SE528654C2 - Impulsgenerator och impulsverktyg med impulsgenerator - Google Patents

Description

25 30 528 654 US 2004/0226752 visar ytterligare ett bergbrytande verktyg där en kolv är förspänd genom att den är förflyttad i riktning bort från borrstålet samtidigt som ett tryck är uppbyggt i ett energi- lager på den borrstålet motsatta sidan om kolven. Energilagret är i detta fall en stång av me- tall. Genom att sedan abrupt släppa stången fri pressar spänningen uppbyggd i energilagret iväg kolven mot borrstålet med hög hastighet varvid en spänningspuls träffar borrstålet.

Kortfattad beskrivning av uppfinningen Problemet med uppträdandet av stora dynamiska accelerationskrafter löses enligt uppfinning- en genom att anordna en impulsgenerator För ett bergbrytande verktyg vilken innefattar en drivkammare för upptagning av en trycksättbar vätskevolym, och en i drivkammaren uppta- gen impulskolv, där impulskolven är inrättad för överföring av trycktoppar i vätskevolymen till impulser i verktyget, varvid överföring av energi från en drivmekanism till impulser i verktyget åstadkommes genom volymminskning av drivkammaren, varigenom impulskolven drivs framåt av en trycktopp i drivkammaren.

Genom att impulsgeneratom innefattar kännetecknen i patentkravet 1 uppnås fördelen av att åstadkomma en impulsgenerator som kan överföra impulser till ett verktyg med låga dyna- miska accelerationskrafter.

Kortfattad fx gurförteckning Uppfinningen kommer att belysas närmare nedan med ledning av de bifogade ritningar-na, vari: Figur l visar schematiskt ett längdsnitt av en första utiöringsfonn av en impulsgenerator, Figur 2 visar schematiskt ett längdsnitt av en andra uttöringsforrn av en impulsgenerator, Figur 3 visar schematiskt ett längdsnitt av en impulsgenerator 2 enligt figur 2, 73437 10 15 20 25 30 528 654 Figur 4 visar sc-hematiskt ett längdsnitt av en tredje utföringsforrn av en impulsgenerator en- ligt uppfinningen, och Figur 5 visar schematiskt ett snitt tvärs en fjärde uttöringsform av en irnpulsgenerator enligt uppfinningen.

Beskrivning av föredragna utíöringsforrner Figur l visar schematiskt ett längdsnitt av en första utföringsforrn av en impulsgenerator 2 innefattande ett hus 4 med en drivkammare 6 för upptagning av en trycksättbar vätskevolyrn 8, och en i drivkammaren 6 upptagen impulskolv 10, där impulskolven 10 är inrättad för di- rekt eller indirekt överföring av trycktoppar i vätskevolymen 8 till impulser i ett verktyg 12, varvid överföring av energi från en drivmekanism 14 till impulseri verktyget 12 åstadkom- mes genom volymminskning av drivkammaren 6, varigenom impulskolven l0 drivs framåt av en trycktopp i drivkammaren 6. Om impulskolven 10 ligger angränsande mot verktyget 12 överföres impulserna direkt, men impulsema kan även överföras indirekt via exempelvis en mellanliggande bormacke (ej visad). I figiiren visas drivkammaren 6 i ett läge där trycket hos vätskevolymen 8 i drivkamrnaren 6 är så lågt att impulskolven 10 befinner sig i sitt :första änd- läge, dvs det på maximalt avstånd från verktyget 12 belägna ändläget. l detta läge är driv- kammaren 6 expanderad så mycket som möjligt, företrädesvis genom att en kolv 16 i driv- kammaren 6 i en kolv-karnmaranordning är i det nämnda åndläget där volymen hos drivkam- rnaren 6 är så stor som möjligt. Kolv-kannnaranordningen kan även innefatta mer än en kolv 16 i drivkammaren 6. Återrörelsen av impulskolven 10 till detta visade läge åstadkommes exempelvis genom att trycksätta en kammare 9 på drivkammaren 6 motsatt sida om impuls- kolven 10 med luft eller vätska eller genom att anordna en fjäder ll i detta utrymme, eller genom att flytta fram hela borriggen med den därpå monterade irnpulsgeneratorn 2 mot berget i vilket fall en klack 7 bör vara anordnad som stopp i drivkammaren 6.

