PL177496B1

PL177496B1 - Hydrauliczny przyrząd udarowy

Info

Publication number: PL177496B1
Application number: PL95308855A
Authority: PL
Inventors: Dieter Güde
Original assignee: Deilmann Haniel Gmbh
Priority date: 1994-06-03
Filing date: 1995-05-31
Publication date: 1999-11-30
Also published as: PL308855A1; DE59507505D1; ATE188159T1; PT685301E; JPH0886182A; DK0685301T3; DE4419499A1; US5667022A; JP3419591B2; ES2142425T3; EP0685301A1; EP0685301B1

Abstract

1. Hydrauliczny przyrzad udarowy maja- cy obudowe obejmujaca koniec ciagu ruro- wego i zawierajaca mechanizm obrotowy dla tego ciagu rurowego, która to obudowa w otworze wewnetrznym zawiera bijak po- ruszajacy sie ruchem posuwisto-zwrotnym oddzialowujacy na ciag rurowy oraz stero- wany za pomoca zaworu suwakowego ob- rotowego z silnikiem obrotowym, przy czym zawór suwakowy obrotowy i silnik sa usytuowane na lub w obudowie niezaleznie od bijaka, znam ienny tym, ze zawór suwa- kowy obrotowy (15) jest polaczony nieza- leznie od silnika (16) stanowiacego korzyst- nie hydrauliczny silnik napedowy, za po- moca kanalów (20, 22, 24) z przylaczem (21, 23) pompy i zbiornika i obustronnymi powierzchniami tlokowymi (A l, A2) bijaka (25), przy czym silnik obrotowy (16) ma wlasny przewód zasilajacy. Fig 2 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest hydrauliczny przyrząd udarowy mający obudowę obejmującą koniec ciągu rurowego i zawierającą mechanizm obrotowy dla tego ciągu rurowego, która to obudowa w otworze wewnętrznym zawiera bijak poruszający się ruchem posuwistozwrotnym i oddziałowujący na ciąg rurowy oraz sterowany za pomocą zaworu suwakowego obrotowego z silnikiem obrotowym, przy czym zawór suwakowy obrotowy i silnik są usytuowane niezależnie od bijaka na lub w obudowie.

Tego typu hydrauliczny przyrząd udarowy jest znany z niemieckiego opisu patentowego nr DE-OS 22 014.6. W przyrządzie tym utworzone jest niezbędne dla przesterowywania urządzenie stanowiące zawór suwakowy obrotowy, obejmujący własny bijak. Pomijając kosztowne sterowanie, istotną wadą tego przyrządu są duże wymiary wynikające z jego budowy. Wadą jest też to, że przy przewidzianej regulacji sprawność zmienia się wraz ze zmianą liczby uderzeń i energii uderzeń, toteż sterowanie jest jednocześnie stosunkowo niedokładne. Odnosi się to też do urządzenia według niemieckiego opisu patentowego nr DE-OS 43 28 278.4, w którym zawór suwakowy obrotowy także otacza bijak. Jest on napędzany za pomocą silnika, który jednocześnie służy do przedostawiania ciągu rurowego, przy czym możliwe jest odłączanie napędu zaworu suwakowego obrotowego od urządzenia obrotowego dla ciągu rurowego przez przesunięcie zazębiających się kół zębatych. Przedstawione urządzenie posiada przy tym połączenia mechaniczne, zwłaszcza za pomocą kół zębatych, co powoduje znów podwyższenie kosztów wytwarzania oraz szczególnie znaczną zależność pomiędzy liczbą uderzeń, energią uderzeń i sprawnością uderzeń. W szczególności nie jest możliwe wykonywanie otworów przedłużających lub użycie różnych młotków o różnych wielkościach, ponieważ raz odpowiednio wykonane całe urządzenie musi być też jako takie eksploatowane.

Celem wynalazku jest dostarczenie przyrządu udarowego, odznaczającego się prostym i łatwym sterowaniem dopasowującym się do różnorodnych wymagań.

Cel ten został osiągnięty dzięki temu, że w przyrządzie według wynalazku zawór suwakowy obrotowy jest połączony niezależnie od silnika stanowiącego korzystnie hydrauliczny silnik napędowy, za pomocą kanałów z przyłączem pompy i zbiornika i obustronnymi powierzchniami tłokowymi bijaka, przy czym silnik obrotowy ma własny przewód zasilający. W odróżnieniu od stanu techniki przy takiej konstrukcji jest możliwe zapewnienie stosunkowo małych wymiarów, gdyż zawór suwakowy obrotowy może być zbudowany i umieszczony zupełnie niezależnie od przyrządu udarowego. Nie otacza on bijaka, lecz stanowi osobny

177 496 element konstrukcyjny, który jest połączony z bijakiem jedynie poprzez odpowiednie kanały, a tym samym tylko hydraulicznie, a nie mechanicznie. Zawór suwakowy obrotowy jest tak skonstruowany, że możliwe jest stosunkowo szybkie przestawianie lub ustawianie przyrządu. W szczególności dzięki takiemu zaworowi suwakowemu obrotowemu jest możliwa bezstopniowa regulacja liczby uderzeń i energii uderzeń przy stałej sprawności, a ponadto konstrukcja może mieć niewielkie wymiary. Dzięki temu przyrząd udarowy tego typu znajduje nie tylko wszechstronne zastosowanie, lecz także odznacza się bardzo odpowiednim i skutecznym sterowaniem.

