PL198028B1 - Tłok do stosowania w młocie udarowym i młot udarowy do wiercenia otworu w skale - Google Patents

Abstract

1. T lok do stosowania w m locie udarowym do wiercenia otworu zawieraj acy: osiowy otwór przelotowy, pierwszy kana l rozci agaj acy si e ku do lowi od górnej czo lowej po- wierzchni t loka, drugi kana l biegn acy ku górze, przy czym drugi kana l okre slony jest przez wn ek e uformowan a na zewn etrznej obwodowej powierzchni bocznej t loka, przy czym górny koniec tej wn eki rozstawionej w odst epach ku do lowi od górnej czo lowej powierzchni; trzeci kana l rozci a- gaj acy si e od osiowego otworu przelotowego do zewn etrz- nej obwodowej powierzchni bocznej t loka i przecinaj acy dolny koniec pierwszego kana lu; oraz czwarty kana l rozci a- gaj acy si e od osiowego otworu przelotowego do zewn etrz- nej obwodowej powierzchni bocznej t loka i przecinaj acy górny koniec drugiego kana lu, znamienny tym, ze t lok zawiera górn a i doln a cz esc, przy czym dolna cz esc ma mniejszy przekrój poprzeczny ni z górna cz esc przez co górna cz esc formuje ku do lowi czo low a powierzchni e (19) przy polaczeniu pomi edzy cz esciami górn a i doln a, pierw- szy kana l (17) jest rozmieszczony promieniowo skierowany do wewn atrz od zewn etrznej obwodowej powierzchni (138) bocznej t loka, drugi kana l (180) rozci aga si e ku górze od dolnej powierzchni czo lowej (22) górnej cz esci t loka, przy czym zewn etrzna obwodowa powierzchnia boczna (138) zawiera promieniowo zewn etrznie wystaj ace zebro (184) usytuowane pomi edzy górnym ko ncem a dolnym ko ncem wn eki. PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest tłok do stosowania w młocie udarowym i młot udarowy do wiercenia otworu skale.

Niniejszy wynalazek jest odniesieniem do wynalazku ujawnionego w zgłoszeniu US nr 09/099 686, zgłoszonego 15 czerwca 1998 roku, a obecnie patentu US o numerze 6 062 322 oraz opisany w polskim opisie patentowym nr PL 189422.

Tłok młota wiertniczego ujawniony jest w europejskim opisie patentowym EP 336 010, cytowany tu jako stan techniki. Tłok posiada środkowy kanał, do którego podłączone są przewody. Przewody zapewniają rozprowadzenie powietrza do dolnej i górnej komory poprzez obwodowe rowki w tłoku. Znany tłok ma skomplikowaną budowę geometryczną i jego konstrukcja nie uwzględnia oporów. Ponadto, znany młot posiada odwracalną obudowę, w której rowki przewodzące powietrze robocze wykonane są mechanicznie. Umożliwia to wejście oleju w przepływające powietrze, które dociera do przestrzeni pomiędzy tłokiem i wewnętrzną powierzchnią obudowy smarując powierzchnie przylegania współpracujących części. Jednakże, rowki przewodzące powietrze w obudowie osłabiają obudowę i utrudniają jej wykonanie. Byłoby pożądane wykonanie mocniejszej obudowy, która byłaby względnie łatwa w wykonaniu i, która nadal zapewniałaby smarowanie powierzchni przylegania współpracujących części.

Cytowany tu jako stan techniki, inny młot wiertniczy ujawniony jest w opisie patentowym US 4 015 670, gdzie tłok porusza się ruchem postępowo-zwrotnym w wydrążonej rurze zasilającej powietrzem, która rozciąga się przez środkowy otwór tłoka. Kanały dla przepływu sprężonego powietrza z rury zasilającej powietrzem do komór znajdujących się powyżej i poniżej tłoka, by uzyskać ruch postępowo-zwrotny tłoka, umieszczone są całkowicie w tłoku. To znaczy, niektóre z kanałów biegną od środkowego otworu do górnej powierzchni tłoka, a inne kanały biegną od środkowego otworu do dolnej powierzchni tłoka. Problem w takim układzie powstaje wtedy, gdy dolna powierzchnia tłoka uderza w wiertło, wtedy zakończenia kanałów umieszczone w dolnej powierzchni zostaną co najmniej częściowo zablokowane przez wiertło. Również, uderzenia te mogą spowodować pęknięcia w dolnej powierzchni wokół zakończeń kanałów.

