Гидропневматическое устройство ударного действия

 

t (11) ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (6l) Дополнительный к патенту(22) ЗаЯвлено 110675 (21) 2147410/22-03 (23) ПриоритЕт - (32) 1306.74 (31) 478289 (33) ср)А (5!) M. Кл.

Е 21 С 3/20

Государствеиинй комитет

СССР ии делам июбретеиий и открнтий (53) УДК622. 233. .05 (088.8) Опубликовано 250879- Бюллетень № 31

Дата опубликования описания 2%0879

Иностранец

Джордж Аллен Хиббард (culA) (72) Автор изобретения

Иностранная фирма Джой Иануфакчуринг Компани /Канада/ пимитед ° (Канада) (71) Заявитель (54) ГИДРОПНЕВМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ

Изобретение относится к горной промышленности и касается инструментов ударного действия.

Известны гидропневматические устройства ударного действия, содержащие размещенный в корпусе ударный поршень, который имеет возможность осевого возвратно-поступательного перемещения для совершения удара, и систему подвода и распределения энергоносителя (1).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является гидропневматическое устройство ударного действия, содержащее корпус, в центральном канале которого с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения установлен ударный поршень, совершающий рабочий ход под действием энергии пневмоаккумулятора, постоянно сообщенного с камерой рабочего хода и расположенного коаксиально последней, и обратный ход под действтием энергии рабочей жидкости камеры взвода, и систему управления (2).

Такое устройство недостаточно надежно в работе.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности устройства.

Это достигается тем, что в устройстве предусмотрена дополнительная гидравлическая камера, которая расположена коаксиально пневмоаккумулятору и периодически сообщена с камерой взвода. При этом т0 пневмоаккумулятор и дополнительная гидравлическая камера в поперечном сечении могут иметь форму кольца.

На фиг. 1, 2 и 3 показаны части предлагаемого устройства, продольное сечение; на фиг. 4 — часть ударного поршня; на фиг. 5 — часть устройства с гидравлической цепью при открытом положении регулирующего клапана. ф) Устройство монтируют на поворотной стреле, установленной на подвижном основании, например раме трактора, и подвижно связанной с ним, например, с помощью гидравлических

25 домкратов. В результате этого устройство можно селективно устанавливать у поверхности породы или другой среды и приводить его в действие, например, от гидравлического приво30 да.

682146

25

Устройство содержит корпус 1, в центральном канале 2 которого установлен ударный поршень 3. Пневма- тический аккумулятор имеет удлиненный цилиндрический корпус 4, расположенный соосно с корпусом 1 и охватывающий его наружную периферическую часть, в результате чего между корпусом 1 устройства и корпусом 4 аккумулятора образована полость 5 собственно аккумулятора. В устройстве предусмотрена дополнительная гидравлическая камера 6, имеющая корпус 7 ° Камера б расположена коаксиально пневмоаккумулятору и имеет, как и полость 5, в поперечном сечении форму кольца. Корпус 1 установлен соосно с патроном 8 и расположен эа ним. Между корпусом 1 и патроном 8 расположен жестко связанный с ними корпус 9 цилиндрической каме-. ры высокого давления. В патроне 8 подвижно установлен инструмент 10.

Корпус 1 имеет заглушку 11, в которой установлены амортизирующий 12 и замедляющий 13 клапаны, и крышку

14, расположенную за заглушкой 11 и плотно посаженную на корпус l, корпус 4 аккумулятора и корпус 7.

В корпусе 9, имеющем ступенчатую внутреннюю цилиндрическую поверхность 15, усТановлена гильза 16, которая выполнена с фланцем 17 на пе- ЗО реднем конце. Кроме того, в корпусе 9 образована собственно камера высокого давления 18 сообщенная с каналом 2, и установлен гильзовый клапан 19. В собранном виде перед- 35 ний конец корпуса 1 плотно посажен на гильзу 16, а хвостовая часть патрона 8 плотно установлена внутри корпуса 9 камеры высокого давления.

Патрон 8 жестко закреплен при помо- 4р щи кольцевого диска 20, через который пропущены скалки 21, Каждая скалка 21 последовательно проходит через диск 20, корпус 9 и крышку 14 и имеет гайки 22, которые навернуты на ее концы для скрепления указанных элементов устройства. Внутри цилиндрического патрона 8 расположена втулка 23, которая своим верхним концом упирается в торец гильзы. Втулка 23 имеет уплотнительное кольцо

24.

Соосно с патроном 8 на некотором расстоянии от втулки 23 установлена предохранительная втулка 25, которая посредством предохранительных эле- 55 ментов, например тарельчатых пружин

26, удерживается в распор между " втулкой 23 и упорной втулкой 27.Патрон 8 закреплен посредством круглой накидной гайки 28, навернутой на ре- 6() зьбовой участок 29. Гайка 28 выполнена с фланцем 30, удерживающим предохранительную втулку 25 при помощи упорной втулки 27.

