkfluidet tjene som en tilstekkelig effektiv demper mellom kontaktoverflatene. En ytterligere fordel er at et trykkmedium kan bli matet til aksiallageret fra en trykkilde, som fører til et lite antall kanaler og en enkel konstruksjon.

Hovedideen med en utførelsesform av oppfinnelsen er at trykkfluidet er anordnet til å strømme inn i og ut av trykkrommet innbefattende kontaktoverflatene. Ved at dette er slik, er trykkfluidet i stand til å spyle bort eventuelle urenheter fra kontaktoverflatene. I tillegg, ved strømming, er trykkfluidet i stand til å avkjøle kontaktoverflatene. Hovedideen ved en utførelsesform av oppfinnelsen er at det første stempelet og det andre stempelet er hylselignende stykker anordnet rundt slagelementet. Det første stempelet kan være en langstrakt hylse understøttet i området for dens første og andre ender til rammen. Videre kan det første stempelet innbefatte, i seksjonen mellom den første enden og den andre enden, en skulder tilveiebragt på sin ytre omkrets og innbefattende en aksiell første kontaktoverflate som vender mot det andre stempelet. Det andre stempelet er anordnet rundt det første stempelet. Det andre stempelet innbefatter en andre kontaktoverflate som vender mot slagretningen og er anordnet i det samme trykkrommet som den første kontaktoverflaten.

Hovedideen ved en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen er at et tredje trykkrom er anordnet i fronten av den første kontaktoverflaten til det første stempelet. Videre er et andre trykkrom tilveiebragt mellom den første kontaktoverflaten og den andre kontaktoverflaten. I tillegg, er det, bak det første stempelet, tilveiebragt et første trykkrom som er i kontakt med den første trykkanalen for mating av trykkfluid til aksiallageret. Trykkfluidet er anordnet til å strømme over det andre stempelet fra det første trykkrommet til det andre trykkrommet og videre fra det andre trykkrommet til det tredje trykkrommet. I dette tilfellet er det tilstrekkelig å mate trykket fra bare ett trykkfluid til aksiallageret, idet strømmen og trykket til trykkfluidet blir passende justert og ledet til de ulike trykkrommene for å få aksiallageret til å operere på den ønskede måten.

Hovedideen ved en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen er at minst en struper eller lignende er tilveiebragt mellom det tredje trykkrommet og det andre trykkrommet for å virke på trykkfluidet som strømmer inn i det første fluidrommet. Struperen virker på trykket til det andre trykkrommet og bevegelser av hylsene og kollisjoner av disse med hverandre kan således bli dempet.

Hovedideen med en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen er at det tredje trykkrommet er i kontakt med i det minste en trykkanal idet strømmen av trykkfluid er anordnet vekk fra aksiallageret. Videre kan trykkanalen være tilveiebragt med i det minste ett element for å påvirke størrelsen for utløpsstrømning, og følgelig for påvirkning av trykket som virker i det tredje trykkrommet.

Oppfinnelsen vil bli beskrevet mer detaljert i de vedlagte tegninger, der:

Figur 1 er et skjematisk sideriss av en fjellboreanordning,

figur 2 er et skjematisk sideriss av en fjellboremaskin,

figur 3 er et skjematisk snittriss av en del av fjellboremaskinen i henhold til oppfinnelsen,

figurene 4 og 5 er skjematiske snittriss av aksiallageret i henhold til oppfinnelsen i dets to ulike posisjoner,

figur 6 skjematisk viser, ved hjelp av grafer, bevegelsene til stemplene til et aksiallager og et skaft under lag i en fjellboremaskin i henhold til figur 3,

figur 7 skjematisk viser, ved hjelp av grafer, trykkene som virker i trykkrommene til stemplene til et aksiallager i boremaskinen i henhold til figur 3 som en funksjon av tiden,

figurene 8 til 12 er skjematiske snittriss av deler av utførelsesformen av oppfinnelsen i situasjoner hvor slagoverflaten er forflyttet til fronten av det tiltenkte slagpunktet, og

figurene 13 til 15 er ytterligere skjematiske snittriss av fjellboremaskiner tilveiebragt med et aksiallager i henhold til oppfinnelsen.

