Пневматический ударный механизм


 


Владельцы патента RU 2432442:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин) (RU)

Изобретение относится к строительству и горной промышленности, в частности к пневматическим устройствам ударного действия. Ударный механизм включает цилиндрический корпус с выпускными каналами, кольцевой фланец со сквозным центральным отверстием, рабочий инструмент с хвостовиком, ступенчатый ударник со штоковой частью, установленный в центральном отверстии кольцевого фланца стержень с поршневой частью, постоянно находящейся в сквозном осевом отверстии ступенчатого ударника, кольцевую камеру пневматического буфера, втулку цилиндрического корпуса с отверстием для пропуска штоковой части и образующую со стороны кольцевой камеры пневматического буфера кольцевой перешеек, ограничивающий величину перемещения ступенчатого ударника, закрепленный относительно цилиндрического корпуса стакан с каналом для подвода воздуха, кольцевую распределительную камеру во втулке цилиндрического корпуса, камеру сетевого воздуха со стороны кольцевого фланца, камеру холостого хода со стороны хвостовика рабочего инструмента, удерживаемого пружиной относительно цилиндрического корпуса. Стержень установлен в центральном отверстии кольцевого фланца с расчетным калиброванным зазором относительно поверхности штоковой части стержня, снабженного со стороны камеры сетевого воздуха буртиком со сквозными отверстиями с проходным сечением не менее проходного сечения калиброванного зазора и проходного сечения сквозных отверстий впуска в камеру сетевого воздуха, образованную кольцевым фланцем и установленной крышкой со стопором, ограничивающими величину осевого перемещения стержня, опертой и закрепленной стаканом относительно кольцевого фланца и цилиндрического корпуса, а канал, соединяющий периодически камеру холостого хода и кольцевую распределительную камеру, выполнен на поршневой части стержня. Позволяет увеличить ресурс стержня и штоковой части ударника и пневматического ударного механизма в целом. 1 ил.

 

Изобретение относится к строительству и горной промышленности, в частности к пневматическим устройствам ударного действия.

Известен беззолотниковый пневматический ударный механизм (см., например, а.с. СССР №275931, М.кл. Е21С 3/24 1970 г.), включающий ступенчатый цилиндр с постоянно открытым впускным каналом и выпускным каналом в цилиндре, с жестко закрепленным стержнем относительно крышки, и ударник с центральным каналом для периодического взаимодействия со стержнем. Под действием разности силовых импульсов со стороны камеры сетевого воздуха, камеры холостого хода и кольцевой камеры рабочего хода ударник совершает возвратно-поступательное движение и периодически наносит удары по инструменту. Пневматический ударный механизм обладает недостатком: так как закрытие и открытие осевого отверстия ударника стержнем происходит резко, с соударением об устье отверстия ударника, это вызывает торможение ударника и ухудшает характеристики механизма.

Также известен пневматический ударный механизм (см., например, а.с. СССР №359382, М.кл. Е21С 3/24 1972 г. - прототип), включающий цилиндрический корпус с выпускными каналами, кольцевой фланец со сквозным центральным отверстием, рабочий инструмент с хвостовиком, ступенчатый ударник со штоковой частью со сквозным осевым отверстием и втулкой с каналом-пазом, установленной в сквозном осевом отверстии и закрепленной относительно кольцевого фланца, стержень с поршневой частью, постоянно находящейся в сквозном осевом отверстии ступенчатого ударника и взаимодействующий с каналом-пазом втулки, втулку цилиндрического корпуса с отверстием для пропуска штоковой части ступенчатого ударника, стакан с каналом подвода воздуха, опирающийся на кольцевой фланец и закрепленный относительно цилиндрического корпуса, кольцевую распределительную камеру во втулке цилиндрического корпуса и камеру сетевого воздуха в стакане, разделенные кольцевым фланцем, кольцевую камеру пневматического буфера со стороны штоковой части ступенчатого ударника и камеру холостого хода со стороны хвостовика рабочего инструмента, удерживаемого пружиной относительно цилиндрического корпуса. Канал-паз во втулке, при взаимодействии с поршневой частью стержня, обеспечивает открытие и закрытие сквозного осевого отверстия ударника. Втулка цилиндрического корпуса, образующая кольцевой перешеек со стороны камеры пневматического буфера, ограничивает величину перемещения ступенчатого ударника. Пневматический ударный механизм как содержащий наибольшее количество существенных признаков, включенных в предлагаемое техническое решение, принят в качестве прототипа.