Korzystny przykład wykonania wynalazku polega na tym, że zawór suwakowy obrotowy ma obudowę sterowniczą, która jest połączona rozłącznie z obudową. Dzięki temu rozłącznemu połączeniu pomiędzy obudową sterowniczą a obudową lub zaworem suwakowym obrotowym i bijakiem można w praktyce dobrać sterowanie dla każdego młotka, czyli można zapewnić działanie odpowiednie dla otworu każdego typu. Zawór suwakowy obrotowy można dzięki temu stosować również przy dużych młotach, np. młotach burzących, przy czym w każdym przypadku zawór ten jest mały, a może być użyty przy takich dużych przyrządach, ponieważ sam może być wykonany niezależnie od wielkości bijaka. Zaletą jest także to, że za pomocą przyrządu udarowego tego typu można wykonywać również otwory przedłużające, gdyż korzystnie mechanizm udarowy może być odłączalny, a tym samym można wykonać mocowanie lub połączenie następnej rury wiertniczej, unikając wad znanego mechanizmu udarowego.

Zgodnie z innym korzystnym przykładem wykonania przyrządu według wynalazku, zawór suwakowy obrotowy jest otoczony umieszczoną w obudowie sterowniczej tuleją, która zawiera otwory sterujące utworzone jako odpowiadające otworom sterującym w zaworze suwakowym obrotowym wykonanym w postaci szczelin, zaś otwory sterujące są ze swojej strony połączone kanałami z przyłączem pompy i przyłączem zbiornika. Dzięki tulei sterowniczej otaczającej zawór suwakowy obrotowy możliwe jest zapewnienie połączenia prawie z każdym kanałem, podczas gdy zawór suwakowy obrotowy obraca się bez wystąpienia w tym czasie nieszczelności i podobnych problemów. Przeciwnie, bezpośrednio po ustawieniu każdego otworu sterującego przed odpowiadającym mu otworem sterującym w tulei sterowniczej, natychmiast w odpowiednim kanale występuje czynnik ciśnieniowy, ewentualnie może on odpływać pod zmniejszonym ciśnieniem poprzez odpowiedni kanał. Dzięki temu jest możliwe sterowanie tak bardzo dokładne i szybkie, że sprawność zawsze będzie stała. Jednocześnie otwory sterujące, zarówno w zaworze suwakowym obrotowym, jak i w tulei sterowniczej, są dopasowane wzajemnie także pod względem wymiarów, toteż dostarczają zawsze w krótkim czasie czynnik hydrauliczny w ilości potrzebnej do włączenia, jak i do sterowania. Poprzez ukształtowanie w postaci szczelin, przy włączaniu nadchodzącego otworu sterującego można dokładnie przewidzieć moment zadziałania lub założony moment otwarcia.

Aby zawór suwakowy obrotowy można było zasilać w różny sposób, to znaczy aby było możliwe przełączanie obrotów zgodnie z wymaganymi warunkami, silnik zaworu suwakowego obrotowego jest połączony rozłącznie z obudową sterowniczą i jest sterowany bezstopniowo. Dzięki temu można wymieniać wyłącznie silnik, i to w krótkim czasie, a więc można również dobrze dobrać wydajność zaworu suwakowego obrotowego do każdorazowych wymagań. Ze względu na to, że silnik jest sterowany bezstopniowo, przyrząd udarowy można dopasować stosunkowo łatwo do zmieniających się warunków rzeczywistych.

Zawór suwakowy obrotowy w przyrządzie według wynalazku, zjednej strony działający wystarczająco szybko, a z drugiej strony dostarczający potrzebną ilość czynnika, odznacza się tym, że otwory sterujące korzystnie tworzą okrągły otwór na przeciwnym względem silnika końcu zaworu suwakowego obrotowego i łączą go kanałem z bijakiem. Okrągłe otwory otwierają przepływ nieco wolniej niż szczeliny podłużne w zaworze suwakowym obrotowym, co jest wystarczające, ponieważ właśnie ciecz pod ciśnieniem musi najpierw dotrzeć do kanału wewnętrznego zaworu suwakowego obrotowego, przy czym w przypadku kanału wewnętrznego chodzi o otwór nieprzelotowy w zaworze suwakowym obrotowym. Ponadto poprzez ten otwór ciecz pod ciśnieniem wchodzi z zaworu suwakowego obrotowego do kanału,

177 496 przy czym w kanale tak czy inaczej występuje ciecz pod ciśnieniem, toteż wymagane ciśnienie można osiągnąć w stosunkowo w krótkim czasie.

Dla uzyskania możliwe dużej siły uderzenia bijaka jest on wyposażony w dwa pierścienie tłokowe usytuowane we wzajemnym odstępie, przy czym pierścień tłokowy odwrócony względem końca udarowego w postaci stożka ściętego ma większą powierzchnię niż powierzchnia zwróconego do końca udarowego pierścienia tłokowego, którego powierzchnia jest stale połączona z kanałem z przyłączem pompy. Dzięki temu szczególnemu ukształtowaniu i stałemu połączeniu z przyłączem pompy bijak po osiągnięciu dolnego położenia roboczego ponownie podnosi się jakby automatycznie do górnego położenia roboczego, ponieważ ciśnienie pompy oddziaływuje w odpowiednio krótkim czasie. Bijak sam ma odpowiednio dużą długość, a więc łatwo go zablokować, również na stosunkowo krótkiej drodze, gdy pierścienie tłokowe są odpowiednio wzajemnie usytuowane i ukształtowane. Oba pierścienie tłokowe mają ponadto tę zaletę, że poprzez dobranie średnicy prawie równej średnicy otworu wewnątrz obudowy tylko górna część końcowa tłoka nieco musi się zwężać, aby zapewnić istnienie różnych powierzchni.

