PL222941B1 - Ręczna wiertarka górnicza - Google Patents

Abstract

Wiertarka górnicza zawiera silnik hydrauliczny (1), na którego wale wyjściowym. (2) osadzony jest chwyt (3) wiertła. Korpus (4) silnika (1) umieszczony jest pomiędzy dwoma uchwytami (7, 8), każdy z rękojeścią (9). W uchwycie (7) osadzony jest element włączający, sterujący zaworem zasilania (10) silnika (1). Element włączający stanowi dźwignia włączająca (11) osadzona wychylnie na osi (12) obrotu w uchwycie (7). Oś (12) obrotu tej dźwigni włączającej (11) przebiega w płaszczyźnie prostopadłej do osi silnika hydraulicznego (1), przy czym odcinek roboczy (13) dźwigni włączającej (11) usytuowany jest ponad rękojeścią (9) uchwytu (7). Element sterujący (14) zaworem zasilania (10) silnika (1) znajduje się od strony przeciwległego krańca tej dźwigni włączającej (11) w stosunku do rękojeści (9) uchwytu (7).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest ręczna wiertarka górnicza z napędem hydraulicznym zasilanym emulsją lub olejem hydraulicznym, przeznaczona do wiercenia otworów w skałach, zwłaszcza w kopalniach węgla kamiennego.

W górnictwie węgla kamiennego stosowanych jest szereg rozwiązań zarówno stacjonarnych jak i ręcznych urządzeń do wiercenia otworów w węglu oraz w skalach o średniej twardości. Otwory te stanowią wstępny etap wydobycia węgla i innych kopalin na powierzchnię. Głównym problemem w eksploatacji złóż węgla jest w kopalniach metan towarzyszący w szeregu przypadkach złożom węgla i przedostający się do obszaru prowadzonych robót. Urządzenia wykorzystywane w kopalniach nie mogą być źródłem niebezpieczeństwa wybuchu, co zasadniczo eliminuje urządzenia elektryczne z użytku w pracach wydobywczych węgla. Stąd większość urządzeń przeznaczonych dla prac wydobywczych węgla ma napęd hydrauliczny. Dotyczy to także wiertarek, w tym wiertarek ręcznych używanych w kopalniach węgla do wykonania otworów w ścianach wydobywczych. Wiertarki tego rodzaju wyposażone są często dodatkowo w mechanizm udarowy.

W innym rozwiązaniu, znanym z polskiego opisu patentowego nr PL 160532 przedstawiono układ sterowania napędem hydraulicznym ręcznej wiertarki górniczej. W tym znanym układzie sterowania zintegrowano elementy układu sterowania napędu hydraulicznego z elementami roboczymi wiertarki. Według tego rozwiązania kanały dopływu do elementów roboczych wiertaki znajdują się z jednej strony tych elementów w pierścieniowym kanale pokrywy dopływu wkręcanej do obudowy rurowej wiertarki, skojarzonej z płytą tłokowo kompensującą, posiadającą kanały dopływu. Kanały odpływu znajdują się po drugiej stronie elementów roboczych wiertarki. Wiertarka w tym znanym rozwiązaniu zawiera hydrauliczny silnik napędowy wraz z zaworem odcinającym dopływ czynnika roboczego do silnika.

Zgodnie z polskim opisem patentowym wynalazku nr PL 159919, wiertarka do wierteł górniczych gdzie czynnikiem roboczym jest emulsja olejowo wodna, napędzana jest silnikiem hydraulicznym obiegowo krzywkowym złożonym z obwodnicy, planety i satelitów.

W kolejnym rozwiązaniu znanym z polskiego opisu zgłoszeniowego wynalazku nr P 388598, napęd hydrauliczny składa się z korpusu, z którego wystaje obrotowo ułożyskowany wał napędowy, gdzie na wale napędowym osadzony jest wirnik.

Przekładnia planetarna składająca się z kół obiegowych z zazębiającymi się wzajemnie wieńcami zębatymi, obiega dla napędy wirnika stały wieniec zębaty. W korpusie znajduje się doprowadzenie i odprowadzenie czynnika roboczego w postaci płynu hydraulicznego pod ciśnieniem przez korpus do przestrzeni roboczych dla napędzania przekładni planetarnej.