Kolejna wada wyżej wymienionego młota pojawia się, gdy tłok porusza się ruchem postępowo-zwrotnym w wydrążonej rurze zasilającej powietrzem rozciągającej się przez środkowy otwór tłoka. Rura zasilająca typowo zamontowana jest do podzespołu górnego świdra i utrzymuje zawór jednodrogowy zdolny do zamykania środkowego otworu podzespołu górnego, przez który przepływa powietrze robocze w celu zapobieżenia, by woda i inne substancje napływowe nie przedostawały się ku górze przez podzespół górny podczas przerw, gdy przepływa przez nie niesprężone powietrze. Konstrukcje stosowane do zamontowania rury zasilającej mogą zwiększyć wysokość świdra. W niektórych przypadkach, sworzeń rozciąga się promieniowo przez podzespół górny i rurę zasilającą w miejscu poniżej zewnętrznego gwintu podzespołu górnego, by przymocować rurę zasilającą, lecz taki sworzeń działa jako ograniczenie zmniejszając objętość przepływającego powietrza w rurze zasilającej. Również, konieczne jest wykonanie zewnętrznej średnicy rury zasilającej o wąskim zakresie tolerancji w stosunku do wewnętrznej średnicy podzespołu górnego, by zapewnić dokładne połączenie pomiędzy nimi, w celu ustabilizowania rury zasilającej i zapobieżenia uciekaniu powietrza roboczego wokół zewnętrznej strony rury zasilającej. Potrzeba zapewnienia takiej wysokiej precyzji wykonania dodatkowo znacznie zwiększa koszty wytwarzania. W związku z tym, pożądane byłoby zaprojektowanie rury zasilającej i uproszczenie montażu urządzenia.

Celem niniejszego wynalazku jest zaprojektowanie tłoka dla młota do wiercenia otworu, który zapewniałby dobre smarowanie współpracujących ze sobą powierzchni.

Dodatkowym celem jest zaprojektowanie tłoka dla młota do wiercenia otworu, który byłby ekonomiczny w produkcji.

Innym celem jest zaprojektowanie wydajnego młota do wiercenia otworu, który byłby stosunkowo prosty do wytworzenia i który składałby się z minimalnej ilości części.

Tłok do stosowania w młocie udarowym do wiercenia otworu zawierający: osiowy otwór przelotowy, pierwszy kanał rozciągający się ku dołowi od górnej czołowej powierzchni tłoka, drugi kanał biegnący ku górze, przy czym drugi kanał określony jest przez wnękę uformowaną na zewnętrznej obwodowej powierzchni bocznej tłoka, przy czym górny koniec tej wnęki rozstawionej w odstępach ku dołowi od górnej czołowej powierzchni; trzeci kanał rozciągający się od osiowego otworu przelotowego do zewnętrznej obwodowej powierzchni bocznej tłoka i przecinający dolny koniec pierwszego kaPL 198 028 B1 nału; oraz czwarty kanał rozciągający się od osiowego otworu przelotowego do zewnętrznej obwodowej powierzchni bocznej tłoka i przecinający górny koniec drugiego kanału, według wynalazku charakteryzuje się tym, że tłok zawiera górną i dolną część, przy czym dolna część ma mniejszy przekrój poprzeczny niż górna część przez co górna część formuje ku dołowi czołową powierzchnię przy połączeniu pomiędzy częściami górną i dolną, pierwszy kanał jest rozmieszczony promieniowo skierowany do wewnątrz od zewnętrznej obwodowej powierzchni bocznej tłoka, drugi kanał rozciąga się ku górze od dolnej powierzchni czołowej górnej części tłoka, przy czym zewnętrzna obwodowa powierzchnia boczna zawiera promieniowo zewnętrznie wystające żebro usytuowane pomiędzy górnym końcem a dolnym końcem wnęki.

Żebro zawiera zewnętrzną powierzchnię, która stanowi poszerzenie cylindrycznej powierzchni tłoka.

Ponadto tłok zawiera wiele wnęk, które są obwodowo od siebie oddalone.