For tydelighets skyld viser figurene oppfinnelsen på en forenklet måte. I figurene er like deler betegnet med like henvisningstall. Figur 1 viser, på en forenklet måte, en fjellboreanordning innbefattende en bærer 1, en eller flere bommer 2, og en matebjelke 3 anordnet i den frie enden av bommen 2. Videre er en fjellboremaskin 4 anordnet på matebjeiken 3. På bæreren 1 til fjellboreanordningen kan en trykkmediumkilde 90, slik som en hydraulisk pumpe eller lignende, være anordnet for å føre det genererte trykkfluidtrykket langs en trykkrets 91 til fjellboremaskinen 4. Figur 2 viser at fjellboremaskinen 4 er bevegelig anordnet i forhold til matebj eiken 3. Boremaskinen 4 er bevegelig på matebjelken 3 ved hjelp av en mateinnretning 8. Fjellboremaskinen 4 innbefatter et skaft 12 som nødvendig boreutstyr 5 utgjort av for eksempel en eller flere borestenger 5a, 5b, og en borekrone 17, kan være tilkoplet. Fjellboremaskinen 4 innbefatter en slaginnretning 6 for dannelse av slagpulser i skaftet 12.1 tillegg innbefatter typisk fjellboremaskinen 4 en rotasjonsinnretning 7 for å rotere skaftet 12 rundt sin lengdeakse. Skaftet 12 overfører slag, rotasjonskrefter og mate-krefter til boreutstyret 5, som overfører den videre til fjellet 16 som skal bores. Figur 3 viser en del av konstruksjonen av fjellboremaskinen 4 i snitt. Fjellboremaskinen 4 innbefatter en ramme 9 utgjort av en eller flere sammenkoplede rammedeler 9a til 9d. Slaginnretningen 6 innbefatter et slagelement 10, som kan være et slagstempel anordnet for å bevege seg aksielt ved hjelp av virkningen til et trykkmedium, elektrisitet eller liknende slik at en frontende 11 av slagelementet 10 er anordnet for å treffe en slagoverflate 13 i den bakre enden av skaftet 12. La det være nevnt at i den foreliggende oppfinnelse henviser frontenden av komponentene til boremaskinen 4 til enden på siden av slagretningen A og tilsvarende henviser den bakre enden til enden på siden av returretningen B. Rundt skaftet 12 kan det være tilveiebragt en rotasjonshylse 14 for å overføre rotasjonsmoment oppnådd med rotasjonsinn-retningen 7 til skaftet 12. Koplingen mellom skaftet 12 og rotasjonshylsen 14 tillater skaftet 12 å bevege seg i den aksielle retning. Skaftet 12 kan være understøttet i sin bakre ende ved hjelp av en støttehylse 15. Som det kan ses, kan rotasjonshylsen 14 og støttehylsen 15 være understøttet ved hjelp av lageret 18 og 19 til rammen 9 og til hverandre.

Den aksielle posisjonen til skaftet 12 kan bli påvirket ved hjelp av et aksiallager 100 innbefattende i det minste to aksielt bevegelige stempler. Den bakre enden av støttehylsen 15 kan bli påvirket av et hylselignende første stempel 20, som kan være anordnet i et rom tilveiebragt rundt slagelementet 10. Videre kan et hylselignende andre stempel 21 være anordnet rundt det første stempelet 20. Mellom det første stempelet 20 og slagelementet 10 kan det være tilveiebragt en klaring, slik at bevegelsene av slagelementet 10 ikke har noen direkte påvirkning på bevegelsen av stemplene 20, 21 eller på slitasje. Det første stempelet 20 kan være fast montert på lageret til rammen 9 hos boremaskinen med et første lagerelement 22 i området for den første enden og i området for den andre enden med et andre lagerelement 23.1 dette tilfellet er det første stempelet 20 i stand til å bevege seg aksielt langs en forhåndsbestemt bevegelseslengde og rotere rundt sin lengdeakse. Videre kan den første enden av det første stempelet 20 innbefatte første tettinger 24 og den andre ende andre tettinger 25 slik at et trykkrom blir dannet mellom rammen 9 og den ytre omkretsen av stempelet 20. Siden tettingen 24 og 25 kan være anordnet i rammen 9c, trenger ingen tettingsspor å være anordnet i det første stempelet 20. Videre kan det andre stempelet 21 mangle tettinger, som ytterligere forenkler konstruksjonen av aksiallageret 100 og forbedrer holdbarheten. Aksiallageret 100 kan innbefatte et første trykkrom 32, et andre trykkrom 28 og et tredje trykkrom 27.

En skulder 26 kan være anordnet i den ytre omkretsen av det første stempelet 20, i seksjonen mellom dets første ende og andre ende. Det tredje trykkrommet 27 kan være anordnet i front av skulderen 26, og det andre trykkrommet 28 kan være anordnet bak skulderen 26. En smal spalte kan være anordnet mellom skulderen 26 og rammen 9, som utgjør en struper 29 mellom det tredje trykkrommet 27 og det andre trykkrommet 28. Det andre stempelet 21 kan være plassert rundt det første stempelet 20, bak skulderen 26. Det andre stempelet 21 kan således være anordnet i seksjonen mellom det første stempelet 20 og lagrene 22 og 23. Det andre stempelet 21 kan være montert i lageret til rammen 9 med et lagerelement 30 og til det første stempelet 20 med et lagerelement 31. På siden av den bakre enden av det andre stempelet 21 kan det være tilveiebragt et første trykkrom 32. Det første stempelet 20 og det andre stempelet 21 kan bli beveget aksielt i forhold til hverandre. Imidlertid kan den aksielle bevegelsen av det andre stempelet 21 være dimensjonert kortere enn den for det første stempelet 20. Videre, som figur 3 viser, kan det første stempelet 20 være lengre og også ha vesentlig større masse enn det andre stempelet 21.

