Пневматический вращатель



Пневматический вращатель
Пневматический вращатель
Пневматический вращатель
Пневматический вращатель
Пневматический вращатель
Пневматический вращатель
Пневматический вращатель
Пневматический вращатель
Пневматический вращатель

 


Владельцы патента RU 2599153:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к машиностроению - к механизированным устройствам вращательно-ударного действия и используется в горной промышленности в качестве импульсного вращателя бурильных машин. Пневматический вращатель содержит корпус с верхней и нижней торцовыми крышками, расположенные в нем ротор с кулачками, двумя соосными втулками, соединенными лопастями, и воздухоподводящими и выхлопными окнами, ударник с кулачками, охватывающий втулки ротора и установленный с возможностью возвратно-вращательного движения и взаимодействия его кулачков с кулачками ротора, ударник снабжен лопастями, образующими с лопастями ротора рабочие камеры, воздухораспределитель с воздухоподводящими и выхлопными окнами, соосными указанным окнам ротора соответственно, установленный в осевом отверстии ротора с возможностью периодического сообщения рабочих камер с воздухоподводящей магистралью и атмосферой и взаимодействия его рычага с ударником. В воздухораспределителе коаксиально установлен золотник запуска с возможностью совместного с ним вращения, поджатый пружиной в осевом направлении. В золотнике запуска выполнены воздухоподводящие и выхлопные окна, расположенные по оси воздухоподводящих и выхлопных окон воздухораспределителя соответственно, и предусмотрены дополнительные воздухоподводящие и выхлопные окна. В роторе и воздухораспределителе также предусмотрены дополнительные воздухоподводящие и выхлопные окна, выполненные с возможностью совмещения с дополнительными воздухоподводящими и выхлопными окнами золотника запуска соответственно. Вращатель содержит муфту свободного хода для обеспечения кинематической связи ротора с корпусом, шпиндель, коаксиально расположенный внутри золотника запуска, жестко связанный одним концом с ротором, а другим установленный цапфой в опоре, которая закреплена на нижней торцовой крышке. Внутри шпинделя коаксиально расположен вал, кинематически связанный с ним в круговом направлении, с возможностью свободного перемещения вдоль его оси. Один конец вала приспособлен для взаимодействия с пневмоударником, а второй конец снабжен патроном для закрепления в нем буровой штанги с инструментом. Обеспечивается возможность передавать осевые импульсные усилия пневмоударника и круговые ударные моменты пневматического вращателя через буровую штангу на инструмент, применение системы охлаждения и усовершенствование системы смазки. 2 з.п. ф-лы, 14 ил.

 

Техническое решение относится к машиностроению, а именно к механизированным устройствам вращательно-ударного действия, и может быть использовано в горной промышленности в качестве импульсного вращателя бурильных машин.

Известен импульсный вращатель по а.с. СССР №943394, E21C 1/08, опубл. 15.07.1982, Бюл. №26, содержащий статор с перегородкой и каналами для подвода и отвода воздуха, кольцевой поршень с лопаткой, установленный в рабочей полости статора с образованием камер прямого и обратного хода, которые связаны с каналом подвода воздуха через распределительное устройство, вал, связанный с кольцевым поршнем храповым механизмом. Канал для подвода воздуха снабжен дроссельным отверстием, постоянно сообщенным с камерой прямого хода, а распределительное устройство выполнено в виде паза на поверхности кольцевого поршня.

