PL100440B1 - Urzadzenie z napedem hydraulicznym do wiercenia skal - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie z napedem hydraulicznym do wiercenia skal. Moze byc ono stosowane w górnictwie a takze do wiercenia otworów w betonie lub innym podobnym materiale.

Znane sa urzadzenia do wiercenia skal z oddzielnym napedem obrotowym. W urzadzeniach tych silnik obrotowy swidra zamontowany jest na bloku silnika udarowego.

Zaleznie od charakterystyki silnika obrotowego i jego umiejscowienia, stosuje sie przekladnie zebata pomiedzy swidrem a silnikiem obrotowym. Przekladnia ta przenosi na swider moment obrotowy zalezny od charakterystyki silnika obrotowego.

Silnik udarowy posiada przesuwny tlok, który pod dzialaniem cieczy pod cisnieniem uderza w swider i jeden lub wiecej zaworów do rozdzielania cieczy pod cisnieniem do komór cisnieniowych ograniczonych tlokiem i obudowa urzadzenia. Poniewaz scisliwosc cieczy jest bardzo mala niezbednym jest stosowanie akumulatorów cisnienia w obwodzie wysokocisnieniowym i takze nawet w obwodzie niskocisnieniowym.

Zadaniem ich jest utrzymywanie mozliwie stalego cisnienia w przewodach zasilajacych i odprowadzajacych oraz w kanalach obudowy maszyny.

Silniki udarowy i obrotowy urzadzenia do wiercenia skal sa zazwyczaj wyposazone w oddzielne uklady hydrauliczne z których kazdy posiada co najmniej jedna pompe, zawór ograniczajacy cisnienie, zawór okreslajacy kierunek obrotu oraz kanaly zasilajacy i odprowadzajacy. Filtr i zbiornik oleju moga byc natomiast wspólne.

Silniki obrotowe urzadzen do wiercenia skal, posiadaja zazwyczaj stala pojemnosc. Przez regulacje przeplywu cieczy zmieniana moze byc predkosc obrotowa. Silniki udarowe posiadaja zazwyczaj równiez stala pojemnosc, lecz znane sa takze silniki udarowe, w których stosunek miedzy czestotliwoscia uderzen a przeplywem cieczy moze byc zmieniany przez zmiane sily uderzenia.

Cisnienie w wysokocisnieniowym silniku obrotowym zalezy od oporu, jaki napotyka swider podczas jego obrotu. Dla wiercenia w twardych, jednorodnych skalach wymagany moment obrotowy jest stosunkowo maly i dlatego cisnienie robocze jest takze niskie. Spowodowane to jest faktem, ze wnikanie swidra jest powodowane glównie przez energie uderzenia podczas wiercenia w twardych skalach, podczas gdy obrót swidra sluzy tylko do2 100 440 obracania koronki wiertniczej pod ustalonym katem pomiedzy uderzeniami. Dla wiekszosci skal znalezc mozna optymalna wartosc kata obrotu swidra pomiedzy kazdym uderzeniem w zaleznosci od wnikania swidra.

Gdy optymalna wartosc rózni sie w duzej mierze od wlasciwosci skal, korzystnie jest gdy istnieje mozliwosc regulacji predkosci obrotowej swidra w zaleznosci od czestotliwosci uderzen. Dokonac tego mozna za pomoca zaworu regulacyjnego przeplywu w obwodzie hydraulicznym silnika obrotowego lub za pomoca pompy o zmiennej wypornosci.

Podczas wiercenia w miekkich skalach, ruch obrotowy swidra przyczynia sie takze bezposrednio do wnikania swidra. Opór tarcia pomiedzy skala a koronka wiertnicze jest wiekszy gdy koronka wiertnicza glebiej przy kazdym uderzeniu. Z tego powodu jest wymagany wiekszy moment obrotowy i w konsekwencji takze cisnienie robocze silnika obrotowego.

Jezeli swider, podczas wiercenia w twardych i jednorodnych skalach nieoczekiwanie zaglebi sie w strefe miekkiej lub popekanej skaly, wystepuje duze ryzyko, ze swider zakleszczy sie z powodu naglego wzrostu oporu obrotu. Polaczenie Uderzen i duzego momentu obrotowego spowodowac moze wysokie naprezenia niszczace swider.

Niebezpieczenstwo zakleszczenia sie moze zostac znacznie zmniejszone przez zmniejszenie energii uderzenia, przenoszonej przez tlok. Energia uderzenia moze byc regulowana przez regulacje dlugosci suwu i/lub olsnienia roboczego tloka. W znanych dotychczas rozwiazaniach konstrukcyjnych, dlugosc suwu moze byc zmieniania za pomoca wymiany pewnych czesci skladowych maszyny lub za pomoca recznego nastawienia sruby regulacyjnej specjalnym narzedziem. Oczywiscie za pomoca takich srodków nie jest mozliwe skuteczne zapobieganie zakleszczeniu sie swidra.

