SE414001B - Slagverktyg for brytning av fasta meterial - Google Patents

Description

_ve1oss7-4 10 15 20 25 30 35 2 större, har högre slagenergi och vanligtvis är monterad på en bom. Vid alla slagmaskiner av denna typ accelereras en slagkropp fram och åter av tryckluft eller tryckvätska och slår på en mejsel, som sticker ut ur maskinen och är i kontakt med materialet som skall bry- tas. Slagenergin hos en sådan konventionell slagmaskin begränsas av den maximalt tillåtna anslagshastigheten för slagkroppen, vilken är i storleksordningen l0 m/s. En högre hastighet skulle skada kontakt- ytorna på slagkroppen och mejseln alltför fort.

Ett sätt att öka anslagshastigheten, och således slagenergin, består däri att en vätskekudde införs mellan slagkroppen och arbets- verktyget såsom beskrivs i USA-patentet 4 062 268. På detta sätt kan anslagshastigheten ökas till omkring 30 m/s. Detta innebär att för- hållandet mellan effekt och vikt kan förbättras avsevärt, eftersom slagenergin är proportionell mot kvadraten på anslagshastigheten.

En annan känd brytanordning, som är lämplig för demolerings- arbete, beskrivs i USA-patentet 4 034 816. Vid denna anordning undviks ovannämnda hastighetsbegränsning, eftersom inget slag åstad- komes mellan en slagkropp och ett arbetsverktyg. Slagkroppen, eller arbetsverktyget, är av projektiltyp och drivs direkt mot det material som skall brytas av förbränningsgastryck.

En slagmaskins produktivitet beror inte bara på en hög slag- energi utan också på en hög repetitionshastighet. Slagverktyget enligt uppfinningen innefattar ett arbetsverktyg av projektiltyp liknande det som visas i USA-patentet 4 034 816, vilket tillåter en högre anslagshastighet och således en mycket högre slagenergi än konven- tionella maskiner med slagkropp och mejsel. Verktyget innefattar dessutom en gastrycksackmmulator, en första vâtskefylld kanalen- ordning, en kolvanordning som skiljer gasen från vätskan och en ventilanordning för att åstadkomma en vätsketrycksdrivförbindelse mellan kolvanordningen och arbetsverktyget genom den första kanalanordningen.

Enligt en fördelaktig utföringsform av uppfinningen innefattar verktyget dessutom medel för fram och återgående drivning av arbetsverktyget med hög repetionshastighet . Kombinationen av hög slagenergi och hög repetionshastighet ger som resultat en brytproduktivitet som är högre än den som åstadkommas med befintliga slagmaskiner. Denna höga produktivitet gör det möjligt att använda slsgverktyget enligt föreliggande uppfinning som ett alternativ till konventionell borrning och sprängning för drivning av tunnlar och för gruvdrift under jord. 10 15 20 25 30 35 40 7810557-4 3 En Utföringsform av uppfinningen beskrivs nedan med hänvisning till bifogade ritning på vilken fig. l visar ett verktyg under arbetsslaget. Pig. 2 visar verktyget under returslaget. Utföringsformen av uppfinningen som visas på ritningen utgör endast ett exempel som kan modifieras inom ramen för efterföljande patentkrav.

Verktyget som visas på ritningen innefattar ett hus som, i det visade exemplet, består av en basplatta 58, en mellandel 40, en främre del SO och en cylinder 43. Mellandelen är fäst vid basplattan medelst skruvar 59. Cylindern 43 är inskruvad i basplattan 58. Den främre delen S0 är fastspänd vid mellandelen 40 medelst en mutter 44 som dessutom fixerar en ringformig gas- ackumulator 5 på mellandelen. Mellandelen innefattar ett cylinderfoder 45 som har en första borrning 41 i vilken ett slagverk- tyg l är fram och åter rörligt. Slagverktyget l sträcker sig in i en borrning 30 i den främre delen 50. Mellandelen 40 är dessutom försedd med en ventilanordning 7 som är rörlig mellan ett öppet läge, fig. l, och ett stängt läge, fig. 2. Cylindern 43 är försedd med en andra borrning 42 i vilken en lätt kolv 3 är fram och åter rörlig. Kolven 3 definierar tillsammans med cylindern 43 en gastrycksackuulator 2 i vilken trycket under drift av verktyget företrädesvis är i storleksordningen 200 bar. Det finns en icke visad nippel för tillförsel av tryckgas när så behövs. En vätske~ fylld första kanalanordning, som innefattar en kammare 8, ett antal kanaler 13 genom basplattan 58, en strömlinjeformad och konvergerande kanal S7 samt en kammare 9, är anordnad mellan kolven 3 och arbets- verktyget 1. För att undvika väsentliga tryckförluster måste kanalanordningen vara kort, vid och strömlinjeformad. Detta betyder att tvärsnittsarean skall vara så stor som möjligt och att det inte skall finnas några tvärs krökar i strömingsbanan. Ventilanordningen 7 kan åstadkoma en vätsketrycksdrivförbindelse mellan kolvanordningen 3 och arbetsverktyget l. P.g.a. skillnaden i diameter mellan kolven 3 och arbetsverktyget l fungerar den vätskefyllda första kanalen- ordningen 8, 13, 57, 9 som en hastighetsförstärkare. Arbetsverktyget accelereraa på detta sätt till en hastighet på företrädesvis 60 - 60 mls innan anslaget mot det material som skall brytas.

Den maximala hastigheten på kolven 3 är i det föredragna utföringsexemplet omkring 10 Z av den maximala hastigheten på arbetaverktyget l. Detta gör det möjligt att ha en tät gaatrycks- tätning mellan kolven 3 och cylindern 43. Den låga hastigheten på kolven 7810557-4 10 15 20 25 30 35 40 4 3 är nödvändig för att undvika skador på kolven då den slår emot stoppytan 54 vid slutet av slaget. Denna begränsning av slaget är nödvändig för att avsluta acceleratioâ;äv arbetsverktyget 1 all- deles innan det slår emot materialet som skall brytas. Om vätsketrycket skulle fortsätta att verka på arbetsverktyget 1 under slaget, skulle hela verktygsaggregatet, inklusive bäran- ordningen, rekylera våldsamt. Ett annat skäl att hålla ner den maximala hastigheten på kolven 3 är att hålla dess kinetiska energi låg eftersom denna energi förloras när kolven 3 stoppas mot stoppytan 54.

Den ringformiga lågtrycksgasackumulatorn 5 innefattar en stödhylsa 47 som är försedd med ett antal radiella hål, två ringar 48, en ringformig hylsa 45 och ett cylindriskt membran 6 som är fastspänt mellan stödhylsan 47 och ringarna 48. Membranet 6 skiljer den komprimerade gasen i ackumulatorn 5 från vätskan i en första kammare 51, en andra kanalanordning 52, 60 och en andra kammare 4. Kanalen 60 är ringformig och konvergerar mot kamaren 4.

Kanalerna 52, 60 skall vara korta, vida och strömlinjeformade liksom är fallet för kanalerna 13, 57. Ackumulatorn 5 är försedd med en icke visad nippel för tillförsel av komprimerad gas om så behövs. Under drift är trycket i ackumulatorn 5 företrädesvis i storleksordningen 10 - 15 bar. Detta tryck belastar ständigt, via membranet 6 och vätskan i första kammaren 51, andra kanalanordningen 52, 60 och andra kamaren 4, erbetsverktyget mot dess indragna läge i verktyget.

Basplattan 58 är försedd med en tillförselledning 12 för högtrycksvätska som ständigt är förbunden med kanalen 13. Dessutom finns det en returledning ll vars förbindelse med kamaren 9 styrs av returventilen 10. Returventilen 10 belastas mot öppet läge ev fjädern 17 och är förbunden med utlösningsventilen 15. Utlösningß- ventilen 15 styr förbindelsen mellan kammaren 8 och kanalen 49 som är förbunden med den ringformiga urtagningen 14. Ventilen 7 är belastad mot sitt stängda läge av ackmmulatorn 5 via kanaler 16. Den främre delen 50 är försedd med en konisk bromskammare 27 i vilken arbets- verktyget stoppas om det ej finns något material framför verktyget.

Den främre delen är dessutom försedd med en kanal 53 för tillförsel av spolmedel, vatten eller luft, till kammaren 29 för spolning av borrningen 30 när arbetsverktyget l är i sitt indragna läge.

Verktyget som visas på ritningen arbetar på följande sätt.

Vid början av arbetsslaget vilar srbetsverktyget 1 mot returventilen 10 15 20 25 30 35 7810557-4 5 10 som är stängd. Utlösningsventilen 15 har just öppnat.

Ventilen 7 hålls i sitt stängda läge av trycket i kanalen 57, vilket tryck verkar på den ringformiga ytan 55, fig. 2. Kolven 3 är i sitt vänstraste läge och främre delen 50 tryckt mot materialet som skall brytas. När ntlösningsventilen 15 öppnar, tillförs högtrycks- vätska till urtagningen 14 för att förskjuts ventilen 7. När ventilen 7 har förskjutits en liten bit trycksätts hela den bakre ytan och ventilen 7 öppnar helt. En vätsketrycksdrivförbindelse åstadkommas på detta sätt mellan kolven 3 och arbetsverktyget l genom den första kanalanordningen 8, 13, 57, 9. Arbetsverktyget l accelereras nu inne i verktyget i riktning framåt mot materialet som skall brytas. Under arbetsslaget hålls returventilen 10 stängd av trycket i kammaren 9. Strax innan arbetsverktyget l slår emot materialet som skall brytas stoppas kolven 3 av stoppytan 54.

P.g.a. vätskans mycket låga konpressihilitet och p.g.a. att flödeshastigheten i tillförselledningen l2 är mycket lägre än den maàimala flödeshastigheten i den första kanalanordningen 8, 13, 57, 9, faller trycket i den första kanalanordningen nästan omedelbart till omkring atmosfärstryck medan arbetsverktyget fortsätter med i huvudsak konstant hastighet p.g.a. dess kinetiska energi och slår emot materialet som skall brytas. P.g.a. verkan av den ringformiga ackumulatorn 5 bromsas arbetsverktyget 1 något före anslaget. Detta betyder att arbetsverktyget börjar att accelerera i riktning bakåt strax före det slår emot materialet som skall brytas.

Högtrycksvätskan tillförs med konstant flödeshastighet från en icke visad pump. När trycket faller i den första kanalanordningen 8, 13, S7, 9 öppnas returventilen 10 av fjädern l7. Utlösningsventilen 15 stängs samtidigt. Dessutom stängs ventilen 7 av den ringformiga ackumulatorn 5 via kanalerna 16. Därefter laddas ackumulatorn 2 åter genom verkan av högtrycksvätska på kolven 3, varvid vätskan tillförs genom tillförselledningen 12 av en lämplig ej visad pump. Under denna âterladdning återföra arbetsverktyget l till sitt utgångsläge i verktyget av ackmmulatorn 5 som verkar på vätskan i den första kammaren 51, den andra kanalanordningen 52, 60 och den andra kammaren 4 och således på ytan 56 på arbetsverktyget 1. Arbetsverk- tyget 1 belastas således i riktning bakåt av ackumulatorn 5. Under returslaget trycks vätska ut genom returledningen ll. De olika trycken och areorna har valts så i förhållande till varandra att återladdning av ackumulatorn 2 och återföring av arbetsverktyget l tar _7e1oss7-4 ungefär samma tid. Vid slutet av returslaget kommer arbets- verktyget 1 till anlíggníng mot returventilen 10 och stänger den.

Samtidigt öppnas utlösningsventilen 15 och nästa arbetscykel börjar.

Eftersom ackumulatorn 2 âterladdas under arbetsverktygets 1 retur- slag erhålles en kort cykeltid och således en hög repetionshastighet.

Claims (5)

78105574» 7 Patentkrav
1. l. Slaëverktyg för brytning av fasta material, varvid sagda slagverk- tyg innefattar ett hus (43,58,60,50) försett med en första längsgående borrning (41) och ett tryckfluidumpåverkat arbetsverktyg (1) fram och åter rörligt i sagda första borrning (41) för att utsätta det fasta materialet för slag, k ä n n e t e c k n a t a v en kolvanordning (3) fram och åter rörlig i en andra borrning (42) i sagda hus, en gastrycksackumulator (2) definierad av sagda kolv- anordning (3) och huset, en första vätskefylld kanalanordning (8,l3,57,9) som är kort, vid och strömlinjeformad och som sträcker sig från sagda kolvanordning (3) till sagda arbetsverktyg (1), en ventilanordning (7) för att åstadkomma en vätskatryckdrivförbindelse mellan sagda kolvanordning (3) och sagda arbetsverktyg (1) genom sagda första kanalanordning (8,l3,57,9) för att accelerera arbets- verktyget i riktning framåt och medel (Sh) för att stoppa sagda kolvanordning (3) för att avsluta accelerationen av sagda arbets- verktyg (1) innan det slår emot materialet som skall brytas.
2. 2. Slagverktyg enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a t s v en ringformig gasackumulator (5) för belastning av arbetsverk- tyget (1) i riktning bakåt, varigenom arbetsverktyget börjar accelerera i sagda riktning bakåt när trycket i sagda första kanalanordning (8,13,57,9) faller under ett förutbestämt värde.
3. 3. Slagverktyg enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a t a V en andra vätskefylld kanalanordning (52,60) som är kort, vid och strönlinjeformsd, varvid sagda andra ksnalsnordning förbinder en vHtake~ fylld första kammare (51), belastad av sagda ringformiga gesackumulator (5), med en andra kammare (4) för att trycksätta en yta (56) på arbetsverktyget (1) för belastning av arbetsverktyget i sagda riktning bakåt.
4. 4. Slagverktyg enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v , att sagda ringformiga gasackflmulator (5) belastar sagda ventilanordning (7) mot stängt läge, varigenom sagda ventilanordning stängs när trycket i sagda första kanalanordning (8,l3,57,9) faller under ett förutbestämt värde så att sagda gastrycksackumulator (2) kan âterladdas medelst trycksättning av sagda kolvanordning (3) samtidigt som arbetsverktyget (1) återföra. 7810557-4
5. 5. Slagverktyg enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v , att förhållandet mellan kolv- anordningans (3) tvärsníttsyta och arbetsverktygets (1) maximala tvärsníttsyta är större än 5.