Существенным недостатком известного импульсного вращателя является то, что подача сжатого воздуха в камеру прямого хода осуществляется через дроссельное отверстие, и кольцевой поршень под действием сжатого воздуха на боковую поверхность его лопатки поворачивает через храповой механизм вал, на который действует момент сопротивления. При увеличении момента сопротивления, например, на буровом инструменте или заклинивании буровой штанги кольцевой поршень просто остановится - работа импульсного вращателя прекращается. Повторный запуск импульсного вращателя практически невозможен. Недостатком указанного устройства также является то, что кольцевой поршень с лопаткой, в сущности, представляет собою дебалансный вибратор, возмущающие силы которого передаются на корпус импульсного вращателя, что отрицательно сказывается на работе машины в целом и отражается на здоровье оператора. Как следствие указанных недостатков - это низкая эффективность, ненадежность работы устройства и оказание опасного воздействия на здоровье оператора.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является пневматический гайковерт по патенту РФ на изобретение №2551325, B25B 21/02, опубл. 20.05.2015, Бюл. №14, содержащий корпус с торцовыми крышками, расположенные в нем ротор с кулачками, двумя соосными втулками, соединенными лопастями, и воздухоподводящими и выхлопными окнами, ударник с кулачками, охватывающий втулки ротора и установленный с возможностью возвратно-вращательного движения и взаимодействия его кулачков с кулачками ротора, при этом ударник снабжен лопастями, образующими с лопастями ротора рабочие камеры, воздухораспределитель с воздухоподводящими и выхлопными окнами, соосными указанным окнам ротора соответственно, установленный в осевом отверстии ротора с возможностью периодического сообщения рабочих камер с воздухоподводящей магистралью и атмосферой и взаимодействия его рычага с ударником, головку под ключ и муфту свободного хода для обеспечения кинематической связи ротора с корпусом. В воздухораспределителе коаксиально установлен золотник запуска с возможностью совместного с ним вращения, поджатый пружиной в осевом направлении, в котором выполнены воздухоподводящие и выхлопные окна, расположенные по оси воздухоподводяших и выхлопных окон воздухораспределителя соответственно, и дополнительные воздухоподводящие и выхлопные окна. В воздухораспределителе и роторе выполнены дополнительные воздухоподводящие и выхлопные окна с возможностью совмещения с дополнительными воздухоподводящими и выхлопными окнами золотника запуска соответственно. Внутри золотника запуска коаксиально расположен шпиндель, который одним концом жестко связан с ротором, а другим - установлен посредством цапфы в опоре, закрепленной на торцовой крышке гайковерта, при этом головка под ключ выполнена на конце шпинделя, связанном с ротором, а на другом конце выполнена дополнительная головка под ключ.

Основным недостатком пневматического гайковерта является невозможность его использования в горной промышленности - в качестве импульсного вращателя буровых станков в сочетании с пневмоударником, т.к. отсутствует элемент, через который можно передавать осевые импульсные усилия через буровую штангу на инструмент.

К недостаткам пневматического гайковерта при длительной его эксплуатации относится также сильный нагрев муфты свободного хода, что приводит к снижению прочности деталей муфты, быстрому выходу ее из строя и, как следствие, происходит отказ устройства.

К недостаткам пневматического гайковерта можно также отнести необходимость частой периодической смазки трущихся деталей, постоянно обдуваемых сжатым воздухом, или использования дополнительных устройств, подающих смазку в воздухоподводящую магистраль.

Указанные недостатки снижают надежность работы пневматического гайковерта при длительной эксплуатации.

Технической задачей предлагаемого решения является возможность его использования в горной промышленности - в буровом станке для бурения крепких горных пород в качестве импульсного пневматического вращателя в совокупности с пневмоударником при повышении надежности его работы за счет возможности передавать осевые импульсные усилия пневмоударника и круговые ударные моменты пневматического вращателя через буровую штангу на инструмент, а также применения системы охлаждения и усовершенствования системы смазки.