Wiadomo równiez, ze operator swiclra w celu unikniecia jego zakleszczenia sie, moze, za pomoca recznie obslugiwanego zaworu, ograniczyc lub calkowicie odciac doplyw cieczy pod cisnieniem do silnika udarowego lub zmniejszyc sile zasilania.

Aktualnie operator swidra czesto obsluguje trzy lub cztery maszyny jednoczesnie i ryzysko zakleszczenia swidra jest dlatego znacznie wieksze anizeli uprzednio, gdy operator obslugiwal jedna lub dwie maszyny.

Obsluga reczna jednakze jest bardzo czesto zbyt wolna aby zapobiec zakleszczeniu swidra. Wyciaganie zakleszczonego swidra jest klopotliwe, czaso- i pracochlonne. Ponadto czesto zdarza sie, ze swider pozostaje w otworze poniewaz nie Jest mozliwe wyciagniecie go za pomoca dostepnych narzedzi.

Znany jest sposób rozwiazywania problemów zwiazanych z zakleszczaniem sie swidra, wedlug którego obwody hydrauliczne silnika obrotowego i silnika udarowego polaczone sa szeregowo. Ciecz plynie najpierw przez silnik obrotowy, dostarczajac czesc jego energii cisnienia dla obrotu swidra i nastepnie przez silnik udarowy, w którym wykorzystywana jest reszta energii cisnienia. Poniewaz ten sam strumien przechodzi przez obydwa silniki, fakt ten uniemozliwia regulacje wymagana podczas wiercenia w skalach o róznych wlasnosciach.

Jezeli zastosuje sie zawór obejsciowy pomiedzy silnikami, umozliwi on pewna regulacje tego przeplywu przez dopuszczenie jego okreslonej czesci do obwodu hiskocisnieniowego, co spowoduje zmniejszenie wydajnosci ukladu, poniewaz energia cisnienia w omijajacej cieczy pod cisnieniem zostanie przemieniona na cieplo. 8zeregowe polaczenie obwodów hydraulicznych uniemozliwia takze stosowanie tradycyjnych silników obrotowych z powodu trudnosci uszczelnienia, spowodowanych wysokimi cisnieniami po stronie wylotowej silnika obrotowego.

Inny problem zwiazany z wierceniem w skale wystepuje przy wierceniu glebokich otworów. Przy wierceniu glebokich otworów, wraz z glebokoscia odwiertu wzrasta bezwladnosc swidra w czasie gdy stopniowo zwiekszajac sie energia uderzenia musi byc dostarczana do koronki wiertniczej przez dlugi swider.

Celem niniejszego wynalazku bylo usuniecie wad i niedogodnosci owych urzadzen oraz opracowanie urzadzenia które pozwala na automatyczna regulacje energii uderzenia zmniejszajac ryzyko zakleszczenia sie swidra. Innym celem jest zapewnienie urzadzenia do wiercenia w skale, w którym energia uderzenia automatycz¬ nie wzrasta wraz ze wzrostem oporu obrotu podczas wiercenia glebokich otworów.

Zgodnie z rozwiazaniem wedlug wynalazku uklad hydrauliczny silnika obrotowego jest oddzielony od ukladu hydraulicznego silnika udarowego, a ponadto urzadzenie zawiera zawór regulacyjny sterowany cisnieniem w przewodzie wysokocisnieniowym silnika obrotowego.

Korzystnie zawór regulacyjny jest sterowany cisnieniem w przewodach wysokocisnieniowych obu ukladów hydraulicznych i jest przystosowany do otwierania i zamykania przewodu zasilajacego wlot zaworu rozdzielczego, w celu sterowania polaczeniem przewodu wysokocisnieniowego ukladu hydraulicznego silnika udarowego z pierwsza komora cisnieniowa. Urzadzenie zawiera przewód zasilajacy, laczacy przewód wysokocisnieniowy ukladu hydraulicznego tloka uderzeniowego z wlotem regulacyjnym przez zawór regulacyjny.

Korzystnie urzadzenie zawiera zespól laczacy obwód hydrauliczny silnika udarowego z komorami100 440 3 cisnieniowymi. Zawór regulacyjny ma rowki ograniczajace cisnienie w przewodzie wysokociesnieniowym silnika udarowego, pod wplywem cisnienia w przewodzie wysokocisnieniowym silnika obrotowego. Nastawna sprezyna sciskana wspólpracuje z suwakiem zaworu regulacyjnego.

W obwodzie tloka udarowego sa wykonane rowki stanowiace bezposrednie polaczenie wlotu regulacyjnego z przewodem zasilajacym w tylnym polozeniu tloka udarowego. Polaczenie to zapewnia pominiecie zaworu regulacyjnego.

Sterowanie dlugoscia suwu tloka uzyskuje sie przez wykonanie pierscieniowych rowków, polaczonych ze soba kanalami, w obudowie zaworu regulacyjnego i tloku udarowego.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 i 2 przedstawia czesciowo schematycznie dwa rózne przyklady wykonania urzadzenia do wiercenia skal wedlug wynalazku, fig. 3 - czesciowo schematycznie odmienny przyklad urzadzenia wedlug fig. 2 i fig. 4 do 8 - sche¬ matycznie dalsze odmiany urzadzenia wedlug wynalazku.