Det tredje trykkrommet 27 kan være i kontakt med en andre trykkanal 33, i hvilken det virker et styringstrykk Ps. I det minste en struper 34 for påvirkning av strømmen i trykkanalen 33 kan være tilveiebragt i den andre trykkanalen 33. Videre kan det første trykkrommet 32 være i kontakt med en første trykkanal 35. Den første trykkanalen 35 kan være i kontakt med en slagtrykkanal. Alternativt blir et annet trykk påført kanalen 35. Den første trykkanalen 35 kan være tilveiebragt med i det minste en struper 36 for justering av strømmen av trykkfluid som virker i trykkanalen. De aksielle kontaktoverflatene til det første stempelet 20 og det andre stempelet 21 er anordnet i det andre trykkrommet, som tillater trykkfluid matet fra den første trykkanalen 35 å smøre og avkjøle kontaktoverflaten. I tillegg kan det andre trykkrommet 28 virke som en demper mellom stemplene 20, 21. Trykkene til trykkrommene 27 og 32 og struperen 29 kan virke på trykket i det andre trykkrommet 28.

Videre kan frontenden av det første stempelet 20 være i kontakt med en første utløpskanal 37, og tilsvarende kan den bakre enden av stempelet 20 være i kontakt med en andre utløpskanal 38a eller alternativt med en utløpskanal 38b. Lekkasjestrømmer som har passert igjennom lagrene 22 og 23 kan bli ført til utløpskanalene 37 og 38. Figur 3 viser med en stiplet linje 70 en alternativ løsning hvor trykket i den andre utløpskanalen 38a blir ført til kanalen 33 hvor den utgjør i det minste en del av styringstrykket Ps. Figurene 4 og 5 viser en del av fjellboremaskinen 4 i henhold til oppfinnelsen, kuttet i midtaksen til slagelementet 10. Av klarhetshensyn, viser figurene 4 og 5 ikke alle nødvendige lågere, tettinger og kanaler. Som figur 4 viser, kan den aksielle bevegelsen av det første stempelet 20 være større enn bevegelsen av det andre stempelet 21. Bevegelsen av det første stempelet 20 mot slagretningen A kan bli begrenset av en overflate 42 og en andre overflate 39 i rammen 9, og videre kan bevegelse mot returretningen B bli begrenset av det andre stempelet 21 med en overflate 43 a på hvilken en overflate 60 av stempelet 20 således hviler. I ovennevnte situasjon blir kontaktoverflatene 60 og 43a mellom stemplene 20, 21 smurt og avkjølt av trykkfluidet. Den aksielle bevegelsen av det andre stempelet 21 kan bli begrenset av overflaten 40 og 41 til et ringformet rom rundt det første stempelet 20. Videre kan trykkfluid matet til aksiallageret 100 effektivt smøre og avkjøle overflatene 39, 42; 43b, 41 mellom stemplene 20, 21 og rammen 9. Den aksielle bevegelsen av det første stempelet 20 kan være dimensjonert større enn bevegelsen som kreves for å bevege slagelementet 10 for å bli mottatt av en demper 50. Følgelig, når matemotstanden reduseres, for eksempel når boring finner sted i et mykt fjell, kan det første stempelet 20 bevege slagoverflaten 13 i skaftet 12 mot slagretningen A, hvorved slagelementet 10 treffer slagoverflaten 13 i front av det tiltenkte slagpunktet C. I dette tilfellet kan demperen 50 redusere slagkraften som skal overføres til et verktøy. Arbeidstrykkoverflatene 43a og 43b i det andre stempelet 21 har i det vesentlige lik størrelse. På overflaten 43b virker et høyere trykk enn på overflaten 43a, som et resultat av hvilke en kraft blir generert som skyver det andre stempelet 21 mot slagretningen A og hvis størrelse avhenger av trykkdifferansen mellom nevnte overflater. Den kombinerte kraften fra stemplene 20 og 21 mot slagretningen A kan være dimensjonert større enn matekraften F. Alternativt kan krafteffekten fra det andre stempelet 21 alene være dimensjonert større enn matekraften. I dette tilfellet setter det andre stempelet 21 seg mot skulderen 40 i slagretningen A, og skaftet 12 er i det tiltenkte slagpunktet C, hvis plassering blir bestemt ved å ta i betraktning en maksimalt effektiv overføring av spenningspulser fra slagelementet 10 til skaftet 12. Videre kan returbevegelsen, forårsaket av belastnings-pulsene som returneres fra fjellet, bli dempet ved hjelp av stemplene 20, 21, slik det vil bli beskrevet senere i forbindelse med figurene 6 og 7.

Når slagoverflaten 13 er i det tiltenkte slagpunktet C, er det andre stempelet 21 strukket ut til sin fremste posisjon på måten vist i figur 4, mot skulderen 40 i rammen 9. Samtidig har det andre stempelet 21 skjøvet det første stempelet 20 i slagretningen A slik at støttehylsen 15 understøtter skaftet 12. Trykket i den første trykkanalen 35 virker på den bakre enden av det andre stempelet 21. Trykket som virker i det andre trykkrommet 28 virker på frontenden av det andre stempelet 21, og størrelsen for nevnte trykk kan bli påvirket ved å justere trykket som virker i det første trykkrommet 27, og videre ved hjelp av struperen 29 mellom det tredje trykkrommet 27 og det andre trykkrommet 28. Arbeidstrykkoverflatene 43a og 43b til det andre stempelet 21, som virker i slagretningen og i returretningen, har i det vesentlige lik størrelse. I løsningen i henhold til figuren utgjør lagerelementet 31 en del av arbeidstrykkoverflaten 43a, 43b til det andre stempelet 21.