Figur 2 visar schematiskt ett längdsnitt av en andra utföringsforrn av en impulsgenerator 2 innefattande ett hus 4 med en drivkammare 6 för upptagning av en trycksättbar vätskevolyrn 8, och en i drivkammaren 6 upptagen impulskolv 10, där impulskolven 10 är inrättad för di- rekt eller indirekt överföring av trycktoppar i vätskevolyrnen 8 till impulser i ett verktyg 12. 73437 10 15 20 25 30 528 654 Diivkammaren 6 innefattar en liuvudkammare 18 och åtminstone en till huvudkamrriaren 18 ansluten sidokammare 20. Impulskolven 10 är i detta fall belägen i huvudkammareil 18. Över- föring av energi från en drivmekanisrn 14 till impulser i verktyget 12 åstadkommes genom volymminskning av sidokammaren 20, och således drivkairiiriaren 6, varigenom impulskolven 10 drivs framåt av en trycktopp i drivkarninaren 6. I figuren visas drivkammaren 6 i ett läge där trycket hos vätskevolyinen 8 idrivkammaren 6 är så lågt att impulskolven 10 befinner sig i sitt första ändläge, dvs det på maximalt avstånd från verktyget 12 belägna ändläget. I detta läge är drivkammaren 6 expanderad så mycket som möjligt, företrädesvis genom att en kolv 22 i sidokammaren 20 i en kolv-karnmaranordning är i det nämnda ändläget där volymen hos sidokammaren 20 är så stor som möjligt.

Figur 3 visar schematiskt ett längdsnitt av en impulsgenerator 2 enligt figur 2 där drivkamma- ren 6 befinner sig i ett läge där trycket hos vätskevolymen 8 i drivkammaren 6 är så högt att impulskolven 10 befinner sig i sitt andra ändläge, dvs det på minimalt avstånd från verktyget 12 belägna ändläget. I detta läge är drivkammaren 6 komprimerad, företrädesvis genom att en kolv 22 i sidokammaren 20 i en kolv-kammaranordning är i det nämnda ändläget där volymen hos sidokammaren 20 är så liten som möjligt, varvid impulskolven 10 överför en trycktopp i vätskevolyrnen 8 till en impuls i verktyget 12. Kolven 22 i sidokammaren 20 och impulskol- ven 10 i huvudkainrnaren 18 har företrädesvis anpassade dränagehål och/eller dränagekanaler (ej visade) av känt slag för kylning och Smörjning. Drivkaminaren 6 är företrädesvis avpassad för en frekvens av mellan cza 400 och 1000 Hz och har företrädesvis ett pålagt statiskt grund- tryck för att trycka ut kolven 22 i sidokammaren 20 i riktning från huvudkammaren l8.vAlte'r- i nativt kan törspända fiädrar 40 vara anordnade för att trycka kolven 22 i sidokammaren 20 i riktning från huvudkammaren 18. Drivkarrirnaren 6 är företrädesvis avpassad för att i vätske- volymen ska vara upptagen en vätska ur gruppen: vatten, silikonolja, hydraulolj a, mineralolj a, och obrännbar hydraulvätska. Huvudkammaren 18 har företrädesvis ett církulärt tvärsnitt och kan vara ansluten till en sidokammare 20 via åtminstone en vätskekanal 42 eller alternativt kan kamrama 18,20 vara i direkt kontakt med varandra.