Powyżej już wyjaśniono, że bijak ma dwa pierścienie tłokowe, aby między innymi można było też dobrać odpowiednio dużą długość bijaka. Aby możliwe było szybkie i dokładne rozprężanie na obu stronach pierścienia tłokowego przyporządkowanego końcowi udarowemu, zgodnie z wynalazkiem na obu stronach pierścieniach tłokowego, który jest stale połączony z przyłączem pompy kanałem, jest umieszczone przyłącze do otworu redukującego ciśnienie. Dzięki temu zarówno w czasie suwu do góry, jak i suwu do dołu poduszka ciśnieniowa wytwarzająca się przed dolnym pierścieniem tłokowym zostaje tak szybko zredukowana, że nie występuje utrudnienie dla ruchu bijaka. Otwory redukujące ciśnienie prowadzą w kanale do przyłącza zbiornika, tak że pozostająca ciecz w krótkim czasie odpływa i może zostać odprowadzona z obudowy.

Aby móc kontrolować proporcje ciśnień w tego rodzaju przyrządzenie udarowym w danym przypadku w sposób ciągły, w przyrządzie według wynalazku kanały do przyłącza pompy i przyłącza zbiornika oraz bijaka połączone są dodatkowo poprzez otwory kątowe ze ścianą zewnętrzną obudowy. Pozwala to zawsze na włączenie przyrządu pomiarowego, tak że można dokładnie kontrolować ilość czynnika, jak też, zwłaszcza, wysokość występującego ciśnienia. Jeżeli zaś pomiary czasowo uważa się za niepotrzebne lub niepożądane, to można z nich zrezygnować, a wówczas otwory kątowe w ścianie zewnętrznej obudowy zamyka się, tak że można wtedy bez problemu przeciwdziałać w tym obszarze występowaniu upływów. Teoretycznie można oczywiście przewidzieć również przyłączenie węża do otworów kątowych, które zawracają wy stępujący czynnik ciśnieniowy do zbiornika, bez wypływu do środowiska.

W przyrządach udarowych tego typu mogą występować silne wibracje, które prowadzą do niepożądanych przesunięć. W przyrządzie według wynalazku zostały one wyeliminowane dzięki temu, że urządzenie sterujące ma zawór suwakowy obrotowy i silnik z centralnym smarowaniem, sterowanym za pomocą zaworu z wstępnym wysterowywaniem, który to zawór ma umieszczoną pomiędzy dźwignią wejściową i popychaczami dźwignię wyjściową utworzoną z jednej strony jako obustronnie obciążająca popychacze lub obciążana przez nie i z drugiej strony znajdująca się pod działaniem elementu blokującego prowadzonego na kwadrancie i połączonego z dźwignią wejściową, przy czym element blokujący jest wyposażony w kilka wzajemnie przesuwnych jednostek blokujących. W przypadku tak skonstruowanego hydraulicznego zaworu ze wstępnym wysterowywaniem pozostaje całkowicie nie zmieniona jednostka wstępnego sterowania. Do jednostki lub na jednostce wstępnego sterowania jest dobudowane urządzenie regulacyjne, które jest tak ukształtowane, że nawet przy najsilniejszych wibracjach nie występuje samoistne przesunięcie. Dźwignia wyjściowa jest zamocowana dzięki sile występującej na popychaczu i sprężynie, tak że zaworu nie można już przestawić w sposób bezwiedny. Jednakże jest w tym celu potrzebne poruszanie dźwignią wejściową, dla zniesienia zablokowania na dźwigni wyjściowej i dla przestawienia w sposób zamierzony zaworu ze wstępnym wysterowywaniem. W przypadku zaworu ze wstępnym wysterowywaniem tego rodzaju zastosowano element już znany, używany w systemach sterujących samolotów jako element samoblokujący się. Siła odwodząca celowo zostaje automatycznie

177 496 zablokowana bez użycia zapadek, odbojników itp., przy czym samoistne blokowanie jest o tyle pewniejsze, o ile wyższa jest siła odwodząca. Za pomocą przesuwających się względem siebie jednostek blokujących następuje zamierzone blokowanie poprzez popychacze lub przyporządkowane sprężyny w tak zwiększonym wymiarze, że osiąga się skuteczne zablokowanie nawet przy ekstremalnych warunkach.

Ulepszony dwubiegowy silnik stosuje się w mechanizmie obrotowym, dla zagwarantowania automatycznego przełączania na korzystniejszy w danym momencie tryb działania, w którym mechanizm obrotowy dla ciągu rurowego zawiera silnik sterowany za pomocą dwubiegowego napędu automatycznego, którego zaworowi pilotowemu jest przyporządkowany zawór sterujący stale zasilany olejem sterującym przez ten zawór pilotowy, silnik zaś jest zaopatrzony w wyłącznik ciśnieniowy nastawiony na niższe ciśnienie P1 i wyłącznik ciśnieniowy nastawiony na wyższe ciśnienie P2, przy czym wyłączniki ciśnieniowe są połączone każdorazowo z zaworem sterującym poprzez przekaźnik przełączeniowy z połączeniem pośrednim z nastawnym przekaźnikiem czasowym z samopodtrzymywaniem. Dzięki temu osiąga się tę zaletę, że silnik hydrauliczny jest eksploatowany całkowicie automatycznie i przełączany na tryb działania najkorzystniejszy w danym momencie, bez potrzeby interwencji obsługi. Zawór sterujący jest włączany poprzez przełącznik ciśnieniowy lub przyporządkowany przekaźnik zawsze dokładnie w tym momencie, w którym na przykład ciśnienie znacznie spadnie lub też znacznie wzrośnie, tak że okaże się potrzebne przełączenie. Ze względu na to, że poszczególne wartości ciśnienia są odpowiednio dokładnie nastawiane, w optymalnym momencie następuje przełączenie, przy czym nie może wystąpić niekorzystny efekt „stop i start”, ponieważ przy użyciu przekaźnika czasowego jest zapewnione samopodtrzymywanie, toteż przy zmieniających się na skutek przełączania proporcjach ciśnień utrzymywany jest raz założony stan włączenia dla określonego punktu czasowego. Zarówno przy przełączaniu na tryb HT/LS, jak też na tryb HS/LT, nie może wystąpić opisany już problem efektu „stop i start”. Określenie HT/LS to „duży moment obrotowy/mała prędkość”, HS/LS zaś to „duża prędkość/mały moment obrotowy”.

