SE458672B

SE458672B - Hydraulic impact tool

Info

Publication number: SE458672B
Application number: SE8600897A
Authority: SE
Inventors: K H Andersson
Original assignee: Atlas Copco Ab
Priority date: 1986-02-28
Filing date: 1986-02-28
Publication date: 1989-04-24
Also published as: SE8600897D0; SE8600897L

Abstract

A control valve and throttle assembly (50-52) is provided for pressure fluid feed to the tool pressure chamber (43). An outlet (55,53) from the chamber is controlled by the support piston (41) which closes it when behind a predetermined position.

Description

458 672 Fig 3 är ett fragmentariskt snitt taget längs linjen 3-3 i Fig 1, visat i större skala. 458 672 Fig. 3 is a fragmentary sectional view taken along line 3-3 of Fig. 1, shown on a larger scale.

Bergborrmaskinen 10 innefattar ett främre huvud 11, en täckdel 12, ett växelhus 13, en mellandel 14, en cylinder 15 och ett bakre huvud 16. Slagkolven 17 är fram och åter rörlig i cylindern 15. Slagkolven 17 består av en cylindrisk stång med två kolvdelar 18, 19 som har kolvytor 20, 21 i cylinderrummen 58, 59. Den del av slagkolven som sträcker sig framåt från kolvdelen 18 är betecknad 17a, och den del som sträcker sig bakåt från kolvdelen 19 är betecknad l7b.The rock drilling machine 10 comprises a front head 11, a cover part 12, a gear housing 13, an intermediate part 14, a cylinder 15 and a rear head 16. The percussion piston 17 is reciprocable in the cylinder 15. The percussion piston 17 consists of a cylindrical rod with two piston parts 18, 19 having piston surfaces 20, 21 in the cylinder chambers 58, 59. The part of the percussion piston extending forwards from the piston part 18 is designated 17a, and the part extending backwards from the piston part 19 is designated 17b.

Stângdelen mellan stångdelarna 18, 19 betecknas 17c. En icke visad ventil är anordnad att omväxlande trycksätta och avlasta cylinderrummen 58, 59 för att driva slagkolven 17 fram och åter.The rod part between the rod parts 18, 19 is designated 17c. A valve (not shown) is provided to alternately pressurize and relieve the cylinder chambers 58, 59 to drive the percussion piston 17 back and forth.

Maskinhuset kommer att utsättas för rekylkrafter som motsvarar krafterna på kolvytorna 20, 21 för drivning av slagkolven 17.The machine housing will be subjected to recoil forces corresponding to the forces on the piston surfaces 20, 21 for driving the percussion piston 17.

Kolvdelen 17a är anordnad att slå på den bakre ändytan på en adapter 22 som är avsedd för koppling till en borrstång (ej visad).The piston part 17a is arranged to strike the rear end surface of an adapter 22 which is intended for connection to a drill rod (not shown).

Adapterns 22 bakre ändyta bildar således ett städ. Adaptern 22 har en yta 22a. Främre änden på adaptern 22 är lagrad i det främre huvudet medelst en styrning 29 och ett kullager 30. En rotationschuck 23 är roterbart lagrad i växelhuset 13 medelst rullager 24, 25. Rotationschucken 23 är försedd med en kuggring 26 som samverkar med ett kugghjul 27. En drivare 28 överför rotationen från rotationschucken 23 till adaptern 22. För detta ändamål är de inre och yttre ytorna på drivaren eller chuckbussningen icke cirkulära såsom visas i Fig 3. Således samroterar adaptern 22 med chucken 23 men är axiellt rörlig relativt drivaren 28 och chucken 23.The rear end surface of the adapter 22 thus forms an anvil. The adapter 22 has a surface 22a. The front end of the adapter 22 is mounted in the front head by means of a guide 29 and a ball bearing 30. A rotary chuck 23 is rotatably mounted in the gear housing 13 by means of roller bearings 24, 25. The rotary chuck 23 is provided with a toothed ring 26 which cooperates with a gear 27. A driver 28 transmits the rotation from the rotary chuck 23 to the adapter 22. For this purpose, the inner and outer surfaces of the driver or chuck bushing are non-circular as shown in Fig. 3. Thus, the adapter 22 co-rotates with the chuck 23 but is axially movable relative to the driver 28 and the chuck 23 .

Kugghjulet 27 är fäst på en axel 35. Axeln 35 är lagrad i bussningar 36, 37 i växelhuset 13. Axeln 35 roteras medelst en hydraulmotor 38 fäst vid cylindern 15.The gear 27 is mounted on a shaft 35. The shaft 35 is mounted in bushings 36, 37 in the gear housing 13. The shaft 35 is rotated by means of a hydraulic motor 38 attached to the cylinder 15.

