SE500920C2 - Anordning för ett axiallager i en borrmaskin - Google Patents

Description

500 920 10 15 20 25 30 35 ten.

Föreliggande uppfinning avser att åstadkomma en an- ordning för borrmaskinens axiallager, med vars hjälp de till ovannämnda kända teknik hörande nackdelarna kan eli- mineras. Detta har àstadkommits medelst en uppfinnings- enlig anordning, vilken är kännetecknad därav, att trycket och volymströmmen av axiallagrets tryckmedium är anordnade att regleras sà att axiallagrets läge i borrmaskinens nor- mala funktionssituation ligger mellan axiallagrets ytter- lägen.

Fördelen med den uppfinningsenliga anordningen är att axiallagret kan relgeras så att en fördröjningsfri reak- tion pà reflektionspulsen som riktas mot borrnacken blir möjlig. En fördel ligger även i det, ringen kan utföras sà, att en mot borrnacken riktad tryck- att axiallagerfjäd- reflektion förhindras att bli en dragreflektion som pà- frestar utrustningen, varvid de mot borrmaskinen riktade belastningarna avsevärt minskar jämfört med känd teknik.

Den uppfinningsenliga konstruktionen är enkel, dà den inte uppvisar t ex tätningar. Pga den enkla konstruktionen blir tillverkningskostnaderna och servicekostnaderna làga jäm- fört med känd teknik.

Uppfinningen skall beskrivas närmare under hänvisning till i närslutna ritning visade fördelaktiga utförings- exempel, varvid fig 1 visar i en principiell sidovy en borrmaskin, som är försedd med en axiallageranordning enligt uppfin- ningen, fig 2 visar ett snitt enligt pilarna II-II i fig 1, fig 3 visar anordningen enligt uppfinningen i större skala, fig 4 visar anordningen enligt fig 3 efter ett slag utfört av en slagkolv, fig 5 visar anordningen enligt fig 3 och 4 efter för- skjutning av kolvarna, 10 15 20 25 30 35 500 920 3 fig 6 visar i principvy en borrmaskin, med en anordning enligt en andra utföringsform av uppfin- som är försedd ningen, fig 7 visar ett snitt enligt pilarna VII-VII i fig 6, och fig 8 visar en fördelaktig utföringsform av anord- ningen enligt fig 7.

I exemplet enligt fig l förskjuts en slagkolv l i en stomme 6, som består av flera delar på ett i och för sig känt sätt. En borrnacke 2 är stödd i stommen som en axiell förskjutbar och roterande del. Borrnacken 2 erhåller den roterande rörelsen från en separat hydraulmotor medelst en kugghjulsutväxling. Hydraulmotorn och kugghjulsutväxlingen visas ej i figurerna. Den yttre periferin av en stomhylsa 3 uppvisar en kuggning som passar ihop med ovannämnda kugghjul. Kopplingskuggar är anordnade på stomhylsans 3 inre yta, vilka kopplingskuggar är axiellt förskjutbara i förhållande till borrnackens kopplingskuggning. Ovannämnda stomhylsa 3 är lagrad i radiell riktning fràn bägge ändar- na av sitt yttre periferi i en stomme 6. Borrnacken 2 är axiellt lagrad från sin främre ände i stommen 6 och från sin bakre ände i stomhylsan 3 medelst ett lager 8.

Ovannämnda faktorer är i och för sig känd teknik för en fackman, följaktligen beskrivs inte ifrågavarande detaljer eller deras funktion närmare i detta sammanhang.

För mottagande av slagpulser, som reflekteras från berget tillbaka till borrmaskinen är ett fjädrande axiellt trycklager anordnat i stommen 6, vilket lager för åstad- kommande av nämnda fjädring är anordnat att förskjutas i axialriktningen under påverkan av ett tryckmedium. I enlighet med tryckmediumets tryck och volymström anordnade att regleras så att axiallagrets läge i en normal funk- tionssituation ligger mellan axiallagrets yttersta lägen.

Nämnda axiallager kan företrädesvis utföras av flera kol- var 4, vilka är anordnade i stommen i axialriktade, med ett kanalsystem 7 förenade hus som är bildade i periferin som omger borrnacken 2. Nämnda konstruktion visas spe- 500 920 10 15 20 25 30 35 ciellt tydligt i fig 2.