Поставленная задача достигается за счет того, что в пневматическом вращателе, содержащем корпус с верхней и нижней торцовыми крышками, расположенные в нем ротор с кулачками, двумя соосными втулками, соединенными лопастями, и воздухоподводящими и выхлопными окнами, ударник с кулачками, охватывающий втулки ротора и установленный с возможностью возвратно-вращательного движения и взаимодействия его кулачков с кулачками ротора, при этом ударник снабжен лопастями, образующими с лопастями ротора рабочие камеры, воздухораспределитель с воздухоподводящими и выхлопными окнами, соосными указанным окнам ротора соответственно, установленный в осевом отверстии ротора с возможностью периодического сообщения рабочих камер с воздухоподводящей магистралью и атмосферой и взаимодействия его рычага с ударником, причем в воздухораспределителе коаксиально установлен золотник запуска с возможностью совместного с ним вращения, поджатый пружиной в осевом направлении, при этом в золотнике запуска выполнены воздухоподводящие и выхлопные окна, расположенные по оси воздухоподводящих и выхлопных окон воздухораспределителя соответственно, и предусмотрены дополнительные воздухоподводящие и выхлопные окна, причем в роторе и воздухораспределителе также предусмотрены дополнительные воздухоподводящие и выхлопные окна, выполненные с возможностью совмещения с дополнительными воздухоподводящими и выхлопными окнами золотника запуска соответственно, муфту свободного хода для обеспечения кинематической связи ротора с корпусом, шпиндель, коаксиально расположенный внутри золотника запуска, жестко связанный одним концом с ротором, а другим установленный цапфой в опоре, которая закреплена на нижней торцовой крышке, согласно техническому решению внутри шпинделя коаксиально расположен вал, кинематически связанный с ним в круговом направлении с возможностью свободного перемещения вдоль его оси. Один конец вала приспособлен для взаимодействия с пневмоударником, а второй конец снабжен патроном для закрепления в нем буровой штанги с инструментом.

Указанная совокупность признаков дает возможность использовать устройство в горной промышленности, а именно в буровом станке в качестве импульсного пневматического вращателя совместно с пневмоударником и реализовать ударный вращательно-осевой способ бурения, в котором сочетаются высокочастотные осевые ударные и высокочастотные вращающие ударные воздействия на буровой инструмент - это позволяет осуществлять бурение шпуров и скважин в горных породах крепостью до 160 МПа.

Целесообразно в корпусе, в области муфты свободного хода, выполнить кольцевую полость, с одной стороны связанную с подводящим патрубком, а с другой стороны сообщенную гибким шлангом с охватывающей указанный вал муфтой подачи промывочной жидкости в буровую штангу. Это способствует постоянному охлаждению муфты свободного хода при подаче в забой промывочной жидкости и, следовательно, повышению надежности работы пневматического вращателя.

Целесообразно также в нижней торцовой крышке выполнить отверстие, которым внутренняя полость корпуса соединена с кольцевым воздухоподводящим каналом. Это способствует вторичному использованию смазывающей жидкости, которая во время работы пневматического вращателя вместе с отработанным сжатым воздухом продувается через внутреннюю полость корпуса, большая ее часть стекает по стенкам и скапливается в углублении нижней торцовой крышки, а во время остановки она через отверстие поступает в кольцевой воздухоподводящий канал и при повторном запуске смазывает трущиеся детали пневматического вращателя и, как следствие, повышает надежность его работы.

Сущность технического решения иллюстрируется примером конкретного исполнения пневматического вращателя и чертежами фиг. 1-14. На фиг. 1 представлен пневматический вращатель в исходном положении - продольное сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 2 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение В-В на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение Г-Г на фиг. 1; на фиг. 5 - сечение Д-Д на фиг. 1; на фиг. 6 - сечение Е-Е на фиг. 1; на фиг. 7 представлен пневматический вращатель в рабочем положении - продольное сечение Ж-Ж на фиг. 8; на фиг. 8 - сечение З-З на фиг. 7 и на фиг. 9 - сечения И-И на фиг. 7, когда ударник повернут по часовой стрелке в крайнее положение; на фиг. 10 - сечение К-К на фиг. 7; на фиг. 11 - сечения Л-Л на фиг. 7; на фиг. 12 - сечение М-М на фиг. 7; на фиг. 13 - сечение Н-Н на фиг. 7. На фиг. 10-13 ударник повернут против часовой стрелки в крайнее положение; на фиг 14 - пример использования пневматического вращателя в буровом станке.

