Погружное пневмоударное устройство

 

Изобретение относится к буровой технике и позволяет повысить эксплуатационную надежность и упростить конструкцию погружного пневмоударного устройства. Для этого ступенчатый ударник 10 выполнен со сквозным калиброванным каналом (КК) 18, постоянно сообщающим между собой промежуточную кольцевую камеру (К) 15 сете- Iвого давления и К 4 рабочего хода внутри гильзы 2, Участок ударника Ю

СОНИ СОВЕТСНИХ

СЮЦ

РЕСПУБЛИН ае а»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ВСКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (61) 1534187 (21) 4697941/03 (22) 31. 05,89 (46) 15.05.91. Бюл, Р 18 (71) Институт горного дела СО АН СССР и Новосибирский инженерно-строительный институт им. В.В.Куйбышева (72) З.А.Абраменков, А.А,Липин, В.Й.Рукавишников, Д.З.Абраменков

М С.А.Зима (53) 622,233.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1534187, кл. Е 21 C 3/24, 1988 (51)5 Е 21 C 3/249 Е 21 В 4/14

2 (54) ПОГРУЖНОЕ ПНЕВМОУДАРНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к буровой технике и позволяет повысить эксплуатационную надежность и упростить конструкцию погружного пневмоударного устройства. Для зтого ступенчатый ударник 10 выполнен со сквозным калиброванным каналом (КК) 18, постоянно сообщающим между собой промежуточную кольцевую камеру (К) 15 сете- ° вого давления и К 4 рабочего хода внутри гильзы 2, Участок ударника 10

1649090

20

45

55 меньшего диаметра выполнен в виде плунжера 13. На боковой поверхности плунжера 13 выполнены прерывистые винтовые выточки 21 с промежуточными поясками 22, что позволяет уменьшить площадь контакта между взаимодействующими поверхностями ударника 10 и гильзы 2. Это позволяет уменьшить трение, непроизводительные и неконтролируемые утечки и перетечки воздуха на участке ударника 10 меньшего диаметра, что повысит скорость ударниИзобретение относится к буровой технике и может быть использовано при создании пневматических как ручных, таки не ручных машин ударного действия, например погружных пневматических молотков.

Цель изобретения — повышение эксплуатационной надежности и упрощение конструкции.

На фиг. 1 представлен вариант исполнения погружного пневмоударного устройства с впускным калиброванным закрытым каналом, постоянно сообщающим между собой промежуточную камеру сетевого давления и камеру рабочего хода, выполненным а пояске ударника, взаимодействующего с гильзой; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1;; на фиг, 3 — то же, с впускным калибро- ванным каналом в виде паза, постоянно сообщающего между собой промежуточную камеру сетевого давления и камеру рабочего хода, выполненного на боковой поверхности пояска ударника,. взаимодействующего с гильзой; на фиг. 4 — сечение Б-В на фиг. 3; на фиг. 5 — то же, с впускным калиброванным каналом в виде лыски, постоянно сообщающей между собой промежуточную камеру сетевого давления и камеру рабочего хода, выполненной на боковой поверхности пояска ударника, взаимодействующего с гильзой; на фиг. 6 — сечение В-B на фиг, 5; на фиг. 7 — то же, с впускным калиброванным закрытым каналом в теле ударника, постоянно сообщающим между собой промежуточную камеру сетевого давления и камеру рабочего хода, выполненным на участке ударника семеньшим диаметром, взаимодействующем с ка 1О, снизит расход воздуха устройством и гарантирует расчетный режим наполнения К 4 воздухом, При движении ударника 10 вниз давление в К 4 не уменьшается резко, т.к. в этот период движения КК 18 из-за разности давления в К 4 и 15 обеспечивает большой расход воздуха. Это обусловливает более высокий импульс давления со стороны К 4 и большую скорость ударника 10, 5 s.ï. ф-лы, 18 ил. гильзой, при этом участок меньшего диаметра выполнен в виде плунжера; на фиг. 8 — сечение Г--Г на фиг, 7; на фиг. 9 — то же, с впускным калиброванным каналом в виде паза, постоянно сообщающим между собой промежуточную камеру сетевого давления и камеру рабочего хода, выполненным на плунжерном участке ударника, взаимодействующем с гильзой; на фиг.10— сечение Д-Д на фиг. 9; на фиг, 11 то же, с впускным калиброванным каналом в виде лыски, постоянно сообщающей между собой промежуточную камеру сетевого давления и камеру рабочего хода, выполненной на плунжерном участке ударника, взаимодействующем с гильзой; на фиг. 12 — сечение