W tym przykładzie wykonania wynalazku występuje układ hydrauliczno-elektroniczny, lecz układ czysto hydrauliczny także jest możliwy, tzn. wyłączniki ciśnieniowe stanowią nastawiane za pomocą siły sprężyn zawory hydrauliczne, które są połączone poprzez zawór hydrauliczny z zaworem sterującym i którym przyporządkowane są zasobnik oraz nastawny dławik. Pomimo nieco wyższych nakładów na przełączanie, jest one zapewniane równie skutecznie zawsze we właściwym momencie.

Tego typu silniki hydrauliczne są wykonywane zamiennie w obu kierunkach obrotów, tak że jest korzystne i celowe, gdy w przewodzie kontrolnym wbudowany jest zawór grzybkowy dwudrogowy. Dzięki temu zaworowi zapewnione jest zasilanie przewodu kontrolnego przy obu kierunkach obrotu silnika hydraulicznego.

Istotny dla stosowania zawór sterujący, który jest przyporządkowany zaworowi pilotowemu, jest korzystnie zrealizowany w ten sposób, że zawór sterujący zaopatrzony jest w sprężynę zadającą położenie spoczynkowe i elektromagnesy. Zawór sterujący jest wprowadzany automatycznie w każde położenie za pomocą odpowiednich sprężyn, przy czym jest zapewnione równomierne zasilanie zaworu pilotowego olejem sterującym, podczas gdy przyłożenie prądu na elektromagnesy przełącza zawór przeciwnie do siły sprężyn, tak że wtedy olej sterujący nie może oddziaływać na zawór pilotowy i następuje automatycznie zmiana nastawienia układu hydraulicznego.

Ewentualne ręczne przełączanie silnika hydraulicznego jest możliwe, ponieważ zgodnie z wynalazkiem przełącznik trybu pracy ma ustawienie automatyczne i ręczne oraz diody świetlne wskazujące poszczególne ustawienia przełącznika.

Przyrząd udarowy według wynalazku jest prosty w budowie, bardzo precyzyjny i pewny w czasie sterowania. Zawór suwakowy obrotowy umożliwia bezstopniową regulację liczby uderzeń, jak i energii uderzeń przy niezmieniającej się sprawności. Wspomniano już o niewielkich wymiarach konstrukcji, przy czym zmniejszone wymiary osiągnięto zwłaszcza dzięki temu, że tłoki usytuowane są na zewnątrz obudowy, a tym samym są oddalone od bijaków. Takie zewnętrzne usytuowanie ma również wymienioną już tę zaletę, że osiągnięto dużą

177 496 zdolność do adaptacji, co odgrywa korzystną rolę w przypadku ewentualnych napraw. Korzystnie zrezygnowano z mechanicznych połączeń między poruszającymi się elementami, a zwłaszcza sterowanie następuje wyłączenie na podstawie niemechanicznych połączeń. Sterowanie może praktycznie być dla każdego młota odpowiednio dostosowane do różnorakich ukształtowań otworu, dzięki czemu osiąga się dużą zdolność adaptacyjną. Korzystne ponadto jest to, że w tego typu zawór suwakowy obrotowy mogą być wyposażone także duże młoty, które dotychczas z powodu ogromnych rozmiarów bijaków nie mogły być w prosty sposób stosowane ze względu na trudności ze sterowaniem, a przede wszystkim z powodu dużych rozmiarów. Oprócz możliwości uzyskiwania dokładnych wartości ciśnienia zamykania lub otwierania dzięki specjalnemu ukształtowaniu zaworu suwakowego obrotowego, należy także podkreślić zaletę polegającą na tym, że za pomocą takiego zaworu suwakowego obrotowego można bez trudności wykonywać otwory przedłużające, ponieważ bijak podczas wykonywania przedłużeń może być wyłączony, a wtedy za pomocą mechanizmu obrotowego następuje połączenie lub rozdzielenie poszczególnych rur ciągu rurowego. W celu optymalizacji przyrządu udarowego przewiduje się ponadto centralne smarowanie sterowane za pomocą zaworu z zaworem ze wstępnym wysterowywaniem, tak że również przy najsilniejszych wibracjach nie występuje samoistne przestawienie urządzenia regulacyjnego lub jednostki wstępnego wysterowywania. Chodzi tu o specjalne ukształtowanie automatycznego napędu, przy którym już dzięki sile występującej na popychaczu dźwignia wychodząca jest blokowana przez sprężynę tak, że zawór nie może przestawić się w niezamierzony sposób. Mechanizm obrotowy ciągu rurowego, który służy do równomiernego obracania ciągu rurowego, jest wyposażony w dwubiegowy napęd automatyczny, dzięki czemu zapewnia się automatyczne przełączanie zawsze w najkorzystniejszym punkcie czasowym dla danej wartości ciśnienia.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny widok przyrządu udarowego, fig. 2 - przekrój przyrządu w chwili osiągnięcia dolnego położenia, fig. 3 - przekrój zgodny z fig. 2 z tłokiem odprowadzonym od dolnego położenia, fig. 4 - schemat połączeń (sterowanie) silnika hydraulicznego, fig. 5 - schemat połączeń hydraulicznych silnika hydraulicznego z dwoma stopniami włączenia oraz fig. 6 - zawór ze wstępnym wysterowywaniem.