Пневматический вращатель содержит корпус 1 (фиг. 1-13) с верхней торцовой крышкой 2 и нижней торцовой крышкой 3 (фиг. 1, 7), которые имеют осевые отверстия 4 и 5 соответственно, расположенный в нем ротор 6 с кулачками 7 (фиг. 4, 13) и двумя соосными втулками 8 и 9 (фиг. 1), соединенными лопастями 10 (фиг. 2, 3, 8-11). Ротор 6 имеет осевое отверстие 11 (фиг. 1) и сообщенные с ним воздухоподводящие окна 12, 13 и выхлопные окна 14, 15, расположенные между втулками 8, 9. Ударник 16 (фиг. 1-5, 7, 8-13) с кулачками 17 (фиг. 4, 13) охватывает втулки 8 и 9 ротора 6 и установлен с возможностью возвратно-вращательного движения и взаимодействия его кулачков 17 с кулачками 7 ротора 6. При этом ударник 16 снабжен лопастями 18 (фиг. 2, 3, 8-11), образующими с лопастями 10 ротора 6 рабочие камеры 19 и 20.

Пневматический вращатель содержит также установленный в осевом отверстии 11 ротора 6 воздухораспределитель 21 (фиг. 1, 3, 5, 7-12) с воздухоподводящими окнами 22 (фиг. 1, 7, 8, 10) и выхлопными окнами 23 (фиг. 7, 9, 11), расположенными по оси воздухоподводящих окон 12, 13 и выхлопных окон 14, 15 ротора 6 соответственно. Воздухораспределитель 21 установлен с возможностью периодического сообщения рабочих камер 19 и 20 (фиг. 2, 3, 8-11) с воздухоподводящей магистралью и атмосферой и взаимодействия его рычага 24 с ударником 16 в его круговом пазу 25 (фиг. 5, 12). В центральном отверстии 26 (фиг. 1, 3) воздухораспределителя 21 с возможностью совместного с ним вращения коаксиально установлен золотник 27 запуска (фиг. 1, 7), поджатый в осевом направлении пружиной 28 (фиг. 1, 7) и взаимодействующий выступом 29 (фиг. 1, 5, 7, 12) в окружном и осевом направлениях через продольный паз 30 (фиг. 1, 7) с воздухораспределителем 21. В золотнике 27 запуска имеются дополнительные воздухоподводящие окна 31 (фиг. 1, 2), воздухоподводящие окна 32 (фиг. 1, 5, 7, 8, 10) и выхлопные окна 33 (фиг. 7, 9, 11), выполненные по оси дополнительных воздухоподводящих окон 34 (фиг. 1, 2, 7), воздухоподводящих окон 22 (фиг. 1, 7, 8, 10) и выхлопных окон 23 (фиг. 7, 9, 11) воздухораспределителя 21 соответственно.

В роторе 6 выполнены дополнительные воздухоподводящие окна 35 (фиг. 1, 2) для сообщения рабочих камер 19 перед запуском пневматического вращателя с воздухоподводящей магистралью через дополнительные воздухоподводящие окна 34, 31, камеру 36 подвода сжатого воздуха (фиг. 1, 2, 7, 8, 10), осевое отверстие 5 (фиг. 1, 7), кольцевой воздухоподводящий канал 37 (фиг. 1, 7) и воздухоподводящий патрубок 38 (фиг. 1). Для сообщения рабочих камер 20 с атмосферой в роторе 6 выполнены дополнительные выхлопные окна 39 (фиг. 1, 3, 7), в воздухораспределителе 21 предусмотрены дополнительные выхлопные окна 40 (фиг. 1, 3, 7), в роторе 6 выполнена кольцевая расточка 41 (фиг. 1, 4, 7), выхлопные каналы 42, а в корпусе 1 имеются выхлопные отверстия 43 (фиг. 1, 4, 7, 13).

Имеется муфта 44 (фиг. 1, 6, 7) свободного хода с роликами 45, поджатыми подпружиненными толкателями 46 (фиг. 6), звездочка которой выполнена за одно целое с ротором 6 для обеспечения его кинематической связи с корпусом 1.