Trykket som virker i det tredje trykkrommet 27 kan bli påvirket ved å justere styringstrykket i den andre trykkanalen 33. Den første arbeidstrykkoverflaten 42 til skulderen 26 mot det første trykkrommet 27 er mindre enn den andre arbeidstrykkoverflaten 60 til skulderen 26 mot det andre trykkrommet 28, som fører til generering av en kraft som skyver stempelet 20 mot slagretningen A. Under normal boring er følgelig stemplene 20, 21 i posisjonen vist i figur 4. Kraften i slagretningen A som virker på det første stempelet 20 er således ikke alene tilstrekkelig til å bevege det første stempelet 20 forover, men det blir, grunnet virkningen av matekraften F, satt mot frontenden av det andre stempelet 21.

Styringstrykket Ps som virker i det tredje trykkrommet 27 er typisk justert lavere enn trykket P; som virker i det første trykkrommet 32. Dette tillater trykkfluid å strømme fra det første trykkrommet 32 over lagrene 30 og 31 til det andre trykkrommet 28 og videre gjennom struperen 29 til det tredje trykkrommet 27. Ved passende dimensjonering av klaringene til frontenden av det første stempelet 20 kan lekkasje-strømmen til utløpskanalen 37 være anordnet mindre enn strømmen av trykkfluid fra det andre trykkrommet 28 til det tredje trykkrommet 27. Følgelig kan strømmen i den andre trykkanalen 33 være utover. Ved at dette er slik, kan urenheter i trykkrommet til stemplene 20, 21 bli sluppet ut fra boremaskinen 4, slik at de ikke forårsaker skade på for eksempel lagrene 22, 30 og 31.1 tillegg kan styringen av styringstrykket Ps bli arrangert bare ved å justere utløpsstrømmen. Justeringen kan bli gjort for eksempel ved å anordne, i forbindelse med boremaskinen 4, en styringsventil som kan bli styrt for eksempel elektrisk fra bæreren 1 til fjellboreanordningen. Det utløpende trykkfluidet kan bli ført til en felles returkanal som fører fra bommen 2 til bæreren 1, slik at justering av stryingstrykket Ps ikke krever noen spesiell trykkmediumkanal. I tillegg, siden slagtrykket kan bli ført til kanalen 35, må nødvendigvis ingen spesielle trykkanaler bli ført til aksiallageret 100.

Figur 5 viser en situasjon hvor det første stempelet 20 er beveget til sin fremste posisjon. Dette kan finne sted for eksempel under boring i et mykt fjell. Når boremotstanden faller, kan skaftet 12 bevege seg, skjøvet av det første stempelet 20, til fronten av det tiltenkte slagpunktet C. Dette er fordi kraften generert fra matekraften F blir lavere når boremotstanden faller, slik at det første stempelet 20 er i stand til å bevege seg forover ved hjelp av virkningen til kraften som påvirker dens andre arbeidstrykkoverflate 60. På denne måten kan fjellkontakten for boreutstyret 5 bli holdt kontinuerlig under boring, som gjør det mulig å unngå dannelse av skadelige trekkspenninger i boreutstyret 5.

Straks slagoverflaten 13 er beveget til fronten av det tiltenkte slagpunktet C kan en del av slaget fra slagstempelet 10 bli opptatt ved hjelp av demperen 50. Følgelig kan slagkraften bli redusert i en situasjon hvor en høy slagkraft kan forårsake problemer.

Det andre trykkrommet 28 kan virke som en demper mellom stemplene 20, 21. Når det første stempelet 20 raskt beveges bakover ved hjelp av virkningen fra en trykkpuls reflektert tilbake fra boreutstyret 5 til stempelet 20, demper trykket som virker i det andre trykkrommet 28 kollisjonen mellom hylsene 20, 21.1 tillegg virker det andre trykkrommet 28 som demperen til det andre stempelet 21 mot slagretningen A, siden det demper kollisjonen mellom stempelet 21 og skulderen 40. Figur 2 viser den reflekterte spenningspulsen med piler 80. Figur 6 viser grafer som beskriver den aksielle bevegelsesposisjonen til de ulike komponentene til boremaskinen 4, idet grafene er definert ved å simulere en boremaskin i henhold til figur 3. Den vertikale aksen viser bevegelseslengden og den horisontale aksen tiden. Kurven 12 beskriver bevegelsen av skaftet 12, kurven 20 beskriver bevegelsen av det første stempelet 20, og videre beskriver kurven 21 bevegelsen av det andre stempelet 21. Figur 7 viser trykkene i trykkrommene til aksiallageret 100 i samsvar med simuleringen i figur 6. Den vertikale aksen viser trykket og den horisontale aksen tiden. Kurven 27 beskriver trykket i det tredje trykkrommet 27, kurven 28 beskriver trykket i det andre trykkrommet 28, og videre beskriver kurven 32 trykket i det første trykkrommet 32.