W obudowie 2 umieszczony jest swider 4 w sposób pozwalajacy na wymontowanie. Swider 4 dostosowany jest do obracania sie za pomoca silnika obrotowego 6, przedstawionego tylko schematycznie przez przekladnie zebata 8,10 i tuleje wielowypustowa 12.

Tlok uderzeniowy 14 moze poruszac sie ruchem postepowo-zwrotnym w kierunku swidra 4 w cylindrycz¬ nej komorze 16 w,obudowie 2 urzadzenia. Bardziej szczególowo, tlok 14 dostosowany jest do uderzenia swidra 4 w sposób opisany dokladniej ponizej tak, aby przez to przenosic na niego energie uderzenia.

Tlok 14 okresla granice tylnej pierscieniowej komory cisnieniowej 18 i przedniej pierscieniowej komory cisnieniowej 20 w przestrzeni cylindra 16. Cisnienie w tylnej komorze 16 dziala na powierzchnie 22 tloka przemieszczajac go w kierunku swidra/jest to suw roboczy i cisnienie w komorze 20 dziala na powierzchnie 24 tloka celem przesuniecia tloka w kierunku od swidra, jest to suw powrotny.

Uklad hydrauliczny silnika obrotowego posiada przewód wysokocisnieniowy 23 i przewód niskocisnienio¬ wy 26. Celem otwarcia polaczenia gwintowego usztywniacza swidra, niezbedne jest aby silnikowi obrotowemu 6 mozna bylo nadawac odwrotny kierunek obrotu, który jest dokonywany za pomoca zaworu okreslajacego kierunek obrotu (nie pokazany).

Silnik obrotowy i silnik udarowy posiadaja oddzielne uklady hydrauliczne. Uklad hydrauliczny silnika udarowego zasilany jest ciecza pod cisnieniem przez kanal wysokocisnieniowy 26, do którego podlaczony jest akumulator 28 cisnienia. Uklad hydrauliczny silnika udarowego obejmuje nastepnie kanal powrotny 27 polaczony z akumulatorem 30 cisnienia. Akumulatory cisnienia 28 i 30 moga posiadac znana konstrukcje tak aby pokonywac zmiany cisnienia. Kanaly 28 i 27 polaczone sa z zaworem rozdzielczym typu suwakowego, oznaczonego 32 I posiadajacego suwak 33. Zawór rozdzielczy dziala tak, ze alternatywnie laczy dwie komory cisnieniowe 18 I 20, odpowiednio z przewodem wysokocisnieniowym 26 I przewodem wylotowym 27 przez kanaly 29 i 31, Ody komora 18 jest polaczona z kanalem wysokocisnieniowym 26, komora 20 jest jednoczesnie polaczona z niskocisnleniowym lub powrotnym kanalem 27. Cisnienie cieczy w komorze 18 przenosi na tlok 14 ruch przyspieszony ku przodowi. Po uderzeniu tloka o swider 4, komora 20 zostaje polaczona z kanalem wysokocisnieniowym 26 a komora 18 zostaje polaczona z kanalem niskocisnleniowym 27, po czym tlok przesuwa sie ku tylowi. Suwak 33 zaworu jest sterowany hydraulicznie w jednym kierunku przy wlocie 34 cisnienia przez kanal 36, tlok uderzeniowy 14 dziala jako zawór regulacyjny w sposób opisany ponizej i w przeciwnym kierunku suwak 33 zaworu jest podobnie sterowany hydraulicznie przy wlocie 38 cisnienia przez kanal 40 za pomoca zaworu regulacyjnego 42.

Zawór regulacyjny 42 zawiera suwak 44, który jest przesuwny osiowo w cylindrze 46 I odchylony w jednym kierunku za pomoca sprezyny sciskowej 48 dzialajacej na jeden koniec suwaka, sruba regulacyjna 50 jest obrotowa do regulacji nacisku sprezyny 48. Zapewnione sa na przeciwleglym koncu suwaka 44 dwie odrebne komory cisnieniowe 52 i 54. Cisnienie panujace w komorach 52 i 54 dzialaja na powierzchnie suwaka, kazda z sila przeciwna naciskowi sprezyny 48, Komora 54 polaczona jest przez kanal 55 bezposrednio z kanalem wysokocisnieniowym 26 a komora 52 polaczona jest przez kanal 57 obwodem wysokocisnieniowym to jest z kanalem 23 obwodu hydraulicznego silnika obrotowego 6.

Cylinder 46 zaworu regulacyjnego 42 posiada pewna ilosc pierscieniowych rowków 60, 62, 64, 66, z których kazdy polaczony jest przez jeden kanal z odpowiednimi otworami 68, 70, 72, 74, umieszczonymi osiowo kolejno w scianie komory 20 cylindra. Suwak 44 zaopatrzony jest w stozkowate wglebienie 76 na poziomie rowków 60, 64, 66.