Spolvätska tillförs adapterns 22 axiella hål och borrstrëngen genom ett spolhuvud 31. En stoppring 32 är monterad mellan spolhuvudet 31 och drivaren 28. Adaptern 22 är axiellt stödd av en štödbussning 33 458 672 som är insatt i den bakre delen på rotationschucken 23.Flushing fluid is supplied to the axial hole of the adapter 22 and the drill string through a flushing head 31. A stop ring 32 is mounted between the flushing head 31 and the driver 28. The adapter 22 is axially supported by a support bushing 33 458 672 which is inserted in the rear part of the rotary chuck 23.

Stödbussningen 33 är försedd med en krage 34.The support bushing 33 is provided with a collar 34.

En stödkolv 41 är placerad bakom stödbussningen 33 och den har en ringformig kolvyta 42 i tryckrummet 43. Stödbussningen 33 och stödkolven 41 behöver inte vara skilda delar. De kan vara integrerade. Tätningsringar 44, 45 och en läckpassage 46 med en strypning 47 är anordnade att samla upp läckande olja på sätt som beskrivs i US-A-4494614. En ackumulator 48 är kopplad till tryckrummet 43 genom en passage 49 som bör vara så rak, bred och kort som möjligt. Ackumulatorn 48 visas schematiskt. Olja tillförs från bergborrmaskinens huvudinlopp till en tryckregulator 50 som är kopplad till den bakre änden av tryckrummet 43 genom en passage 51 försedd med en strypning 52. En utloppspassage leder från tryckrummets 43 främre ände till huvudutloppsledningen som schematiskt visas som en tank 54. Passagerna 51, 53, strypningen 52 och tryckregulatorn 50 bör placeras i bergborrmaskinens hus och de visas endast schematiskt i Fig 1.A support piston 41 is located behind the support bushing 33 and it has an annular piston surface 42 in the pressure chamber 43. The support bushing 33 and the support piston 41 do not have to be separate parts. They can be integrated. Sealing rings 44, 45 and a leak passage 46 with a throttle 47 are arranged to collect leaking oil in the manner described in US-A-4494614. An accumulator 48 is connected to the pressure chamber 43 through a passage 49 which should be as straight, wide and short as possible. The accumulator 48 is shown schematically. Oil is supplied from the main inlet of the rock drilling machine to a pressure regulator 50 which is connected to the rear end of the pressure chamber 43 through a passage 51 provided with a choke 52. An outlet passage leads from the front end of the pressure chamber 43 to the main outlet line schematically shown as a tank 54. 53, the choke 52 and the pressure regulator 50 should be placed in the housing of the rock drill and they are shown only schematically in Fig. 1.

Inloppspassagen 51 med strypningen 52 och tryckregulatorn 50 bildar styrmedel för att styra tillförseln av tryckolja till tryckrummet 43. De begränsar flödet. Som alternativ till tryckregulatorn 50 och strypningen 52 kan en konstantflödesventil användas.The inlet passage 51 with the throttle 52 and the pressure regulator 50 form control means for controlling the supply of pressure oil to the pressure chamber 43. They restrict the flow. As an alternative to the pressure regulator 50 and the throttle 52, a constant flow valve can be used.

Kolvytan 42 och öppningen 55 i passagen 53 bildar tillsammans en utloppsventil. 1 sin position i Fig 1 balanserar kolven mellan stängt och öppet läge för passagen. Om kolven rör sig framåt från detta visade läge öppnar den utloppspassagen 53 för att minska trycket i tryckrummet 43 och om den rör sig bakåt från det visade läget stänger den utloppspassagen 53.The piston surface 42 and the opening 55 in the passage 53 together form an outlet valve. In its position in Fig. 1, the piston balances between closed and open position of the passage. If the piston moves forward from this position shown, it opens the outlet passage 53 to reduce the pressure in the pressure chamber 43 and if it moves backwards from the position shown, it closes the outlet passage 53.