Пружины 26, втулки 25 и 27, а 65 также гайка 28 предназначены для гашения кинетической энергии ударов инстРУмента 10, котОрые возникают при ненаправленном ударе или вследствие потери давления газа в амортизаторе. Инструмент 10 имеет направляющий участок 31 увеличенного диаметра, удлйненную часть 32, жестко связанную с участком 31, и шток 33, жестко связанный с участком 31.Между предохранительной втулкой 25 и частью 32 инструмента 10, а также между участком 31 и втулкой 23 уста" новлены кольцевые уплотнения 34 и

35, обеспечивающие герметизацию стыков и ограничивающие полость 36.

П оток газа (например, воздух или азот) поступает по каналу 37, сообщенному с продольной проточкой

38 на наружной повехности втулки

23 и с полостью 36 через окно 39 во втулке 23.В корпусе 9 установлены цилиндр 40 и гильза 41, которая удерживается фланцем 42 с помощью ряца расположенных по окружности болтов крепления 43. Фланец 42 охватывает и уплотняет наружную поверхность гильзового клапана 19 посредством кольцевого уплотнения

44. В корпусе 9 выполнены каналы

45 и 46, которые связывают клапан

19 с соответствующим средством гидравлического напора, например с конусом 47. На внутренней поверхности клапана 19 выполнена кольцевая проточка 48, а в его теле — ряд размещенных по окружности наклонных каналов 49. На практике клапан 19 взаимодействует с контуром 47, приводя в действие ударный поршень 3.

Кон тур 4 7 с одержит источник на "нетаемой под давлением рабочей жидкости (например, насос) 50, взаимодействующий с клапаном 19 посредством трубопроводов 51 и 52, отсечной клапан 53 для периодического направления потока жидкости в полости у торцов клапана 19 и клапан 54 автоматической регулировки давления, установленный в трубопроводе 55.

Отсечной клапан 53 имеет пружину 56 и сообщен с резервуаром 57, Корпус 7 дополнительной гидравлической камеры б имеет на концах два фланца, соединенных с ним при помощи сварки, противоударные детали 58 (например, упругие кольцевые прокладки) и уплотнения 59 для герметизации зазоров между сопрягаемыми поверхностями.

Камера б сообщается с центральным каналом 2 при помощи расположенных по окружности окон б0 и с резервуаром (не показан) через сливные отверстия

61, соединенные с трубопроводом 62.

Корпус 4 аккумулятора имеет фланцы 63 и 64, закрепленные с помощью реэьбовых соединений 65 и 66. В результате корпус 4 прочно удерживает682146

10!

20 ся между крышкой 14 и кольцевым фланцем 67 корпуса 1.

Противоударный фланец 68 с упругим амортизирующим кольцом 69 расположен на несущей детали 70, Аналогичная Упругая противоударная деталь 71 охватывает корпус 1 и расположена между фланцем 64 и крышкой

14. Для герметизации сопряжений предусмотрены уплотнения 72 и 73.

Корпус 4 аккумулятора имеет впускной канал 74 для сообщения полости

5 аккумуляторов источником газа под давлением (например, баллоном с азотом) при помощи трубопровода 75, Полость 5 аккумулятора сообщена с центральным каналом 2 посредством равномерно расположенных по окружности окон 76 для подачи газа под давлением в камеру рабочего хода для осуществления рабочего хода ударного поршня 3.

Заглушка 11 имеет расточку 77, постоянно сообщенную с центральным каналом 2 и выполненную с меньшим диаметром, чем канал 2. Расточка 77 сообщена с полостью 5 аккумулятора через клапаны 12 и 13. Амортизирующий клапан 12 содержит шарик 78 и спиральную пружину 79 и пропускает

-через себя поток рабочей среди в постоянном направлении. Канал 80, являющийся продолжением расточенного отверстия, в котором установлен клапан 12, через кольцевую проточку

81 сообщен с расточкой 77 с помощью радиальных окон 82.

Радиально направленный канал 83 сообщает расточку, в которой установлен клапан 12, с полостью 5 аккумулятора через канал 84, выполненный в теле корпуса 1. Иарик 78 расположен в седле 85.

В процессе работы клапан 12 пропускает гаэ из расточки 77 в полость

5 при амортизирующем движении в соответствии с давлением, которое сдвигает шарик 78 с седла 85, отжимая пружину 79, Встречный поток газа иэ полости 5 в расточку 77 предотвращен в результате прижима шарика 78 к седлу 85 под действием пружины 79.