Figur 4 visar schematiskt ett längdsnitt av en tredje uttöringsforrn av en impulsgenerator en- ligt uppfinningen. Denna utfiíringsforin skiljer sig från den i figur 2 visade genom att driv- kammaren 6 innefattar två sidokammare 20,28. I figuren visas drlvkarnmaren 6 i ett läge där 73437 10 15 20 25 30 528 654 drivkamrnaren 6 är expanderad så mycket som möjligt, företrädesvis genom att en kolv 22,30 i var sin sidokammare 20,28 är i det ändläget där volymen hos båda sidokarnrarna 20,28 är så. stor som möjligt. Kolven 22,30 i en sidokammare 20,28 kan röra sig antingen axiellt relativt verktyget 12 (se kolven 22), radiellt relativt verktyget 12 (se kolven 30), eller längs en linje snedställd relativt verktyget.

Figur 5 visar schematiskt ett snitt tvärs en fjärde utföringsform av en impulsgenerator enligt uppfinningen. Denna uttöringsform skiljer sig från den i figur 2 visade genom att drivkamrna- ren 6 innefattar tre sidokammare 20,28,32 med respektive kolvar 22,30,34, där sidokamrama 20,28,32 är fördelade över huvudkamrnarens 18 omkrets. Naturligtvis kan drivkamrnaren 6 även innefatta fler än tre sidokammare 20,28,32, fördelade antingen symmetriskt eller icke- syrnmetriskt över huvudkammarens 18 omkrets. Impulsgeneratom kan vara utformad att vara rotationsdriven med exempelvis ett kam-följanarrangemang där kolven 22,30,34 löper mot en kamkurvbana 36 hos en kamskiva 38, där kamkurvbanan kan vara antingen invändig eller utvändig.

Kamkurvbanan kan vara rak eller konisk och lika eller olika för varje kolv. Kamkurvbanorna för alla kolvar är företrädesvis sykroniserade så att alla kolvar rör sig synkront relativt huv- uddkarnmaren. Kamskivan hos impulsgeneratorn kan drivas av en separat motor, och kraften som driver kamskivan hos volymförändringsanordningen alstras mekaniskt, hydrauliskt eller elektriskt. Vidare kan kamskivans tröghetsmoment används för att utjämna energifiödet. Kol- varna kan vara tvångsstyrda av kamskivans kamkurva vad. avser både deras ingående och ut? gående rörelser. Kamskivan kan som ett altemativ förskjutas axiellt relativt verktyget så att kolvarna som löper mot karnskivans kamkurva möter olika karngeometri beroende på kam- skivans axiella position. Kamskivan kan som ett annat alternativ förskjutas axiellt relativt verktyget så att kolvarna som löper mot kamskivans kamkurva möter olika antal kammar per varv beroende på kamskivans axiella position. Kamskivan kan även innefatta fler än en mot varandra anordnade skivelement vilka kan vridas relativt varandra för att ändra kamskivans geometri varvid en variabel kamkurva kan genereras. Företrädesvis kan kamskivan förskjutas manuellt eller automatiskt axiellt relativt verktyget under driñ. Kamskivan kan dessutom vara anordnad utbytbar varvid impulsgeneratoms egenskaper kan anpassas efter borrtörhållandena.

Kamskivan kan vidare vara anordnad med icke-symmetrisk geornetri så att impulsgeneratorn 73437 528 654 får olika egenskaper beroende på åt vilket håll kamskivan roteras. Kamskivans rotation, direkt eller via en växel, kan användas för att rotera verktyget. Impulsgeneratorns drivning kan även vara utformad som en radialkolvmotor.

Det är möjligt att kombinera vad som angivits i de olika häri beskrivna alternativa utfóringsfonnerna inom ramen för de efterföljande patentkraven. 73437

Claims (37)

10 15 20 25 30 528 654 Patentluav:

1. Impulsgenerator för ett bergbrytande verktyg, impulsgeneratorn (2) innefattande en driv~ kammare (6) iör upptagning av en trycksättbar vâtskevolym (8), och en i drivkannnaren (6) upptagen impulskolv (10), kännetecknad av, att impulskolven (10) är inrättad för överföring av trycktoppar i vätskevolymen (8) till impulseri verktyget (12), varvid överíöring av energi från en drivmekanism ( 14) till impulser i verktyget (12) åstadkommes genom volymminsk- ning av drivkammaren (6), varigenom impulskolven (10) drivs framåt av en trycktopp i driv- kanimaren (6).