Młot udarowy do wiercenia otworu w skale, według wynalazku charakteryzuje się tym, że składa się z cylindrycznej obudowy posiadającej wewnętrzną powierzchnię, pierścieniowy rowek uformowany w wewnętrznej powierzchni i oddalony od górnego i dolnego zakończenia obudowy, oprawy wiertła zamontowanej w dolnej części obudowy i formującej skierowany ku górze otwarty środkowy kanał, wiertła zamontowanego w oprawie wiertła i posiadającego część kowadłową wystającą ku górze w środkowym kanale oprawy wiertła, podzespołu górnego zamontowanego w górnej części obudowy, wydrążonej rury zasilającej przymocowanej do podzespołu górnego i rozciągającej się ku dołowi wzdłuż wzdłużnej osi środkowej obudowy i określającej środkowy kanał przystosowany do przewodzenia sprężonego powietrza zawierającego smar, gdzie rura zasilająca posiada górny otwór i dolny promieniowy otwór oddalone osiowo od siebie, ponadto składa się z tłoka, przedstawionego wcześniej i zamontowanego dla osiowego ruchu postępowo-zwrotnego wewnątrz obudowy oraz umieszczonego poniżej podzespołu górnego i powyżej oprawy wiertła, gdzie tłok każdy z trzecich i czwartych kanałów, umieszczony jest tak, by okresowo kontaktować się z dolnym otworem rury zasilającej podczas ruchu postępowo-zwrotnego tłoka, w celu wystawienia wewnętrznej powierzchni obudowy na powietrze zawierające smar, gdzie żebro umieszczone jest promieniowo naprzeciw rowka, gdy dolny otwór kontaktuje się z czwartym kanałem, by umożliwić przepływ powietrza zawierającego smar przez rowek i przez żebro od górnego zakończenia wgłębienia do jego dolnego zakończenia, dolną część tłoka umieszczoną tak, by poruszać się ku dołowi wewnątrz środkowego kanału oprawy wiertła i by uderzać część kowadłową wiertła, ze skierowaną ku dołowi powierzchnią czołową górnej części tłoka oddaloną powyżej wiertła i oprawy wiertła.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1A, 1B, 1C i 1D przedstawiają młot do wiercenia otworu według niniejszego wynalazku w przekroju podłużnym odpowiednio w pierwszym, drugim, trzecim i czwartym położeniu, fig. 2A przedstawia w przekroju podłużnym tłok według niniejszego wynalazku, fig. 2B i 2C przedstawiają odpowiednio widok z dołu i z góry tłoka z fig. 2A, fig. 2D przedstawia tłok według niniejszego wynalazku w widoku z boku, fig. 3A przedstawia przekrój podłużny rury zasilającej powietrzem według niniejszego wynalazku, fig. 3B przedstawia przekrój poprzeczny wzdłuż linii 3B-3B z fig. 3A, fig. 4 przedstawia przekrój podłużny górnej części rury zasilającej z zamontowanym na niej zaworem, fig. 5 przedstawia w częściowym przekroju sworzeń mocujący rurę według niniejszego wynalazku, fig. 6 przedstawia przekrój podłużny obudowy według wynalazku, fig. 7 przedstawia przekrój podłużny nylonowej tulei według wynalazku, fig. 8 przedstawia przekrój podłużny przez człon uszczelniający według wynalazku, fig. 9 przedstawia w widoku z góry drugi wyróżniony przykład wykonania tłoka według niniejszego wynalazku, fig. 10 przedstawia przekrój podłużny wzdłuż linii 10-10 z fig. 9, fig. 11 przedstawia przekrój podobny do fig. 10 ze zmodyfikowaną obudową, fig. 12 przedstawia przekrój poprzeczny wzdłuż linii 12-12 z fig. 10.

Figury 1A, 1B, 1C, 1D przedstawiają wyróżniony przykład wykonania młota do wiercenia otworu 10 według niniejszego wynalazku. Młot 10 posiada odwracalną zewnętrzną cylindryczną obudowę 11, która poprzez podzespół górny 14 jest przyłączalna do obrotowego ciągu rur wiertniczych, niepokazanego, przez które przesyłane jest sprężone powietrze. Podzespół górny posiada zewnętrzny gwint 14A do połączenia z obudową 11. Wewnętrzna ściana obudowy 11 nie posiada kanałów powietrznych w postaci rowków, a zatem jest mocna i względnie prosta w produkcji. (Mogą być zaprojektowane częściowo-utrzymujące rowki 11B na części wewnętrznej ściany stykającej się z tłokiem tylko w celu utrzymania, jeśli zastosowana jest odwracalna obudowa 11 - fig. 6). Tłok 16 młota porusza się ruchem postępowo-zwrotnym w cylindrycznej obudowie 11, i sprężone powietrze robocze jest kierowane na przemian do górnego i dolnego zakończenia tłoka, by spowodować jego ruch postępowo4

PL 198 028 B1 zwrotny w obudowie. Każde skierowane ku dołowi uderzenie tłoka skutkuje uderzeniem na część kowadłową 30 wiertła 13 zamontowanego wewnątrz podzespołu napędowego 12 w dolnej części cylindrycznej obudowy 11. Jak pokazano na fig. 1A-1D, tłok 16 i wiertło 13 posiadają zasadniczo odwrotne (odwrócone) względem siebie kształty. A mianowicie, tłok ma szeroką górną część i wąską część dolną, natomiast wiertło ma szeroką dolną część i wąską część górną.