Sàsom framgàr ur fig l är kanalsystemet 7 anordnat att utmynna i husbottnen bakom i husen anordnade kolvar. I samband med ovannämnda term utgàr man fràn att borrmaski- nen betraktas i matningsriktningen. Kanalsystemet 7 utgörs av en ringformad kanal 7a och av kanaler 7b, som leder frán ifrågavarande kanal till husen samt en inlopps- och utloppskanal 7c, 7d. I exemplet enligt fig l är ett stryp- organ 12 anordnat i utloppskanalen 7d, medelst vilken strömningen av smörjmedel till nackens kopplingsdel regle- ras. Hydraulkomponenter, som förklaras senare, är anslutna till inloppskanalen 7c, medelst vilka hydraulkomponenter strömning och tryck av tryckmediumet i axiallagrets kanal- system 7 regleras.

En i stommen 6 belägen ring 5 begränsar framátriktad rörelse av axiallagrets kolvar 4. Den inre periferin av svepkurva som ritats kolvs 4 rörelse bakåt ifrågavarande hus. ringen är mindre än periferin av en runt kolvarnas 4 ytterkanter. Varje är begränsad med hjälp av bottnen i Stomhylsan 3 är axiellt lagrad fràn sin främre ände i stommen 6 och fràn sin bakre ände i kolvarnas 4 ändytor.

Eftersom kolvarna 4 är anordnade pà plats utan tätningar, förekommer läckage av tryckvätska, varvid tryckvätskan förhindras att komma in i slagutrymmet medelst en tätning 9. Tätningen 9 är belägen i borrnackens bakre ände i stom- men 6. En tätning ll förhindrar oljan, som fungerar som tryckvätska, att strömma ut fràn stommens 6 främre del. I beskrivningen ovan avser termen framàtriktad rörelse i borrmaskinens matningsriktning och termen bakåt rörelse i motsatt riktning till matningsriktningen.

Konstruktionen och smörjningen av stomholken 3 och borrnackens 2 kopplingsdel kan vara likadan som t ex den i FI-patentskriften 66 459 anförda konstruktionen. Vad be- träffar smörjningen konstateras i detta sammanhang endast, att luft ledes till bakre änden av tätningen 9. Luftblàsningen är betecknad i fig 1 medelst hänvisning IP. Luften är avsedd att transportera oljan borrnacken 2 framom 10 15 20 25 30 35 500 920 5 till smörjningspunkterna i lagren och jämna strömnings- variationerna samt förhindra kavitation. Luften avlägsnas ur oljan före denna filtrering och leds in i en tank.

Det i utföringsformen i fig 1 använda axiallagret visas i större skala i fig 3-5. Uppfinningen beskrivs i det följande under hänvisning till ovannämnda figurer.

I fig 3 är det begränsade rörelseomrádet av axiallag- rets kolvar 4 betecknat med en symbol AX. Termen begränsat rörelseomráde avser i detta sammanhang det axialriktade rörelseomràdet, i vilket kolven kan röra sig. Rörelseomrà- det är begränsat medelst ringen 5 och bottnen av huset, sàsom ovan anförts. I fig 3 är kolven 4 i ett läge Y upp- mätt fràn bottnen av huset. Trycket som leds till kanal- systemet 7 inriktar en kraft mot kolvarna 4, varvid varje kolv 4 anligger mot stomhylsan 3 som för sin del anligger mot borrnacken 2. Ovannämnda situation är visad i fig 3.

Ett slag av slagkolven 1 mot änden av borrnacken 2 åstadkommer en stegvis och snabb förskjutning AZ av borr- nacken. Denna situation visas i fig 4.

Efter ovannämnda situation följer stomhylsan 3, för- skjuten av kolvarna 4, snabbt borrnackens 2 rörelse så, att stomhylsan anligger pà nytt mot borrnacken 2. Denna situation visas i fig 5.

Efter slaget som àstadkommes av slagkolven l orsakar en fràn berget reflekterad spänningspuls en snabb stegvis förskjutning vid borrnacken 2, men i motsatt riktning frán det ovan anförda. Dá den reflekterade pulsen kommer, är stomhylsan 3 dock i den ställning som visas i fig 5, var- vid borrnackens 2 axialrörelse tas emot medelst axiallag- rets fjädrande kolvar 4. Eftersom kolvarna 4 och stomhyl- san följer borrnackens rörelser nästan utan fördröjning, kan reflektionspulsen som träffar borrnacken 2 mottas medelst axiallagrets kolvar oberoende av reflektionspul- sens inloppsfördröjning.