2. Impulsgenerator enligt kravet 1, kännetecknar! av att impulsgeneratorn (2) innefattar en kolv-karnmar anordning (16,22,30,34;6,20,28,32), varvid en rörelse hos åtminstone en kolv (16,22,30,34) belägen i en kammare (6,20,28,32) åstadkommer volymminskriingen av driv~ kammaren (6).

3. Impulsgenerator enligt kravet 2, kännetecknad av att kolv-kammar anordningen (16,22,30,34;6,20,28,32) innefattar mer än en kolv (l6,22,30,34).

4. Impulsgenerator enligt något av ovanstående krav, kännetecknad av att drivkammaren (6) innefattar en huvudkammare (18) i vilken impulskolven (10) är belägen, och åtminstone en till huvudkammaren (18) ansluten sidokammare (20,28,32), varvid överföring av energi från en drivmekanism (14) till impulser i verktyget (12) âstadkommes genom volymminskning av sidokarnmaren (20), varigenom impulskolven ( 10) drivs framåt av en trycktopp i drivkarnrna- ren (6).

5. Impulsgenemtor enligt kravet 4, kännetecknad av att kolven (22) i åtminstone en sido- karnmare (20) rör sig axiellt relativt verktyget ( 12).

6. Impulsgenerator enligt kravet 4 eller 5, kännetecknad av att kolven (30) i åtminstone en sidokammare (28) rör sig radiellt relativt verktyget (12). 73437 nya patentkrav 2006-04-21 10 15 20 25 30 528 654

7. Impulsgenerator enligt något av kraven 4 till 6, kännetecknar! av att kolven i åtminstone en sidokamrnare rör sig längs en linje snedställd relativt verktyget.

8. Impulsgenerator enligt något av kraven 2-7, kännetecknar! av att kolv-kammar anordning- en är en kolv-cylinder anordning (l6,22,30,34;6,20,28,32).

9. lmpulsgenerator enligt något av ovanstående patentkrav, kännetecknar! av att irnpulsgene- ratorn är utformad att vara rotationsdriven.

10. Impulsgenerator enligt kravet 9, kännetecknad av att impulsgeneratorn är utformad att vara driven med hjälp av ett kam-iöljar-arrarigernang (38;22,30,34).

11. Impulsgenerator enligt kravet 10, kännetecknar! av att kolven (22,30,34) löper mot en kamkurvbana (36) hos en kamskiva (38).

12. Impulsgenerator enligt kravet ll, kännetecknad av att karnkurvbanan (36) är invändig eller utvändig.

13. Impulsgenerator enligt kravet 1 l eller 12, kännetecknad av att kolven löper mot en ko- nisk kanikurvbana (3 6).

14. Irnpulsgenerator enligt något av kraven 11-13, känn etecknad av att karnkurvbanonia (36) är lika för varje kolv (16,22,30,34).

15. Impulsgenerator enligt något av kraven 11-14 , kännetecknad av att kamkurvbanorna (36) för alla kolvar (16,22,30,34) är synkroniserade, varvid alla kolvar (l6,22,30,34) rör sig synkront relativt huvudkammaren (18).

16. Impulsgenerator enligt något av krav 11-15, kännetecknar! av, att kamskivan (38) hos impulsgeneratorn (2) drivs av en separat motor. 73437 nya patentkrav 2006-04-21 10 15 20 25 30 5128 654

17. Impulsgenerator enligt något av krav 11-16, kännetecknar! av, att kraften som driver kamskivan (38) hos impulsgeneratom (2) alstras mekaniskt, hydrauliskt eller elektriskt-

18. l8. Impulsgenerator enligt något av krav ll-17, kännetecknad av, att kamskivans (38) trög- hetsmoment används för att utj änma energiflödet.

19. Impulsgenerator enligt något av krav 11-18, kännetecknad av att kolvama (16,22,3 0,34) är tvångsstyrda av kamskivans (38) kamkurva (36) vad avser både deras ingående och utgå- ende rörelser.