Прототип обладает недостатками: наличие втулки с каналами-пазами, выступы которых контактируют с поверхностью поршневой части стержня, приводит к соударению при закрывании им устья сквозного осевого отверстия в ступенчатом ударнике, что приводит к снижению ресурса стержня и ступенчатого ударника; обеспечить соосность отверстий под втулку штоковой части ударника и отверстия с каналами-пазами во втулке с практически приемлемыми допусками не представляется возможным, что приводит к соударениям поршневой части стержня с втулкой и снижению ресурса стержня; установка втулки в штоковой части ступенчатого ударника предопределяет выполнение ступеней для упоров втулки, что приводит к образованию дополнительного концентратора напряжений в динамически нагруженной штоковой части ступенчатого ударника, появлению трещин в ступени и поломке штоковой части, что снижает ресурс стержня и штоковой части ступенчатого ударника; установка втулки в штоковой части ступенчатого ударника ослабляет диаметральное кольцевое сечение материала штока, что приводит к снижению ресурса работы ступенчатого ударника; жестко закрепленный стержень с его поршневой частью относительно кольцевого фланца в случае поворота ступенчатого ударника вокруг продольной оси, что практически имеет место при отсутствии соосности в системе: кольцевой фланец - стержень - поршневая часть стержня - отверстие под втулку в штоковой части ступенчатого ударника - отверстие в кольцевой втулке корпуса - отверстие в цилиндрическом корпусе под кольцевую втулку, - приводит к перекосам стержня, вызывая его изгиб, что приводит к снижению ресурса стержня и ступенчатого ударника, поломке стержня и остановке пневматического ударного механизма.

Техническая задача заявляемого решения заключается в том, что отмеченные недостатки прототипа устраняются полностью или частично, если стержень с его поршневой частью освободить от жесткого крепления относительно центрального отверстия кольцевого фланца, установив его с возможностью радиального перемещения, для чего в кольцевом фланце центральное отверстие выполнить с калиброванным зазором, обеспечив зазор по отношению к поверхности штоковой части стержня с проходным сечением, необходимым для впуска воздуха из камеры сетевого воздуха в кольцевую распределительную камеру. При этом шток стержня со стороны камеры сетевого воздуха выполнить с буртиком со сквозными отверстиями с проходным сечением не менее проходного кольцевого сечения калиброванного зазора в центральном отверстии кольцевого фланца, а периодически перекрываемый канал впуска из кольцевой распределительной камеры в камеру холостого хода посредством сквозного осевого отверстия в ступенчатом ударнике выполнить в виде паза на поршневой части стержня. Для ограничения продольного перемещения стержня в камере сетевого воздуха с опорой на кольцевой фланец установить крышку со сквозными отверстиями с общей диаметральной площадью проходного сечения, не меньшей диаметральной площади проходного сечения канала подвода воздуха в стакане, причем в крышке со стороны буртика стержня выполнить стопор, ограничивающий величину перемещения стержня.