Według kolejnego rozwiązania znanego z polskiego opisu patentowego zgłoszeniowego nr P 393188, wiertarka hydrauliczna obrotowa do wiercenia otworów w węglu lub w skałach średnio twardych. Wiertarka składa się z silnika hydraulicznego z zaworem sterującym i z głowicy zamocowanej do obudowy silnika z jego przedniej strony oraz wyposażona jest w zespoły uchwytów ręcznych. Zespół uchwytu ręcznego A zamocowany jest do zaworu sterującego, a zespół zaworu ręcznego B zamocowany jest do głowicy. W głowicy usytuowana jest końcówka wałka silnika hydraulicznego na którym osadzona jest tuleja chwytu narzędzia roboczego. Zespół chwytu ręcznego A składa się z rękojeści umieszczonej na rurce osadzonej w oborach ramion trwale zamocowanych do zaworu sterującego oraz dźwigni sterującej osadzonej obrotowo na kołku osadzonym w tymże ramieniu.

Opisane górnicze wiertarki ręczne z napędem hydraulicznym służą do napędu żerdzi do nawiercania otworów niejednokrotnie o znacznych długościach. Przy tego rodzaju pracy istnieje zagrożenie zakleszczenia się wiertła. Przy znacznej mocy silnika hydraulicznego, przy prędkości obrotowej żerdzi wiertła dochodzącej do kilkuset obrotów na minutę oraz przy znacznym ciężarze samej wiertarki, zakleszczenie się wiertła może skutkować gwałtownym obrotem korpusu wiertarki wraz z rękojeściami obu uchwytów, co niesie ze sobą zagrożenie dla operatora. Dlatego niezwykle istotnym elementem układu wiertarki jest dźwignia wyłączająca dopływ czynnika roboczego do silnika. Zwykle spośród dwóch uchwytów wiertarki, jeden zawiera dźwignię włączającą silnik.

W rozwiązaniu przedstawionym w opisie patentowym USA nr US 2,832,424 przedstawiono urządzenie do napędu hydraulicznego wiertarki ręcznej. Według tego znanego rozwiązania po wewnętrznej stronie rękojeści znajduje się obsługiwana przez operatora palcem ręki krzywka otwierająca lub odcinająca dopływ czynnika roboczego do silnika hydraulicznego.

PL 222 941 B1

W dalszym rozwiązaniu znanym z opisu patentowego USA nr US 3,695,367 przedstawiono wiertarkę hydrauliczną gdzie elementem otwierającym dopływ czynnika roboczego do wiertarki jest przycisk w rękojeści uruchamiany palcem operatora.

W rozwiązaniu znanym z opisu polskiego wzoru użytkowego nr Ru 57928 przedstawiono element sterowania ręcznej wiertarki hydraulicznej gdzie dźwignia sterująca otwarciem zasilania płynem roboczym silnika hydraulicznego znajduje się po wewnętrznej stronie rękojeści uchwytu i jest uchylna w płaszczyźnie otworu tego uchwytu. Operator otwiera zasilanie poprzez przyciągnięcie dźwigni sterującej palcami do rękojeści uchwytu działając wektorem siły w płaszczyźnie otworu tego uchwytu.

W innym rozwiązaniu znanym z polskiego opisu patentowego nr PL 211027 przedstawiono uchwyt wiertarki przeznaczonej do wykonywania otworów w skałach, pokładach węgla i w pokładach innych kopalń. W tym znanym rozwiązaniu dźwignia sterująca otwarciem zasilania czynnikiem roboczym sinika hydraulicznego znajduje się w płaszczyźnie otworu jednego z uchwytów wiertarki i dla uruchomienia wiertarki jest przyciągana przez operatora palcami do rękojeści przy czym ruch tej dźwigni sterującej odbywa się w płaszczyźnie otworu uchwytu wiertarki.