20. Impulsgenerator enligt något av krav ll-19, kännetecknar! av att kamskivan (38) kan iörskjutas axiellt relativt verktyget (12) så att kolvama (l6,22,30,34) som löper mot kamski- vans (3 8) karnkurva (36) möter olika kamgeometri beroende på kamskivans (38) axiella posi- tion.

21. Impulsgenerator enligt något av krav 11-19, kännetecknar! av att karnskivan (38) kan fórskjutas axiellt relativt verktyget (12) så att kolvarna (l 6,22,30,34) som löper mot kamski- vans (38) kamkurva (36) möter olika antal kammar per varv beroende på kamskivans (38) axiella position.

22. Impulsgenerator enligt något av krav 11-21, kännetecknar! av att kamskivan (38) innefat- tar fler än en mot varandra anordnade skivelernent vilka kan vridas relativt varandra för att ändra kamskivaris (38) geometri varvid en variabel kamkurva (36) kan genereras.

23. lmpulsgenerator enligt något av krav 11-22, kännetecknar] av att kamskivan (38) kan iörskjutas manuellt eller automatiskt axiellt relativt verktyget (12) under drifi.

24. Impulsgenerator enligt något av krav 11-23, kännetecknar! av att kamskivan (38) är an- ordnad utbytbar varvid impulsgeneratonis (2) egenskaper kan anpassas efter borrfiirhållande- na. 73437 nya patentkrav 2006-04-21 10 15 20 25 30 528 654 IÛ

25. Impulsgenerator enligt något av krav 11-24, kânnetecknad av att impulsgeneratorn (2) får olika egenskaper beroende på åt vilket håll kamskivan (3 8) roteras.

26. Impulsgenerator enligt något av lcrav 11-25, kännetecknad av att kamskivans (38) rota- tion, direkt eller via en växel, används för att rotera verktyget (12).

27. lmpulsgenerator enligt något av ovanstående patentkrav, kännetecknar! av, att impulsge- neratoms (2) drivning är utformad som en radialkolvmotor.

28. Impulsgenerator enligt något av föregående krav, kännetecknad av att ett flertal sido- karnrnare (20,28,32) är fördelade över huvudkannnareris (18) omkrets.

29. Impulsgenerator enligt något av föregående krav, kännetecknad av att huvudkammaren (18) har cirkulärt tvärsnitt.

30. Impulsgenerator enligt något av föregående krav, kännetecknad av att drivkammaren (6) är avpassad för en firekvens av mellan cza 400 och 1000 Hz.

31. Impulsgenerator enligt något av föregående krav, kännetecknad av att drivkolvama (l6,22,30,34) och impulskolven (10) har anpassade dränagehål och/eller dränagekanaler för kylning och Smörjning.

32. hnpulsgenerator enligt något av föregående laav, kännetecknad av att drivkarnrnaren (6) har ett pålagt statiskt grundtryck.

33. lmpulsgenerator enligt något av föregående krav, kännetecknad av att en förspänd fjäder (40) trycker kolven (22,30,34) i sidokarnmaren (20,28,32) i riktning från huvudkamrnaren (18).

34. Impulsgenerator enligt något av kraven 2-3 3, kännetecknad av att huvudkarnmaren (18) är ansluten till åtminstone en sidokarnrnare (20,28,32) via åtminstone en vätskekanal (42). 73437 nya patentkrav 2006-04-21 n., 10 528 654 /l

35. Impulsgenerator enligt något av kraven 2-34, kännetecknad av att huvudkannnaren (18) och åtminstone en sidokazmnare (20,28,32) är i direkt kontakt med varandra.

36. Impulsgenerator enligt något av föregående krav, kånnetecknad av att dñvkannnaren (6) är avpassad för att i vätskevolyxnen ska vara upptagen en vätska ur gruppen: vatten, silikonol- ja, hydraulolja, mineralofia, och obrännbar hydraulvätska.

37. Hydmuliskt impulsverktyg, kännetecknat av att det innefattar en impulsgenerator (2) enligt något av ovanstående patentkrav. 73437 nya patentkrav 2006-04-21