Gdy komora 20 zostaje polaczona z kanalem wysokocisnieniowym 26 przez zawór rozdzielczy i kanal 31, tlok 14 przesuwany jest do tylu przez ciecz pod cisnieniem. Kazdy z otworów 68, 70, 72, 74 jest kolejno odslaniany przez tlok 14 przy powierzchni 24 tloka i laczony z komora 20. Ciecz pod wysokim cisnieniem jest4 100 440 nastepnie kolejno doprowadzana~do odpowiednich rowków 60, 62, 64 i 66 w przestrzeni 46 cylindra i stamtad przez kanal 40 do wlotu 38 regulacji cisnienia w zaworze rozdzielczym zmienia nastepnie polozenie tak, ze komora 18 zostaje polaczona, przez kanal 29 i zawór rozdzielczy, z kanalem wysokocisnieniowym 26. Kanal 31 zostaje nastepnie równoczesnie polaczony z kanalem powrotnym 27 i tlok 14 zmienia swój kierunek ruchu.

Dlugosc suwu tloka 14 jest w ten sposób okreslana przez ten z otworów 68, 70, 72, 74, który pierwszy polaczy , komore 20 z przestrzenia 46 cylindra zaworu rozdzielczego kolejno przez odpowiednie rowki 60, 62, 64 166.

Zalezy to z kolei od róznicy pomiedzy naciskiem sprezyny 48 na suwak 44 a przeciwna sila wywolana przez sume cisnien w komorach 52 i 54.

Zawór regulacyjny jest tak skonstruowany, ze suwak 44 nie moze zamknac rowka 66 dlatego ogranicza najwieksza dlugosc suwu tloka 14. Suw zwrotny rozpoczyna sie gdy powierzchnia 22 tloka podczas suwu roboczego odslania wlot kanalu 36 do komory 18 tak, ze wysokie cisnienie istniejace w komorze doprowadzane jest do wlotu 34 cisnienia w zaworze rozdzielczym i w ten sposób polozenie suwaka 33 jest zmieniane. Tlok 14 posiada ponadto wglebienie 78. Kanal 80, który posiada stale polaczenie z kanalem 78. Kanal 80, który- posiada stale polaczenie z kanalem niskocisnieniowym 28 przez zawór rozdzielczy zapewnia, ze z zaworu tego doprowadzana jest ciecz przez wglebienie 76 przy kanale 80 polaczonym kolejno z otworem 74 i kanalem 36, odpowiednio.

Oczywiste jest, ze gdy cisnienie wzrasta w jednym lub obydwu kanalach wysokocisnieniowych silnika obrotowego i silnika udarowego odpowiednio, dlugosc suwu tloka 14 zostaje zmniejszona, podczas gdy na odwrót wzrasta czestotliwosc uderzen. Gdy cisnienie jest zmniejszone, dlugosc suwu tloka zwieksza sie a czestotliwosc uderzen zostaje zmniejszona. Podczas wiercenia w jednorodnych i,twardych skalach, cisnienie w kanale wysokocisnieniowym 23 silnika obrotowego 6 okreslane jest przez opór na jaki napotyka obrót swidra 4. Podczas pracy, cisnienie istniejace w kanale wysokocisnieniowym 26 silnika udarowego nadaje odpowiednie polozenie suwakowi 44 i okresla dlugosc suwu silnika udarowego.

Jezeli opór obrotu swidra wzrosnie, zwiekszy sie cisnienie w kanale wysokocisnieniowym 23 silnika obrotowego. Przez kanal 57 i przestrzen 62 cylindra, wzrost cisnienia spowoduje przemieszczenie suwaka 44 przez co skróci sie dlugosc suwu tloka 14 i w,ten sposób zmniejszy sie energia uderzenia. W odpowiedni sposób zwiekszy sie dlugosc suwu i przez to energia uderzenia po zmniejszeniu sie oporu obrotu. Energia uderzenia urzadzenia do wierceniajest w ten sposób automatycznie regulowana i zalezna jest od oporu obrotu swidra, który z kolei zalezy od rodzaju skaly. Dlugosc suwu moze byc takze nastawiana recznie za pomoca sruby 50.

Urzadzenie wedlug wynalazku pracuje niezaleznie od zmian lepkosci oleju i niezaleznie od stopnia zuzycia.

Poniewaz silnik udarowy napedzany jest przez pompe o stalej pojemnosci, cisnienie cieczy jest odpowiednie do ustalonej dlugosci suwu i ustalonej czestotliwosci uderzenia. Jezeli cisnienie spadnie z powodu zmniejszenia sie lepkosci lub zwiekszenia sie przecieków oleju spowodowanych zuzyciem, polozenie suwaka 44 zmieni sie automatycznie, po czym dlugosc suwu tloka zwiekszy sie i uniknie sie zmniejszenia energii uderzenia. Poniewaz silnik obrotowy i silnik udarowy zasilane sa przez oddzielne uklady hydrauliczne, czestotliwosci ich moga byc regulowane indywidualnie za pomoca regulacji przeplywu cieczy przez odpowiedni silnik. Za pomoca stozkowatego wglebienia 76 suwaka 44 polaczenie miedzy rowkami jest sukcesywnie otwierane i w ten sposób osiaga sie bezstopniowa regulacje dlugosci suwu.