Ogólnie rzecz biorąc, w przypadku, gdy fala uderzeniowa przekazywana jest przez tłoki i wiertła, stwierdzono, że wpływ spowodowany zmiennością przekroju poprzecznego obszaru A, moduł Younga E i gęstość ρ, mogą być określone przez parametr Z, zwany impedancją. Znaczenie impedancji zostało omówione w opisie patentowym US 5 305 841. Impedancja Z=AE/c, gdzie c=(E/p)1/2, określa moduł fali sprężystej. A zatem Z=2Ap.

Tłok 16 według niniejszego wynalazku (patrz fig. 2A-2D) posiada dolną część 16B i górną część 16A, która łączy ślizgowo wewnętrzną ścianę obudowy 11. Górna część 16A ma długość LM1 i impedancję ZM1, podczas gdy dolna część 16B ma długość LT1 i impedancję ZT1. Stosunek ZM1/ZT1 zawiera się w zakresie 3,5-5,8. Ponadto, stosunek LM1/LT1 lub TM1/TT1 zawiera się w zakresie 1,0-3,0, korzystnie 1,5-2,5, gdzie TM1 jest parametrem czasu tylnej części 16A tłoka, a TT1 jest parametrem czasu dolnej części 16B tłoka. Definicja parametru czasu T jest T=L/c, gdzie L jest długością części o której mowa, a c jest prędkością fali sprężystej w części, o której mowa. A zatem, dla części 16A, TM1=LM1/cM1, a dla części 16B TT1=LT1/cT1. Powodem konieczności uwzględnienia parametru czasu T zamiast długości L jest to, że różne części mogą być wykonane z różnych materiałów, które mają różne wartości prędkości fali sprężystej c.

Każda z części 16A i 16B posiada bazowy cylindryczny kształt i dolna cylindryczna część 16B posiada mniejszą średnicę, przez co pośrednie czoło zakończenia lub skierowana ku dołowi powierzchnia czołowa kołnierza 22 utworzona jest na górnej części 16A, która to powierzchnia jest korzystnie prostopadła do linii środkowej CL młota. Konstrukcja tłoka bazuje na takim założeniu, by rozkład masy tłoka 16 był taki, by wstępnie mniejsza masa, mianowicie część 16B, kontaktowała się z wiertłem 13. Następnie występuje większa masa, mianowicie część 16h. Stwierdzono, że przez taki rozkład prawie cała energia kinetyczna tłoka przekazywana jest na skałę poprzez wiertło.

Wewnętrzna cylindryczna ściana 37 tłoka określa środkowy kanał 31 i jest umieszczona tak, by ślizgała się na współosiowej rurze regulacyjnej lub rurze zasilającej 15, która jest przymocowana do podzespołu górnego 14. Rura zasilająca 15 jest wydrążona i posiada promieniowe otwory wlotowe powietrza 20 i promieniowe otwory wylotowe powietrza 21. Górna część 16A tłoka posiada wiele kanałów 17, 18, 24 i 25 do przepływu sprężonego powietrza. Pierwszy kanał 17 kontaktuje się z górną płaszczyzną zakończenia 19 tłoka i jest otwarty w ścianie 37 tłoka poprzez trzeci kanał 24 umieszczony w oddaleniu wzdłuż długości tłoka. Drugi kanał 18 tłoka kontaktuje się z kołnierzem 22 i jest otwarty w ścianie 37 tłoka poprzez czwarty kanał 25 umieszczony w oddaleniu powyżej trzeciego kanału 24. A zatem, drugi kanał 18 nie jest otwarty na obu górnej i dolnej powierzchniach 19, 27 tłoka. Kanały 17 i 18 są promieniowo oddalone od zewnętrznego obwodu tłoka poprzez ścianę 38, by wzmocnić tłok i ograniczyć wyciek powietrza. Linie środkowe CL1 i CL2, odpowiednio kanałów 17 i 18, są zasadniczo wzajemnie równoległe i zasadniczo równoległe do linii środkowej CL tłoka. Linie środkowe CL3 i CL4 kanałów 24 i 25 są zasadniczo wzajemnie równoległe i zasadniczo prostopadłe do linii środkowej tłoka. Średnice kanałów 17, 24, 18 i 2b są zasadniczo takie same. Linie środkowe CL1 i CL3, odpowiednio kanałów 17 i 24, korzystnie przecinają się ze sobą, i linie środkowe CL2 i CL4, odpowiednio kanałów 18 i 25, również korzystnie przecinają się ze sobą, ze względu na wytrzymałość zmęczeniową i wydmuch powietrza.