Na fig. 1 jest przedstawiony przyrząd udarowy w sposób schematyczny, przy czym ciąg rurowy 2 jest tylko zaznaczony, a mianowicie w postaci drąga udarowego łączonego z ciągiem rurowym 2, który to drąg jest wprowadzony do obudowy 3. Ciąg rurowy 2 lub drąg udarowy są obracane za pomocą mechanizmu obrotowego 5, dzięki czemu znajdujące się na naprzeciwległych końcach ciągu rurowego koronki wiertnicze są wprowadzane w sposób ciągły w inne położenie udarowe, a zwłaszcza przed włączeniem mechanizmu udarowego. Silnik obrotowy mechanizmu obrotowego 5 jest sterowany za pomocą urządzenia zwrotnego 7 i tzw. napędu dwubiegowego.

Ogólnie zaznaczone urządzenie sterujące 9 jest stosowane do przesterowywania nie pokazanego na fig. 1 bijaka. Urządzenie sterujące 9 składa się z obudowy sterowniczej, zaworu suwakowego obrotowego i silnika obrotowego.

Centralne smarowanie 10 służy do smarowania przyrządu udarowego 1. Zawór, utworzony jako zawór proporcjonalny, steruje ilością oleju dla silnika napędowego sterowania mechanizmu udarowego, natomiast hydrauliczny zawór z wstępnym wysterowywaniem 12 steruje zaworem 11.

Na fig. 1 i 2 pokazano przekrój przez urządzenie sterujące 9 z zaworem suwakowym obrotowym, silnikiem obrotowym 16, tu w postaci hydraulicznego silnika napędowego, jak też obudową sterowniczą 18, połączoną z obudową 3 za pomocą śrub mocuj ący ch 17.

W obudowie sterowniczej 18 jest utworzony kanał 20 od przyłącza 21 pompy do obudowy sterowniczej 18 lub kanał 22 od przyłącza 23 zbiornika do zaworu suwakowego obrotowego 15. Kanał 24 łączy zawór suwakowy obrotowy 15 z bijakiem 25.

Bijak 25 posiada dwa pierścienie tłokowe 26, 28, przy czym odwrócony od końca udarowego 27 pierścień tłokowy 26 ma większą powierzchnię A2 niż pierścień tłokowy 28 o powierzchni Al.

177 496

Zawór suwakowy obrotowy 15 jest umieszczony w sterowniczej tulei 30, która utworzona jest w obudowie sterowniczej 18 otaczając ten zawór. Tuleja 30 i zawór suwakowy obrotowy 15 wyposażone są w odpowiadające sobie otwory sterujące 31, 32 oraz 33, 34. Ponadto na końcu przeciwległym względem silnika obrotowego 16 przewidziany jest otwór sterujący 35, 36 wykonany jako otwór okrągły.

Pozostałe otwory sterujące 31, 32, 33, 34 są wykonane jako szczelina sterująca 37, leżąca naprzeciw okrągłego otworu. 38, przy czym szczelina sterująca 37 lub odpowiednie otwory wzdłużne mają tę zaletę, że mogą zadawać bardzo dokładny lub określony moment otwarcia.

Ponadto w obudowie 3 znajdują się otwory 41, 42 redukujące ciśnienie, korzystnie po obu stronach pierścienia tłokowego 28, aby w ten sposób móc zawsze szybko zredukować wzrastające ciśnienie przy przesuwie tam i z powrotem bijaka 25. Dlatego też otwory redukujące ciśnienie są połączone między sobą i z kanałem 22, a tym samym z przyłączem 23 zbiornika.

Poza tym obudowa 3 posiada kilka otworów 43, 44, 45, które służą do połączenia kanałów 20, 21 i 24 ze ścianą zewnętrzna 46 obudowy. Dzięki temu w każdej chwili można kontrolować ciśnienie lub jego wzrost w tych kanałach, a przy tym w obszarze bijaka 25.

Występujące w przyłączu pompy 21 i tym samym w kanale 20 ciśnienie porusza bijak 25 dzięki działaniu ciśnienia na powierzchnię Al w górnym położeniu. Jednocześnie powstaje ciśnienie w zaworze suwakowym obrotowym 15.

Silnik obrotowy 16 wprowadza zawór suwakowy obrotowy 15 w ruch obrotowy. Dzięki ruchowi obrotowemu powstaje połączenie z kanałem 24 poprzez szczelinę sterującą 37, to znaczy przez otwory sterujące 33, 34 i otwór wewnętrzny 29. Dzięki temu bijak 25 zostaje zasilony działającym na powierzchnię A2 ciśnieniem.

Ze względu na to, że powierzchnia A2 jest większa od Al, bijak 25 zostaje przemieszczony w dolne położenie, co pokazano na fig. 2. Dzięki dalszemu obrotowi zaworu suwakowego obrotowego 15 zostaje teraz zamknięty otwór sterujący 33. Połączenie między przyłączem 21 pompy a powierzchnią A2 ulega przerwaniu. Poprzez otwory sterujące powstaje połączenie od powierzchni A2 do przyłącza 23 zbiornika.

Ponieważ na powierzchni Al stale występuje ciśnienie hydrauliczne, bijak 25 porusza się do górnego położenia. Zachowana jest odpowiednia liczba obrotów. Za pomocą odpowiedniej liczby obrotów zaworu suwakowego obrotowego 15 zmienia się bezstopniowo liczbę uderzeń i energie uderzeń bijaka 25 i to przy stałej sprawności hydraulicznego mechanizmu udarowego.

Na końcu obudowy 3, przeciwległym względem chwytu lub ciągu rurowego 2, znajduje się górny koniec bijaka 25 w komorze 48, która zwykle wypełniona jest azotem. Azot znajduje się pod ciśnieniem około 1 MPa.