Suwak zaworu regulacyjnego moze byc równiez umieszczony tak, ze cisnienie istniejace w kanale wysokocisnieniowym silnika udarowego dazy do wydluzenia suwu tloka. To rozwiazanie jest stosowane gdy uklad hydrauliczny silnika udarowego wyposazony jest w odrebny zawór regulacyjny cisnienia (stala regulacja cisnienia). Nastawianie dlugosci suwu moze byc równiez przeprowadzane zaleznie od cisnienia istniejacego w kanale wysokocisnieniowym silnika obrotowego za pomoca nastawiania recznego. Ilosc pierscieniowych rowków umieszczonych w przestrzeni 46 cylindra nie jest oczywiscie ograniczona do ilosci przedstawionej w przykladzie wykonania, lecz moze byc wieksza lub mniejsza.

W przykladzie wykonania przedstawionego na fig. 2, suwak 44 zaworu regulacyjnego 42 obejmuje wglebienie 90. Dwa rowki 92 i 94 odpowiednio w scianie ograniczajacej przestrzen 46 cylindra moga byc wzajemnie laczone przez wglebienie 90. Rowek 92 polaczony jest przez kanal 40 z wlotem 38 regulowanego cisnienia zaworu rozdzielczego 32 a rowek 94 polaczony jest z kanalem wysokocisnieniowym 26 ukladu hydraulicznego silnika udarowego. Ten przyklad wykonania wynalazku rózni sie od przykladu przedstawionego na fig. 1 tym, ze zamiast zmiany dlugosci suwu tloka zmieniane jest cisnienie robocze w komorze 18 w zaleznosci od cisnienia w obwodzie wysokocisnieniowym ukladów hydraulicznych silnika obrotowego i silnika udarowego. Dzialanie ukladu wedlug fig. 2 jest takze oparte na fakcie, ze zmieniajace sie cisnienie wystepuje w ukladzie hydraulicznym silnika udarowego pomimo obecnosci akumulatorów cisnienia. Zmiany tego cisnienia zaleza od wzajemnego stosunku pomiedzy wydajnoscia pompy hydraulicznej zastosowanej do silnika udarowego, wypornoscia silnika udarowego i strat cieczy w zaworach i kanalach.100 440 5 W przedstawionym polozeniu, zawór rozdzielczy 32 jest tak ustawiony, ie kanal wysokocisnieniowy 26 polaczony jest z komora cisnieniowa 18 i tlok uderzeniowy 14 w ten sposób wykonuje suw roboczy. Ciecz hydrauliczna w komorze 20 wyplywa przez zawór rozdzielczy 32 do kanalu niskocisnieniowego 27. Podczas suwu roboczego cisnienie w kanale 'wysokocisnieniowym 26 ciagle spada, dopóki nie zwiekszy sie pojemnosc komory 18, co powoduje, ze takie cisnienie w komorze cisnieniowej 64 zaworu regulacyjnego spada i suwak 44 jest przez to przemieszczany pod dzialaniem sprezyny sciskowej 48 tak, ze polaczenie pomiedzy rowkami 92 i 04 zostaje przerwane. Przy koncu suwu roboczego, powierzchnia 22 tloka odslania wlot kanalu 36 do komory 18 (cisnienie istniejace w komorze 18 dziala na wlot 84 cisnienia regulowanego zaworu rozdzielczego dla polaczenia kanalu wysokocisnieniowego przez kanal 20 z komora 20 i kanalu niskocisnieniowego przez kanal 31 z komora 18, przez co zapoczatkowany jest suwpowrotny. % Podczas suwu powrotnego, cisnienie w kanale wysokocisnieniowym wzrasta i polaczenie od komory 18 do wlotu 34 cisnienia regulowanego zostaje przerwane przez tlok 14. Gdy wzrost cisnienia w kanale wysokocisnie¬ niowym 26 i przez to takze i w,komorze 54 zaworu regulacyjnego osiaga ustalona wartosc, suwak 44 otwiera ponownie polaczenie pomiedzy rowkami 92 i 04 a wysokie cisnienie w kanale wysokocisnieniowym dziala przez rowki, kanal 40 i wlot 38 cisnienia regulowanego laworu rozdzielczego tak, ze zawór zostaje ponownie ppielaciony w tym urnym ozaile gdy tlok 14 konczy twój iuw powrotny.