Сущность предлагаемого технического решения пневматического ударного механизма заключается в следующем: пневматический ударный механизм, включающий цилиндрический корпус с выпускными каналами, кольцевой фланец со сквозным центральным отверстием, рабочий инструмент с хвостовиком, ступенчатый ударник со штоковой частью, установленный в центральном отверстии кольцевого фланца стержень с поршневой частью, постоянно находящейся в сквозном осевом отверстии ступенчатого ударника, кольцевую камеру пневматического буфера, втулку цилиндрического корпуса с отверстием для пропуска штоковой части и образующую со стороны кольцевой камеры пневматического буфера кольцевой перешеек, ограничивающий величину перемещения ступенчатого ударника, закрепленный относительно цилиндрического корпуса стакан с каналом подвода воздуха, кольцевую распределительную камеру во втулке цилиндрического корпуса, камеру сетевого воздуха со стороны кольцевого фланца, камеру холостого хода со стороны хвостовика рабочего инструмента, удерживаемого пружиной относительно цилиндрического корпуса, причем стержень установлен в центральном отверстии кольцевого фланца с расчетным калиброванным зазором относительно поверхности штоковой части стержня, снабженного со стороны камеры сетевого воздуха буртиком со сквозными отверстиями с проходным сечением не менее проходного сечения калиброванного зазора и проходного сечения сквозных отверстий впуска в камеру сетевого воздуха, образованную кольцевым фланцем и установленной крышкой со стопором, ограничивающими величину осевого перемещения стержня, опертой и закрепленной стаканом относительно кольцевого фланца и цилиндрического корпуса, а канал, соединяющий периодически камеру холостого хода и кольцевую распределительную камеру, выполнен на поршневой части стержня.

Исполнение пневматического ударного механизма поясняется чертежом.

Пневматический ударный механизм содержит цилиндрический корпус 1, установленный в нем с возможностью перемещаться ступенчатый ударник 2 со штоковой частью 3 и основной частью 4, имеющий сквозное осевое отверстие 5, частично входящий в него стержень 6 своей поршневой частью 7 с буртиком 8 в камере 9 сетевого воздуха. Поршневая часть 7 стержня 6 выполнена с каналом-пазом 10, что обеспечивает плавный впуск сетевого воздуха в сквозное осевое отверстие 5 ступенчатого ударника 2. Осевое перемещение стержня 6 ограничивают кольцевой фланец 11 с опиранием на него крышки 12 и стопор 13 крышки. Стакан 14 закрепляет крышку 12 относительно кольцевого фланца 11 и корпуса 1. В кольцевом фланце 11 центральное отверстие для стержня выполнено так, что в любом положении стержня 6 калиброванный кольцевой зазор 15 между стержнем 6 и центральным отверстием фланца 11 сохраняет площадь сечения калиброванного зазора и обеспечивает впуск сетевого воздуха из камеры 9 сетевого воздуха в кольцевую распределительную камеру 16. Канал-паз 10 на поршневой части 7 стержня 6 обеспечивает периодический впуск воздуха в камеру холостого хода 17, а следовательно, запуск механизма в любом положении.

Кольцевая камера 18 пневматического буфера сообщается выпускным каналом 19 в цилиндрическом корпусе 1 с атмосферой. Камера 17 холостого хода периодически в зависимости от положения ступенчатого ударника сообщается с атмосферой посредством выпускного канала 20 в цилиндрическом корпусе 1.

Кольцевой фланец 11 и крышка 12 образуют камеру 9 сетевого воздуха, куда поступает сетевой воздух через канал 21 в стакане 14 и каналы 22 в крышке 12 и далее в камеру 9 сетевого воздуха и посредством каналов 23 в буртике 8 стержня 6 и калиброванный кольцевой зазор 15 в кольцевом фланце 11 в кольцевую распределительную камеру 16, являющуюся камерой рабочего хода. Рабочий инструмент 24 установлен своим хвостовиком 25 в камере 17 холостого хода и удерживается относительно корпуса 1 пружиной 26.