Under drift anläggs en matningskraft mot bergborrmaskinens hus 12-16. En del av denna matningskraft används för att balansera stötvågens rörelsemängd som levereras av slagkolven 17 till adaptern 22; med andra ord, den används för att balansera de icke balanserade rekylkrafterna på huset 12-16 som uppträder när slagkolven drivs fram och åter. 458 672 Återstoden av matningskraften överförs till adaptern 22 genom den trycksatta oljan i tryckrummet 43, kolvytan 42 på stödkolven 41 och tryckbussningen 33. Denna kraft balanseras av en bakåt riktad kraft på en motsvarande yta 56 i huset 12-16.During operation, a feed force is applied to the rock drill house 12-16. Part of this feed force is used to balance the momentum of the shock wave supplied by the percussion piston 17 to the adapter 22; in other words, it is used to balance the unbalanced recoil forces on the housing 12-16 which occur when the percussion piston is driven back and forth. 458 672 The remainder of the feed force is transmitted to the adapter 22 through the pressurized oil in the pressure chamber 43, the piston surface 42 of the support piston 41 and the pressure bushing 33. This force is balanced by a rearward force on a corresponding surface 56 in the housing 12-16.

Trycket i tryckrummet 43 kommer att justeras automatiskt av kolvens 41 rörelse och om matningskraften ökas eller minskas avsevärt förskjuts kolven 41 trots det bara några tiondels millimeter eftersom utloppsventilen 42, 55 är mycket känslig för axiell förskjutning av kolven 41. Läget hos städytan som är den bakre ändytan på adaptern 22 blir därför i huvudsak oförändrad om matningskraften ändras. När borrsträngen och adaptern 22 rekylerar från berget under bergborrmaskinens drift överförs denna axiella rörelse till tryckbussningen 33 och kolven 41. Huvuddelen av rekylenergin absorberas av ackumulatorn 48. Ackumulatorn 48 bör ha en förhållandevis brant karaktäristik så att tryckökningen blir avsevärd, exempelvis 50 % eller mer, och dämpkolven 41 snabbt återvänder.The pressure in the pressure chamber 43 will be adjusted automatically by the movement of the piston 41 and if the feed force is increased or decreased considerably, the piston 41 will nevertheless shift only a few tenths of a millimeter because the outlet valve 42, 55 is very sensitive to axial displacement of the piston 41. the end face of the adapter 22 will therefore remain substantially unchanged if the feed force is changed. When the drill string and adapter 22 recoil from the rock during operation of the rock drilling machine, this axial movement is transmitted to the pressure bushing 33 and the piston 41. The main part of the recoil energy is absorbed by the accumulator 48. The accumulator 48 should have a relatively steep characteristic. and the damping piston 41 quickly returns.

Det är viktigt att borrkronan är i kontakt med berget när kompressionsstötvågen från slaget når borrkronan. Borrhastigheten, penetreringshastigheten, ökar när matningskraften ökar. När varje slag används effektivt för att krossa berget ökas inte penetreringshastigheten i någon större grad om matningskraften ökas ytterligare.It is important that the drill bit is in contact with the rock when the compression shock wave from the blow reaches the drill bit. The drilling speed, the penetration speed, increases when the feed force increases. When each stroke is used effectively to crush the rock, the penetration rate does not increase to any great extent if the feed force is further increased.

För en viss acceptabel penetreringshastighet behöver en bergborrmaskin med den beskrivna dämparen en mindre matningskraft än en bergborrningsmaskin med en dämpare av det slag som beskrivs i US-A-4494614. Anledningen förefaller vara att dämparen enligt uppfinningen accepterar mer vibrationer i bergborrmaskinens hus.For a certain acceptable penetration rate, a rock drilling machine with the described damper needs a smaller feed force than a rock drilling machine with a damper of the type described in US-A-4494614. The reason seems to be that the damper according to the invention accepts more vibrations in the housing of the rock drilling machine.

Claims

458 672 Patent claim: 1. Hydraulic percussion device for a rock drilling machine, comprising a reciprocating percussion piston (17a - cl arranged to strike a tool (EE) anvil, an axial movable support member (33) for axial support of the tool (BE ), means for defining a pressure chamber (43), means (51) for continuously connecting said pressure chamber to a source of high pressure fluid, an accumulator (48) connected to said pressure chamber and a cleaning piston (41) slidable in a cylinder and subjected to hydraulic pressure in said pressure chamber (hä) is allowed to push said support part (33) forward, characterized in that the accumulator (# 8) has a steep characteristic and with a wide and short passage (# 9) is directly connected to the pressure chamber (A3), whereby this is assigned control means (51, 58, 50) for flow restriction of the supply of pressure fluid to the pressure chamber (43) and has an outlet (55, 53) in the cylinder controlled by the state twelve (Qi) so that it closes the outlet (55, 53) when it is located behind a predetermined position in the cylinder o ch opens the outlet (55, 53) in front of this position. E. Percussion device according to claim 1, characterized in that the flow limiting control means (51, 5E, 50) are formed either by a pressure regulator (50) and a subsequent throttle (58) or by a constant flow valve.