Внутри золотника 27 запуска (фиг. 1) коаксиально ему расположен шпиндель 47 (фиг. 1, 6, 7), который одним концом жестко связан с ротором 6, а другим установлен цапфой 48 (фиг. 1) в опоре 49, закрепленной на нижней торцовой крышке 3 корпуса 1. Внутри шпинделя 47 коаксиально расположен вал 50 (фиг. 1, 6, 7), кинематически связанный с ним в круговом направлении, например, с помощью шлицев 51 (фиг. 6, 7) и свободно перемещающийся вдоль его оси. При этом один конец 52 вала 50 (фиг. 1) приспособлен для взаимодействия с пневмоударником 53 (фиг. 14), а второй конец снабжен патроном 54 (фиг. 1) для закрепления в нем буровой штанги 55 (фиг. 14) с инструментом 56.

На внутренней поверхности золотника 27 запуска предусмотрен кольцевой буртик 57 (фиг. 1, 7), который охватывает шпиндель 47 и образует камеру 36 подвода сжатого воздуха и полость 58 выхлопа.

В корпусе 1 (фиг. 1, 6) в области муфты 44 свободного хода выполнена кольцевая полость 59, с одной стороны связанная с подводящим патрубком 60 (фиг. 1) для подачи промывочной жидкости, а с другой стороны гибким шлангом 61 сообщенная с охватывающей вал 50 муфтой 62 подачи промывочной жидкости в буровую штангу 55 (фиг. 14).

В нижней торцовой крышке 3 (фиг. 1) выполнено отверстие 63, которым внутренняя полость корпуса 1 соединена с кольцевым воздухоподводящим каналом 37.

Пневматический вращатель 64 (фиг. 14) можно использовать, например, в станке для бурения анкерных скважин, который содержит опору-податчик 65, промежуточные проставки 66, пневмоударник 53, буровую штангу 55 с инструментом 56 и кронштейн 67, на котором расположены рукоятки управления (на фиг. 14 не показаны).

Пневматический вращатель работает следующим образом.