Cisnienia Istniejace w kanalach wysokocisnieniowych obydwu silników dala w tan sposób do przetunleola suwaka 44 w klarunku przaelwnym do naeliku apreiyny 48 tak, ie polaeienla pomiedzy kanalam wysokocisnieniowym 26 a kanalem regulacyjnym 40 zostaje otwarte. Energia uderzenia dostarczona przez tlok uderzeniowy jest wiec okreslana przez cisnienia robocze obydwu silników. Jezeli odchylenie sprezyny 48 zostanie zwiekszone za pomoca sruby regulacyjnej 60, wymagane jest wyzsze cisnienie w kanale wysokocisnienio¬ wym 26, pod warunkiem, ze opór obrotu pozostaje niezmieniony, dla przeniesienia suwaka 44 w polozenie, w którym polaczenie pomiedzy kanalem 26 a kanalem 40 jest otwarte przez rowki 92 i 94. Wyzsze cisnienie robocze przenoszone jest w tym samym czasie na tlok 1 zwieksza energie uderzenia. v Jezeli opór obrotu swidra wzrosnie, cisnienie w kanale wysokocisnieniowym silnika obrotowego zwiekszy sie, powodujac wzrost cisnienia takze w komorze 62. Odpowiednio nizsze cisnienie w komorze 64 wymagane bedzie wtedy dla przemieszczenia suwaka tak, aby polaczenie pomiedzy rowkami 92 i 94 zostalo otwarte.

Spadek cisnienia roboczego spowoduje zmniejszenie sie energii uderzenia. W odpowiedni sposób, cisnienie robocze wymagane przez silnik udarowy i dostarczana energia uderzenia ulegnie zwiekszeniu, gdy opór obrotu zmniejszy sie. Innymi slowami, cisnienie w komorze 52 okresla punkt na krzywe] cisnienia tetniacego w kanale 26, przy którym jest otwierane polaczenie z wlotem 38.

Energia uderzenia urzadzenia do wiercenia jest w ten sposób automatycznie regulowana, i zalezne jest od oporu obrotu swidra, który z kolei zalezy od rodzaju skaly. Jezeli silnik obrotowy i silnik udarowy zasilane sa przez odrebne uklady hydrauliczne, czestotliwosci ich moga byc indywidualnie regulowane za pomoca regulacji przeplywu cieczy w kazdym silniku, jak to bylo takze w przypadku pierwszego przykladu wykonania.

Suwak zaworu regulacyjnego moze byc takze umieszczony tak, ze po wzroscie cisnienia w kanale wysokocisnieniowym, wzrost cisnienia dazy do zamkniecia polaczenia pomiedzy kanalem wysokocisnieniowym a kanalem regulacyjnym polaczonym z wlotem cisnienia regulacyjnego zaworu rozdzielczego. Polaczenie to moze byc równiez rozwiazane tak, ze jest ono zalezne od polozenia tloka uderzeniowego.

Zmodyfikowany przyklad wykonania urzadzenia wedlug fig. 2, przedstawiony na fig. 3, dziala tylko pod wzgledem techniki rozwiazania polaczen hydraulicznych; pomimo tego zawór rozdzielczy i jego polaczenie przedstawione zostaly bardziej szczególowo.

Obydwa wyloty cisnienia regulacyjnego zaworu rozdzielczego regulwane sa przez cisnienie w kanale wysokocisnieniowym 26 tj. wlot 34 cisnienia regulacyjnego jest stale polaczony przez .kanal .100 z kanalem wysokocisnieniowym 26, podczas gdy polaczenie wlotu 36 cisnienia regulacyjnego odbywa sie tak jak poprzednio przez zawór regulacyjny 42. Jednakze suwak zaworu rozdzielczego skonstruowany jest tak, ze posiada rózne srednice na powierzchni koncowej. Ponadto, odprowadzanie cieczy przy wlocie 38 cisnienia regulacyjnego przeprowadzane jest przez kanal 102, polaczenia 104 i 106 do przestrzeni 16 cylindra, pierscieniowe wglebienie 108 na tloku 14 i kanal 110 do kanalu niskocisnieniowego 28.

Podobnie do wykonania wedlug fig. 2, przyklad urzadzenia wedlug fig. 3 pracuje przy zmianach cisnienia w kanale wysokocisnieniowym 26, które powstaja z powodu tetniacego przeplywu przez silnik udarowy.

Odpowiednie zwymiarowanie przewodów akumulatorów i kanalów moze, podobnie jak w wykonaniu wedlug fig. 2, miec wplyw na krzywa wymienionego tetniacego przeplywu.

Wykonanie opisane powyzej moze byc takze zastosowane do innych typów urzadzen do wiercenia skal, np. gdzie jeden obszar pod cisnieniem jest stale polaczony z kanalem wysokocisnieniowym lub gdzie poza zaworem6 100 440 regulacyjnym, zapewnione sa dodatkowo zawory pomocnicze. Takim zaworem pomocniczym moze byc np. zawór ograniczajacy cisnienie w silniku udarowym, który to zawór moze byc zainstalowany razem z suwakiem zaworu regulacyjnego lub moze byc wykonany calkowicie oddzielnie poza zaworem regulacyjnym.

Mozliwe jest takze wykorzystanie automatycznych ograniczen w kanale cisnieniowym silnika udarowego.

Przyklady takich i innych modyfikacji przedstawione zostaly schematycznie na fig. 4 do 8.

Na fig. 4 przedstawiono inne przyklady wykonan pokazanych na fig. 2 I 3, w których wysokie cisnienie w obwodzie wysokocisnieniowym ukladu hydraulicznego silnika udarowego, moze byc zdalnie regulowane.

Zawór regulacyjny 42 posiada na jego koncu, przylegle do sciskanej sprezyny 48, komore cisnieniowa 120.

Cisnienie w komorze 120 dziala na powierzchnie 122 suwaka tak, aby przesunac suwak 144 w kierunku na prawo, przy wspólpracy nacisku, wywieranego przez sprezyne. Kanal cisnieniowy 124 polaczony jest z komora 120. Cisnienie w komorze 120 moze byc regulowane ^rzez kanal 124 dla regulacji cisnienia w kanale wysokocisnieniowym 26, wymaganego do otwarcia polaczenia miedzy rowkami 92 i 04. Uklad z komora cisnieniowa 120 i kanalem cisnieniowym 124 moze calkowicie zastapic sprezyne 48 i srube regulacyjna 50.

Uklad wedlug fig. 4 moze byc równiez zastosowany w wykonaniu wedlug fig. 1.

Na fig. 5 przedstawiono wykonanie, w którym cisnienia w poszczególnych przewodach wysokocisnienio¬ wych obwodów hydraulicznych dzialaja w kierunkach przeciwnych na suwak 44. Pomimo, le pokazano zastosowanie w urzadzeniach wedlug fig. 2 lub 3, modyfikacja ta moze byc równiez interesujaca w wykonaniu wedlug fig. 1. W urzadzeniu wedlug fig. 5 wzrost cisnienia w kanale wysokocisnieniowym silnika obrotowego dziala tak, ze dazy do zamkniecia polaczenia pomiedzy rowkami 92 I 94. Wykonanie to moze byc stosowane do wiercenia glebokich otworów, gdzie dlugosc otworu powoduje stopniowo wzrastajacy opór obrotu i zwieksza cisnienie w kanale wysokocisnieniowym silnika obrotowego. To zwiekszone cisnienie powoduje jednak takze wzrost cisnienia wymaganego w kanale wysokocisnieniowym 26 dla otwarcia polaczenia pomiedzy rowkami 92 i 94 i przez to wzrost energii uderzenia. Wzrost energii uderzenia jest korzystny celem przeniesienia do koronki wiertniczej wystarczajacej energii uderzenia przez wyposazenie do glebokiego wiercenia. Stosujac do wykonania wedlug fig. 1 odpowiednia konstrukcje mozna zwiekszyc dlugosc suwu tloka l przez to równiez Jego energie uderzenia.

Wykonanie przedstawione na fig. 6 rózni sie zasadniczo od wykonania wedlug fig. 2 i 3 tym, ze tlok uderzeniowy w polozeniu tylnym dziala jako zawór, który omijajac zawór regulacyjny, laczy wlot 38 cisnienia regulacyjnego z kanalem wysokocisnieniowym 26. W tym celu komora cylindra dla tloka uderzeniowego posiada dwa pierscieniowe rowki 130 i 132, z których pierwszy polaczony jest i kanalem 40 olsnienia regulacyjnego, a;drugi z kanalem wysokocisnieniowym 26. Ponadto, tlok posiada pierscieniowe wglebienie 134. Gdy tlok uderzeniowy znajduje sie w tylnym polozeniu, wglebienie 134 laczy dwa rowki 130 1132 ze soba tak, ze polaczenie z wlotem 38 cisnienia regulacyjnego zostaje otwarte, niezaleznie od kanalu cisnieniowego 26, lecz powierzchnia 24 tloka w komorze 20 jest mniejsza od powierzchni 22 tloka w komorze 18.

Jezeli zawór regulacyjny 42 otworzy polaczenie pomiedzy rowkami 92 i 94, zanim tlok osiagnie polozenie tylne podczas suwu powrotnego, stan ten oznacza skrócenie dlugosci suwu tloka.

Na fig. 7 przedstawiono przyklad zaworu ograniczajacego cisnienie, który w tym przypadku polaczony jest z zaworem regulacyjnym 42. W tym celu zawór regulacyjny poza rowkami 92 i 94 obejmuje kolejny rowek 140 polaczony z kanalem niskocisnieniowym 27. Ponadto, komora 18 polaczona jest stale z kanalem wysokocisnie¬ niowym 26 a powierzchnia 24 tloka jest wieksza od powierzchni 22 tloka. Jezeli podczas suwu powrotnego tloka, cisnienie tetniace w komorze 26 wzrosnie zbyt duzo, polaczenie pomiedzy rowkami 92 i 140 zostanie otwarte, powodujac natychmiast spadek cisnienia w przewodzie wysokocisnieniowym 26, poniewaz jest on polaczony z kanalem niskocisnieniowym.

W odmiennym przykladzie wykonania wedlug fig. 6, przedstawionym schematycznie na fig. 8, zawór regulacyjny 42 reagujacy na wysokie cisnienie w przewodzie 26, pracuje jako zawór ograniczajacy ciecz pod cisnieniem, dostarczana przez zawór rozdzielczy do komory 18. W tym celu rowek 92 polaczony jest w przedstawiony sposób z zaworem rozdzielczym zamiast z wlotem 38 cisnienia regulujacego jak w poprzednich wykonaniach. Gdy wzrosnie cisnienie w kanale wysokocisnieniowym 26 a przez to i w komorze 54, przekrój poprzeczny przeplywu w rowku 94 zostaje zmniejszony przez suwak 44, który zostal przesuniety w lewo. <

Claims (10)

Zastrzezenia patentowe

1. Urzadzenie z napedem hydraulicznym do wiercenia skal, obejmujace obudowe, srodki do zamocowy- wania swidra w obudowie, napedzany hydraulicznie silnik obrotowy do obracania swidra silnik udarowy100 440 7 z tlokiem uderzeniowym napedzany hydraulicznie dla wykonywania suwu roboczego w kierunku swidra i suwu powrotnego dla przenoszenia do niego energii uderzenia, tlok ograniczajacy wraz z obudowa pierwsza i,druga komore cisnieniowa dla cieczy pod cisnieniem, przy czym silnik obrotowy i silnik udarowy maja uklady hydrauliczne z których kazdy zawiera obwód wysokocisnieniowy i obwód niskocisnieniowy i zawór rozdzielczy cieczy pod cisnieniem, umieszczony w ukladzie hydraulicznym silnika udarowego dla przemiennego laczenia co najmniej jednej z komór cisnieniowych, z obwodem wysokocisnieniowym i obwodem niskocisnieniowym ukladu hydraulicznego, znamienne tym, ze uklad hydrauliczny silnika obrotowego (6) jest oddzielony od ukladu hydraulicznego silnika udarowego, a ponadto urzadzenie zawiera zawór regulacyjny (42) sterowany cisnieniem w przewodzie wysokocisnieniowym (23) silnika obrotowego (6).

2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze zawór regulacyjny (42) jest sterowany cisnieniem w przewodach wysokocisnieniowych (23,26) ukladów hydraulicznych i przystosowany do otwierania i zamykania przewodu zasilajacego wlot (38) zaworu rozdzielczego (32;, dla sterowania polaczeniem przewodu wysokocisnieniowego (26) ukladu hydraulicznego silnika udarowego z pierwsza komora cisnieniowa (18).

3. Urzadzenie wedlug zastrz. 2, znamienne tym, ze ma przewód zasilajacy (40) laczacy przewód wysokocisnieniowy (26) ukladu hydraulicznego tloka uderzeniowego (14) z wlotem (38) regulacyjnym przez zawór regulacyjny (42).

4. Urzadzenie wedlug zastrz. 3, znamienne tym, ze zawiera zespól laczacy obwód hydrauliczny silnika udarowego z komorami cisnieniowymi (18,20).

5. 6. Urzadzenie wedlug zastrz.4, znamienne tym, ze zawór regulacyjny (42) ma rowki (92, 140) ograniczajace cisnienie w przewodzie wysokocisnieniowym (26) silnika udarowego, pod wplywem cisnienia w przewodzie wysokocisnieniowym (23) silnika obrotowego (6).

6. Urzadzenie wedlug zastrz. 5, znamienne tym, ze zawiera sciskana sprezyne (48) wspólpracuja¬ ca z suwakiem (44) zaworu regulacyjnego (42) oraz srube regulacyjna (50) dla nastawiania sily sprezyny (48).

7. Urzadzenie wedlug zastrz. 3, znamienne tym, ze zawiera rowki (130, 132, 134) w obudowie (2) tloka udarowego (14), stanowiace bezposrednie polaczenie wlotu (38) regulacyjnego z przewodem zasilaja¬ cym (40) w tylnym polozeniu tloka udarowego (14).

8. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, z n a m i e n n,e tym, ze zawór regulacyjny (42) i tlok udarowy (14) zawieraja pierscieniowe rowki (60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74) polaczone ze soba kanalami, dla sterowania dlugoscia suwu tloka udarowego (14).

9. Urzadzenie wedlug zastrz. 8, znam len n,e tym, ze zawór regulacyjny (42) jest polaczony z przewodami wysokocisnieniowymi (23, 26) obu ukladów hydraulicznych.

10. Urzadzenie wedlug zastrz. 9, znamienne tym, ze zawiera sciskana sprezyne (48) wspólpracuja¬ ca z suwakiem (44) oraz sruba regulacyjna (50) dla nastawiania sily sprezyny (48).100 440 =l* WWMMA Wftlmm '57 1/55 26 ^27100 440 Fig.3 mmfmamSHmmm 2D'26> W l22 v/8 li_3. ^p^^»