Замедляющий клапан 13 расположен в продольной расточке с устьем 86, которая сообщена с расточкой 77 и имеет иглу 87, расположенную в седле 88. Положение иглы 87 регулируют винтом 89. Продольная расточка клапана 13 сообщена посредством каналов 90 и 91 с полостью 5 аккумулятора. При работе игольчатый замедляющий кла„-,ан 13 служит для регулировки потока нагнетаемого под давлением газа из полости 5 в расточку

77 при замедлении хода ударного поршня 3 в шмюкле с скоростью, заданной установкой регулировочного винта 89.

6

Удао ный порше нь 3 содержит цили идрическую полую часть 92,ударную часть 93 и сердечник 94 в виде цилиндрического твердого тела, расположенного в цилиндрической полой части 92 и удерживаемого в ней крышкой 95 (например,ввернутой на резьбе) .Изготов,ление поршня 3 и с рдечника 94 из различных материалов позволяет изменять массу и вес ударного поршня.

Сердечник 94 может иметь любую геометрическую форму, необходимо только, чтобы центр тяжести поршня 3 совпадал с его продольной осью. Например, сердечник может бить выполнен в виде ряда элементов, расположенных по окружности около оси ударного поршня. Ударный поршень 3 имеет кольцевые уплотнения 96 и ряд лабиринтных уплотнительных канавок

97. Канавки 97 могут иметь различные глубину, ширину, перемычки и конфигурацию поперечного сечения для создания оптимального эффекта уплотнения (см. фиг. 4). Уплотнительные лабиринтные канавки могут быть выполнены ч на других элементах устройства. В поршне 3 выполнены каналы 98 и 99.

Ударная часть может заканчиваться конусом 100,угол ск наклона поверхности которого равен 0-2 . На ударном поршне 3 смонтировано амортизирующее кольцо 101.

Перед началом работы устройства полость 5 аккумулятора и камеру рабочего хода центрального канала 2 за ударным поршнем 3 заполняют сжатым газом. Полость 36 также заполняют сжатым газом. По окончании зарядки источник газа под давлением (не показан) отключают, а каналы 74 и 37 перекрывают, например, клапанами (не показаны). На фиг. 2 ударный поршень 3 показан в начальной фазе взвода. При этом клапан 19 заперт ( давлением жидкости, поступающей от насоса 50 в полость 102 у торца клапана 19 по трубопроводу 52 через клапан 53 и канал 46. На этой стадии работы устройства положение клапана 53 противоположно положению, показанному на фиг. 5. Поток жидкости от насоса 50 направляется также в ту часть центрального клапана 2, которая расположена перед ударним поршнем 3 и является камерой взвода, и в камеру высокого давления 18 по трубопроводу 51, каналу 45 наклонным каналам 49 и затем в кольцевую проточку 48. Созданный таким образом поток жидкости взводит ударный поршень 3, что сопровождается повышением давления жидкости в трубопроводе 51. Жидкость под этим давлением передается по трубопроводам 51 и 52 и через клапан 53 в полость

102, в результате чего клапан 19 сдвигается до упора во фланец 103

7 6821 корпуса 1. Таким образом клапан 19 закрывает окна 60, что предотвращает утечки ° жидкости через них в гидравлическую камеру 6.

Взвод ударного поршня 3 продолжается до тех пор, пока его хвостовик не пройдет окна 76. При этом нагие- 5 тание газа в полость 5 аккумулятора прекращается и начинается амортизационный ход ударного поршня 3, во время которого он входит в расточку

77, направляя газ под давлением в полость 5 аккумулятора через амортизирующий клапан 12 ° Сопротивление потоку жидкости, создаваемое амортизирующим клапаном, замедляет скорость движения ударного поршня 3.

Как только хвостовик поршня 3 пройдет окна 82, его движение останавливается давлением газа. При этом объем запертого газа между хвостовиком поршня 3 и торцом 104 заглушки ll через замедляющий клапан 13 направляется в полость 5 аккумулятора.

При возрастании сопротивления движению ударного поршня 3 при его взводе давление в контуре 47 возрастает и при его определенной величине открывается клапан автоматической регулировки давления. Это приводит к смещению клапана 53 в положение, показанное на фиг. 5. B результате поток жидкости из контура 47 сбрасывается на слив в резервуар 57.

При этом жидкость из полости 102 также сливается в резервуар 57, что способствует перемещению клапана 19 вперед в открытое положение.

30

Окна 60 начинают открываться и жидкость, находящаяся в центральном канале 2, начинает перетекать в гид- 40 равлическую камеру 6. В процессе хода замедления на ударный поршень

3 действует только поток энергоносителя иэ замедляющего клапана 13, так как амортизирующий клапан 12 45 предотвращает обратное перетекание газа из полости 5 в расточку 77.