W znanych konstrukcjach operator, dla uruchomienia silnika, musi dłonią lub palcami przyciągnąć dźwignię do rękojeści działając siłą o wektorze skierowanym równolegle do płaszczyzny uchwytu. Dźwignia, poruszająca się w płaszczyźnie uchwytu, zazwyczaj wewnątrz otworu uchwytu, jest przyciągana palcami dłoni operatora do rękojeści w płaszczyźnie uchwytu, zaś wektor przyłożonej siły także działa w płaszczyźnie uchwytu. Powoduje to uruchomienie napędu hydraulicznego wiertarki. Rozwiązanie to, stosowane w znanych konstrukcjach uchwytu może być mniej skuteczne w sytuacjach dłuższej pracy operatora, gdzie może wystąpić skurcz mięśni palców lub dłoni, i zwolnienie dźwigni może nie nastąpić odpowiednio szybko w razie zakleszczenia żerdzi w otworze.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie mechanizmu dźwigni, którego działanie byłoby uniezależnione od ewentualnego skurczu mięśni palców dłoni na skutek dłuższej pracy operatora.

Według wynalazku, ręczna wiertarka górnicza, zawiera silnik hydrauliczny, na którego wale wyjściowym osadzony jest chwyt wiertła, w postaci żerdzi wiertniczej. Do korpusu silnika dołączone jest przyłącze dopływu oraz przyłącze odpływu hydraulicznego czynnika roboczego. Korpus silnika umieszczony jest pomiędzy dwoma uchwytami, przy czym każdy z uchwytów posiada rękojeść. W co najmniej jednym z uchwytów osadzony jest element włączający, sterujący otwarciem zaworu zasilania silnika hydraulicznego czynnikiem roboczym. Element włączający stanowi dźwignia włączająca osadzona w uchwycie wychylnie na co najmniej jednej osi obrotu. Oś obrotu tej dźwigni włączającej przebiega w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzny osi walu napędowego silnika hydraulicznego wiertarki. Natomiast element sterujący głównym zaworem zasilania silnika hydraulicznego znajduje się od strony przeciwległego krańca tej dźwigni włączającej.

Według wynalazku, ręczna wiertarka górnicza charakteryzuje się tym, że odcinek roboczy tej dźwigni włączającej z którym współpracuje ręka operatora, usytuowany jest ponad rękojeścią uchwytu, od strony operatora.

Według wynalazku, element sterujący zaworem zasilania silnika hydraulicznego osadzony jest korzystnie na własnej dźwigni pośredniej osadzonej wychylnie na własnej osi obrotu w wymienionym uchwycie.

Według wynalazku przewidziano że dźwignia pośrednia może być sprzężona z przeciwległym krańcem dźwigni włączającej.

Zgodnie z rozwiązaniem według wynalazku, osie obrotu dźwigni włączające! oraz dźwigni pośredniej w uchwycie, jak również oś przegubu połączenia wymienionej dźwigni włączającej oraz dźwigni pośredniej są do siebie równoległe.

Element sterujący zawiera korzystnie element regulacyjny wraz z pierścieniem ustalającym.

W rozwiązaniu według wynalazku, dźwignia włączająca zasilanie silnika hydraulicznego czynnikiem roboczym ma element roboczy z którym współpracuje dłoń operatora wiertarki wychylony ponad rękojeść tego uchwytu. Element roboczy dźwigni jest wychylony w stronę operatora. Dźwignia włączająca osadzona jest wychylnie w uchwycie na osi obrotu, prostopadłej do osi symetrii wału wyjściowego silnika hydraulicznego. Na przeciwległym krańcu dźwigni włączającej osadzony jest bezpośrednio lub za pośrednictwem dźwigni pośredniej, element sterujący zaworem zasilania silnika hydraulicznego. Zawór zasilania silnika, w stanie spoczynkowym zamyka dopływ czynnika roboczego do silnika oraz utrzymuje element roboczy dźwigni włączającej uniesiony ponad rękojeść uchwytu, w kierunku do operatora wiertarki. Dla włączenia zasilania, operator musi nacisnąć wewnętrzną stroną dłoni na rękojeść uchwytu. Żeby tego dokonać w konstrukcji według wynalazku, operator musi najpierw doprowa4

PL 222 941 B1 dzić dźwignię włączającą do rękojeści uchwytu. Powoduje to włączenie zasilania silnika wiertarki. Wektor siły potrzebnej do przesunięcia dźwigni w położenie włączone, w rozwiązaniu według wynalazku, jest więc skierowany prostopadle do płaszczyzny uchwytu. Dźwignia naciskana dłonią operatora, porusza się w kierunku prostopadłym do tej płaszczyzny uchwytu. W rozwiązaniach znanych ze stanu techniki dźwignia otwierająca zawór zasilania poruszana była palcami operatora w kierunku zgodnym z płaszczyzną uchwytu.