Na fig. 4 jest pokazany schemat połączeń, przy czym mniej więcej w środku został pokazany przełącznik trybu pracy 201, poprzez który włącza się tryby pracy, a mianowicie raz położenie I przełącznika z ręcznym uruchamianiem trybu HS/LT, a raz położenie II przełącznika z ręcznym uruchamianiem trybu HT/LS i na koniec automatyczne uruchamianie, które tu pokazano jako dwubiegowy napęd automatyczny 6. W niniejszym opisie pominięto oba położenia I i II z uruchamianiem ręcznym, które przewidziane są tylko dla wyjątkowych przypadków.

Przełącznik trybu pracy 201 jest zatem odpowiednio do tego przełączany w położenia dwubiegowego napędu automatycznego. Styki 214, 215 i 216 oraz 217 przełącznika trybu pracy 201 są zamknięte, co jest uwidocznione wyraźnie na fig. 4. W tym położeniu przełącznika nie działa napięcie na elektromagnes 202 zaworu sterującego 203. Zawór sterujący 203 znajduje się w położeniu spoczynkowym 204.

Zapewniony jest swobodny przepływ oleju sterującego przez przewody 205, 206 do zaworu pilotowego 207 silnika hydraulicznego 208. Zawór pilotowy 207, który jest zasilany przewodami 205, 206 olejem pod ciśnieniem, włącza silnik hydrauliczny na tryb HS/LT, który można określić jako bieg szybki.

Jeśli podczas eksploatacji wzrośnie moment obrotowy silnika hydraulicznego 208, zwiększy się ciśnienie hydrauliczne w przewodach 218, 219 lub 220, 221 i przez to także w

177 496 przewodzie kontrolnym 222, w zależności od kierunku obrotów silnika hydraulicznego 208. Zadanie zaworu grzybkowego dwudrogowego 223 w przewodzie kontrolnym 222 polega na tym, że zapewnia on zasilanie ciśnieniowe przewodu kontrolnego 222 w obu kierunkach obrotów silnika hydraulicznego 208. Jeśli ciśnienie hydrauliczne w przewodzie kontrolnym 222 osiągnie wartość Pl nastawioną na wyłączniku ciśnieniowym 224, to zostają zamknięte styki 225, 226, a przekaźnik 227 włącza się i zamyka styki 228, 229 i 230, 231. Zostaje to zasygnalizowane przez diodę 233.

Jeśli przy dalszym wzroście ciśnienia wzrastające obciążenie silnika hydraulicznego 208 osiągnie ciśnienie P2 ustawione na wyłączniku ciśnieniowym 234, to włącza ono styki 235, 236. Zostaje to zasygnalizowane przez diodę 244. Przekaźnik czasowy 237 zostaje włączony, a styki 238, 239 zostają zamknięte. Dzięki temu przekaźnik czasowy 232 wzbudza się i styki 240, 241 i 242, 243 (samopodtrzymywanie przekaźnika czasowego 232) zostają zamknięte. Ponieważ styki 214, 215 i 216, 217 przełącznika trybu pracy 201 są zamknięte, to teraz elektromagnes 202 zaworu 203 znajduje się pod napięciem sieci. Zawór 203 przełącza się w pozycję 211. Zostaje to zasygnalizowane przez diodę 212. Połączenie przewodów 205, 206 dla oleju sterującego do zaworu pilotowego 207 silnika hydraulicznego 208 ulega przerwaniu. Olej z przewodu 206 między zaworem 203 i zaworem pilotowym 207 silnika hydraulicznego 208 zostaje odprowadzony do zbiornika 213. Zawór pilotowy 207 silnika hydraulicznego 208 zostaje odciążony ciśnieniowo. Silnik hydrauliczny zostaje zatem przełączony na tryb HT/LS.

W wyniku przełączenia silnika hydraulicznego 208 z trybu HS/LT na tryb HT/LS spada ciśnienie w przewodach 218, 219 i 220, 221 (zależnie od kierunku obrotów silnika hydraulicznego 208) i w przewodzie kontrolnym 222 dla przedziału czasowego Tl poniżej ciśnień Pl i P2 ustalonych na wyłącznikach ciśnieniowych 224, 234. Spadek ciśnienia w przewodach jest uwarunkowany przez budowę silnika hydraulicznego 208. Ciśnienie P2 przełącznika ciśnieniowego 234 jest ustawione na maksymalną wartość odpowiadającą układowi. Ustalone ciśnienie P2 jest większe od ciśnienia Pl.

Przełącznik ciśnieniowy 234 otwiera styki 235, 236, a wówczas spada napięcie na przekaźniku 237 i otwierają się styki 238, 239. Styki 240, 241 i 242, 243 pozostają zamknięte (samopodtrzymywanie przekaźnika czasowego 232). Styki 225, 226 przełącznika ciśnieniowego 224 otwierają się. Dzięki temu spada napięcie na przekaźniku 237 i styki 228, 229 i 230, 231 otwierają się w przedziale czasowym Tl (przez otwarcie styków 228, 229 uaktywnia się upływ czasu w przekaźniku 232). Dla co najmniej czasu Tl musi być zapewnione samoistne włączanie się przekaźnika 232, ponieważ spada napięcie na elektromagnesie 202 zaworu 203 i zawór pilotowy 207 silnika hydraulicznego 208 znów zmienia tryb pracy z HT/LS na HS/LT. Ten przebieg przełączania z HT/LS na HS/LT i z powrotem byłby powtarzany ciągle (efekt „stop i start”), a wówczas niemożliwe byłoby wiercenie ciągłe. Dzięki wbudowanemu samopodtrzymywaniu przerywa się efekt „stop i start”. Samopodtrzymywanie osiąga się za pomocą przekaźnika czasowego 232, który dysponuje możliwością nastawy czasu.