Е-Е на фиг, 11; на фиг. 13 — то же, с впускным калиброванным закрытым каналом, постоянно сообщающим между собой промежуточную камеру сетевого давления и камеру рабочего хода, выполненным на плунжерном участке ударника и с винтовой прерывистой выточкой на его боковой поверхности, взаимодействующей с гильзой; на фиг.14 сечение Ж-Ж на фиг. 13; на фиг. 15— то же, с впускным калиброванным каналом в виде паза, постоянно сообщающим между собой промежуточную камеру сетевого давления и камеру рабочего хода, выполненным на плунжерном участке ударника и с винтовой прерывистой выточкой на его боковой поверхности, взаимодействующей с гильзой; на фиг. 16 — сечение И-И на фиг. 15; на фиг, 17 — то же, с впускным калиброванным каналом в виде лыски, постоянно сообщающей между собой промежуточную камеру сетевого давления и камеру рабочего хода, выполные сквозные каналы в виде паза 19

5 (фиг, 3 4) или лыски 20 (фиг ° 5,6) .

Указанное исполнение обеспечивает надежную очистку калиброванных сечений паза 19 и лыски 20, чем сохраняется постоянство их проходных сечений и расходных характеристик, качество заполнения камеры 4 воздухом, а также устойчивость и надежность работы устройства.

Как варианты исполнения сквозных калиброванных каналов, постоянно сообщающих между собой промежуточную камеру 15 сетевого давления и камеру 4 рабочего хода, на боковой поверхности плунжера 13 выполнены ка20 либрованные сквозные каналы в виде паза 19 (фиг. 9, 10 и 15, 16) или лыски 20 (фиг, 11, 12 и 17, 18). Такое исполнение обеспечивает увеличение поперечного сечения и прочности ударника на его участке меньшего диаметра за счет одинаково равнопрочного (поперечного) сечения ударника на всем указанном участке, причем лыска предпочтительнее, чем круглый ка30 нал и паз, так как менее подвержена засорению и практически не содержит концентраций напряжений на кромках, что также увеличивает прочность ударника. При этом обеспечивается и надежная очистка калиброванных сечений паза 19 и лыски 20, а закрытый канал . 18 может быть выполнен с большим геометрическим сечением и при увеличенной его длине иметь меньшее местное

40 сопротивление по длине и быть менее подверженным засорению".Указанное исполнение повышает также надежность и устойчивость работы устройства за счет уменьшения сопротивления очи45 щенных каналов, т,е. каналов с меньшим коэффициентом шероховатости стенок. Как вариант исполнения устройства, на боковой поверхности плунжера 13, взаимодействующей с гильзой

2, выполнены винтовые прерывистые винтовые выточки 21 (фиг. 13-18) с промежуточными поясками 22. Такое исполнение позволяет уменьшить площадь контакта между взаимодействую55 щими поверхностями ударника 10 и гильзы 2 за счет выточек 21. Наличие поясков 22 при этом обеспечивает разобщение камер 4 и 15 между собой, не нарушая расходную характеристику ка5 164 ненной на плунжерном участке ударника и с винтовыми прерывистыми выточками на его боковой поверхности, взаимодействующей с гильзой; на фиг.18— сечение.К-К на фиг. 17.

Погружное пневмоударное устройство содержит ствол 1 с внутренней полостью, гильзу 2 с каналом 3 впуска на наружной боковой поверхности гильзы и управляемой камерой 4 рабочего хода со штоком 5 внутри гильзы, Со стороны, противоположной гильзе, ствол 1 снабжен выходящим во внутреннюю полость ствола сменным хвостовиком 6 рабочего инструмента с выхлопным каналом 7 и выхлопной осевой трубкой 8 с каналом 9, являющимся продолжением канала 7. Ступенчатый ударник 10 выполнен с кольцевой выточкой 11, образующей на участке ударника меньшего диаметра поясок 12 (фиг. 1-6), или без него, с одинаковым ноперечным сечением в виде плунжера 13 (фиг. 7-18) и центральным сквозным каналом 14 с возможностью периодического взаимодействия со штоком 5 и осевой трубкой 8, Ударник 10 своей ступенью с большим диаметром опирается на хвостовик 6 инструмента, а ступенью с меньшим диаметром установлен в полости управляемой камеры 4 рабочего хода гильзы 2. Ударник 10 разделяет внутреннюю полость ствола 1 на промежуточную кольцевую камеру 15 сетевого давления (она же выполняет функции камеры рабочего хода) и управляемую камеру 16 холостого хода. На боковой поверхности ступени ударника большого диаметра выполнены сквозные калиброванные пазы 17, постоянно соединяющие камеры 15 и 16 между собой.