Пневматический ударный механизм работает следующим образом. После включения пускового устройства (на чертеже не показано и может быть любым) воздух из сети поступает по каналу 21 в стакане 14 и каналу 22 крышки 12 в камеру 9 сетевого воздуха. Далее через каналы 23 буртика 8 стержня 6 и по кольцевому калиброванному зазору 15 в кольцевом фланце 11 в кольцевую распределительную камеру 16. Из кольцевой распределительной камеры 16 по каналу-пазу 10 в поршневой части 7 стержня 6 воздух поступает по сквозному осевому отверстию 5 ударника 2 в камеру 17 холостого хода. В положении, показанном на чертеже, камера 18 пневматического буфера сообщена с атмосферой посредством выпускного канала 19. В начале движения ударника 2, когда канал-паз 9 на поршневой части 7 стержня 6 открыт, продолжается наполнение воздухом камеры 17 холостого хода, обеспечивая расчетную величину импульса холостого хода. Давление воздуха в камере 17 холостого хода повышается и под действием импульса давления с ее стороны ударник 2 начнет движение в сторону кольцевой распределительной камеры 16, совершая холостой ход. При последующем движении ударник 2 открывает канал 19 в корпусе 1, а затем перекрывает канал-паз 10 поршневой части 7 стержня 6 и давление воздуха в камере 17 холостого хода выравнивается до атмосферного. Перемещаясь, ударник 2 перекроет выпускной канал 19 и в камере 18 после разобщения ее с атмосферой начнется сжатие отсеченного в ней воздуха до некоторой расчетной величины. Давление в кольцевой распределительной камере 16 увеличивается и под действием разности импульсов давлений, действующих на ударник со стороны кольцевой распределительной камеры 16, камеры 18 пневматического буфера и камеры 17 холостого хода, ударник 2 затормаживается и остановится в расчетной точке. Сразу же под действием импульса давления воздуха со стороны кольцевой распределительной камеры 16, камеры 18 пневматического буфера ударник 2 начинает двигаться в сторону хвостовика 25 рабочего инструмента 24, совершая рабочий ход. При этом ударник 2 откроет выпускной канал 19 и камера 18 пневматического буфера сообщается с атмосферой. Далее ударник 2 перекроет своей боковой поверхностью выпускной канал 19, откроет канал-паз 10 на поршневой части 7 стержня 6, вследствие чего в камере 17 холостого хода начнется сжатие отсеченного в ней воздуха, и воздуха поступающего из кольцевой распределительной камеры 16.

Так как рабочая диаметральная площадь основной части 4 ударника 2 со стороны камеры 17 холостого хода больше диаметральной площади штоковой части 3 ударника 2, то под действием разности импульсов давлений воздуха ступенчатый ударник, преодолевая противодавление со стороны камеры 17 холостого хода, наносит удар по хвостовику 25 инструмента 24. Под действием импульсов отскока и давления воздуха со стороны камеры 17 холостого хода ударник 2 начинает холостой ход. Далее рабочий цикл пневматического ударного механизма повторяется.

Пневматический ударный механизм, включающий цилиндрический корпус с выпускными каналами, кольцевой фланец со сквозным центральным отверстием, рабочий инструмент с хвостовиком, ступенчатый ударник со штоковой частью, установленный в центральном отверстии кольцевого фланца стержень с поршневой частью, постоянно находящейся в сквозном осевом отверстии ступенчатого ударника, кольцевую камеру пневматического буфера, втулку цилиндрического корпуса с отверстием для пропуска штоковой части и образующую со стороны кольцевой камеры пневматического буфера кольцевой перешеек, ограничивающий величину перемещения ступенчатого ударника, закрепленный относительно цилиндрического корпуса стакан с каналом для подвода воздуха, кольцевую распределительную камеру во втулке цилиндрического корпуса, камеру сетевого воздуха со стороны кольцевого фланца, камеру холостого хода со стороны хвостовика рабочего инструмента, удерживаемого пружиной относительно цилиндрического корпуса, отличающийся тем, что стержень установлен в центральном отверстии кольцевого фланца с расчетным калиброванным зазором относительно поверхности штоковой части стержня, снабженного со стороны камеры сетевого воздуха буртиком со сквозными отверстиями с проходным сечением не менее проходного сечения калиброванного зазора и проходного сечения сквозных отверстий впуска в камеру сетевого воздуха, образованную кольцевым фланцем и установленной крышкой со стопором, ограничивающими величину осевого перемещения стержня, опертой и закрепленной стаканом относительно кольцевого фланца и цилиндрического корпуса, а канал, соединяющий периодически камеру холостого хода и кольцевую распределительную камеру, выполнен на поршневой части стержня.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к буровому инструменту, предназначенному для работы с погружными пневмоударниками, и может быть использовано для проходки скважин в горных породах.