Регулировкой замедляющего клапана

13 можно при необходимости изменять процесс замедления ударного поршня 50

3. Замедляющий ход заканчивается в тот момент, когда хвостовик поршня

3 открывает окна 76.После этого на поршень 3 действует вся сила газа,ранее заряженного в полости 5 аккумуля- 55 тора>в результате чего поршень 3 смещается вперед, осуществляя рабочий ход. К этому времени клапан 19 полностью открыт. При движении ударный поршень 3 вытесняет жидкость иэ камеры взвода центрального канала 2, находящуюся перед ударным поршнем

3, в гидравлическую камеру 6 через окна 60. Камера 6 по объему значительно больше центрального канала 2, поэтому ударный поршень 3 в процес46 8 се рабочего хода испытывает незначительное сопротивление жидкости.

Ударная часть 93 поршня 3 начинает входить внутрь камеры 18. Этот процесс облегчается перетеканием жидкости, оставшейся в камере )8, в канал 2 через каналы 98 и 99. Конус 100 обеспечивает равномерное вхождение ударной части 93 в камеру

18. По мере того как ударная часть

93 входит все глубже в камеру 18, выход канала 98 также входит в эту камеру. Затем расширенная часть конуса 100 уменьшает радиальный зазор между элементами, уменьшая перетекание жидкости. Ударная часть 93 воздействует на шток 33 инструмента

10, создавая импульс высокого давления, который передается на поверхность породы, разрушая ее.В момент удара поршня 3 практически вся жидкость иэ канала 2 вытеснена в камеру 6, Во время рабочего хода ударного поршня 3 поток жидкости от насоса 50 сливается в резервуар 57, в результате этого давление в контуре 47 понижается до нижней величины давления клапана 54. Клапан 54 закрывается, а клапан 53 возвращается в исходное положение под действием пружины 56.

Насос 50 начинает подавать поток жидкости по трубопроводу 52 через клапан 53 в полость 102, сдвигая клапан 19 до закрытия окон 60 и сообщения наклонных каналов 49 и кольцевой проточки 48 с каналом 45.

В результате поток жидкости направляется в центральный канал 2, взводя ударный поршень 3. Далее цикл повторяется.

В процессе работы газ полости 36 обычно сдвигает инструмент 10 назад и амортизирует его продвижение вперед. При ненаправленном ударе инструмент 10 бьет по предохранительным элементам 26, которые при этом деформируются, находясь в зажатом состоянии между ответными поверхностями 105 и 106, выполненными на торцах направляющего участка 31 инструмента 10 и втулки 25. Если инструмент 10 ударяет в предохранительные элементы 26 с предельно высокой энергией, то элементы 26 поглощают ее значительную часть за счет прогиба или среза, а втулка 25 дополнительно поглотит энергию. Оставшаяся часть непоглощенной энергии выдвигает инструмент 10, остатки предохранительных элементов 26 и втулку 25 иэ патрона 8, не причинив никакого вреда.

В другом случае предохранительные элементы 26 могут деформироваться беэ их среза. Тогда втулка 25 выталкивается вперед, заставляя разрушаться упорную втулку 27 или гайку 28 (или обе эти детали).

682146

Формула изобретения

26 29

38

Фиг (Таким образом втулка 25, предохранительные элементы 26 и упорная втулка 27 служат не только для поглощения пиковых энергетических нагрузок, но и предотвращает разрушение основных элементов устройства.

1. Гидропневматическое устройство ударного действия, содержащее корпус, в центральном канале которо- )Q го с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения установлен ударный поршень, совершаю.щий рабочий ход под действием энергии пневмоаккумулятора, постоянно сообщенного с камерой рабочего хода и расположенного коаксиально последней, и обратный ход под действием энергии рабочей жидкости камеры взвода, и систему управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности устройства, в нем предусмотрена дополнительная гидравлическая камера, которая расположена коаксиально пневмоаккумулятору и периодически сообщена с камерой взвода.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что пневмоаккумулятор и дополнительная гидравлическая камера в поперечном сечении имеют форму кольца.

Источники информации, принятые во внимание при эксперти е

1. Авторское свидетельство СССР

9 407016, кл. E 21 С 3/20, 1971 °

2. Авторское свидетельство СССР

М 420736, кл. E 21 C 3/20, 1970.

682146

t03

9У

z"l ю вию

Ф г.S

Составитель В.Махаева

Редактор Т.Фадеева Техред И.Асталощ Корректор Н.Стец

Заказ 4946/55 Тираж Б57 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113,35, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д.4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãoðîä, ул.Проектная,4