Kanały 24 i 25 otwarte na cylindrycznym zewnętrznym obwodzie tłoka i zapewniają dobre smarowanie powierzchni ślizgowych tłoka oraz ułatwiają wykonanie tłoka, jak na przykład w etapach wiercenia i uderzania. To znaczy, olej, który jest załadowany w sprężone powietrze, będzie umieszczony na (a zatem będzie smarował) wewnętrznej ścianie 11a obudowy pomimo, że promieniowe zewnętrzne zakończenia kanałów 24 i 25 są zasadniczo stale uszczelnione przez wymienioną ścianę wewnętrzną. Kanały 17 są oddalone od siebie w odstępie około 90°, a kanały 18 są oddalone od siebie w odstępie około 180°.

Pokazano cztery pierwsze otwory kanałów 17 w górnej powierzchni 19 (fig. 2C) i tylko dwa drugie otwory kanałów 18 w pośredniej płaszczyźnie zakończenia 22 (fig. 2B). Jednakże, mogą być zastosowane inne układy kanałów, jak na przykład trzy pierwsze kanały i trzy drugie kanały.

Dolna część 16B ślizga się wewnątrz środkowego kanału 39 dolnej komory członu uszczelniającego, który spoczywa na wspornikach 33. Zewnętrzna ściana 40 dolnej części 16B ślizga się po

PL 198 028 B1 wewnętrznej ścianie górnej części 39a środkowego kanału 39, by wytworzyć uszczelnienie pomiędzy nimi. Dolna komora członu uszczelniającego 36 ma generalnie kształt bazowy cylindryczny, i posiada rowki 36a do umieszczenia w nich O-pierścieniowych uszczelek, które łączą wewnętrzną powierzchnię 11A obudowy 11. Część kowadłowa 30 wiertła 13 umieszczona jest wewnątrz dolnej powiększonej części 39b środkowego kanału 39. A zatem człon uszczelniający 36, razem z podzespołem dolnym 12, tworzą oprawę wiertła.

Dolna komora 26 utworzona jest w sposób ciągły pomiędzy tłokiem 16 i członem uszczelniającym 36. Podczas uderzenia tłoka ku dołowi, dolna część 16B tłoka osiąga położenie pokazane na fig. 1B, gdzie góra środkowego kanału 39 członu uszczelniającego 36 jest zamknięta. W tym momencie, otwory wylotowe powietrza 21 w rurze zasilającej również są zamknięte. A zatem, utworzona dolna komora 26a jest zamknięta na zewnątrz. Odtąd, powietrze w dolnej komorze zacznie się sprężać, gdy tłok dalej opadnie. Ewentualnie, tłok uderzy w wiertło 13 (fig. 1C), przez co utworzy się dolna komora 26b.

Sprężone powietrze jest w sposób ciągły dostarczane do środkowego otworu 41 podzespołu górnego podczas pracy młota. Otwór 41 łączy się ze stożkowym gniazdem zaworu 42, który następnie łączy się ze środkowym rozszerzonym wydrążeniem 43. Rura zasilająca 15 rozciąga się w środkowym wydrążeniu 43 podzespołu górnego 14. Tuleja 45 rozciąga się wokół części rury regulacyjnej 15 w położeniu poniżej wlotu powietrza 20, w celu ustabilizowania rury zasilającej wewnątrz wydrążenia. Tuleja posiada pierścieniowe rowki 45b na jej zewnętrznym obwodzie (fig. 7), by przyjąć O-pierścieniowe uszczelki, które tworzą uszczelnienie na wewnętrznej powierzchni podzespołu górnego. Tuleja może być wykonana z dowolnego materiału, ale korzystnie wykonana jest z lekkiego materiału, takiego jak tworzywo sztuczne (na przykład Nylon®), w celu zmniejszenia ciężaru działającego na sworznie 44, które są opisane poniżej.

Ponieważ w celu ustabilizowania rury zasilającej zastosowano tuleję 45, nie ma potrzeby wykonania zewnętrznej średnicy rury zasilającej o wąskim przedziale tolerancji w stosunku do wewnętrznej średnicy podzespołu górnego, gdyż tuleja zapewnia, że rura zasilająca będzie stabilna, i że powietrze robocze nie wycieknie ku dołowi przez tuleję.