Изобретение относится к области горного дела и предназначено для бурения скважин различного назначения в твердых и крепких породах. .

Изобретение относится к горному делу и строительству, а именно к буровой технике, и может найти применение при бурении скважин ударно-вращательным способом. .

Изобретение относится к горному делу, а именно к погружным пневмоударникам для проходки скважин по породам средней и высокой крепости, и может найти применение в строительстве.

Изобретение относится к погружным устройствам для бурения скважин ударно-вращательным способом и может найти применение в горной промышленности, геологоразведке и гидрогеологии.

Изобретение относится к распределительным элементам гидравлических ударных устройств (ГУУ), служащим для управления потоком рабочей жидкости между участками и агрегатами гидравлической системы.

Изобретение относится к области горного дела, а именно к ударно-вращательному инструменту для бурения. .

Изобретение относится к области горного дела, а именно к погружным пневмоударникам для проходки скважин по породам средней и высокой крепости, и может найти применение в строительстве.

Изобретение относится к буровой технике, а именно к погружным буровым устройствам с объемным гидроприводом для ударно-вращательного бурения скважин, и может найти применение в геологоразведке, гидрогеологии и горной промышленности.

Изобретение относится к буровой технике, а именно к погружным буровым устройствам с объемным гидроприводом для ударно-вращательного бурения скважин, и может найти применение в геологоразведке, гидрогеологии и горной промышленности.

Изобретение относится к горному делу и строительству - к буровой технике, применяется при бурении скважин ударно-вращательным способом

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено, преимущественно, для бурения мелких скважин в твердых породах, а также для разрушения цементных мостов

Изобретение относится к горному делу и строительству - к буровой технике, применяется при бурении скважин ударно-вращательным способом

Изобретение относится к погружным устройствам для бурения скважин ударно-вращательным способом, применяется в горной промышленности, строительстве и геологоразведке

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при прокладке труб, кабелей высокого напряжения и телефонных, а также водоспусковых и дренажных коммуникаций

Изобретение относится к средствам автоматизации производственных процессов в различных отраслях промышленности - к распределительным элементам гидравлических ударных устройств (ГУУ) для управления потоком рабочей жидкости между участками и агрегатами гидравлической системы