Для включения пневматического вращателя по воздухоподводящему патрубку 38 (фиг. 1) подают сжатый воздух, который поступает в кольцевой воздухоподводящий канал 37, осевое отверстие 5, камеру 36 подвода сжатого воздуха, а затем через дополнительные воздухоподводящие окна 31, 34, 35 - в рабочие камеры 19 (фиг. 2) и, воздействуя на рабочие поверхности лопастей 18 ударника 16, поворачивает его по часовой стрелке в исходное положение до соударения его кулачков 17 с кулачками 7 ротора 6 (фиг. 4). При этом ударник 16, взаимодействуя в его круговом пазу 25 (фиг. 5) с рычагом 24 воздухораспределителя 21, перекидывает его по часовой стрелке в крайнее положение. Из рабочих камер 20 (фиг. 3) воздух выходит в атмосферу через дополнительные выхлопные окна 39, 40, центральное отверстие 26 воздухораспределителя 21, осевое отверстие 11 ротора 6 (фиг. 1), его кольцевую расточку 41, выхлопные каналы 42 ротора 6 и выхлопные отверстия 43 корпуса 1. Одновременно сжатый воздух в камере 36 подвода сжатого воздуха, воздействуя на нижний торец кольцевого буртика 57 золотника 27 запуска, перемещает его вверх до упора выступом 29 в кромку продольного паза 30 воздухораспределителя 21, сжимая пружину 28 (фиг. 7). При этом дополнительные воздухоподводящие окна 35, 34 и дополнительные выхлопные окна 39, 40 перекрываются, а воздухоподводящие окна 32 и выхлопные окна 33 золотника 27 запуска совмещаются с воздухоподводящими окнами 22 (фиг. 7, 8) и выхлопными окнами 23 (фиг. 7, 9) воздухораспределителя 21 соответственно. Сжатый воздух из камеры 36 подвода сжатого воздуха через воздухоподводящие окна 32, 22, 13 (фиг. 7, 8) поступает в рабочие камеры 20, а из рабочих камер 19 отработанный сжатый воздух через выхлопные окна 14, 23, 33 (фиг. 7, 9), полость 58 выхлопа, кольцевую расточку 41, выхлопные каналы 42 и выхлопные отверстия 43 выбрасывается в атмосферу. Сжатый воздух в рабочих камерах 20, воздействуя на рабочие поверхности лопастей 18 и 10, останавливает ударник 16 и затем поворачивает его против часовой стрелки, а ротор 6, если сопротивление на шпинделе 47, валу 50 с буровой штангой 55 и инструментом 56 меньше движущих сил, будет вращаться по часовой стрелке и образовывать скважину, в противном случае ротор 6 останется неподвижным. Ударник 16, движущийся против часовой стрелки и взаимодействующий в своем круговом пазу 25 с рычагом 24 воздухораспределителя 21 (фиг. 5), поворачивает его (фиг. 8, 9). При этом воздухораспределитель 21 сначала займет нейтральное положение, т.е. перекроются воздухоподводящие окна 13 и выхлопные окна 14, а затем начинают открываться воздухоподводящие окна 12 и выхлопные окна 15. Воздух из рабочих камер 20 через открывшиеся выхлопные окна 15, 23, 33, полость 58 выхлопа, кольцевую расточку 41, выхлопные каналы 42 и выхлопные отверстия 43 выбрасывается в атмосферу. Одновременно через открывшиеся воздухоподводящие окна 12, 22, 32 сжатый воздух из камеры 36 подвода сжатого воздуха поступает в рабочие камеры 19 и, воздействуя на рабочие поверхности лопастей 10, 18, останавливает ротор 6 со шпинделем 47, валом 50, буровой штангой 55 и инструментом 56 (если они вращались по часовой стрелке). При этом происходит заклинивание роликов 45 (фиг. 6), поджатых подпружиненными толкателями 46, муфты 44 свободного хода между ее звездочкой и корпусом 1, что предотвращает обратное вращение инструмента, а ударник 16 начинает тормозиться. К этому моменту ударник 16 с воздухораспределителем 21, разгоняемые сжатым воздухом против часовой стрелки, приобретают запас кинетической энергии. Ударник 16 под действием сжатого воздуха, поступающего в рабочие камеры 19, остановится, а затем начинает поворачиваться по часовой стрелке, тогда как воздухораспределитель 21 за счет свободного хода своего рычага 24 в круговом пазу 25 ударника 16 (фиг. 12) продолжает двигаться по инерции против часовой стрелки, преодолевая силы трения, действующие на него. При этом полностью открываются воздухоподводящие окна 12, 22, 32 (фиг. 10) и выхлопные окна 15, 23, 33 (фиг. 11). Т.е. на первом этапе разгона ударника 16 по часовой стрелке обеспечивается беспрепятственное поступление сжатого воздуха в рабочие камеры 19 и свободный выхлоп отработанного воздуха из рабочих камер 20, что способствует значительному накоплению кинетической энергии ударником 16.

При дальнейшем повороте ударника 16 по часовой стрелке он в круговом пазу 25 взаимодействует с рычагом 24 (фиг. 12) и поворачивает воздухораспределитель 21 по часовой стрелке, постепенно перекрывая воздухоподводящие окна 12 и 22 (фиг. 10), а также выхлопные окна 15 и 23 (фиг. 11). При этом не успевает воздухораспределитель 21 занять нейтральное положение, как происходит соударение кулачков 17 и кулачков 7 соответственно ударника 16 и ротора 6 (фиг. 4). Последний от ударного импульса начинает вращаться по часовой стрелке вместе со шпинделем 47, валом 50, буровой штангой 55 и инструментом 56, образуя буровую скважину. Рычаг 24 вместе с воздухораспределителем 21 после соударения кулачков 17 ударника 16 и кулачков 7 ротора 6, преодолевая силы трения, продолжает вращаться по инерции по часовой стрелке, выбирая свободный ход в круговом пазу 25 ударника 16 (фиг. 5) - происходит открывание воздухоподводящих окон 13 и 22 (фиг. 8), а также выхлопных окон 14 и 23 (фиг. 9).