Rura zasilająca przymocowana jest do podzespołu górnego poprzez środki w postaci dwóch bocznych sworzni 44 (fig. 5), które biegną przez ustawione promieniowo otwory utworzone w dolnej części podzespołu górnego, tulei 45 i górnej części rury 15. Otwory 15a i 45a utworzone, odpowiednio, w rurze regulacyjnej 15 i tulei 45, pokazane są na fig. 3A i 3B. Każdy sworzeń 44 biegnie od rury 15 do zewnętrznego gwintu 14a podzespołu górnego, i nie rozciąga się do wnętrza rury, przez co nie zmniejszają ilości przepływającego powietrza w rurze, co mogłoby zaistnieć, gdyby sworznie przechodziły całkowicie przez rurę. Górna część rury 15 utrzymuje zawór jednokierunkowy 35, który jest sprężyście umieszczony na rurze 15 poprzez środki w postaci ściśniętej sprężyny zwojowej 50 (fig. 4), która utrzymuje zawór w zamknięciu podczas cykli, gdy otwory 21 rury zasilającej są zablokowane przez wewnętrzną ścianę 37 tłoka 16.

Młot funkcjonuje następująco, w odniesieniu do fig. 1A do 1C. Fig. 1C przedstawia położenie uderzeniowe tłoka 16. Należy zwrócić uwagę na to, że podczas operacji wiercenia dolna komora 26 znajdująca się pomiędzy tłokiem i członem uszczelniającym 36, nie staje się krótsza niż długość L2: dolnej komory 26b pokazanej na fig. 1C. Przednie zakończenie 27 tłoka uderzyło właśnie w część kowadłową 30 wiertła 13. Fala uderzeniowa będzie przekazana przez wiertło na nakładki z węglików spiekanych znajdujące się na czołowej powierzchni wiertła, w ten sposób rozbijając materiał skalny. Młot jest jednocześnie obracany przez ciąg wiertniczy, nie pokazany.

Tłok będzie następnie poruszał się do góry na skutek odskoku od wiertła i na skutek dostarczenia sprężonego powietrza z otworów wylotowych powietrza 21 rury regulacyjnej 15 przez kanały 25 i 18. Tłok zamknie otwory 21 podczas ruchu ku górze tak, że nie będzie przechodzić więcej sprężonego powietrza przez otwory 21. Odpowiednio, sprężyna 50 będzie pchać zawór 35 ku górze do położenia, które zamknie kanał 41 (fig. 1B), odtąd przepływ powietrza zostanie zablokowany. Tłok 16 wciąż porusza się ku górze na skutek jego pędu oraz wskutek rozprężającego się powietrza w dolnej komorze. Ruch tłoka będzie kontynuowany do momentu, gdy siła działająca ku dołowi na górną powierzchnię 19 tłoka stanie się większa od siły działającej ku górze na pośrednią płaszczyznę zakończenia 22 tłoka. W międzyczasie, ani górna komora 32, ani dolna komora 26, nie kontaktują się z dostarczanym powietrzem lub z kanałami wylotowymi (fig. 1B).

W położeniu pokazanym na fig. 1A, dolna komora 26 została otwarta na zewnątrz, gdyż wewnętrzna ściana 39 dolnej komory członu uszczelniającego 36 i zewnętrzna ściana 40 dolnej części 16B, nie łączą się ze sobą. A zatem, powietrze będzie napływać z dolnej komory przez

PL 198 028 B1 wiertło 13, by wydmuchnąć pył wiertniczy. Górna komora 32 jest teraz zasilana sprężonym powietrzem przez otwory 21 i kanały 24, 17. Jednakże, tłok wciąż porusza się ku górze tak, że ewentualnie otwory 21 zostaną zamknięte podczas, gdy ciśnienie sprężonego powietrza w zamkniętej górnej komorze 32 podniesie się do poziomu odpowiadającego prawie ciśnieniu dostarczanego powietrza zasilającego rurę regulacyjną 15. W tym etapie tłok przestaje poruszać się ku górze. Następnie zaczyna się ruch ku dołowi na skutek działania siły sprężystości zagęszczonego powietrza w zamkniętej górnej komorze 32. Ruch ku dołowi jest przyspieszany poprzez ciśnienie dodawane przez otwór dostarczający powietrze do górnej komory 32, gdy otwory 21 ustawią się w linii z kanałem 24. Tłok będzie kontynuował swój ruch ku dołowi do momentu, gdy powierzchnia 27 wydłużonej dolnej części 16B uderzy w wiertło 13, jak pokazano na fig. 1C.

Powyżej opisany cykl będzie kontynuowany tak długo jak sprężone powietrze będzie dostarczane do młota lub do momentu, gdy część kowadłowa 30 wiertła spocznie na wspornikach 33 wiertła, jak pokazano na fig. 1D. Ten drugi przypadek może zaistnieć, gdy wiertło natrafi na pustkę w skale lub gdy młot jest podnoszony. Następnie, by uniknąć uderzeń we wsporniki 33, dostarczane powietrze nie będzie poruszać tłokiem, ale raczej wyjdzie przez otwory 21 i przejdzie ścieżką oznaczoną strzałkami na fig. 1D na zewnątrz czoła młota. Jednakże, gdy młot ponownie zetknie się ze skałą, wiertło 13 będzie pchane w młocie do położenia z fig. 1C i wiercenie będzie na nowo podjęte przez dostarczenie sprężonego powietrza.

Testy wykazały, że młot według niniejszego wynalazku wierci 33% szybciej niż większość konkurencyjnych znanych młotów i zużywa 15% mniej powietrza.

Następnie, zgodnie z niniejszym wynalazkiem, przepływ powietrza prowadzony kanałami utworzonymi w tłoku nigdy nie zostanie zatamowany, gdy tłok uderzy w wiertło lub oprawę wiertła.

Zamocowanie rury zasilającej za pomocą sworzni biegnących przez część nagwintowaną podzespołu górnego, zmniejsza wysokość świdra. Ponieważ sworznie nie przechodzą przez rurę zasilającą, nie tamują przepływu powietrza.

Zastosowanie tulei pomiędzy rurą zasilającą i podzespołem górnym pozwala na to, by rura zasilająca była zamontowana stabilnie, bez potrzeby dopasowywania jej zewnętrznej średnicy, by ściśle odpowiadała wymiarom wewnętrznej średnicy podzespołu górnego. A zatem, rura zasilająca może być wykonywana w prosty i mniej kosztowny sposób.

Alternatywny przykład wykonania pokazany na fig. 9-12 posiada tłok 160, który jest podobny do tego opisanego w odniesieniu do fig. 2A-2D. Jednakże, drugie kanały nie są oddalone od zewnętrznej obwodowej bocznej powierzchni tłoka. Raczej każdy z drugich kanałów 180 jest utworzony poprzez wgłębienie utworzone w zewnętrznej obwodowej bocznej powierzchni 138 tłoka. A zatem, znajdują się tu dwa takie wgłębienia 180 umieszczone po przekątnej naprzeciw siebie. Górne zakończenie każdego wgłębienia 180 jest oddalone ku dołowi od skierowanej ku górze powierzchni czołowej 19. Każde wgłębienie utworzone jest przez sieczną 182 biegnącą przez zewnętrzną boczną powierzchnię 138 (fig. 12).

Pomiędzy górnym i dolnym zakończeniem wgłębienia 180 umieszczone jest biegnące promieniowo na zewnątrz żebro 184, które posiada zewnętrzną powierzchnię 186, która stanowi kontynuację zewnętrznej cylindrycznej powierzchni tłoka.

Obudowa 110 jest podobna do wcześniej opisanej obudowy 11, za wyjątkiem tego, że posiada promieniowy rowek 112 utworzony w jej wewnętrznej powierzchni 114. Rowek 112 jest umieszczony tak, by znajdował się równo z żebrem 184, gdy otwory wylotowe powietrza 21 rury zasilającej 15 są wyrównane z czwartymi kanałami 25, przez co powietrze przepływa wokół żebra 184 i dochodzi do dolnej komory 26.

Przykład wykonania ujawniony w połączeniu z fig. 9-12 zwiększa zalety osiągnięte przez wcześniejszy przykład wykonania ujawniony w połączeniu z fig. 1A-8 w tym, że powietrze zawierające smar będzie intensywniej przepływać wzdłuż zewnętrznej strony tłoka i będzie intensywniej smarować wewnętrzną powierzchnię 114 obudowy 110, ponieważ całkowita długość każdego wgłębienia 180 kontaktuje się z wewnętrzną powierzchnią 114. A zatem nastąpi tu lepsze smarowanie. Również, jakiekolwiek osłabienia zaistniałe w tłoku z fig. 2A z powodu cienkiej konstrukcji ściany oddzielającej drugie kanały 18 od zewnętrznego obwodu tłoka, są pominięte w tłoku z fig. 9-12, ponieważ taka konstrukcja ściany jest tu wyeliminowana.