Ifall en situation skulle uppstå, där kolvarna 4 skulle vara förskjutna i sitt främsta ytterläge, dvs en situation där Y = AX, kan kolvarna 4 inte följa med en 500 920 10 15 20 25 30 35 6 vidare förskjutning av borrnacken. Härvid skulle borr- nacken 2 vara utan stöd, varvid den mot borrnacken reflek- terade tryckspänningspulsen skulle vända tillbaka som en dragpuls, som belastar utrustningen och dess skarvar.

Stomhylsan 3 när borrnacken 2 förskjuten av den mot borr- maskinen riktade matningskraften. Detta sker dock med en stor tidsfördröjning, inte kan dämpa mot borrnacken riktade reflektionspulser.

Det kan dock konstateras, att fjädringen är helt för- hindrad dà kolvarna 4 är i sitt bakersta ytterläge, dvs då Y = O.

Pà basen av ovan anförda faktorer kan man konstatera, under vilken axiallagrets kolvar 4 att kolvarna måste vara belägna mellan ovannämnda ytter- lägen under borrmaskinens funktion, varvid en i varje situation fjädrande funktion enligt fig 3-5 ästadkommes.

Placeringen av kolven mäste härvid fylla följande villkor: O < Y < AX Detta villkor betyder att trycket och volymströmmen av axiallagrets tryckmedium regleras så att kolvarnas läge i en normal situation alltid är mellan nämnda ytterlägen, varvid dämpningskolvarna 4 kan förskjutas i bägge rikt- ningar i alla normala funktionssituationer.

I fig 1 visas en fördelaktig hydraulkoppling medelst vilken ovan anförda funktion ástadkommes. Hydraulvätskan, som används som tryckvätska, matas med en pump 20 via en kanal 17 till inloppskanalen 7c via en motstándskontrast- ventil 13. Den önskade funktionen àstadkommes genom att systemets trycknivà regleras lämpligt med hjälp av en tryckbegränsningsventil 15. Axiallagrets fjädring regleras till önskat värde medelst motstàndskontrastventilen 13.

Kolvarnas 4 hastighet ástadkommes medelst en tryckackumu- lator 14, som ställer kanalsystemet 7 under tryck via kon- trastventilen 13. 10 15 20 25 30 35 500 920 7 I fig 6-8 visas en andra utföringsform av uppfin- ningen, i vilken själva axiallagret är likadant som axial- lagret i utföringsformen enligt fig 1, emedan hydraulkopp- lingen skiljer sig från hydraulkopplingen enligt fig 1.

I exemplet enligt fig 6-8 regleras kanalsystemets 7 medeltryck med hjälp av en ventil 15. Ventilen 15 kan här- vid styras t ex mekaniskt på basen av läget av en kolv 4.

En utföringsform för denna styrning är visad i fig 8.

I utföringsformen enligt fig 8 är tryckbegränsnings- ventilen 15 utförd av en spindel, som är mekaniskt anslu- ten till en kolv 4. Härvid styr kolven 4 direkt spindeln 15, som för sin del styr trycket i kanal A (fig 8) anslu- ten till axiallagrets inloppskanal 7c, antingen till pum- pens 20 tryck P (kanal 17) eller till en strypt slutning 16 (fig 8) beroende på kolvens 4 läge. tankan- Dà kolven 4 närmar sig det främsta begränsningsorganet minskas trycket i kanalsystemet 7, på motsvarande sätt ökas trycket i kanalsystemet 7 då kolven 4 närmar sig sitt bakre ytterläge. På detta sätt hålls kolvens 4 genom- snittsläge mellan ytterlägena.

Ovan anförda utföringsexempel är inte avsedda att begränsa uppfinningen, utan uppfinningen kan varieras pà många sätt inom ramen för patentkraven. Härvid är det uppenbart, att uppfinningen eller dess delar inte behöver vara exakt sådana som visats i figurerna utan även andra slags lösningar kan användas. I utföringsexemplet enligt fig 6 kan för styrning av ventilen 15 även användas en signal, som erhålles från en mätdetektor, med vilken det genomsnittliga läget av en kolv mäts. Ventilen 15 kan här- vid vara t ex en elektrisk proportionalventil. Husen, i vilka kolvarna är placerade, kan utföras på vilket som helst lämpligt sätt, t ex genom att borra cylindrar av lämplig storlek i stommen. Kolvarna kan även utformas av raka cylindertappar. Axiallagret behöver inte heller nöd- vändigtvis vara utfört av kolvarna enligt figurerna, utan även andra slags lösningar, såsom ett lager utfört av ett lågt cylinderformigt stycke, är möjliga. Hydraulsystemet 500 920 10 15 20 25 30 35 8 som används för reglering av axiallagret kan vara kopplat i serie med smörjsystemet av borrnackens kopplingsdel sà- som visats i figurerna, men detta är inte den enda möjlig- heten. Axiallagrets regleringssystem och smörjsystemet av borrnackens kopplingsdel kan även utföras som separata självständiga system, ifall detta anses nödvändigt.