Naciskanie dłonią przez operatora na oba uchwyty wiertarki prostopadle do płaszczyzny tych uchwytów, od strony operatora, jest naturalną czynnością przy operacji wiercenia. Z kolei przy zakleszczeniu się wiertła w otworze, naturalnym i bezwarunkowym odruchem operatora Jest zmniejszenie nacisku na uchwyt i wypuszczenie uchwytu z ręki. Prowadzi to do powrotu dźwigni włączającej w położenie zamknięcia zaworu odcinającego zasilanie silnika wiertarki.

W rozwiązaniu według wynalazku zmieniono o kąt prosty kierunek wektora siły działającej na dźwignię włączającą, w stosunku do rozwiązań znanych ze stanu techniki. Dla przestawienia dźwigni włączającej do pozycji włączone, w rozwiązaniu według wynalazku wykorzystano naturalną siłę naporu operatora na rękojeść uchwytu podczas pracy z wiertarką, Uzyskano przez to również naturalny kierunek zwolnienia dźwigni włączającej poprzez odchylenie się oraz zdjęcie dłoni z rękojeści, co jest odruchem bezwarunkowym operatora w sytuacji zakleszczenia żerdzi wiertła w otworze. Powoduje to natychmiastowe zatrzymanie pracy wiertarki. Istotnie zwiększono tym samym bezpieczeństwo pracy z wiertarką w stosunku do rozwiązań to znanych ze stanu techniki.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania na załączonym rysunku, gdzie na fig. 1 pokazano widok wiertarki od strony operatora, zaś na fig. 2 - przekrój wiertarki płaszczyzną A - A zgodną z osią symetrii wału korpusu silnika hydraulicznego oraz zgodną z płaszczyzną symetrii uchwytów wiertarki.

Jak to pokazano na rysunku fig. 1 oraz fig. 2, ręczna wiertarka górnicza, zawiera silnik hydrauliczny 1, na którego wale wyjściowym 2 osadzony jest chwyt 3 wiertła, w postaci nie pokazanej na rysunku żerdzi wiertniczej. Do korpusu 4 silnika 1 dołączone jest przyłącze dopływu 5 oraz przyłącze odpływu 6 czynnika roboczego. Korpus 4 silnika 1 umieszczony jest pomiędzy dwoma uchwytami 7, 8, przy czym każdy z uchwytów 7, 8 posiada rękojeść 9. W co najmniej jednym z uchwytów 7, 8 osadzony jest element włączający, sterujący otwarciem zaworu zasilania 10 silnika hydraulicznego 1 czynnikiem roboczym.

Jak pokazano na załączonym rysunku fig. 1 oraz fig. 2, element włączający stanowi dźwignia włączająca 11 osadzona w uchwycie 7 wychylnie na co najmniej jednej osi obrotu 12. Oś obrotu 12 dźwigni włączającej 11 przebiega w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzny osi wału wyjściowego 2 silnika hydraulicznego 1 wiertarki. Odcinek roboczy 13 tej dźwigni włączającej 11 z którym współpracuje ręka operatora, usytuowany jest ponad rękojeścią 9 uchwytu 7, od strony operatora. Pokazano to wyraźnie na rysunku fig. 2. Natomiast element sterujący 14 zaworem zasilania 10 silnika hydraulicznego 1 znajduje się od strony przeciwległego krańca tej dźwigni włączającej 11.

Jak to pokazano przykładowo na rysunku fig. 2, element sterujący 14 zaworem zasilania 10 silnika hydraulicznego 1 osadzony jest na własnej dźwigni pośredniej 15 osadzonej wychylnie na własnej osi obrotu 16 w wymienionym uchwycie 7. W tym przykładzie wykonania dźwignia pośrednia 15 oparta jest na przeciwległym krańcu dźwigni włączającej 11. Styk obu dźwigni 11, 15 pokazano szczegółowo na rysunku fig. 2. Dźwignia pośrednia 15 osadzona wychylnie na osi obrotu 16, ma występ 17 oparty na przeciwległym krańcu dźwigni włączającej 11. Sprzężenie obu dźwigni 11, 15 w innych przykładach wykonania może być zrealizowane innymi środkami technicznymi.

