Пневматическое устройство ударного действия

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11)

-m4E 21 С 3/24

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Ж

Ю ! фрум

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3800584/22-03 (22) 08.10,84 (46) 30.03.86. Бюл. - 12 (72) В.П.Коротков (53). 622.233.52-85(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 301364,1968.

Авторское свидетельство СССР

1)! 615207, кл. Е 21 С 3/24, 1977. (54)(57) ЦНЕВМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ, включающее наковальню с рабочим инструментом, корпус с рабочими камерами в виде трубчатых направляющих, верхние относительно рабочего инструмента концы которых сообщены между собой перед подпружиненным отражателем со сферической вогнутой поверхностью, а нижние концы трубчатых направляющих сообщены между собой перед сферической вогнутой поверхностью наковальни, ударный шар, размещенный с возможностью перемещения внутри трубчатых направляющих, и приспособление для подачи газообразного агента в рабочие камеры посред-. ством магистрали и тангенциального сопла, меяду выходом которого и сферической поверхностью отражателя размещены перепускные отверстия, выполненные в одной иэ трубчатых направляющих, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения надежности устройства и снижения энергозатрат при бурении мерзлых пород на больших глубинах за счет уменьшения пути транспортировки газообразного агента в рабочие камеры, приспособление для подачи газообразного агента в рабочие камеры выполнено в виде нагревателя, испарительной и конденсирующей камер, на поверхности которых размещен капиллярно-пористый слой, причем испарительная камера и нагреватель расположены над подпружиненным отражателем, а конденсирующая камера охватывает корпус с трубчатыми направляющими, при этом испарительная и конденсирующая камеры сообщены между собой посредством капиллярно-пористого слоя и параллельно — посредством магистрали для подачи газообразного агента.в рабочие камеры и перепускные отверстия.

1221340

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройствам ударного действия, используемым, например, при бурении скальных и мерзлых пород.

Целью изобретения является повышение надежности устройства и снижение энергозатрат при бурении мерзлых пород на больших глубинах за счет уменьшения пути транспортировки газообразного агента в рабочие камеры.

На чертеже изображено пневматическое устройство, продольный разрез.

Пневматическое устройство ударного действия содержит корпус 1 с трубчатыми направляющими 2 и 3, верхние 4 и 5 и нижние 6 и 7 концы которых сведены в наконечники 8 и

9, в которых расположены имеющие сферически вогнутые поверхности 10 и 11 отражатель 12 и наковальня

13 с породоразрушающим инструментом 14. В трубчатых направляющих

2 и 3 размещен ударный шар 15, перемещаемый в направляющих 2 и 3 под действием газообразного рабочего агента, подаваемого через магистраль 16 и тангенциальное сопло 17 и выводимого через перепускные от-верстия 18. Для снижения энергоемкости и повышения надежности работы устройства трубчатые направляющие

2 и 3 заключены в вакуумированный кожух 19 с внутренней конденсирующей камерой 20, соединенной с перепускными отверстиями 18 и снабженной капиллярно-пористым слоем

21, пропитанным легкоиспаряющимся жидким теплоносителем 22, а в верхней части корпуса 1 смонтирована испарительная камера 23 с нагревателем 24, подключенная к магистрали 16 и имеющая капиллярно-пористый слой 25, соединенный капиллярным пористым слоем в виде капиллярных артерий 26 с капиллярно-пористым слоем 21 вакуумированного кожуха 19. Нагреватель 24, испарительная 23 и конденсирующая 20 камеры образуют приспособление для подачи газообразного агента в рабочие камеры в виде трубчатых направляющих

2 и 3.

Пневматическое устройство ударного действия работает следующим образом.

1О

ЗО

В исходном состоянии конденсирующая камера 20 трубчатые направляющие 2 и 3 и камера 23 заполнены .средой под низким давлением за счет вакуумирования кожуха 19, а легкоиспаряющийся жидкий теплоноситель, имеющий низкую температуру окружающей среды (близкую к температуре мерзлых пород), сосредоточен в основном, в порах и каплллярах капилярно — пористых слоев 21 и 25.

При включении нагревателя 24 легкоиспаряющийся жидкий теплоноситель 22 капиллярно-пористого слоя

25 нагревается, закипает и, отнимая у нагревателя 24 теплоту парообразования, переходит в парообразное состояние, образуя газообразный рабочий агент. Давление в камере 23 возрастает, и газообразный рабочий агент в виде струи выбрасывается через сопло 17. Поток газа двигается по трубчатой направляющей 3 и достигает ударного шара 15, находящегося на поверхности ll наковальни 13. Ударный шар 15 начинает движение вверх по трубчатой направляющей 2, взаимодействует с поверхностью 10 отражателя 12, отскакивает от нее под углом и, подхваченный потоком газа, устремляется в смежную направляющую 3. За счет полученной кинетической энергии ударный шар 15 проходит участок с перепускными отверстиями 18, через которые отработанный поток газообразного рабочего агента попадает в камеру 20 вакуумированного кожуха 19.

Ударный шар 15 подхватывается потоком газообразной струи из тангенциального сопла 17, дополнительно разгоняется и, приобретая кинетическую энергию, наносит удар по поверхности ll наковальни 13, генерируя ударный импульс, передаваемый через породоразрушающий инструмент

14 на забой скважины. Далее движение ударного шара 15 продолжается описанным образом. Газообразный рабочий агент, попавший в конденсирующую камеру 20, охлаждается и отдает теплоту парообразования окружающей кожух 19 мерзлой горной породе. При этом газообразный рабочий агент конденсируется и переходит в жидкую фазу, образуя теплоноситель 22.

1221340

2Б

ВНИИПИ Заказ 1562/39 Тираж 470 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Область камеры 20 за счет непрерывной конденсации является областью пониженного давления, а область камеры 23 за счет непрерывного испарения является областью повышенного давления ° Поэтому в устройстве обеспечивается градиент давления, направленный от камеры 23 через сопло 17, направляющую 3, направляющую

2 и перепускные отверстия 18 к камере 20.

Непрерывное высыхание капиллярно-пористого слоя 25 за счет тепла нагревателя 24 обеспечивает градиент давления, направленный по капиллярно-пористому слою 21 через капиллярные артерии 26 к капиллярно-пористому слою 25. Сконденсированный. в слое 21 теплоноситель 22 непрерывно транспортируется через артерии 26 к нагревателю 24. Далее процесс превращения и движения теплоносителя 22 продолжается описанным образом.

Периодически попадая под струю сопла 17, ударный шар 15 начинает совершать круговые движения по направляющим 2 и 3 с большой частотой, преобразуя часть тепловой энергии нагревателя 24 в ударные виброимпульсы, воздействующие через поро10 доразрушающий инструмент 14 на забой скважины. Неиспользованная часть энергии высвобождается при конденсации, обеспечивая круговорот теплоносителя 22, а также в виде тепла утилизируется на нагрев мерзлой породы.

Это обеспечивает снижение энер— гоемкости процесса бурения и повышение надежности работы, причем пол2р ная автономность бурового снаряда может быть достигнута при использовании ядерного нагревателя 24,