Claims (9)

10 15 20 25 30 35 500 920 9 PATENTKRAV

1. Anordning för ett axiallager i en borrmaskin, vilken borrmaskin omfattar en stomme (6), en i stommen anordnad slaganordning (1) och en pà dess axiella förläng- ning belägen, som rotationsmedel för en borrnacke (2) fungerande stomhylsa (3) och ett i stommen anordnat axial- lager för mottagande av mot stommen (6) via borrnacken (2) riktade axialkrafter, vilket axiallager är för åstadkom- mande av fjädring anordnat att förskjutas i axialrikt- ningen under påverkan av tryckmedium, varvid trycket och volymströmmen av axiallagrets tryckmedium är anordnade att regleras så att axiallagrets läge (Y) i borrmaskinens nor- mala funktionssituation ligger mellan axiallagrets ytter- lägen (0, AX), lagret är utfört av i och för sig kända flera kolvar (4), vilka är anordnade i stommen (6) i axiellt riktade, k ä n n e t e c k n a d därav, att axial- medelst ett kanalsystem (7) med varandra förenade hus ut- förda pá ett borrnacken (2) omgivande periferi.

2. Anordning enligt patentkravet 1, k ä n n e - t e c k n a d därav, att tryckniván av tryckmediumet som inmatas i kanalsystemet (7) är anordnad att regleras till önskad nivå medelst tryckbegränsningsventil (15), som är anordnad på trycksidan av en tryckmediumet matande pump (20), att tryckmediumet är anordnat att inmatas i kanal- systemet (7) via en motstàndskontrasventil (13), att axiallagrets fjädring är anordnad att regleras medelst motstàndskontrastventilen (13) och att ställning av en tryckmediumet under tryck, vilket åstadkommer kolvarnas (4) snabba rörelse är anordnad att ske via motstàndskon- trastventilen (13) med hjälp av en i kanalsystemet (7) an- sluten tryckackumulator (14).

3. Anordning enligt patentkravet 1, k ä n n e - t e c k n a d därav, att regleringen av kanalsystemets (7) tryck är anordnad att utföras genom att reglera kanal- systemets medeltryck med hjälp av en tryckbegränsningsven- til (15) anordnad på trycksidan av pumpen (20), som matar 500 920 10 15 20 25 30 35 10 tryckmediumet.

4. Anordning enligt patentkravet 3, k ä n n e - t e c k n a d därav, att regleringen av tryckbegräns- ningsventilen (15) är anordnad att utföras pá basen av läget av en kolv (4).

5. Anordning enligt patentkravet 4, k ä n n e - t e c k n a d därav, att tryckbegränsningsventilen (15) är utförd av en i kolven (4) mekaniskt ansluten spindel, som är anordnad att reglera trycket av tryckmediumet, vil- ket inmatas i kanalsystemet (7) mellan trycket av pumpen (20) och trycket av en strypt tankanslutning (16) beroende på kolvens (4) läge.

6. Anordning enligt patentkravet 3, k ä n n e - t e c k n a d därav, att trckbegränsningsventilen (15) är en elektrisk proportionalventil, som är anordnad att regleras med hjälp av signalen av en mätdetektor, som mäter kolvens (4) genomsnittliga läge.

7. Anordning enligt något av de föregående patentkra- ven 2-6, k ä n n e t e c k n a d därav, att tryckmedium- systemet, som reglerar axiallagrets läge är kopplat via en strypanordning (12) i serie med smörjsystemet av borr- nackens (2) kopplingsdel.

8. , Anordning enligt nágot av de föregående patentkra- ven, k ä n n e t e c k n a d därav, att kolvarnas (4) ändytor fungerar som stomhylsans lageryta.

9. Anordning enligt något av de föregående patentkra- ven, k ä n n e t e c k n a d därav, att kolvarna är ut- förda av slitagebeständigt material, såsom t ex härd- metall, stellit etc.