W tym przykładzie wykonania oś obrotu 12 dźwigni włączającej 11, oraz oś obrotu 16 dźwigni pośredniej 15, obie osadzone w uchwycie 7, są równoległe do siebie. Na rysunku fig. 1 oraz fig. 2 pokazano element sterujący 14 zaworem zasilania 10 silnika hydraulicznego 1. W tym przykładzie wykonania element sterujący 14 zawiera element regulacyjny 18 w postaci śruby z pierścieniem ustalającym 19. Pozwala to na regulację jałowego skoku dźwigni włączającej 11.

Operator wiertarki poprzez nacisk obu dłoni na rękojeści 9 uchwytów 7, 8 wektorem siły prostopadłym do powierzchni tych uchwytów 7, 8 i zgodnym co do kierunku z kierunkiem osi wiertła, powoduje dociśnięcie dźwigni włączającej 11 do rękojeści 9 uchwytu 7. Powoduje to otwarcie zaworu zasilania 10, uruchomienie silnika 1 wiertarki i rozpoczęcie operacji wiercenia. W przypadku zakleszczenia żerdzi wiertniczej w materiale obrabianym, zdjęcie przez operatora dłoni z rękojeści 9 uchwytu 7 oraz z odcinka roboczego 13 dźwigni włączającej 11, powoduje zatrzymanie silnika 1 wiertarki. Mechanizm według wynalazku jest więc niezależny od ewentualnej okresowej dysfunkcji palców dłoni operatora wiertarki.

PL 222 941 B1

Wykaz oznaczeń na rysunkach:

1. Sinik hydrauliczny.

2. Wał wyjściowy sinika.

3. Chwyt, wiertła.

4. Korpus silnika.

5. Przyłącze dopływu czynnika roboczego.

6. Przyłącze odpływu czynnika roboczego.

7. Uchwyt.

8. Uchwyt.

9. Rękojeść.

10. Zawór zasilający.

11. Dźwignia włączająca.

12. Oś obrotu dźwigni włączającej.

13. Odcinek roboczy dźwigni włączającej.

14. Element sterujący.

15. Dźwignia pośrednia.

16. Oś obrotu dźwigni pośredniej.

17. Występ dźwigni pośredniej.

18. Element regulacyjny.

19. Pierścień ustalający.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe.

   1. Ręczna wiertarki górnicza, zawierająca silnik hydrauliczny na którego wale wyjściowym osadzony jest chwyt wiertła, przy czym do korpusu silnika dołączone jest przyłącze dopływu oraz przyłącze odpływu czynnika roboczego, zaś korpus sinika umieszczony jest pomiędzy dwoma uchwytami, każdy z rękojeścią, gdzie w co najmniej jednym z uchwytów osadzony jest element włączający, sterujący otwarciem zaworu zasilania sinika hydraulicznego czynnikiem roboczym, zaś element włączający stanowi dźwignia włączająca osadzona wychylnie na co najmniej jednej osi obrotu w uchwycie, gdzie oś obrotu tej dźwigni włączającej przebiega w płaszczyźnie prostopadłej do osi wału napędowego silnika hydraulicznego zaś element sterujący zaworem zasiania silnika hydraulicznego znajduje się od strony przeciwległego krańca tej dźwigni włączającej, znamienna tym, że odcinek roboczy (13) dźwigni włączającej (11) usytuowany jest ponad rękojeścią (9) uchwytu (7), od strony operatora.
2. 2. Ręczna wiertarka górnicza według zastrz. 1, znamienna tym, że element sterujący (14) zaworem zasilania (10) silnika hydraulicznego (1) osadzony jest na własnej dźwigni pośredniej (15) osadzonej wychylnie na własnej osi obrotu (16) w uchwycie (7).
3. 3. Ręczna wiertarka górnicza według zastrz. 2, znamienna tym, że dźwignia pośrednia (15) sprzężona jest z przeciwległym krańcem dźwigni włączającej (11).
4. 4. Ręczna wiertarka górnicza według zastrz. 2 albo 3, znamienna tym, że osie obrotu (12, 16) dźwigni wyłączającej (11) oraz dźwigni pośredniej (15) osadzone w uchwycie (7) są do siebie równoległe.
5. 5. Ręczna wiertarka górnicza według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że element sterujący (14) zaworem zasilania (10) zawiera element regulacyjny (18) z pierścieniem ustalającym (19).