В пояске 12 (фиг. 1, 2) и на плунжерном участке (фиг. 7, 8, 13, 14) ударника выполнен сквозной калиброванный закрытый канал 18. Выполнение канала 18 закрытым позволяет обеспечить постоянство его местного сопротивления и расхода в зависимости не от положения ударника, а от черепада давления в камерах 15 и 4, Указанное исполнение обеспечивает надежност заполнения воздухом камеры 4 и устойчивую работу устройства. Как варианты исполнения сквозных калиброванных каналов, постоянно сообщающих ! между собой промежуточную камеру 15 сетевого давления и камеру 4

6 рабочего хода, на боковой поверхности пояска 12 выполнены калиброван1649090 нала 18, паза 19 или лыски 20 и повышая тем самым надежность и устойчивость рабочего процесса в камере (4 и устройстве в целом. Промежуточные пояски 22 позволяют увеличить поперечное сечение ударника на плунжерном участке, что повьш ает его прочность, а также обеспечивает более надежное центрирование ударника при взаимодействии его с гильзой,что также повышает надежность работы устройства, исключая возможные заклинивания между ударником и гильзой.

Погружное пневмоударное устройство работает следующим образом.

Сжатый воздух из сети через пусковое устройство (не показано, но может быть любым из известных по конструктивному исполнению) поступает в предгильзовую камеру, а оттуда по каналу 3 — в кольцевую камеру 15 се— тевого давления, Из камеры 15 воздух через калйброванные сквозные пазы 17 постоянно поступает в камеру 16 холостого хода, а также (вне зависимости от положения ударника 10) в управляемую камеру 4 рабочего хода в гильзе 2. В положениях ударника 10,изображенных на фиг, 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, запуск устройства в работу обеспечивается благодаря большей площади диаметрального сечения ударника, находящейся под давлением, со стороны камеры 16, чем со стороны камеры 4, сообщенной с призабойным пространством посредством каналов

14, 9, 7 и камеры 15. За счет разности импульсов давления со стороны камер 16, 15 и 4 ударник начинает ускоренное движение в сторону гильзы 2, совершая холостой ход. Часть воздуха из камеры 4 вытесняется по каналу 14 в ударнике, каналу 9 в осевой трубке и каналу 7 в хвостовике инструмента в призабойное пространство, осуществляя тем самым его продувку.Сжимаемый воздух из камеры 15 выталкивается через пазы 17 с большей скоростью благодаря понижающемуся давлению воздуха в камере 16. Это обстоятельство позволяет понизить противодавление со стороны камеры 15, повысить его со стороны камеры 16, тем самым увеличив скорость ударника и величину его хода. Этому способствует также перетекание части воздуха иэ камеры 15 по каналу 18 (пазу 19 лыске 20) в камеру 4, находящуюся под

1О

30 давлением воздуха, близким по величине к призабойному, т,е, более низким, чем в камере 15. По мере движения ударника 10 шток 5 начинает взаимодействовать с ним, входит в канал

14 и перекрывает его, вытеснение имевшегося в камере 4 воздуха по каналам 14, 9 и 7 в приэабойное пространство прекращается. С этого момента в камере 4 начинается одновременное сжатие отсеченного в ней воздуха и воздуха, поступающего по каналу

18 (пазу 19, лыске 20), Продолжая холостой ход, ударник

10 освобождает трубку 8. Воздух из камеры 16 начинает выхлопываться через каналы 9 и-7 в приэабойное прост- ранство, осуществляя его продувку.

Поскольку сжатый воэду.: из камеры 15 сетевого давления постоянно поступает через пазы 17 в камеру 16„ то давление воздуха в ней, а следовательно, и на продувке поддерживается непреры-. вно расчетным и гарантируемым пропускной способностью проходных сечений калиброванных пазов 17. Одновременно с выхлопом из камеры 16 понижается давление в камере 15. Это обстоятельство позволяет ударнику продолжать холостой ход даже при возрастающем противодавлении в камере 4, что гарантирует расчетную величину хода ударника. Уменьшенная площадь контакта ударника 10 с гильзой 2 при движении

35 ударника за счет прерывистых винтовых выточек 21 с промежуточными поясками

22 позволяет уменьшить трение, непроизводительные и неконтролируемые

40 утечки и перетечки воздуха на участке ударника меньшего диаметра, что повышает его скорость, снижает расход .воздуха устройством, гарантирует расчетный режим наполнения камеры 4 воздухом. Указанные особенности проявляются в течение всего рабочего>.цикла устройства, т.е. как при холостом, так и при рабочем ходе ударника.

Исчерпав импульс от давления воздуха со стороны камеры 16, эа счет

50 торможения импульсами противодавления со стороны камер 15 и 4 ударник остановится в расчетном положении и начнет ускоренное движение к хвостовику 6 инструмента, совершая рабочий ход, 1

По мере продвижения ударник 10 под действием давления воздуха со стороны камер 4 и 15 разгоняется, вытес9 164 няя воздух из камеры 16 через каналы

9 и 7 в призабойное пространство и обеспечивая непрерывный процесс продувки. При движении ударника 10 давление в камере 4 резко не уменьшается, так как в этот период движения из-за разности давления в камерах 4 и 15 дроссельный канал 18 (паз 19, лыска 20) обеспечивает больший расход воздуха, что обусловливает более высокий импульс давления сс стороны камеры 4 и большую скорость ударника.

Одновременно надвижкой на осевую труб ку 8 ударник 10 перекрывает продувку и выхлоп воздуха из камеры 16, а освобождением канала 14 штоком 5 открывает выхлоп иэ камеры 4 отработавшего и расширяющегося воздуха по каналам 9 и 7, совершая тем самым процесс продувки призабойного пространства. Продувка из камеры 4 будет ус.тойчивой и непрерывной более длительное время благодаря постоянному поступлению воздуха через канал 18 (паз 19, лыску 20) из камеры 15 в камеру 4. Поскольку в камере 16 после перекрытия ударником 10 канала 9 начнется процесс сжатия с одновременным поступлением сетевого воздуха из камеры 15, то ударник начнет эатормаживаться. Однако поскольку камера 16 сообщена сквозными пазами 17 с камерой 15 у которой объем увеличивается, то часть сжимаемого воздуха может перетекать в нее, поэтому давление в камере 16 будет повышаться менее резко, чем и сохраняется предударная скорость ударника 10.

Преодолевая противодавление воздуха со стороны, камеры 16, ударник

10 наносит удар по хвостовику 6 инструмента. Описанный процесс будет повторяться с. той лишь разницей, что

9090 I0 в канале следующего холостого хода импульс силы, движущей ударник, дополнится импульсом отскока. Это способствует увеличению хода удар5 ника или уменьшению расхода сетевого воздуха, что однозначйо улучшает удельные эксплуатационные параметры устройства.

Формул а изобретения

1. Погружное пневмоударное устройство по авт. св. N - 1534 187, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности и упрощения конструкции, ударник выполнен со сквозным калиброванным каналом, постоянно сообща20 ющим между собой промежуточную кольцевую камеру сетевого давления и камеру рабочего хода в гильзе.

2. Устройство Iro fr ° i o T JI H ч а ю щ е е с я тем, что ударник ступенчатого ударника меньшего диаметра выполнен в виде плунжера.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что на боковой поверхности плунжера выполнены прерывистые винтовые выточки, 4. Устройство по пп. 1-3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что сквозные калибровочные каналы выполнены закрытыми в теле ударника.

5. Устройство по пп. 1-3, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что сквозные калибровочные каналы выполнены в виде пазов на боковой поверхности ударника.

6. Устройство no nn. 1-3, л и ч а ю щ е е с я тем, что сквозные калибровочные каналы выполнены в виде лысок на боковой поверхности ударника.

1649090

1649090

1649090

1.649090

Составитель Е.Столбцов

Редактор А.Маковская Техред M,Mîðãåíòàë Корректбр Л.Патай

Заказ 1505 Тираж 314 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 13035, Москва, И-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул; Гагарина, 10t