Układ połączeń hydraulicznych silnika hydraulicznego pokazany na fig. 5 odpowiada w znacznym stopniu układowi z fig. 4. Tu także przy ręcznym uruchamianiu trybu HS/LT elektromagnes 247 zaworu przełączającego 248 znajduje się w stanie beznapięciowym. Zawór przełączający 248 jest przełączany w stan spoczynkowy 249 za pomocą sprężyny 277. Ciśnienie hydrauliczne występujące w przewodzie kontrolnym 222 w czasie ruchu silnika hydraulicznego 208 jest zablokowane. Na fig. 5 są pokazane druga pozycja 250 zaworu przełączającego 248, przewód 251 zbiornika, zawór 252, jego pozycja spoczynkowa 253 i jego druga pozycja 254. Zawór przełączający 248 w pozycji 250 włącza się, zawory 203, 252 i 257 znajdują się w stanie spoczynku, a zawór 262 znajduje się w pozycji 263. PrzewOdy 268, 269, 270, zbiorniki hydrauliczne 271, 272 i głowice sterujące 255, 260 są w pozycji spoczynkowej 249 zaworu przełączającego 248 odciążane ciśnieniowo przez przewód 251 zbiornika. Zawory 252, 257 wprowadzane są w stan spoczynku za pomocą sprężyn 278, 279. Za pomocą pozycji spoczynkowej 257 przewód 273 i głowica sterująca 265 zaworu 262 są odciążane przewodem 261 zbiornika. Zawór 262 zostaje przełączony w pozycję 263 i zablokowany za pomocą ustalacza 281.

177 496

Elektromagnes 202 zaworu przełączającego 203 znajduje się w stanie beznapięciowym. Zawór 203 zostaje przełączony w pozycję spoczynkową 204 za pomocą sprężyny 282. Wolny przepływu oleju sterującego do zaworu pilotowego 207, który jest zasilany olejem sterującym pod ciśnieniem przewodami 276, 205 i 206, przełącza silnik hydrauliczny 208 na tryb HS/LT zgodnie z fig. 5.

Dalsze cechy rozwiązania uwidoczniono na fig. 4 i 5. Dla samopodtrzymywania zaworu 252 jest istotna pozycja 254, przy czym samopodtrzymywanie osiąga się za pomocą istniejącej w zbiorniku 272 energii hydraulicznej i nastawnego dławika 283 dla zakresu czasowego T1. Energia występująca w zbiorniku 272 utrzymuje głowicę sterującą 255 zaworu 252 podczas spadku ciśnienia w fazie przełączania z trybu HS/LT na tryb HT/LS, dla zakresu czasowego T1 w pozycji 254. Za pomocą dławika 283 zostaje określony zakres czasowy T1 samopodtrzymywania. Po tym czasie siła na głowicy sterującej 255 jest większa niż ustalona siła sprężyny 279. Zawór 252 pozostaje w przełączonej pozycji 254. Ustawione maksymalne ciśnienie w układzie hydraulicznym może być teraz przestawione na tryb HT/LS.

Na fig. 6 pokazano jednostkę sterowania wstępnego 101 dla zaworu 11. Jednostka ta składa się z obudowy 103, z której wystają od góry popychacze 104, które obciążone są sprężyną 105. Na obudowie 103 jest osadzone urządzenie regulujące 115 z dźwignią wejściową 106, elementem blokującym 102 oraz dźwignią wyjściową 107, przy czym dźwignia wejściowa 106 jest prowadzona na kwadrancie 108 i może zawsze wychylać się o kąt 25° w obie strony. Całe urządzenie regulujące 115 jest otoczone mieszkiem gumowym 109, który jest zamocowany na płycie mocującej 116 i z drugiej strony na mostku 119 dźwigni wejściowej 106.

Element blokujący 102, który jest umieszczony między popychaczami 104, składa się z kilku jednostek blokujących 110, 111, które zostają dociśnięte poprzez sprężyny 105 i popychacze 104 w położenie blokujące, tak że wtedy nie jest możliwe uruchomienie jednostki sterowania wstępnego 101. Uruchomienie to następuje bezpośrednio i w sposób zamierzony za pomocą dźwigni wejściowej 106.

Jednostki blokujące 110, 111 (które są umieszczone w elemencie blokującym 102 w ten sposób, że przy układzie według fig. 6 nie można zobaczyć, że są ułożyskowane jako działające przeciwsobnie) przy nacisku popychaczy 104 wychylają się do pozycji zablokowania. Przy tym wychylają się one wokół punktu obrotu 120, który jest położony stosunkowo daleko w kierunku do dołu, tak że już przy lekkim ruchu popychacza lub popychaczy 104 następuje pewne zablokowanie jednostek blokujących 110, 111. Ruch ten jest wspomagany przez nie pokazane tu sprężyny 121, tak że już przy stosunkowo małych siłach powrotnych następuje zablokowanie jednostki wstępnego sterowania oraz zaworu 150.

Wszystkie wymienione cechy, także te wynikające samodzielnie z rysunku, stanowią o istocie wynalazku same lub we wzajemnej kombinacji.