I figur 6 oppstår et slag i punktet 81 på tidspunktet NO. Kraften fra slaget får skaftet 12 til å bevege seg fremover i en lengde M. Det første stempelet 20 når skaftet 12 på tidspunktet NI. Tidspunktet stempelet 20 når skaftet 12 kan bli påvirket ved å justere styringstrykket Ps og ved dimensjonering av struperen 29. Ved å studere kurven 20 i figur 6 kan man også observere at tilnærmelsesvis på tidspunktet N2 ankommer en trykkspenningspuls som returneres fra boreutstyret 5 og får det første stempelet 20 til brått å bevege seg bakover. Dette forårsaker i sin tur en vesentlig stigning i trykket i det andre trykkrommet 28, som tydelig ses ved å studere kurven 28 i figur 7 på tidspunktet N3. Et høyt trykk virker på dette tidspunktet i det andre trykkrommet 28, og det motstår bakoverbevegelse av det første stempelet 20. På samme tidspunkt påvirker det høye trykket som virker i det andre trykkrommet 28 arbeidstrykkoverflaten 43a til det andre stempelet 21 og skyver det andre stempelet 21 bakover. Følgelig kolliderer ikke stemplene 20, 21 med hverandre. Bakoverbevegelsen av det andre stempelet 21 kan bli observert ved å studere kurven 21 i figur 6 på tidspunktet N3. Størrelsen til trykket og dempeeffekten generert i det andre trykkrommet 28 kan bli påvirket ved hjelp av struperen 29.1 tillegg kan størrelsen for dempingen av trykkfluidet som strømmer fra det første trykkrommet 32 og bakoverbevegelsen av det andre stempelet 21 bli påvirket ved å justere struperen 36 i den første trykkanalen 35. På den andre siden demper struperen 36 også fremoverbevegelsen av det andre stempelet 21 etter at virkningen av trykkpulsen har opphørt. Siden massen til det første stempelet 20 kan være relativt stor, er det i stand til effektivt å dempe trykkspenningspulser reflektert fra boreutstyret 5 til boremaskinen 4.

På den andre siden, ved passende justering av struperen 29 mellom det første stempelet 20 og rammen 9 og også ved passende justering av styringstrykket Ps og trykket som påvirker det første trykkrommet 32, kan det oppnås en situasjon hvor det første stempelet 20 ikke påvirker skaftet 12 før to borestenger 5a og 5b er koplet til skaftet 12. Ved at dette er slik, i starten av boringen, det vil si når boringen finner sted bare med en borestang 5a tilkoplet, demper ikke det første stempelet 20 vesentlig spenningspulsen reflektert tilbake fra boreutstyret 5, men i stedet blir spenningspulsen mottatt av slagelementet 10 som fremdeles er mot slagoverflaten 13 til skaftet 12 og initierer en retur-bevegelse ved virkningen derav. En fordel er at når slagelementet 10 er anordnet for å bevege seg aksielt frem og tilbake, økes slagfrekvensen grunnet returpulsen, siden returbevegelsen av slagelementet blir akselerert grunnet den reflekterende strømningspulsen. En høyere slagfrekvens øker borekraften.

Når slag skal benyttes for åpning av fastkjørte skjøter hos boreutstyret 5, kan under-støttelsen gitt av det første stempelet 20 til skaftet 12 under slaget bli eliminert eller redusert, idet en trekkspenning blir generert i boreutstyret 5 ved virkning av slaget, og der trekkspenningen underletter åpning av skjøtene. På tidspunktet for frakoplings-slaget kan den andre trykkanalen 33 være tilknyttet en utvendig tankkanal slik at trykket i det tredje trykkrommet 27 og i det andre trykkrommet 28 kan bli senket, slik at bevegelse av det første stempelet 20 mot slagretningen A blir forhindret.

Figurene 8 til 12 viser ytterligere detaljer ved utførelsesformer av et aksiallager 100. I figurene 8 til 12 er konstruksjonene kuttet i punktet på midtaksen av slagelementet 10. Av klarhetshensyn er lagerelementene til stempelet 20, 21 ikke vist. Videre, av klarhetshensyn, er aksiallageret 100 vist i en situasjon hvor det andre stempelet 21 er beveget til fronten av det tiltenkte slagpunktet C, som tillater det andre trykkrommet 28 å bli tydeligere observert. I figurene 8 til 10 er det første stempelet 20 en langstrakt hylse, hvis fremre del er forseglet både til slagelementet 10 og til rammen 9.1 figurene 11 og 12 er bare den ytre omkretsen av det første stempelet 20, i området for dets ender, forseglet til rammen 9.

I utførelsesformen i figur 8 innbefatter det første stempelet 20 ingen skulder på den ytre omkretsen. Det andre stempelet 21 er et hylselignende stykke anordnet på siden av den bakre enden av det første stempelet 20.1 det andre stempelet 21 kan endeoverflaten som vender i slagretningen A innbefatte en forsenkning i hvilken det første stempelet 20 er i stand til delvis å sette seg. Trykkfluid kan bli ført til det første trykkrommet 32 fra den første trykkanalen 35, hvoretter trykkfluidet er i stand til å strømme via det andre trykkrommet 28 til det tredje trykkrommet 27. En struper 29 kan være tilveiebragt mellom forsenkningen til det andre stempelet 21 og den bakre enden av det første stempelet 20. Det tredje trykkrommet 27 kan være i kontakt med den andre trykkanalen 33. Den aksielle første kontaktoverflaten til det første stempelet 20 og den aksielle andre kontaktoverflaten til det andre stempelet 21 er anordnet i det andre trykkrommet 28. Ved at dette er slik, smører og avkjøler trykkfluidet ledet til aksiallageret 100 kontaktoverflaten i trykkrommet 28.1 tillegg kan trykkmediet i det andre trykkrommet 28 dempe bevegelsene av stemplene 20, 21.

I figur 9 innbefatter en bakre enden av det første stempelet 20 en skulder 26. Mellom skulderen 26 og rammen 9 kan det være tilveiebragt en smal spalte, som utgjør en struper 29 mellom det tredje trykkrommet 27 og det andre trykkrommet 28. Trykkfluidet matet fra den første trykkanalen 35 er i stand til å flyte forbi det andre stempelet 21 til det andre trykkrommet 28. Den aksielle første kontaktoverflaten i den bakre enden av det første stempelet 20 og den aksielle andre kontaktoverflaten i frontenden av det andre stempelet 21 er anordnet i det andre trykkrommet 28. Videre kan rammen 9 innbefatte en kanal 92 som, via en trykkrets 91, er i kontakt med den samme trykkilden 90 som den første trykkanalen 35. Kanalen 92 kan innbefatte et styringselement, slik som en struper, for å påvirke strømmen av trykkfluid som strømmer inn i det andre trykkrommet 28.

I figur 10 innbefatter seksjonen mellom endene av det første stempelet 20 en skulder 26 i den ytre omkretsen. En struper 29 kan være tilveiebragt mellom skulderen 26 og rammen 9. Den aksielle første kontaktoverflaten i skulderen 26 til det første stempelet 20 og den andre kontaktoverflaten i frontenden av det andre stempelet 21 er anordnet i det andre trykkrommet 28.

I figur 11 innbefatter det første stempelet 20 en skulder 26 som strekker seg fra frontenden av stempelet 20 til midtseksjonen av stempelet. Diameteren til frontenden av det første stempelet 20 er således større enn diameteren til dens bakre del. Skulderen 26 innbefatter en aksiell første kontaktoverflate som peker i retning B. Frontenden av det andre stempelet 21 innbefatter en aksiell andre kontaktoverflate som peker i retning A. De første og andre kontaktoverflater er anordnet i det andre trykkrommet 28, hvor trykkfluid matet til aksiallageret 100 virker. Videre, mellom skulderen 26 og rammen 9, kan det være tilveiebragt en spalte som utgjør en struper 29 mellom det tredje trykkrommet 27 og det andre trykkrommet 28.

I figur 12 er seksjonen mellom endene av det første stempelet 20 tilveiebragt med en skulder 26 som har en aksiell første kontaktoverflate som peker i retning B. Endeoverflaten, som peker mot retning A, av det andre stempelet 21 innbefattende en forsenkning dimensjonert på en måte som tillater skulderen 26 å bevege seg i forsenkningen. Mellom forsenkningen og skulderen 26 kan en smal spalte være tilveiebragt som utgjør en struper 29 mellom det tredje trykkrommet 27 og det andre trykkrommet 28. En andre aksiell kontaktoveflate er tilveiebragt i bunnen av forsenkningen i det andre stempelet 21. Den første kontaktoverflaten og den andre kontaktoverflaten er anordnet i det andre trykkrommet 28, hvor trykkfluid matet til aksiallalageret 100 virker. Til forskjell fra de tidligere figurer, kan det første stempelet 20 og det andre stempelet 21 være anordnet enten fullstendig eller delvis rundt skaftet 12.

Figur 13 viser konstruksjonen av en fjellboremaskin, hvor aksiallageret 100 er anordnet i den bakre enden av boremaskinen. Slagstempelet 10 kan være et hylselignende stykke, gjennom hvilket det kan være anordnet et langstrakt avstandsstykke 110. Frontenden av avstandsstykket 110 kan være anordnet mot den bakre enden av skaftet 12 og dets bakre ende kan være påvirket av aksiallageret 100, som kan være anordnet i sin helhet til den bakre siden av slagstempelet 10. Aksiallageret 100 kan innbefatte et første stempel 20 og, aksielt bak det, et andre stempel 21. Frontenden av det første stempelet 20 kan være anordnet for å virke på avstandsstykket 110. Den bakre enden av det første stempelet 20 kan innbefatte en skulder 26. Mellom skulderen 26 og rammen 9c til aksiallageret 100 kan det være utformet en smal spalte som kan fungere som en struper 29 mellom det tredje trykkrommet 27 og det andre trykkrommet 28. Den aksielle første kontaktoverflaten til den bakre enden av det første stempelet 20 og den aksielle andre kontaktoverflaten til frontenden av det andre stempelet 21 er anordnet i trykkrommet, hvor trykkfluid matet til aksiallageret 100 virker.

I løsningen i henhold til figur 13 kan massen til det første stempelet 20 være relativt liten siden avstandsstykket 110 og det første stempelet 20 sammen danner en

tilstrekkelig stor masse som kan strekke seg til fronten av det tiltenkte slagpunktet C og er i stand til å motta spenningspulser som returneres fra fjellet. Videre er den fordel med den viste konstruksjonen at slagelementet 10 kan være montert i lageret relativt nær det tiltenkte slagpunktet C.

Figur 13 viser videre at aksiallageret 100 og slaginnretningen kan være koplet til den samme trykkmediumskretsen 91, i hvilken trykkilden 90 er anordnet for å generere trykk. Den første kanalen 35 som fører til aksiallageret 100 kan innbefatte et eller flere styringselementer 36 for å påvirke strømmen som skal føres til aksiallageret 100.

En annen tenkbar konstruksjons innbefatter ikke noe separat avstandsstykke 110. I figur 14 strekker det første stempelet 20 seg gjennom slagelementet 10 opp til slagoverflaten 13.1 figur 15 utgjør avstandsstykket 110 en del av skaftet 12, idet skaftet 12 er i det minste delvis nestet i slagelementet 10.

Som de ovenfor presenterte figurer viser, kan aksiallageret 100 være en integrert del av fjellboremaskinen 4. På den andre siden kan aksiallageret 100 være en separat del som kan avpasses mellom rammedelen til fjellboremaskinen 4 eller på forlengelsen av slaginnretningen. Aksiallageret 100 kan ha en separat ramme 9c i hvilken rom er utformet for stemplene 20 og 21, de nødvendige trykkanaler og trykkrom. Hvis aksiallageret 100 slites eller blir skadd kan det relativt raskt og enkelt erstattes av et nytt et.

Den detaljerte konstruksjonen til fjellboremaskinen 4 kan avvike fra den som er vist i figurene. Følgelig kan i noen tilfeller frontenden av det første stempelet 20 være anordnet for å virke direkte på den bakre enden av skaftet 12, som eliminerer behovet for støttehylsen 15, avstandsstykket 110 eller lignende. Videre kan støttehylsen 15 og det første stempelet 20 være anordnet delvis eller fullstendig nestet, idet støttehylsen 15 er nestet inne i det første stempelet 20.1 tillegg, i stedet for et slagstempel som beveger seg frem og tilbake ved virkning av et trykkmedium, kan en annen type slagelement 10 for generering av slagpulsene som kreves ved fjellbryting bli benyttet. Slagelementet 10 kan således for eksempel være et slagelement basert på en magnetostriktiv effekt, med hvilke spenningspulser kan bli generert i et verktøy koplet til boremaskinen.

Videre henviser skaftet 12 generelt sett til et stykke som innbefatter i det minste en slagoverflate 13 for mottak av spenningspulser generert med slagelementet 10. Skaftet 12 kan innbefatte koplingselementer for festing av et boreverktøy. Alternativt kan skaftet 12 være integrert som en del av boreverktøyet.

Struperen 29 mellom det tredje trykkrommet 27 og det andre trykkrommet 28 kan innbefatte en klaring mellom skulderen 26 og rammen 9c, og skulderen 26 kan være tilveiebragt med andre typer smale spalter. Videre kan rammen 9c være tilveiebragt med en kanal som forbinder trykkrommene og er dimensjonert tett eller utstyrt med en egnet strupekomponent. Struperen 29 kan også utgjøres av et flertall ulike struperelementer.

Det er videre tenkelig å dimensjonere klaringene til rammen 9c og frontenden av det første stempelet 20, og videre den første utløpskanalen 37 på en måte som eliminerer behovet for den andre trykkanalen 33.1 dette tilfellet kan trykket som virker i det tredje trykkrommet 27 bli påvirket fast eller fiksert ved hjelp av dimensjonene til klaringene eller justerbart ved å anordne en justerbar struper i utløpskanalen 37.

Tegningene og den relaterte beskrivelse har bare til hensikt å illustrere den inventive ide. Detaljene ved oppfinnelsen kan variere innenfor omfanget av kravene.

Claims

1. Fjellboremaskin innbefattende i det minste: en ramme (9); et slagelement (10) for generering av spenningspulser; et skaft (12) anordnet i front av slagementet (10) i slagretningen (A), hvilket skaft (12) innbefatter en slagoverflate (13) for opptak av nevnte spenningspulser; og ytterliger et aksiallager (100) innbefattende i det minste: et første stempel (20) og et andre stempel (21); mellom stemplene (20, 21) en aksiell første kontaktoverflate (60) og en aksiell andre kontaktoverflate (43a), hvilke kontaktoverflater (60, 43a) er anordnet i det samme trykkrommet (28); i det minste en trykkanal (35) for å føre trykkfluid fra en trykkilde (90) til aksiallageret (100); trykkoverflater i stemplene (20, 21), på hvilke overflater trykkfluidet er anordnet for å virke for aksiell bevegelse av stemplene (20, 21); og i hvilket aksiallager (100) stemplene (20, 21) er anordnet å skyve skaftet (12) langs en ulik bevegelseslengde mot slagretningen (A); idet kraften fra stemplene (20, 21), ved virkning av trykkfluidet mot slagretningen (A), er dimensjonert slik at slagoverflaten (13) er justerbar under boring ved det ønskede aksielle punktet for mottak av spenningspulsene,karakterisert vedat det samme trykkfluidet matet til aksiallageret (100) er anordnet for å virke på nevnte stempel-(20, 21)-kontaktoverflater og trykkoverflater.

2. Fjellboremaskin i henhold til krav 1,karakterisert ved at bak det andre stempelet (21) er det tilveiebragt et første trykkrom (32) som er i kontakt med den første trykkanalen (35) for mating av trykkfluid til aksiallageret (100), at den første kontaktoverflaten (60) og den andre kontaktoverflaten (43 a) er anordnet i det andre trykkrommet (28) i front av det første trykkrommet (32), og at trykkfluidet matet til aksiallageret (100) er anordnet for å strømme fra det første trykkrommet (32) til det andre trykkrommet (28).

3. Fjellboremaskin i henhold til krav 2,karakterisert ved at et tredje trykkrom (27) er tilveiebragt i front av den første kontaktoverflaten (60), og at trykkfluid er anordnet for å strømme fra det andre trykkrommet (28) til det tredje trykkrommet (27).

4. Fjellboremaskin i henhold til krav 3,karakterisert vedat mellom det tredje trykkrommet (27) og det andre trykkrommet (28) er det tilveiebragt i det minste en struper (29) anordnet for å virke på trykket som virker i det andre trykkrommet (28) ved struping av strømmen av trykkfluid mellom nevnte trykkrom (27, 28).

5. Fjellboremaskin i henhold til krav 3 eller 4,karakterisertved at det tredje trykkrommet (27) er i kontakt med i det minste en andre trykkanal (33), og at i det minste ett element (34) for påvirkning av trykket som virker i det tredje trykkrommet (27) er tilveiebragt i den andre trykkanalen (33).

6. Fjellboremaskin i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert ved at den første trykkanalen (35) er i kontakt med slagtrykkanalen til fjellboremaskinen (4), og at den første trykkanalen (35) innbefatter i det minste et element (36) for påvirkning av strømmen av trykkfluid.

7. Fjellboremaskin i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat det første stempelet (20) og det andre stempelet (21) er hylselignende stykker anordnet rundt slagelementet (10) eller skaftet (12).

8. Fjellboremaskin i henhold til krav 7,karakterisert ved at det første stempelet (20) er en langstrakt hylse understøttet til rammen (9) i området for dets første og andre ender, at i seksjonen mellom den første enden og den andre enden innbefatter det første stempelet (20) en skulder (26) tilveiebragt på den ytre omkretsen av hylsen (20), hvilken skulder har en aksiell første kontaktoverflate (60) som peker i en retning (B) motsatt av slagretningen (A), at det andre stempelet (21) er rundt det første stempelet (20), og at det andre stempelet (21) innbefatter en andre kontaktoverflate (43a) som peler i slagretningen (A) og er anordnet i det samme trykkrommet som den første kontaktoverflaten (60).

9. Fjellboremaskin i henhold til krav 1 til 6,karakterisertved at aksiallageret (100) er anordnet i det minste hovedsakelig bak slagelementet (10), at slagelementet (10) er et hylselignende stykke, og at det første stempelet (20) er konfigurert for å virke på skaftet (12) ved hjelp av et langstrakt avstandsstykke (110) som i det minste delvis er innenfor slagelementet (10).

10. Fjellboremaskin i henhold til krav 1 til 6,karakterisertved at aksiallageret (100) er anordnet i det minste hovedsakelig bak slagelementet (10), at slagelementet (10) er et hylselignende stykke, og at det første stempelet (20) er anordnet delvis nestet inne i det hylselignende slagelementet (10) og anordnet for å virke gjennom slagelementet (10) på skaftet (12).

11. Fjellboremaskin i henhold til krav 1 til 6,karakterisertved at aksiallageret (100) er anordnet i det minste hovedsakelig bak slagelementet (10), at slagelementet (10) er et hylselignende stykke, og at skaftet (12) er tilveiebragt med en seksjon som er anordnet i det minste delvis nestet inne i slagelementet (10) og på hvilken det første stempelet (20) er anordnet for å virke.

12. Aksiallager for en fjellslagboremaskin, hvilket aksiallager (100) innbefatter i det minste: en ramme (9c); i det minste et første stempel (20) og et andre stempel (21) anordnet i et rom utformet i rammen (9c), begge innbefattende i det minste en trykkoverflate; i det minste en trykkanal (35) for å lede trykkfluid til nevnte trykkoverflater for aksiell bevegelse av stemplene (20, 21); og mellom stemplene (20, 21), aksielle kontaktoverflater (60, 43a) anordnet i det samme trykkrommet (28)karakterisert vedat det samme trykkfluidet matet til aksiallageret (100) er anordnet for å virke på nevnte stempel-(20)-kontaktoverflater og trykkoverflater.