Сжатый воздух из камеры 36 подвода сжатого воздуха через воздухоподводящие окна 32, 22, 13 поступает в рабочие камеры 20 (фиг. 7, 8), а из рабочих камер 19 отработанный сжатый воздух через выхлопные окна 14, 23, 33, полость 58 выхлопа (фиг. 7, 9), кольцевую расточку 41, выхлопные каналы 42 и выхлопные отверстия 43 выбрасывается в атмосферу.

По концу 52 вала 50 (фиг. 1), находящегося под действием импульсных (ударных) вращающих моментов, имеющего свободный ход в осевом направлении в сторону забоя, могут наноситься осевые ударные нагрузки пневмоударником 53 (фиг. 14), передающиеся через буровую штангу 55 на инструмент 56, реализуя интенсивное образование буровой скважины. В момент заклинивания буровой штанги 55 или увеличения момента сопротивления на инструменте 56 вплоть до остановки пневматический вращатель 64 продолжает воздействовать на них импульсными (ударными) вращающими моментами и выводит их из неподвижного состояния на нормальный режим работы.

Вместе с отработанным воздухом через выхлопные каналы 42 через полость корпуса 1 (фиг. 1) продувается смазывающая жидкость, большая часть которой по внутренней поверхности корпуса 1 и наружной поверхности ударника 16 стекает вниз и накапливается в углублении нижней торцовой крышки 3. При выключении подачи сжатого воздуха накопившаяся смазывающая жидкость через отверстие 63 поступает в кольцевой воздухоподводящий канал 37. Во время последующего включения пневматического вращателя смазывающая жидкость из кольцевого воздухоподводящего канала 37 под действием потока сжатого воздуха попадает в пневматический вращатель и смазывает все трущиеся поверхности устройства.

При использовании пневматического вращателя в буровом станке через подводящий патрубок 59 (фиг. 1) подается промывочная жидкость, которая протекает через полость 58, охлаждает корпус 1, а следовательно, и контактирующие с ним ролики 45 (фиг. 6, 7) и звездочку муфты 44 свободного хода и далее через гибкий шланг 61, муфту 62 подачи промывочной жидкости, буровую штангу 55 (фиг. 14) и инструмент 56 промывочная жидкость поступает в забой и вымывает шлам.

Далее цикл работы пневматического вращателя повторяется.

При выключении подачи сжатого воздуха золотник 27 запуска силами упругости пружины 28 возвращается в исходное положение (фиг. 1), а воздухораспределитель 21 после остановки ударника 16 занимает любое угловое положение, например, как показано на фиг. 2, 3, не влияющее на последующее включение привода пневматического вращателя.

Реализация ударного момента на кулачках 7 ротора 6 в конце прямого хода ударника 16, вращающегося по часовой стрелке (фиг. 4), и отсутствие ударного момента на роторе 6 в конце обратного хода ударника 16, вращающегося против часовой стрелки (фиг. 13) осуществляется соблюдением соотношения величин углов α больше β рычага 24 воздухораспределителя 21 (фиг. 5), ориентируемого, например, относительно оси симметрии его воздухоподводящих окон 22. При таком соотношении величин углов α и β пневматическим вращателем реализуется асимметричный режим работы, а именно в конце прямого хода ударника 16 (движение по часовой стрелке) вся его накопленная кинетическая энергия расходуется на ударное вращение ротора 6 вместе со шпинделем 47, валом 50, буровой штангой 55 и инструментом 56 и, следовательно, на образование буровой скважины. В конце же обратного хода ударника 16 (движение против часовой стрелки) сжатый воздух, поступивший в рабочие камеры 19, воздействуя на рабочие поверхности лопастей 18, плавно останавливает его, а затем начинает разгонять по часовой стрелке, накапливая в нем следующую порцию кинетической энергии, используемую для вращения буровой штанги 55. Сжатый воздух в рабочих камерах 19 воздействует также на лопасти 10, что приводит к остановке ротора 6 и заклиниванию роликов 45 (фиг. 6) между звездочкой муфты 44 свободного хода и корпусом 1 и передаче ему плавного (безударного) реактивного момента. За счет больших моментов инерции корпуса 1 пневматического вращателя вместе с верхней торцовой крышкой 2, нижней торцовой крышкой 3 и кронштейна 67 (фиг. 14) с рукоятками управления вибрационное воздействие на руки горнорабочего практически не передается.