Изобретение относится к горному делу и строительству - к буровой технике, применяется при бурении скважин ударно-вращательным способом. Погружной пневмоударник включает буровое долото с центральным продувочным каналом, полый корпус с разрядными каналами, ударник, разделяющий полость корпуса на камеры рабочего и обратного хода, переходник с основным напорным трактом и расточкой, закрепленный в полом корпусе, и распределительную систему, содержащую расположенные в верхней части полого корпуса седло с каналами и центральным отверстием, в котором установлена трубка, выполненная с напорными каналами и центральным продувочным отверстием, сообщенным с центральным продувочным каналом бурового долота, коробку с разрядными каналами и питающими отверстиями, установленную на седле, ступенчатый клапан, установленный между седлом и коробкой и образующий своей внутренней поверхностью с коробкой разрядную заклапанную полость, и кольцевой объем, образованный в полости корпуса между коробкой и наружной поверхностью ступенчатого клапана и сообщенный через питающие отверстия коробки с основным напорным трактом переходника, сопло с центральным каналом, суженным по ходу потока энергоносителя, которое установлено в расточке переходника торцом с широким проходным сечением центрального канала, а противоположным торцом - в центральном отверстии седла. В стенке сопла в зоне торца с широким проходным сечением центрального канала выполнены окна, которыми основной напорный тракт переходника сообщен через питающие отверстия коробки с указанным кольцевым объемом распределительной системы. Задача - повышение мощности и надежности при использовании в качестве энергоносителя воздушно-водяной смеси за счет сепарации ее на входе в погружной пневмоударник и подачи се очищенной газообразной фракции в кольцевой объем распределительной системы, а более плотной фракции - на забой скважины для охлаждения бурового долота, пылеподавления и промывки скважины. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области горного дела, в частности к оборудованию для бурения скважин, преимущественно погружным пневмоударником большого диаметра. Пневмоударник включает корпус, поршень-боек, камеры прямого и обратного хода, воздухораспределительную систему, скрепленные с корпусом посредством резьб шлицевую муфту и переходник бурильной колонны. Пневмоударник имеет кольцевые регулировочные элементы, которые размещены соответственно между корпусом и шлицевой муфтой и между корпусом и переходником бурильной колонны. Каждый из кольцевых регулировочных элементов выполнен в виде заключенных в оболочку сегментов. Оболочка выполнена с размещенными между сегментами направляющими выступами. Пространство между сегментами, оболочкой, корпусом и, соответственно, шлицевой муфтой и переходником бурильной колонны заполнено смазкой. Обеспечивает уменьшение времени вспомогательных операций. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к механизмам, применяемым в машинах ударного действия для прокладки скважин бестраншейным способом для коммунальных целей, забора проб грунта в инженерно-геологических изысканиях для строительства. Пневматический ударный механизм содержит заключенный в цилиндрическую полость корпуса пневмоударный механизм с выпускными отверстиями, воздухоподводящую коробку с предкамерой сетевого воздуха и наковальню, ударник с золотником в виде ступенчатой трубки с большей ступенью, управляющей выпуском воздуха, бесступенчатую трубку для грунтового керна, пропущенную через корпус, ударник и золотник. Ударник разделяет цилиндрическую полость корпуса на выпускную камеру со стороны воздухоподводящей коробки и камеру холостого хода со стороны наковальни, выполнен с выпускными боковыми отверстиями и внутренней кольцевой камерой рабочего хода, связанной с золотником, и установлен с зазором относительно корпуса. Большая ступень ступенчатой трубки постоянно перекрывает выпускные боковые отверстия ударника со стороны внутренней кольцевой камеры рабочего хода. Коаксиально с зазором между бесступенчатой и ступенчатой трубками установлена дополнительная бесступенчатая трубка, образующая кольцевой канал, соединяющий постоянно предкамеру сетевого воздуха в воздухораспределяющей коробке с камерой холостого хода посредством бокового отверстия в стенке дополнительной бесступенчатой трубки с опиранием ее в наковальне. Обеспечивается повышение энергии удара пневматического ударного механизма. 1 ил.

Изобретение относится к горному делу и строительству, а именно к буровой технике, и может найти применение при бурении скважин ударно-вращательным способом. Пневматический ударный механизм включает корпус, в котором установлены переходник с магистральным каналом и кольцевой канавкой, поршень с центральным отверстием, образующий с цилиндрической поверхностью корпуса камеры рабочего и холостого хода, эластичный клапан в форме тора, установленный в указанной кольцевой канавке переходника с предварительным натягом и возможностью периодического образования контактной кромкой тора и цилиндрической поверхностью корпуса питающего канала для камеры рабочего хода, шток-золотник с центральным, радиальным и наружными каналами для подвода энергоносителя в камеры рабочего и холостого хода, закрепленный в переходнике и установленный в центральном отверстии поршня, и буровой инструмент. Тор эластичного клапана по контактной кромке имеет цилиндрическую поверхность, а наружные каналы штока-золотника смещены от торца переходника с образованием уплотнительного пояска, выполненного с возможностью вхождения в центральное отверстие поршня для создания в конце холостого хода воздушной буферной подушки в камере рабочего хода, сообщенной с магистральным каналом переходника через указанный питающий канал. Обеспечивается улучшение условий работы эластичного клапана в форме тора путем увеличения результирующих сил при открытии и закрытии питающего канала. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх