SE461926B - Ringformig lufthammaranordning - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 2 461 926 utrustning, exempelvis en cyklon, vid markytan. Eftersom driv- mediet är isolerat från direkt kontakt med borrväggen och returflödet av borrmediet med borrningsrester genom central- röret har konstant hastighet kommer de ovannämnda svårigheter- na att undvikas i detta fall.

En ringformig lufthammarborranordning är känd genom DE patent- skriften 2 854 461. IPC E2lC 3/24, 1978, som har benämningen perforator, som omfattar ett bergsbrytningsverktyg och en ringformig hammare som rör sig fram och åter i ett cylindriskt ventilen. Använd luft strömmar ut i borrhålets bottenområde.

Den kända ringformiga lufthammarborranordningen har ett komplicerat system för att fördela luften, och många av dess delar är ganska klena, vilket påverkar dess driftssäkerhet.

Den har sålunda hittills inte funnit någon bred industriell användning.

En ringformig lufthammarborranordning är också känd genom ryska uppfinnarcertifikatet 1 133 388, IPC E2lC 3/24, 1985, varvid ett ihåligt cylindriskt hölje är anordnat vid framänden med ett bergsbrytningsverktyg med utblåsningsöppningar. Den har även en uppsamlare för borrningsrester och en stegformad ringformig hammare som är fram- och återrörlig. Hammaren passar koncentriskt 1 höljet och samverkar med ytterytan hos en stegformad hylsa. som har inlopps- och utloppsöppningar och är fixerad i höljets inre. I sin fram- och ätergående rörelse bildar hammaren en returslagkammare tillsammans med höljet och ett arbetsslagkammare tillsammans med den stegformade hylsan. 10 15 20 25 30 35 3 461 926 Ytterligare en hylsa som ligger mellan ett steg med större diameter hos den stegformade hylsan och hammaren tillåter axiell förskjutning och har ett ringformigt urtag mitt i hylsan, i vilket ett anslag på hammaren passar.

De ovannämnda konstruktionsdetaljerna tillåter styrning av tidsperioden, under vilken luft släpps in 1 arbetsslagkammaren och sålunda ökar anordningens slagkraft. Men 1 den kända an- maren in 1 uppsamlaren för borrningsrester genom öppningarna 1 som är placerade vid ett avstånd från hålets botten. Endast en bråkdel av luften (ungefär 20 %) släpps ut i bottenområdet via borrbrytningsverktygets utblås- ningsöppningar, varvid den strömmar förbi hammaren. Frammat- ningshastigheten för borrningsrester som tvingats upp 1 upp- samlingsröret, 1 form av brutet kärnmaterial och borrkax avbrutna vid hålets botten, är långsam tills utloppsöppning- arna uppnåtts, där en kombinerad luftströmning accelererar materialet till en bestämd uppfordringshastighet. Ett sådant luftflödesmönster kan ge upphov till igenproppning av bergs- brytningsverktyget och uppsamlaren för borrester vid dess nedre ände. Borrkax kan även tränga in 1 arbetsslagkammaren genom luftfördelningshylsans öppningar och medföra nedslipning av glidytorna eller t.o.m. kärvning av hammaren i höljet.

Igentäppning av uppsamlingsröret för borrningsrester kan medföra att mottrycket 1 utloppsledningen hos kända ring- formiga lufthammaranordningar ökar avsevärt, vilket stör hammarens cykliska driftsförlopp. Slagfrekvensen och slag- kraften kan avvika från de avsedda värdena.

Sammantaget har dessa faktorer en negativ effekt på pålitlig- heten och effektiviteten hos de kända ringformiga lufthammar- äflOfdniflgâfflñ .

Huvuduppgiften med uppfinningen är att åstadkomma en ringfor- mig lufthammaranordning för att borra hål. varvid hylsan för uppsamling av borrningsrester, returslagkammaren och luftför- 10 15 20 25 so 35 4 461 926 delningsmedlen har sådana konstruktionsegenskaper att prestan- dan (dvs. slagfrekvensen och slagkraften) och driftsäkerheten ökas.

Det väsentliga hos uppfinningen ligger i att en ringformig lufthammaranordning för borrning av hål omfattar ett ihâligt cylindriskt hölje med en stegformad borrning, inloppsöppningar anordnade i ett borrningssteg med mindre diameter och utlopps- öppningar anordnade i ett borrningssteg med större diameter, ett bergsbrytningsverktyg som är monterat på höljets främre ände och har en axiell öppning, en hylsa för borrningsrester och en stegformad ringformad hammare. som båda är anordnade 1 höljets borrning, varvid hammaren är koncentriskt anordnad i med höljet, bergsbrytningsverktyget och hylsan för borrnings- rester, varvid de tvâ kamrarna kommunicerar växelvis via in- loppsöppningarna med en matningsledning för tryckgas och via utloppsöppningarna med bottenhålet, och kännetecknas av att hylsan för borrningsrester har en cylindrisk utvidgning vid sin övre ände, som samverkar med hammaren när denna när sitt översta läge, och samtidigt avdelar returslagkammaren i ett övre utrymme och ett nedre utrymme, varvid kanalorgan för att förbinda arbetsslagkammaren med returslagkammarens övre ut- rymme vid jämna intervall är anordnade 1 returslagkammaren vid den sida därav som är vänd mot hammarens övre ändyta.

Det bör noteras att enligt denna anordning accelereras hamma- ren under returslaget, eftersom returslagkammaren är uppdelad i ett övre och ett nedre utrymme och tryckluft trycks ut ur det utrymme, där dess förekomst skulle bromsa hammarens fart.

Hammarens acceleration under arbetsslaget är högre än 1 kända anordningar. Hammaren påverkas av en kraft som är ett resultat av trycket hos luften 1 arbetsslagkammaren, som är förbunden med tryckluftlinjen med jämna mellanrum, och trycket i retur- slagkammarens övre utrymme, som bildas av det cylindriska ut- sprànget hos hylsan för borrningsrester och kommunicerar med 10 15 20 25 30 35 5 461 926 arbetsslagkammaren. De två på hammaren verkande krafterna verkar 1 samma riktning och dess hastighet under arbetsslaget ökar därför.

Sammanfattningsvis sker två accelerationer av hammaren enligt vår uppfinning under returslaget och under arbetsslaget. Så- lunda ökar slagfrekvensen och slagkraften.

Kanalorganen är lämpligen anordnade i form av åtminstone ett längsgående spår som sträcker sig mellan hylsans inloppsöpp- ningar genom hammarens hela slaglängd.

Denna konstruktion möjliggör optimal prestanda hos den ring- formiga hammaren trots den begränsade radiala utsträckningen av dess arbetsyta. Ett optimalt förhållande mellan kanalorga- nens tvärsnittsarea och kamrarnas volym, som bildas i detta fall, medför en minimal förbrukning av tryckluft, vilket ga- ranterar ekonomisk drift av nammarenheten och hela anordningen.

En föredragen utföringsform av uppfinningen kommer nu att beskrivas med hänvisning till de bifogade ritningarna, där: fig. 1 är en schematisk tvärsnittsvy av den ringformiga luft- hammaranordningen för borrning av hål enligt uppfinningen, 1 ett läge där hammaren slår mot bergsbrytningsverktyget, fig. 2 är en schematiskt tvärsnittsvy av den ringformiga luft- hammaranordningen enligt uppfinningen, i ett läge där hammaren utför sitt returslag och når sitt översta läge, fig. 3 är ett snitt längs linjen III-III i fig. 1.

Hed hänvisning till fig. l och 2 har den ringformiga luftham- maranordningen för borrning av hål ett ihåligt cylindriskt hölje 1 med en stegformad borrning. Ett steg 2 med mindre dia- meter i övre änden av höljet 1 är försett med inloppsöppningar 3. genom vilka trycksatt gas släpps in från en ledning. och ett steg 4 av större diameter som är vänt mot hålets botten och är försett med utloppsöppningar 5. Höljet l är fast för- bundet upptill med ytterröret 6 hos den koncentriska strängen 7. Ett bergsbrytningsverktyg 8 med en axiell öppning 9 för 10 15 20 25 30 35 6 461 926 borrningsrester och utblâsningskanaler 10 är anordnat på steget 4 nedtill 1 höljet 1 med möjlighet till axiell för- skjutning. I det stegformade höljets l borrning finns en stationär hylsa ll för borrningsrester och en stegformad ringformig hammare 12, som är fram- och återrörlig koncent- riskt 1 höljet 1 och därmed bildar en arbetsslagkammare 13 med höljet 1 och en returslagkammare 14 med höljet l, bergsbryt- ningsverktyget 8 och hylsan ll för borrningsrester. Kamrarna 13 och 14 kommunicerar växelvis med bottenhâlet 15 via ut- loppsöppningar 5. översta läge (fig. 2) för att dela returslagkammaren 14 1 ett övre utrymme 21 och ett nedre utrymme 22 1 förbindelse med mellan inloppsöppningarna 3 (fig. 3). Alternativt kan ett flertal sådana spår 25 anordnas.

En sköld 26 skyddar anordningen. dvs. dess arbetsslagkammare 13, mot intrång av borrningsrester. En packning 27 är anordnad ten 28 mellan skölden och borrhâlet för att leda utloppsluft från bottenhålet 15 in 1 borrningen 29 hos hylsan ll.

Förhållandet att den cylindriska utvidgningen 19 hos den övre änden av hylsan ll i den ovan beskrivna utföringsformen sam- verkar med hammarens 12 borrning 20 och avdelar det övre utrymmet 21 hos returslagskammaren 14 från det nedre utrymmet 22 vid jämna mellanrum och att kanalorgan är anordnade i returslagkammaren 14 vid dess sida som är vänd mot hammarens 12 övre ändyta för att förbinda denna kammare med tryckluft- 10 15 20 25 30 35 7 461 926 ledningen via arbetsslagkammaren 13 vid jämna mellanrum, när hammaren 12 när sitt översta läge garanterar en effektiv användning av arean hos nammarens 12 övre ändyta 30, vilket medför att de krafter som verkar på denna under varje arbets- cykel ökar anordningens prestanda (dvs. slagfrekvensen och slagkraften) och ökar dess driftssäkerhet.

Vid drift kommer tryckluften som inmatas genom ringspalten mellan det inre röret 18 (fig. 1) och det yttre röret 6 hos borrsträngen 7 att släppas in i returslagkammaren 14 genom inloppsöppningarna 3, varvid arbetsslagkammaren 13 är för- ändytor 30 resp. 31. De resulterande krafterna är motriktade.

Arean hos den nedre ändytan 31 är dock större än hos den övre ändytan 30 och hammaren 12 börjar röra sig uppåt (fig. 1), vid början av ett returslag. Så fort hammarens 12 kragar 32 och 33 täcker utloppsöppningarna 5 resp. inloppsöppningarna 3 kommer luftflödet in 1 returkammaren 14 att avbrytas. vid fortsatt returslag när hammaren den cylindriska utvidgningen 19 av hylsan ll, vilket stänger ringpassagen 23 och sålunda avdelar returslagskammarens 14 övre utrymme 21 från dess nedre utrymme 22. Samtidigt avtäcker hammaren 12 de längsgående spåren 24, som förbinder returslagkammarens 14 övre utrymme 21 med ar- betsslagkammaren 13. Den i returslagkammarens 14 övre utrymme 21 instängda luften släpps in i arbetsslagkammaren 13 och trycket i de tvâ kamrarna 13 och 14 utjämnas. Men eftersom arbetsslagkammarens 13 volym överskrider volymen hos retur- slagkammaren 14 med en faktor av 3 till 6 och returslagkamma- rens 14 övre utrymme 21 har en volym som är endast 1/6 till 1/10 av arbetsslagkammarens 13 volym kommer det utjâmnade trycket i de tvâ kamrarna att vara endast något över atmo- sfärstrycket och avsevärt mindre än trycket 1 tryckluftled- ningen. Lufttrycket mot hammarens 12 övre ändyta 30, som bromsar dess rörelse, minskar, medan trycket som luften 1 returslagkammarens 14 nedre utrymme 22 utövar på hammarens 12 10 15 20 25 30 35 8 461 926 nedre ändyta 31 förblir oförändrat. Den resulterande tryck- skillnaden accelererar hammaren 12 och gör det möjligt för den att utföra sitt returslag inom en kortare tidsperiod.

Hammarens 12 fortsatta uppâtgâende rörelse förbinder utlopps- öppningarna 5 med returslagkammarens 14 nedre utrymme 22 och inloppsöppningarna 3 med arbetsslagkammaren 13. Den 1 retur- slagkammarens 14 nedre utrymme 22 inneslutna luften släpps ut och tryckluften släpps in 1 arbetsslagkammaren 13 och därmed in i returslagkammarens 14 övre utrymme 21 via spåren 24. kammaren 14 genom den avtäckta ringpassagen 23. Trycket i returslagkammarens 14 bägge utrymmen 21 och 22 utjämnas. Sam- tidigt förbinds inloppsöppningarna 3 med returslagkammaren 14 och utloppsöppningarna 5 med arbetsslagkammaren 13. Den i arbetsslagkammarens 13 inneslutna luften släpps ut och tryck- luft strömmar in i returslagkammaren 14. Hammaren 12 slår mot bergsbrytningsverktyget 8 och de avbrutna bergsresterna bärs upp till ytan av en ström av förbrukad luft via den ringformi- ga öppningen 9 i bergsbrytningsverktyget 8, borrningen 29 hos hylsan ll för borrningsrester och det inre röret 18 hos den koncentriska strängen 7.

Den regelbundna avdelningen av returslagkammaren 14 i tvâ utrymmen följd av upprättandet av en förbindelse mellan dess 10 9 461 926 övre utrymme 21 och arbetsslagkammaren 13 är faktorerna som ökar de mot hammaren 12 verkande krafterna i drift. Arean mot vilken tryckluften verkar i drift ökas under såväl arbets- slaget som returslaget. Hammarens 12 hastighet ökar och tiderna för utförandet av retur- och arbetsslagen förkortas.

Prestandan för den beskrivna anordningen är bättre än för kända ringformiga lufthammaranordningar för borrning av hål och har en ökning 1 slagfrekvens med en faktor av 1,5, hög slagkraft och driftsäkerhet.

Claims (2)

10 15 20 25 30 10 461 926 Patentkrav

1. En ringformig lufthammaranordning för borrning av häl, omfattande ett ihâligt cylindriskt hölje (1) med en stegformad borrning, inloppsöppningar (3) anordnade 1 ett borrningssteg (2) med mindre diameter och utloppsöppningar (5) anordnade 1 ett borrningssteg (4) med större diameter, ett bergsbrytnings- verktyg (8) som är monterat på höljets (1) främre ände och har en axiell öppning (9), en hylsa (ll) för borrningsrester och en stegformad ringformad hammare (12), som båda är anordnade i höljets (1) borrning, varvid hammaren (l2) är koncentriskt anordnad i höljet (l) med möjlighet att röra sig fram och åter och således bilda en arbetsslagkammare (13) med höljet (1) och en returslagkammare (14) med höljet (l), bergsbrytningsverk- tyget (8) och hylsan (ll) för borrningsrester, varvid de tvâ kamrarna (13, 14) kommunicerar växelvis via inloppsöppningarna (3) med en matningsledning för tryckgas och via utloppsöpp- ningarna (5) med bottenhålet (15), k ä n n e t e c k n a d av att hylsan (ll) för borrningsrester har en cylindrisk (12) när denna når sitt översta läge, och samtidigt avdelar returslagkammaren (14) i ett övre utrymme (21) och ett nedre utrymme (22), varvid kanalorgan för att förbinda arbetsslag- kammaren (13) med returslagkammarens (14) övre utrymme (21) vid jämna intervall är anordnade i returslagkammaren (14) vid den sida därav som är vänd mot hammarens (12) övre ändyta (30).

2. Ringformig lufthammaranordning enligt krav 1, k ä n n e - t e c k n a d av att kanalorganen har formen av åtminstone ett längsgående spår (25), som sträcker sig mellan inloppsöpp- ningarna (3) 1 höljet (1) längs hammarens (12) hela slaglängd.