Величиной же углов α и β можно ступенчато регулировать величину импульсного (ударного) вращающего момента на буровой штанге 55, а бесступенчатая регулировка вращающего момента осуществляется плавным изменением объема или давления сжатого воздуха, подаваемого в пневматический вращатель.

1. Пневматический вращатель, содержащий корпус с верхней и нижней торцовыми крышками, расположенные в нем ротор с кулачками, двумя соосными втулками, соединенными лопастями, и воздухоподводящими и выхлопными окнами, ударник с кулачками, охватывающий втулки ротора и установленный с возможностью возвратно-вращательного движения и взаимодействия его кулачков с кулачками ротора, при этом ударник снабжен лопастями, образующими с лопастями ротора рабочие камеры, воздухораспределитель с воздухоподводящими и выхлопными окнами, соосными указанным окнам ротора соответственно, установленный в осевом отверстии ротора с возможностью периодического сообщения рабочих камер с воздухоподводящей магистралью и атмосферой и взаимодействия его рычага с ударником, причем в воздухораспределителе коаксиально установлен золотник запуска с возможностью совместного с ним вращения, поджатый пружиной в осевом направлении, при этом в золотнике запуска выполнены воздухоподводящие и выхлопные окна, расположенные по оси воздухоподводящих и выхлопных окон воздухораспределителя соответственно, и предусмотрены дополнительные воздухоподводящие и выхлопные окна, причем в роторе и воздухораспределителе также предусмотрены дополнительные воздухоподводящие и выхлопные окна, выполненные с возможностью совмещения с дополнительными воздухоподводящими и выхлопными окнами золотника запуска соответственно, муфту свободного хода для обеспечения кинематической связи ротора с корпусом, шпиндель, коаксиально расположенный внутри золотника запуска, жестко связанный одним концом с ротором, а другим установленный цапфой в опоре, которая закреплена на нижней торцовой крышке, отличающийся тем, что внутри шпинделя коаксиально расположен вал, кинематически связанный с ним в круговом направлении с возможностью свободного перемещения вдоль его оси, при этом один конец вала приспособлен для взаимодействия с пневмоударником, а второй конец снабжен патроном для закрепления в нем буровой штанги с инструментом.

2. Пневматический вращатель по п. 1, отличающийся тем, что в корпусе в области муфты свободного хода выполнена кольцевая полость, с одной стороны связанная с подводящим патрубком для промывочной жидкости, а с другой стороны сообщенная гибким шлангом с охватывающей указанный вал муфтой подачи промывочной жидкости в буровую штангу.

3. Пневматический вращатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в нижней торцовой крышке выполнено отверстие, которым внутренняя полость корпуса соединена с кольцевым воздухоподводящим каналом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горной и строительной промышленности и может быть использовано для бурения шпуров в любых многоструктурных породах с твердыми включениями, например апатитонефелиновой руды.

Изобретение относится к приводам машин с вращающимся рабочим органом. Технический результат направлен на повышение эксплуатационной надежности, экономичности и долговечности работы импульсного вращателя.

Изобретение относится к приводам рабочих органов машин механического разрушения материалов повышенной прочности. .

Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться в приводах машин с условно постоянным моментом сопротивления на рабочем органе. .

Изобретение относится к машиностроению и может использоваться в приводах металлообрабатывающих, горных, строительных и т.п. .

Изобретение относится к горной и строительной промышленности и может применяться для бурения шпуров некрепких пород с пониженной прочностью скалывания и твердыми включениями, например апатитонефелиновой руды, для пород, имеющих при бурении шпуров и скважин забой с неровной поверхностью.

Изобретение относится к угольной и горнорудной .промышленности, строительству и другим отраслям народного хозяйства, связанным с разрушением горной породы ударами.

Изобретение относится к горнодобывающей пром-сти и м.б. .
Наверх