177 496

Fig. 2 Fig, 3 cn

I

tn

CM

' ΓΜ <X>

cn < cm

177 496

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Hydrauliczny przyrząd udarowy mający obudowę obejmującą koniec ciągu rurowego i zawieraj ącą mechanizm obrotowy dla tego ciągu rurowego, która to obudowa w otworze wewnętrznym zawiera bijak poruszający się ruchem posuwisto-zwrotnym oddziałowujący na ciąg rurowy oraz sterowany za pomocą zaworu suwakowego obrotowego z silnikiem obrotowym, przy czym zawór suwakowy obrotowy i silnik są usytuowane na lub w obudowie niezależnie od bijaka, znamienny tym, że zawór suwakowy obrotowy (15) jest połączony niezależnie od silnika (16) stanowiącego korzystnie hydrauliczny silnik napędowy, za pomocą kanałów (20, 22, 24) z przyłączem (21, 23) pompy i zbiornika i obustronnymi powierzchniami tłokowymi (Al, A2) bijaka (25), przy czym silnik obrotowy (16) ma własny przewód zasilający.
2. Przyrząd według zastrz. 1, znamienny tym, że zawór suwakowy obrotowy (15) zawiera obudowę sterowniczą (18) połączoną, rozłącznie z obudową (3).
3. Przyrząd według zastrz. 1, znamienny tym, że zawór suwakowy obrotowy (15) jest otoczony umieszczoną w obudowie sterowniczej (18) tuleją (30), która zawiera otwory sterujące (31, 33, 35) odpowiadające otworom sterującym (32, 34, 36) w zaworze suwakowym obrotowym, wykonanym w postaci szczelin (37), przy czym otwory sterujące (31, 33, 35) są połączone kanałami (20, 22) z przyłączem (21) pompy i przyłączem (23) zbiornika.
4. Przyrząd według zastrz. 1, znamienny tym, że silnik (16) zaworu suwakowego obrotowego (15) jest połączony rozłącznie z obudową sterowniczą (18) i jest sterowany bezstopniowo.
5. Przyrząd według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że otwory sterujące (35, 36) stanowią kanał (38) na przeciwnym względem silnika (16) końcu (39) zaworu suwakowego obrotowego (15) i łączą zawór (15) kanałem (24) z bijakiem (25).

.
6. Przyrząd według zastrz. 1, znamienny tym, że bijak (25) jest wyposażony w dwa pierścienie tłokowe (26, 28) usytuowane we wzajemnym odstępie, przy czym pierścień tłokowy (26) odwrócony względem końca udarowego (27) w postaci stożka ściętego ma większą powierzchnię (A2) niż powierzchnia (Al) zwróconego do końca udarowego pierścienia tłokowego (28), którego powierzchnia (Al) jest stale połączona z przyłączem (21) pompy kanałem (20).
7. Przyrząd według zastrz. 1, znamienny tym, że na obu stronach pierścienia tłokowego (28), który jest połączony stale z przyłączem (21) pompy kanałem (20), jest umieszczone przyłącze do otworu (41, 42) redukującego ciśnienie.
8. Przyrząd według zastrz. 1 albo 3, znamienny tym, że kanały (20, 22, 24) do przyłącza (21) pompy i przyłącza (23) zbiornika oraz bijaka (25) połączone są dodatkowo poprzez otwory kątowe (43, 44, 45) ze ścianą zewnętrzną (46) obudowy.
9. Przyrząd według zastrz. 1, znamienny tym, że urządzenie sterujące (9) ma zawór suwakowy obrotowy (15) i silnik (16) z centralnym smarowaniem (10), sterowanym za pomocą zaworu (11) z zaworem (12) ze wstępnym wysterowywaniem, który to zawór posiada umieszczoną pomiędzy dźwignią wejściową (106) i popychaczami (104) dźwignię wyjściową (107) , utworzoną jako obustronnie obciążająca popychacze (104) lub obciążana przez nie i znajdującą się pod działaniem elementu blokującego (102) prowadzonego na kwadrancie (108) i połączonego z dźwignią wejściową (106), przy czym element blokujący (102) jest wyposażony w kilka wzajemnie przesuwnych jednostek blokujących (110,111).
10. Przyrząd mający obudowę obejmującą koniec ciągu rurowego i zawierającą mechanizm obrotowy dla tego ciągu rurowego, która to obudowa w otworze wewnętrznym zawiera bijak poruszający się ruchem posuwisto-zwrotnym oddziałowujący na ciąg rurowy oraz sterowany za pomocą zaworu suwakowego obrotowego z silnikiem obrotowym, przy czym zawór suwakowy obrotowy i silnik są usytuowane na lub w obudowie niezależnie od bijaka,

177 496 znamienny tym, że mechanizm obrotowy (5) dla ciągu rurowego (2) zawiera silnik sterowany za pomocą dwubiegowego napędu automatycznego (6), którego zaworowi pilotowemu (207) jest przyporządkowany zawór sterujący (203) stale zasilany olejem sterującym przez zawór pilotowy (207), silnik (208) zaś jest zaopatrzony w wyłącznik ciśnieniowy (224) nastawiony na niższe ciśnienie P1 i wyłącznik ciśnieniowy (234) nastawiony na wyższe ciśnienie P2, przy czym wyłączniki ciśnieniowe (224, 234) są połączone każdorazowo z zaworem sterującym (203) poprzez wskaźnik przełączeniowy (227) z połączeniem pośrednim z nastawnym przekaźnikiem czasowym (232, 237) z samopodtrzymywaniem.
11. Przyrząd według zastrz. 10, znamienny tym, że wyłączniki ciśnieniowe (224, 234) stanowią nastawiane za pomocą siły sprężyn (278, 279) zawory hydrauliczne (252, 257), które są połączone poprzez zawór hydrauliczny (262) z zaworem sterującym (203) i którym są przyporządkowane zasobnik (272, 271) oraz nastawny dławik (282, 284).
12. Przyrząd według zastrz. 10, znamienny tym, że w przewodzie kontrolnym (222) wbudowany jest zawór grzybkowy dwudrogowy (223).
13. Przyrząd według zastrz. 10, znamienny tym, że zawór sterujący (203) jest zaopatrzony w sprężynę (282) zadającą położenie spoczynkowe (204) i elektromagnesy (202).
14. Przyrząd według zastrz. 10, znamienny tym, że przełącznik trybu pracy (201) ma ustawianie automatyczne i ręczne oraz diody świetlne (212, 233, 244, 246) wskazujące poszczególne ustawienia przełącznika.