SE424758B

SE424758B - Hydrauliskt instellbar borrbom

Info

Publication number: SE424758B
Application number: SE7804051A
Authority: SE
Inventors: E V Kimber; A L Lundstrom
Original assignee: Atlas Copco Ab
Priority date: 1978-04-11
Filing date: 1978-04-11
Publication date: 1982-08-09
Also published as: DE2965177D1; US4232849A; AU4602179A; NO153116C; EP0004840A3; CA1103233A; AU527490B2; FI791176A; ZA791697B; EP0004840A2; SE7804051L; FI69184C; NO791212L; EP0004840B1; NO153116B; FI69184B

Description

7804051-6 2 de i efterföljande patentkrav angivna kännetecken.

Uppfinningen beskrives närmare med hjälp av bifogad ritning som 1 Fig. l visar en sidvy av borrbommen i två alternativlägen. Fig. 2 är ei ovanvy av borrbommen i Fig. 1 i tvâ alternativlägen. Fig. 3 är ett hydraul- schema för borrbommens parallellföring och manövrering i Fig. l. Fig. 4 visar den principiella uppbyggnaden av ett manuellt enhandsmanövrerbart manöverorgan för aktivering av de hydraulerna tillordnade hydrau1pådragen.

Fig. 5 visar den principiella uppbyggnaden av de i hydraulschemat 1 Fig. 3 ingående hydraullâsen. Fig. 6 visar 1 sektion schematiskt det enhandsmanöv- rerbara manöverorganet. _ I Fig. l, 2 uppbäres en borrbom 10 svängbart vid en horisontell tvär- axel 11 och en vertikal tväraxel 12, vilka uppbäres av ett bomfäste 13. Den horisontella tväraxeln ll är lagrad i en tillsammans med borrbommen 10 kring den vertikala tväraxeln 12 svängbar 1änk 14. Bomfästet 13 uppbäres av ett element 15, vilket bildar del av en icke visad borrvagn eller borrigg på vilken ett flertal borrbommar 10 kan vara monterade i grupp.

Borrbommen 10 är svängbar kring tväraxlarna ll, 12 medelst hydrauliska lyft- och svängcylindrar 16, 17. Cylindern 17 är svängbar kring en horisontell tväraxel 18 och en vertikal tväraxel 19, vilka uppbäres av bomfästet 13. Den horisontella tväraxeln 18 är lagrad i en tillsammans med cylindern 17 kring den vertikala tväraxeln 19 svängbar länk 20. Cylinderns 17 kolvstångsände är 1edbart fixerad vid en kulled 21 på borrbomnen 10. Cylindern 16 är förbunden med bomfästet 13 och borrbomnen 10 på sama sätt som cylindern 17. De tills cylindern 16 hörande tväraxlarna betecknas med 181, 191, 211. Cylindrarna 16. 17 är lika stora och har samma monteringsgeometri relativt bomfästet 13 och borrbommen 10.

Genom att bomfästet 13 uppbär cylindern 17 för svängning kring den ver- tikala axeln 19 som ligger på sidan om borrbommens 10 vertikala svängnings- plan kommer en längdförändring av enbart cylindern 17 att orsaka en svängning av borrbommen 10 kring såväl den vertikala axeln 12 som den horisontel1a axeln ll; En längdförändring av båda cylindrarna 16, 17 med samma belopp orsakar en svängning av borrbommen 10 kring enbart den horisontella tväraxeln 11. En förlängning eller förkortning av cylindern 17 med sanma belopp som en för- kortning respektive förlängning av cylindern 16 orsakar en svängning av borr- bommen 10 kring enbart den vertikala tväraxeln 12. Genom längdförändring av cylindrarna 16, 17 med olika belopp kan borrbommen 10 samtidigt svängas kring båda tväraxlarna ll, 12. 7804051-6 3 I det visade utföringsexemplet är borrbommens l0 längd fast. Upp- finningen kan emellertid tillämpas även vid teleskopbommar av exempelvis den typ som visas i svenska patentet 7309393-2.

Borrbommen l0 uppbär ett bomhuvud 24. Bomhuvudet 24 uppbäres av borr- bommen l0 svängbart vid en horisontell axel 25 och en vertikal axel 26. Den horisontella axeln 25 är lagrad i en tillsanmans med borrbommen 10 kring den vertikala axeln 26 svängbar länk 27.

Bomhuvudet 24 är svängbart kring tväraxlarna 25, 26 medelst hydrauliska tipp- och svängcylindrar 28, 29. Cylinderns 29 kolvstängände är svängbar kring en horisontell tväraxel 30 och en vertikal tväraxel 3l, vilka uppbäres av bomhuvudet 24. Den horisontella tväraxeln 30 är lagrad i en tillsamnans med cylindern 29 kring den vertikala tväraxeln 31 svängbar länk 32. Cylindern 29 är ledbart fixerad vid en kulled 33 på borrbommen l0. Cylindern 28 är för- bunden med bomhuvudet 24 och borrbommen lO pà samma sätt som cylindern 29. ne m1- eyiindern zs hörande rvärexiarne betecknas med aoi, 311, 331. :yiina- rarna 28, 29 är lika stora och har samma monteringsgeometri relativt b>mhu~ vudet 24 och borrbommen l0.

Genom att cylinderns 29 vertikala svängningsaxel 3l ligger på sidan om bomhuvudets 24 vertikala svängningsplan konmer en längdförändring av enbart cylindern 29 att orsaka en svängning av bomhuvudet 24 kring såväl den verti- kala axeln 26 som den horisontella axeln 25.

En längdförändring av båda cylindrarna 28, 29 med samma belopp orsakar en svängning av bomhuvudet 24 kring enbart den horisontella tväraxeln 25. En förlängning eller förkortning av cylindern 29 med samma belopp som en för- kortning respektive förlängning av cylindern 28 orsakar en svängning av bom- huvudet 24 kring enbart den vertikala tväraxeln 26. Genom längdförändring av cylindrarna 28, 29 med olika belopp kan bomhuvudet 24 samtidigt svängas kring båda tväraxlarna 25, 26.

Bomhuvudet 24 uppbär ett vriddon 34. Vriddonet 34 kan vara av i amerikanska patentet 3 563 321 angivet slag. Eftersom vriddonets utformning ej är väsentlig för föreliggande uppfinning beskrivs det ej närmare.

En matningshållare 35 är medelst en tväraxel 36 svängbart lagrad i en hylsa 37, som är förbunden med vriddonets 34 utgående axel.

En hydraulisk matningsförskjutningscylinder 38 är fixerad vid mat- ningshållaren 35 samt dessutom fixerad vid ett fästeâäom i sin tur är fixerat vid en matningsbalk 40. Matningsbalken 40 uppbär på konventionellt sätt en utmed densamma fram och åter maskinellt matad bergborrmaskin 4l. 7804051-6 4 Bergborrmaskinen 41 roterar och avger slag mot ett borrstål 42 som styres medelst på matningsbalken anordnade borrstyrningar 43, 44. Matningsbalken 40 uppbäres glidbart i längdriktningen på matningshållaren 35 medelst på cenna fixerade styrningar. Genom förlängning eller förkortning av matningsförskjutë ningscylindern 38 kan matningsbalken 40 inställas i längdled relativt borr- bommen 10. 1 Genom påverkan av vriddonet 34 kan matningsbalken 40 vridas 360° kring en polaxel 45. Medelst en hydraulcylinder 46 kan matningsbalken 40 svängas .kring tväraxeln 36 väsentligen 90° till ett mot polaxeln 45 vinkelrätt läge.

För borrbommens l0 alla hydrauler uppbygges ett konventionellt kopplat hydrauliskt manöversystem. Detta kopplingsschema inbegriper ett kopplirgs- schema för matningsbalkens 40 parallellföring under borrbommens inställning, vilket schematiskt illustreras i Fig. 3 och 5.

Som framgår av schemat i Hg. 3 är var och en av hydraulerna 16, 17, 28 och 29 försedd med ett hydraullås respektive 50, 51, 52 och 53 av kon- ventionell typ, lämpligen försedd med en reverseringskolv 54, som samverkar med ett par backventiler 55, 56, såsom framgår av Fig. 5. Hydraulens 16 mindre cylinderrum B är över hydraullâset 50 anslutet till hydraulens 29 större cylinderrum A via dennas hydraullâs 53. Cylinderns 17 mindre cylinder- rum B är över hydraullåset 51 anslutet till hydraulens 28 större cylinder- run A via dennas hydraullås 52. Genom förbindelsen mellan rummen A och B blir hydraulen 16 ensidigt hydrauliskt bunden till hydraulen 29 och hydraulen 17 ensidigt hydrauliskt bunden till hydraulen 28.

Ett hydraulpâdrag 57 är överordnat det större cylinderrummet A i hydraulen 16 och det större A och mindre B cylinderrummet i hydraulen 29. Ett hydraulpâdrag 58 är överordnat det större cylinderrummet A i hydraulen 17 och det större A och mindre B cylinderrummet i hydraulen 28.

Hydraulpàdragen 57, 58 aktiveras medelst ett manuellt enhandsmanövrer- bart manöverorgan 59. Manöverorganet 59 utgöres av en koordinatspak av i och för sig känd typ. Medelst koordinatspaken 59 kan fyra normalt stängda tryck- reduceringsventiler 60, 61, 62, 63 steglöst styras ut mellan stängt och helt öppet läge. Funktionen illustreras schematiskt i Fig. 6. Med Ventilerna 60, 61. 62, 63 i stängt läge är hydraulpådragens 57, 58 styrledningar '64, 65, 66, 67 anslutna till tank via en ledning 68. Ventilerna 60~63 styres ut i proportion till spakens 59 utslag medelst en stång 70 och en fjäder 71. Medelst spaken 59 är det möjligt att antingen styra ut endast en av ventilerna 60-63 eller två intilliggande ventiler samtidigt, dvs. något av ventilparen 62, 63; 63, 61; 61, 60 eller 60, 62. Styrledningarnas 64-67 tillföres olja via en matarledning 69. 78Ü4-05l-6 Antag att pàdragsventilen 57 i Fig. 3 föres åt höger från neutral- läget. Härvid trycksättes hydraulens l6 cylinderrum A. Hydraullåsets 50 av reverseringskolven 54 öppnade motsatta backventil 55 möjliggör att hydraulens l6 cylinderrum B anslutes till hydraulens 29 cylinderrum A. Härigenom upp- kommer en ensidig bindning mellan hydraulerna lö. 29 som utnyttjas tili att parallellföra matningsbalken 40 t.ex. till det i Fig. l och 2 visade streckade läget från det med heldragna linjer visade utgångsläget. Under den ensidigt bundna rörelsen sammandrages rum 8 i hydraulen 29 eftersom det är öppet till lågtryck via hydraullásets 53 backventil 55 och pådragsvent len 57.

Om pådragsventilen 57 föres åt vänster trycksättes hydraulens 29 rum B.

Hydraulen 29 trycker därvid sitt innehåll i rummet A till det därmed bundna rummet B i hydraulen l6. Hydraulen l6 sammandrages därvid, eftersom dess rum A är öppet till lågtryck via hydraullåsets 50 backventil 56 och pådrags- ventilen 57.

Medelst pådragsventilen 58 förkortas och förlänges hydraulerna l7, 28 på liknande sätt.

De villkor som skall uppfyllas för att en exakt parallellföring skall erhållas är dels att en triangel T] vars hörn ligger på de horisontella sväng- ningsaxlarna ll, l8, 2l respektive ll , l8], 21] är likformig med en triangel TZ vars hörn ligger på de horisontella svängningsaxlarna 25, 3Ö, Bälrespek- tive 25 , 30 , 33 , dels att en triangel T3 vars hörn ligger på de vertikala svängningsaxlarna l2, l9, Zl respektive l2 , l9], Zl] är likformigned en tri- angel T4 vars hörn ligger på de vertikala svängningsaxlarna 26, Bﬂ, Bå respektive 26 , 31 , 33 . Om hydraulfluidet i hydraulernas lö, l7 kamrer B direkt överföres till hydraulernas 28, 29 rum A gäller att ringkolvareen i hydraulernas lö, l7 rum B skall förhålla sig till kolvarean i hydraulernas 28, 29 rum A som likformighetsförhållandena T2:T] och T4:T3.

Speciellt kan alla hydraulerna l6, l7, 28, 29 vara lika stora. Trianglar- na T1 och T3 är då kongruenta med trianglarna T2 respektive T4. På grund av att rumnen A och B är olika stora måste därvid en kompenseringsanordning infö~ ras i parallellföringskretsarna som beroende på om hydraulerna förlängas eller förkortas kan ackumulera eller avge överskottsfluidum.

Enligt uppfinningen kan bomhuvudet 24 medelst manöverspaken 59 t ppas och svängas utan att borrbommen l0 samtidigt lyftes eller svänges. Detta sker genom att hydraulernas l6, l7 båda rum A och B kortslutes medelst ven~ tiler 72, 73. Ventilerna 72. 73 omställes manuellt medelst en ventil 74. För att förenkla manövreringen kan ventilen 74 antingen byggas in i manöverspaken 59 eller fjärrmanövreras medelst en i manöverspaken inbyggd servoventil 77 7804Û5ï-6 såsom iiiustreras i Fig. 6.

Enïigt uppfinningen säkerställas också att matningsbaiken 40 medeïst hydrauïerna 28, 29 svänges åt samma hâiï när hydrauïerna 16, 17 är kort- s1ütna¶mede1st ventiïerna 72, 73 som borrbommen 10 svänges åt medelst hydrauïerna 16, 17 vid utstyrning av en av tryckreduceringsventiierna 60-63.

Detta sker medelst ventiler 75, 76 som kastar om riktningen på styr- fiödet tilï pâdragsventilerna 57, 58 när ventiien 74 omstälïes.

Uppfinningen är ej begränsad tiïi den på ritningen som exempel visade utföringsformen utan kan modifieras inom ramen för efterföljande patentkrav. Exempeïvís kan de borrbommen och hydrauïerna tiïïordnade horisonteiia och vertikaia svängningsaxïarna-ersättas av kuïïeder.

Claims

7804051-6 Patentkrav:

1. Borrbom för inställning av en med en maskinellt matad bergborrmaskin (41) försedd matningsbalk (40) i olika borrningspositioner i förhållande till ett bomfäste (13), varvid borrbommen (10) över en första tvärställd horisontell axel (11) och en andra tvärställd vertikal axel (12) är ledad vid bomfästet (13) och försedd med en första (17) och en andra (16) över de första och andra tväraxlarna (11, 12) ledbart kopplad hydraul för lyft- ning och svängning av borrbommen (10), och varvid ett matningsbalken (40) uppbärande bomhuvud (24) över en tredje tvärställd horisontell axel (25) och en fjärde tvärställd vertikal axel (26) är ledad vid borrbommen (10) och försedd med en tredje (28) och en fjärde (29) över de tredje och fjärde tväraxlarna (25, 26) ledbart kopplad hydraul för tippning och svängning av bomhuvudet (24), k ä n n e t e c k n a d a v att bomfäs- tet (13) uppbär den första hydraulen (17) för svängning kring en unversal- led (18, 19) som ligger på ena sidan om borrbommens (10) vertikala sväng- ningsplan, att den tredje hydraulen (28) är ledbart förbunden med bomhuvu- det (24) för svängning kring en universalled (30', 3l') som ligger på andra sidan om borrbommens (10) vertikala svängningsplan, och att den förs- ta hydraulen (17) är ansluten till den tredje hydraulen (28) för hydrau- liskt bunden parallellföring av matningsbalken (40) under inställningen.

2. Borrbom enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att den andra (16) och fjärde hydraulen (29) är uppburna på motsatta sidan om borr- bommens (10) vertikala svängningsplan i förhållande till den första (17) respektive den tredje (28) hydraulen, och att den andra hydraulen (16) är ansluten till den fjärde hydraulen (29) för hydrauliskt bunden parallell- föring av matningsbalken (40) under inställningen.

3. Borrbom enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a d a v att den _första hydraulen (17) är ensidigt hydrauliskt bunden vid den tredje hyd- raulen (28), att den andra hydraulen (16) är ensidigt bunden vid den fjär- de hydraulen (29) och att hydraulernas inbördes obundna cylinderändar är anordnade att växelvis sättas under tryck.

4. Borrbom enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k- n a d a v att en första och en andra triangel är likformiga, varvid den första triangelns hörn ligger på de svängningsaxlar (ll, 18, 21) mellan 7864051-5 g i borrbomen (10), borrfästet (13) och den första hydraulen (17) kring vilka svängning sker när bommen (10) svänges enbart vertikalt och den andra triangelns hörn ligger på de svängningsaxlar (25, 30,, 337) mellan borr- bommen (10), bomhuvudet (24) och den tredje hydraulen (28) kring vilka svängning sker när bommen (10) svänges enbart vertikalt.