PL 198 028 B1

Pomimo, że niniejszy wynalazek został opisany w połączeniu z jego wyróżnionymi przykładami wykonania, zrozumiałe jest przez znawców w tej dziedzinie techniki, że dodatki, usunięcia, modyfikacje i zastępstwa nie wyszczególnione w opisie, mogą być wykonane nie odchodząc od istoty i zakresu wynalazku.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Tłok, do stosowania w młocie udarowymdo wierceniaotworuzawierający: osiowy otwór przelotowy, pierwszy kanał rozciągający się ku dołowi od górnej czołowej powierzchni tłoka, drugi kanał biegnący ku górze, przy czym drugi kanał określony jest przez wnękę uformowaną na zewnętrznej obwodowej powierzchni bocznej tłoka, przy czym górny koniec tej wnęki rozstawionej w odstępach ku dołowi od górnej czołowej powierzchni; trzeci kanał rozciągający się od osiowego otworu przelotowego do zewnętrznej obwodowej powierzchni bocznej tłoka i przecinający dolny koniec pierwszego kanału; oraz czwarty kanał rozciągający się od osiowego otworu przelotowego do zewnętrznej obwodowej powierzchni bocznej tłoka i przecinający górny koniec drugiego kanału, znamienny tym, że tłok zawiera górną i dolną część, przy czym dolna część ma mniejszy przekrój poprzeczny niż górna część przez co górna część formuje ku dołowi czołową powierzchnię (19) przy połączeniu pomiędzy częściami górną i dolną, pierwszy kanał (17) jest rozmieszczony promieniowo skierowany do wewnątrz od zewnętrznej obwodowej powierzchni (138) bocznej tłoka, drugi kanał (180) rozciąga się ku górze od dolnej powierzchni czołowej (22) górnej części tłoka, przy czym zewnętrzna obwodowa powierzchnia boczna (138) zawiera promieniowo zewnętrznie wystające żebro (184) usytuowane pomiędzy górnym końcem a dolnym końcem wnęki.
2. 2. Tłokwedług zaste, 1, znamienny tym, że żebro (184) zawiera zewnętrzną powierzchnię (186), która stanowi poszerzenie cylindrycznej powierzchni tłoka.
3. 3. Tłok według zas^z. 2, znamiennn tym, że zawiera wiele wnęk, które są obwodowe od sśebie oddalone.
4. 4. MkO udarowy do wiercema otworu w skale, znamienny tym. że składa się z cyllndrycznej obudowy (11) posiadającej wewnętrzną powierzchnię (11a), pierścieniowy rowek (112) uformowany w wewnętrznej powierzchni (11a) i oddalony od górnego i dolnego zakończenia obudowy, oprawy wiertła (36, 12) zamontowanej w dolnej części obudowy i formującej skierowany ku górze otwarty środkowy kanał (39), wiertła (13) zamontowanego w oprawie wiertła i posiadającego część kowadłową (30) wystającą ku górze w środkowym kanale (39) oprawy wiertła (36, 12), podzespołu górnego (14) zamontowanego w górnej części obudowy, wydrążonej rury zasilającej (15) przymocowanej do podzespołu górnego (14) i rozciągającej się ku dołowi wzdłuż wzdłużnej osi środkowej obudowy i określającej środkowy kanał (39) przystosowany do przewodzenia sprężonego powietrza zawierającego smar, gdzie rura zasilająca posiada górny otwór (20) i dolny promieniowy otwór (21) oddalone osiowo od siebie, ponadto składa się z tłoka (160), przedstawionego w zastrzeżeniach od 1 do 3 zamontowanego dla osiowego ruchu postępowo-zwrotnego wewnątrz obudowy i umieszczonego poniżej podzespołu górnego i powyżej oprawy wiertła (36, 12), gdzie tłok każdy z trzecich i czwartych kanałów (24, 125) umieszczony jest tak, by okresowo kontaktować się z dolnym otworem rury zasilającej podczas ruchu postępowo-zwrotnego tłoka (19), w celu wystawienia wewnętrznej powierzchni obudowy na powietrze zawierające smar, gdzie żebro (184) umieszczone jest promieniowo naprzeciw rowka (112), gdy dolny otwór kontaktuje się z czwartym kanałem (125), by umożliwić przepływ powietrza zawierającego smar przez rowek (112) i przez żebro (184) od górnego zakończenia wgłębienia do jego dolnego zakończenia, dolną część tłoka umieszczoną tak, by poruszać się ku dołowi wewnątrz środkowego kanału (39) oprawy wiertła (36, 12) i, by uderzać część kowadłową wiertła, ze skierowaną ku dołowi powierzchnią czołową górnej części tłoka oddaloną powyżej wiertła i oprawy wiertła (36, 12).