5. Borrbom enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a d a v att en tredje och en fjärde triangel är likformiga, varvid den tredje triangelns hörn ligger på de svängningsaxlar (12, 19, 21) mellan borrbommen (10), borrfästet (13) och den första hydraulen (17) kring vi1ka svängning sker när bommen (10) svänges enbart horisontellt och den fjärde triangelns hörn ligger på de svängningsaxlar (26, 31', 33') mellan borrbommen (10), bomhuvudet (24) och den tredje hydraulen (28) kring vilka svänging sker när bomen (10) svänges enbart horisontellt.

6. ,6. Borrbom enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k- n a d a v att de första och andra hydraulerna (17, 16) är lika stora och har lika monteringsgeometri relativt borrbommen (10) och bomfästet (13).

7. Borrbom enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a d a v att de tredje och fjärde hydraulerna (28, 29) är lika stora och har lika monte~ ringsgeometri relativt borrbomen (10) och bomhuvudet (24).

8. Borrbom enligt patentkrav 7, k ä n n e t e c k n a d a v att de första (17), andra (16), tredje (28) och fjärde (29) hydraulerna samtliga fyra är lika stora.

9. Borrbom enligt något av patentkraven 3-8, k ä n n e t e c k n a d a v* att ett första gemensamt hydraulpådrag (58) är överordnat de inbördes obundna cylinderändrana i den första (17) och den tredje (28) hydraulen.

10. Borrbom enligt patentkrav 9, k ä n n e t e c k n a d a v- att ett andra gemensamt hydraulpådrag (57) är överordnat de inbördes obundna cy- linderändrana i den andra (16) och den fjärde (29) hydraulen.

11. ll. Borrbom enligt patenkrav 10, k ä n n e n n e t e c k n a d a v _ att det första och andra hydraulpådraget (58, 57) är tillordnade ett gemen- I. 7804051-6 samt manöverorgan (59) för samtidig aktivering av hydraulpådragen (58, 57).

12. l2. Borrbom enligt något av patentkraven 9-ll, k ä n n e t e c k n a d a v ett mellan det första hydraulpådraget (58) och den första (17) och tredje (28) hydraulen kopplat första ventilorgan (73), vilket är anordnat att i ett första läge möjliggöra trycksättning av antingen endera av den första (17) och den tredje (28) hydraulens inbördes obundna cylinderändar eller i ett andra läge endera av den tredje hydraulens (28) cylinderändar.

13. Borrbom enligt patentkrav 12, k ä n n e t e c k n a d a v ett andra ventilorgan (76) som är anordnat att omkasta riktningen av hydraul- fluidumflödet till den tredje hydraulen (28) när det första ventilorganet (73) omställes mellan det första och andra läget.

14. Borrbom enligt patentkrav 13, k ä n n e t e c k n a d a v att det första (73) och det andra (76) ventilorganet styrs av ett andra manöver- organ (74).

15. Borrbom enligt patentkrav 12, k ä n n e t e c k n a d a v ett mellan det andra hydraulpådraget (57) och den andra (16) och fjärde (29) hydraulen kopplat tredje ventilorgan (72), vilket är anordnat att i ett första läge möjliggöra trycksättning av antingen endera av den andra (16) och den fjärde (29) hydraulens inbördes obundna cylinderändar eller i ett andra läge endera av den fjärde hydraulens (29) cylinderändar.

16. Borrbom enligt patentkrav 15, k ä n n e t e c k n a d a v ett fjärde ventilorgan (75) som är anordnat att omkasta riktningen av hydraul- fluidumflödet till den fjärde hydraulen (29) när det tredje ventilorgunet (72) omställes mellan det första och andra läget.

17. Borrbom enligt patentkrav 16, k ä n n e t e c k n a d a V att det tredje (72) och det fjärde (75) ventilorganet styrs av det andra manöver- organet (74).

18. Borrbom enligt patentkrav 17, k ä n n e t e c k n a d a v att det andra manöverorganet (74) är inbyggt i det gemensama manöverorganet (59). ANFÖRDA PUBLIKATIONER: