Гидравлический ударный инструмент

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительным к патенту (22) Заявлено 280477 (21) 2477061/22-03 (51)М К, 3 (23) Приоритет — (3>) 28. 04. 76

E 21 С 3/20

Государ"твеииый комитет

СССР по аепам изобретений и открытий (31) 680822, 680823 (33) СшА

Опубликовано 3011,80, Бюллетень Но 44

Дата опубликования описания 301180 (53) УДК 622.233.05 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Джордж Аллен Хиббард и Ворд Даффи Моррисон (США) Иностранная фирма

"Джой Мануфакчуринг Компани" (США) (71) Заявитель (54) ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УДАРНЫЙ ИНСТРУМЕНТ

Изобретение касается гидравлического ударного инструмента бесклапан ного типа, в котором ударник совершает возвратно-поступательные перемещения давлением жидкости для сообщения ударов хвостовику рабочего инструмента.

Известен гидравлический ударный инструмент, содержащий размещенный в цилиндре боек, для возвратно-посту-10 пательного перемещения которого предусмотрены взводящие и рабочий плунжеры, расположенные в соответствующих торцах цилиндра и перемещающиеся под действием давления жидкости в гидроаккумуляторе, периодически сообщаемом с полостями цилиндров указанных плунжеров )1).

В описанной конструкции инструмента из-за наличия плунжеров снижа- з(т ется эффективность передачи энергии от ударника рабочему инструменту.

Некоторые из гидравлических ударных инструментов чувствительны к небольшим изменениям давления пода- 25 ваемой жидкости или к расположению конца хвостовика рабочего инструмента. Другие инструменты очень трудно запускаются в работу и являются достаточно сложными s изготовлении. gQ

Наиболее близким техническим решением к изобретению является гидравлический ударный инструмент, включающий корпус с осевым цилиндрическим отверстием, ударник, размещенный в нем с возможностью возвратнопоступательного перемещения для сообщения ударов рабочего инструмента, хвостовик которого находится в этом отверстии, оболочку, расположенную вокруг корпуса и образующего с ним по меньшей мере две гидравлические ф аккумулирующие камеры, сообщаемые с двумя приводными гидравлическими камерами цилиндрического отверстия j2).

Однако и этому гидравлическому ударному инструменту в той или иной мере присущи указанные недостатки, которые приводят к снижению эксплуа- тационных качеств и надежности инструмента.

Цель изобретения — создание гидравлического ударного инструмента, обладающего повышенными эксплуатационными качествами и надежностью.

Цель достигается благодаря тому, что осевое цилиндрическое отверстие корпуса имеет кольцевую камеру большего диаметра с выпускными отверстиями для жидкости s боковой стенке, ,множество расположенных по окружности зубьев 12 для зацепления с приводной зубчатой перЕдачей (не показана), размещенной внутри корпуса 9, В патроне 10, соосно с ним уста.новлены удлиненные кольцевая задняя втулка 13 и кольцевой приводной элемент 14, примыкающий спереди к втулке 13. Втулка 13 и приводной элемент 14 сцентриронаны соосно с кольцевой передней втулкой 15, закрепленной во внутренней периферийной части 16 элемента 3, например с помощью гайки 17, вследствие чего ударная штанга 18, проходящая соосно выутри патрона 10 и элемента 4, установлена с возможностью продольного скольжения внутри втулок 13 и

15. Промежуточная часть 19 ударной, штанги 18 с нарезанными снаружи шли цами находится н зацеплении с соответствующими шлицами на внутренней периферийной части 20 приводного элемента 14, который шлиценым соединением 21 неподвижно соединен с патроном 10. Кроме того, ударнаяя штанга 18 установлена с возможнос тью >севого вращения, например, посредством гидравлического мотора 22.

Как указано, ударная штанга 18 имеет воэможность осевого скольжения внутри патрона 10. В своем крайнем заднем положении (см.фиг.2), определяемом примыканием соответствующих концевых частей 23, 24 промежуточной части 19 ударной штанги 18 и втулки 13, задний торец 25 ударной штанги 18 расположен у переднего конца ударной головки l для восприятия от нее ударов.

Ударная головка 1 (см.фиг.2 и 3) содержит корпус-Цилиндр 26,например механически обработанную стальную отливку, и вытянутую цилиндрическую оболочку 27, соосно и жестко охватывающую цилиндр 26 по всей его длине. Ударная головка 1 имеет несколько камер 28, которые выполнены в виде нескольких расположенных н осевом направлении кольцевых полостей

29, проходящих н радиальном направлении внутрь от наружной периферии в цили ндра 2 6 т ак, что примыкающая периферия 30 оболочки 27 образует радиальную наружную стенку камер 28.

Камеры 28 разделены радиальными перегородками 31, каждая из которых имеет наружную .кольцевую периферию, плотно примыкающую к внутренней периферии 30,оболочки 37 для предотвращения жйдкостного сообщения между смежными камерами 28.

Оболочка 27 и цилиндр 26 сообщаются предпочтительно путем сжимающейся посадки, например выполнением первоначально для образования прессовой посадки между ними при температуре окружающей среды. Для сборки оболочку 27 нагревают, а цилиндр 26

3 784805

I а ударник снабжен размещенной в этой камере поршневой головкой, разделяющей ее пространство в осевом направ- . лении на дне приводные гидравлические камеры и взаимодействующей с выпускными отверстиями в ней для избирательного выпуска жидкости из приводных камер.

При этом поршневая головка ударника имеет примыкающие к ее торцам аксиально расположенные части, о6еспечивающие регулирование скорости потока жидкости во время выпуска ее из приводных камер.

Кроме того, поршень ударника имеет аксиально расположенные относительно поршневой головки части, f5 обеспечивающие поддержание давления

1 жидкости "н приводных камерах.

Поршень головки ударника имеет ос вую>длину, равную осевой длине, выпускного отверстия камеры либо большую ® осевой длины выпускного отверстия.

При этом каждая приводная гидравли ческая камера сообщена с индивидуальной гидравлической аккумулирующей камерой через нпускные отверстия.

Впускные отверстия приводных гидравлических камер соединены с общим подводящим каналом и взаимодействуют с торцовыми частями поршня для избирательной подачи жидкости в приводные камеры.

На фиг. 1 изображен ударный инструмент в аксонометрии; на фиг. 2 то же, вертикальный разрез, на, фиг. 3 — разрез A-А на фиг. 2; на фиг. 4 — поршневая головка ударника, 35 на фиг. 5 — схема связи между давлением жидкости на головке поршня и положением ударника при его ходе.

Гидравлический ударный инструмент содержит ударную головку 1 (см.фиг.1), gp соосНо соединенную с передней бугельной головкой 2. Дискообразные эле-. менты 3 и 4 соосно соединены с задним концом ударной голонки 1 и с передним концом бугельной голойки 2 соответственно. Крепежные средства, например несколько продольно проходящих стержней 5, жестко соединяют вместе в, указанные части для образования единого бурильного устройства

6, которое установлено с возможнос- . ® тью поступательного перемещения на подающей раме 7. Рама 7 установлена с возможностью регулировки на любом подви>кном основании, например, на раме с гусеничным ходом и с шар- $5 нирно сочлененной стрелой (не показана). Устройство 6 приводится в действие рабочей жидкостью, подаваемой . по шлангам.8.

Бугельная головка 2 (см.фиг.2) щ содержит кольцевой корпус 9„ имеющий удлиненный кольцевой патрон 10, соосНо установленный в нем с возможностью вращения с помощью роликовых подшипников 11. Патрон 10 включает

784805 множеством осевых каналов 61 в цилиндре 26, которые сообщаются через другое множество радиальных отверстий

62 с впускной кольцевой проточкой

63, вследствие чего жидкостное сообщение между камерой 28 и соответ.ствующей впускной кольцевой проточкой 60 (63) поддерживается постоянно.

40 Аналогичным способом кольцевые камеры 28 находятся в постоянном жидкостном сообщении с приводными камерами

46, 45 через множество расположенных по окружности радиальных отверстий

64, 65 для получения нижнего и верхнего аккумуляторов энергии жидкости с целью запаса и высвобождения энергии жидкости под давлением, а остальные камеры 28 сообщаются через аналогично расположенные радиальные отверстия 66, причем выпускная кольцевая проточка 67 проходит в радиаль ном направлении наружу от промежуточной части 43 отверстия 37 между ее концами по оси. Объем камер 45, 46 и связанных с ними камер 28 изменяется путем перемещения ударника 38 либо в камеры 45, 46, либо из них, Процентное изменение объема весьма небольшое, например, в пределах

1-53, имея в виду ограниченную сжимаемость жидкости. Пределы процентного изменения объема могут меняться в зависимости от конкретного типа жидкости. Для обеспечения надлежа65 щего потока жидкости между осевыми охлаждают для образования между ними зазора по диаметру. После сборки температура оболочки 27 и цилиндра

26 выравнивается до температуры окружающей среды, в результате диаметральный зазор между ними устраняется и получается постоянное непроницаемое для жидкости уплотнение без помощи известных эластомерных уплотняющих элементов.

Цилиндр 26 имеет кольцевую гильэу

32, удерживаемую внутри ступенчатой коаксиальной расточки 33 и содержащую втулку 34 и буферное кольцо 35, установленное коаксиально внутри задней периферийной части Зб втулки 34. Коаксиально сообщающиеся внутренние периферии буферного кольца 35 и втулки 34 образуют сквозное отверстие 37, в котором размещен ступенчатый цилиндрический ударник 38.

В отверстии 37 расположены передняя 39 и задняя 40 подшипниконые части, в которых установлены с возмож-, ностью скольжения передняя 41 и зад- няя 42 стержневые части ударника 38.

В промежуточной части 43 отверстия

-37 большего диаметра, являющейся кольцевой камерой, находящейся между подшипниковыми частями 39, 40, размещена ступенчатая цилиндрическая головка 44 ударника 38. Для привода ударника 38 вблизи переднего и заднего концов его головки 44 образованы верхние 45 и нижние 46 приводные камеры изменяемого давления. Ударник

38 взаимодействует с отверстием 37 для обеспечения прохода жидкости под давлением либо в приводные камеры 45, 46,-либо из них для самовозбуждения ударника 38.

Дискообразный элемент 4 боковыми стержнями 5 плотно прижимается к коаксиально расположенным подшипниковым пояскам 47 и 48, образованным торцовыми частями цилиндра 26 и оболочки 27. Элемент 4 аналогично взаимодействует с задним концом 49 буфер ного кольца 35, которое имеет переднюю кольцевую часть 50, взаимодействующую в осевом направлении с кольцевым задним заплечиком 51, выполненным на внутренней периферии втулки 34. Втулка 34 установлена внутри расточки 33 посредством соответствующих осевых упорных частей 52 заплечика. Вследствие этого зажимающие усилия боковых стержней 5 служат для жесткой установки гильзы 32 внутри расточки 33. Втулка 34 и буферное кольцо 35 закреплены неподвижно от вращения относительно друг друга и корпуса-цилиндра 26 с помощью шпонок или срезных штифтов не показаны), установленных в соответствующих им шпоночных канавках.

I роме того, бурильное устройство б содержит промывочное средство 53.

Оно соцержит трубку 54, сообщаемую с подводящими каналами, проходящими коаксиально внутри элемента 4, ударника 38 и ударной штанги 18, и; отверстие 55 для впуска промывочной жидкости в дискообразном элементе 4.

Бурильное устройство б имеет также средство для подачи жидкости, приводящей в действие ударник 38.

Впускной патрубок 56 для жидкости проходит радиально через оболочку

27 и соединен с трубопроводом 57, который сообщает внешний источник жидкости, например насос 58, и камеру 28, которая является резервуаром для жидкости, под давлением поступающей для питания приводных камер

45, 46. При подаче движущейся жидкости в соответствующие приводные камеры 45, 46 ответная реакция создается в основном камерой 28, вследствие чего ударная головка 1 не находится в прямой зависимости от насоса

58 для немедленного срабатывания потока жидкости, и таким образом исклю.чаются большие отклонения давления в трубопроводе 57. Когда все входные отверстия в камерах 45, 46 перекрыты, насос 58 перезаряжают камеру 28 для следующего открытия входного отверстия. Камера 28 сообщается посредством.множества расположенных по окружности радиальных отверстий 59 с нижней кольцевой проточкой 60. Радиальные отверстия 59 пересекаются

78480; каналами 61 (см. фиг. 3) размещены по окружности соответствующие ради-. альные отверстия 64-66.

Вйпускной патрубок 68 сообщается в радиальном направлении через оболочку 27 с выпускной камерой 28 и имеет присоединенный к нему трубопровод 69, по которому выпускаемая жидкость может направляться в жидкостной резервуар 70.

Вследствие того, что ударник 38 (см.фиг.4) симметричен относительно

его средней поперечной плоскости

P-Р, ниже описывается только одна осевая половина, верхняя, ударника.

Нижняя половина ударника является зеркальным отражением верхней половины. Символы, обозначающие нижнюю половину, соответствуют описываемым ниже частям верхней половины ударника 38. Головка 44 ударника 38 содержит центральный, проходящий по оси кольцевой направляющий поясок 71, установленный с возможностью скольжения в проме>хуточной части 43 отверстия 37 и взаимодействующий с выпускной кольцевой проточкой 67 для обеспечения выпуска или управления потоком во время возвратно-поступательного движения ударника 38. Конический направляющий поясок 72 выполнен с концевой частью большего диаметра и сходится на конус от нее вдоль оси ударника 38 с углом конусности относительно центральной продольной его оси в пределах 5-15 -> (предпочтительно 10о} для обеспечения контролируемого прохода выпускаемой жидкости путем равномерного увеличения истечения ее по мере открывания выпускной кольцевой прото:ки 67. Направляющий поясок 72 уменьшает вследствие этого

Вбзг оЖйость возникновения нежелательной кавйтации жидкости, которая мо>кет произойти в результате неконтролируемого снижения"давления выпускаеМой жидкости. Кроме того, конус на направляющем пояске 72 способствует созданию нетурбулентного потока жидкости под давлением при выпуске приводных камер 45, 46 по мере того, как головка 44 ударника 38 перемещается в каждую камеру 45, 46 при его возвратно-поступательном движении, сжимая тем самым тенденцию жидкости в камерах 45, 46 тормозить перемещение в них ударника 38.--Вдоль оси, на некотором расстоянии от наружного конца направляющего пояска 72 расположен кольцевой направляющий поясок 73, взаимодействующий с кольцевой полостью 74 для получения жидкостной подушки в случае черезмерного перебега ударника при его возвратно-поступательном движении. Ne> y койцами направляющих поясков 72 и 73 йроходйт" Nepe- секающая часть 74а, которая может быть выполнена одинакового диаметра в зависимости от соответствующих диаметров частей направляющих поясков 72 и 73. Направляющий поясок

73 проходит в осевом направлении наружу, с окончательным вблизи

5 стержневой части 41. В части 41 выполнена радиальная впускная кольцевая канавка 75 для обеспечения прохода жидкости или управления потоком во время возвратно-поступательного движения поршня совместно с !

О впускной кольцевой проточкой 63.

Хвостовая часть канавки 75 работает, главным образом, в качестве, седла впускного клапана во взаимодействии с соответствующей частью расточки.

15 Часть 41 хвостовика в осевом направлении от канавки 75 взаимодействует с остальной частью расточки 39 для обеспечения скользящей опоры ударника 38 внутри отверстия 37. ПоЩ скольку ударник 38 симметричен, уст ройство 6 может быть собрано с рас-. положением вперед любым концом удар ника 38, вследствие чего достигается увеличеннь>й срок службы. Для этого подшипниковые части 40 и 39 выполнены с осевыми длинами, равными соответствующим стержневым частям 41 42 ударника 38.

Бурильное устройство 6 включает дренажное средство 76 (см.фиг.2 и 3) применяемое совместйо с кольцевыми осушительными сальниками 77, охватывающими части 41, 42 ударника 38 между осевыми концами каждой соответствующей части 39, 40. Проходя-щая через сальники 77 в ограниченном количестве жидкость постепенно собирается вблизи концевых частей ударника 38 в полости 78, которую необходимо вентилировать, чтобы

40 предотвратить скопления жидкости.

Совместно с каждым сальником 77 в каждой части 39, 40 выполнена кольцевая сливная полость 79 для приема жидкости, которая протекает наружу

45 вдоль периферии хвостовых частей

41, 42 из соответствующих камер 45, 46. Эти утечки жидкости сливаются из каждой сливной полости 79 через один или несколько радиальных каналов 80 в расположенный вдоль о и цилиндра 26 канал 81. Канал 81 сообщается с кольцевой сливной по>гостью 82, которая включает по крайней мере радиально располо>хенный паэ 83.

Полость 82 изолирована от смежной полости 78 посредством осевого сальника 84, расположенного между дискообразным элементом 3 и буферным кольцом 35. В донной части элемента 3 установлен сливной патрубок 85 для

gQ сообщения со сливной линией 86, идущей от резервуара 70 в полость 82, в результате чего устанавливается дброжка для отвода утечек жидкости.

Радиальный сливной канал 80, сообщающийся с передней сливной кольj0 ц>» >ii канавкой 79, нк>н.>чает в> тннутую вдоль оси кольцевую полость 87 между втулкой 34 и цилиндром 26, где может собираться жидкость, предназначенная для смазки различных частей устройства. Найример, сеть каналов 88 (см.фиг.2) проходит от кольцевой полости 87 через цилиндр

26, корпус 9 и элемент 4. и служит для отвода утечек жидкости иэ полости 87 на смазку вращающихся относительно друг друга передних концевых частей патрона 10 и дискообразного элемента 4.

В трубопроводах 57, 69 между бурильным устройством 6 и насосом 58 и резервуаром 70 установлен четырехходовой открытый центральный кран

89 (см.фиг.2) для управления потоком рабочей жидкости. Кран 89 устанавливается выборочно в положение Б (cM. фиг.2) для соединения насоса 58 с впускным патрубком 56 и с выпускным патрубком 68 резервуара- 70, или в положение В для соединения насоса

58 с выпускным патрубком 68 и впускным патрубком 56 резервуара 70. В кране 89 предусмотрено, кроме того, третье положение Г (необязательно между положениями Б и В/, при котором жидкость течет свободно от насоса 58 ко всем частям крана 89 и обратно к резервуару 70 для выравнивания давления жидкости на входе и в камерах 28. Положение Б обеспечивает нейтральный или холостой режимы работы удаления воздуха или засорений из жидкости в бурильном" устройстве б.

По мере того, как ударник 38 совершает возвратно-поступательное движение внутри отверстия 37 верхние и нижние по ходу поршня ударника впускные канавки 75 поочередно обеспечивают сообщение соответствующих впускных кольцевых проточек 63, 60 с соответствующими камерами 45, 46 и камерами 28, (н дальнейшем будут называться соответствейно "верхняя сторона" и "нижняя сторона" ударника) для воздействия на дифференциальные площади, образованные разностью диаметров между направляющим пояском

71 и стержневыми частями 41, 42. Ана логичным образом, при возвратно-II0ступательном движении ударника направляющий поясок 71 осуществляет попеременное сообщение между проточкой 67 и верхней и нижней сторонами ударника 38 для выпуска жидкости под давлением.

Устройство б является бесклапанным или самовозбуждающего типа, в котором канавки 75 и направляющий поясок 71 ударника 38 взаимодействуют с соответствующими кольцевыми проточками 63, 60 для перепуска жидкости к верхней и нижней сторонам ударника 38 и от них в ответ на пола жение ударника 38 нрн его х >п». ..>»разованные таким образом с-.оответствующие впускные и выпускные каналы обеспечивают контроль скорости потока жидкости в постоянном интервале от полностью открытого положения до полностью закрытого положения, как отмечено с помощью постоянно меняющихся сопротивлений R -R4 потоку на фиг. 4.

Благодаря периферийным зазорам между ударником 38 и отверстием 37 вблизи соответствующих впускных и выпускных каналов степень потока жидкости поддерживается равномерной, когда каналы закрыты как например, >

1$ отмечено символом Я. .

Сбалансированное или равновесное положение ударника, показанное в виде среднего положения (см.фиг.4), определяется для ударника 38, когда

Щ верхняя и нижняя стороны поршневой головки 44 подвергаются равным и противоположно направленным силам движущей жидкости. С точки зрения указанного сопротивления потоку равновесное положение ударника 38 определяется как положение, при котором отношение R /R равно отношению Я>,/R4. Иначе говоря, отношение падения давления на входе к падению давления на выходе на нижней стороне поршневой головки 44 равняется отношению падения давления на входе к падению давления на выходе на верхней стороне. При выдерживании указанных отношений -для равновесного положения ударника не требуется обычное равенство между любыми из сопротивлений R -R4 потоку. Например, допустим, что R> превышает R,, а :превышает Rg в равновесном положении

40 ударника. Из этого следует, что

Rg + Я4 больше, чем Rq + R@Ä и, следовательно, большее отношение общего потока жидкости от входа к выходу пройдет через верхнюю сторону. Тем не менее, пока ударник 38 пройдет

В равновесном положении, когда R /Я2 равняется Я /Я ., на каждую сторону поршневой головки 44 будет действо,вать равное чистое эффективное давление несмотря на неравные потоки и ударник 38 не будет отжиматься давлением жидкости ни вверх, ни вниз.

Описанное соотношение сопротивления потоку ие зависит от особых раз-. меров или формы ударника 38 и гильзы 32.

Дополнительное требование, заключающееся в том, чтобы и не было равно R для равновесного пОложения, обуславливает облегченный запуск. B

40 начальный период насос 58 подает жид,кость с полной скоростью потока для нейтрального режима работы, когда

>кран 89 находится в положении BÄ ,вследствИе чего жидкость свободно циркулирует от насоса 58 через кран

784805

89 и назад, в резервуар 70 и, кроме того, во входную и выходную камеры.

28, чтобы полностью заполнить все жидкостные каналы и выравнять давление жидкости, проходящей через бурильное устройство б. Для осуществления начала возвратно-поступательного движения ударника кран 89 сдвигается иэ положения В в положения A и С для гропускания всего потока жидкости через устройство. В положении А одна камера 28 находится под давлением от насоса 58, а другая камера 28 разряжается в резервуар

70, вследствие чего ударник 38 будет побуждаться к своему нейтральному положению посредством перепада давлений на входе и выходе. В качестве примера допустим, что вначале ударник 38 расположен в верхнем положении от положения равновесия, при этом кран 89 находится в положении

А. Иэ этого следует, что сопротивления RF и R2 больше (окна закрыты более полно), а сопротивления R и

Йg меньше (акна открыты более полно), чем их значения при нахождении ударника 38 в положении равновесия. Соответственно, отношение Й /йд будет больше, чем отношение Й /R4 (отношение общего падения давления на входе на верхней стороне превышает общее падение давления на входе на нижней стороне), вследствие чего чистая без сонротивлния составляющая давления жидкости действует на нижнюю сторону для подталкивания ударника в направлении хода вниз к его равновесному положению. Аналогичные рассуждения применимы, если ударник 38 находится вначале снизу от его равновесного положения, когда отношение

Й, /RZ меньше, чем R /R4 и составляющая давления воздействует таким образом на верхнюю сторону для подталкивания ударника 38 к его равновесному положению. В каждом случае, когда ударник 38 достигает своего равновес- ного положения, отношения В> /Й и

Йо,/R4 приближаются к равенству, а чистая без сопротивления составляющая давления жидкости, действующая на поршневую головку 44, приближается к нулю.

Итак, если ударник 38 переходит свое равновесное положение с любой стороны под воздействием толчка от составляющей давления жидкости, то будет создаваться противоположно направленная составляющая давления хидкости, воздействующая на ударник

38 в обратном направлении к положению равновесия. Такой повторяющийся переход ударника 38 из положения равновесия либо в направлении его хода вниз, либо в направлении его хода вверх составляет обычный вид само- воэбуждающегося возвратно-поступательного перемещения ударника. Таким обраэбм, когда кран 89 находится в положении А, ударник 38 может немедленно начать самовазбуждаемое возвратно-поступательное движение.

В этом случае запуск устройства заканчивается или может произойти остановка ударника в положении равновесия

Если зто произойдет, запуск устройства может быть осуществлен путем перемещения крана 89 в положение С для создания давления в выпускной камере 28 и соединения входной камеры 28 с резервуаром 70. Поскольку сопротивления Rg и R< не равны в положении равновесия, как было указано выше (в этом случае R4 больше, 15 чем R< ), начальное давление жидкости из камеры 28 будет создаваться в верхней стороне поршневой головки

44, побуждая тем самым ударник 38 перемещаться вверх от положения рав О новесия.

Когда одна камера 28 находится под давлением, а другая камера ?8 разряжена, отношение R /Ri равно отношению R@/R4, так как равновесие ударника все еще сохраняется. Тем не менее, в этом случае равновесие очень неустойчивое, при котором отклонение ударника 38 оТ него приводит к появлению чистой без сопротивления составляющей давления жидкости в направлении этого отклонения, которая увеличивается с увеличением отклонения, подталкивая ударник дальше от положения равновесия. Соответственна, когда кран 89 находится в поло35 жении С, начальный толчок давления ив камеры 28 заставляет ударник 38 двигаться вверх, в результате чего отношение Й /Йо увеличивается, а отношение Й /Й4 уменьшается, вследст4() вие этого на верхней стороне появляется чистая составляющая давления жидкости, которая выводит ударник из положения равновесия. По мере того, как ударник 38 отклоняется от ф положения равновесия, действующая вверх составляющая давления жидкости увеличивается, чтобы перевести его в крайнее верхнее положение, в котором отношение Rz/Йо намного превышает отношение R /R . Соответственно, прй переводе крана 89 в полажение A большая составляющая давления жидкости будет воздействовать на нижшою сторону, перемещая ударник

38 в направлении йоложения равнове55 сия и дальше, вследствие чего устанавливается самовозбуждение возвратно-поступательное движение ударника.

После запуска-ударник 38 будет

-продолжать свое самовозбуждаемое

gQ возвратно-поступательное движение по циклу, изображенному йа Фиг.5.

Ударник 38 начинает свой хад вниз от крайнего верхнего положения 90

{левая ордината схемы связи на

65 @иг.5), в котором нижняя сторона пал13

78480 5 ностью открыта во впускную камеру 28 и находится под давлением, близким к максимальному входному давлению, например 17,5775 кг/см . Сторона хода поршня ударника вверх открыта в выпускную камеру 28 и находится под обратным давлением выпуска, например

14,0602 кг/см,, как отмечено пози9. цией 91.

Выпускное обратное давление поддерживается различными препятствиями потоку между кольцевой проточкой t0

67 и резервуаром 70. По мере того, как ударник 38 начинает ускоренное движение в направлении удара (направо по фиг.5), давление на стороне хода ударника вниз начинает падать 15 по линии 92, когда движущаяся поршневая головка, 44 освобождает камеру

46 с увеличением ее объема. Одновременно ударник уменьшает объем камеры 45, однако вследствие того; что выпуск остается открытым для сторбны хода ударника вниз при этом цикле, часть давления жидкости в камерах

45 и 28 з.начительно не увеличится, а остается довольно постоянным, как отмечено линией 93. При достижении ударником 38 точки 94 на линии 92 при его ходе вниз задняя кромка канавки 75 проходит переднюю кромку кольцевой проточки 60 и вход в сторону хода ударника вниз перекрывается 30 (значительно увеличивается Rs). После этого постоянно работающий насос

58 заряжает впускную камеру 28 до максимального давления по линии 95 во время мертвой части впускного цик- 35 ла при продолжающемся ускорении ударника под воздействием импульса энергии жидкостного давления, запа- ° сенной на стороне хода поршня вниз в камерах 46 и 28. Вследствие того, что объем камеры 46 продолжает увеличиваться по мере выхода из нее поршневой головки 44, давление жидкости в ней и в сообщающейся с ней камере 28 продолжает падать по линии

96. Одновременно давление жидкости 45 на стороне хода ударника вверх (камеры 45 и 28) начинает возрастать по линии 97, в та время как объем камеры 45 продолжает уменьшаться перед входом поршевой головки 44, а проходное сечение выпуска, открытое в сторону хода ударника вверх, уменьшается (сопротивление потоку R12 увеличивается).

В точке 98 на линии 9.6 направляю55 щий поясок сцентрирован на кольцевой проточке 67 (R4 = В ) и поэтому при дальнейшем движении ударника выпускная камера 28 открыта в сторону хода ударника вниз и одновременно за- ф) крыта в сторону хода поршня вниз поршневой головки 44. Естественно, давление жидкости на стороне хода ударника вниз быстро падает по линии 99 к обратному выпускному давлению, 5 в то время как остаточная энергия жидкости в камерах 46 и 28 разряжается в камеру 28. Указанное обратное давление при выпуске, хотя оно и составляет только часть максимального приводного давления, продолжает перемещать ударник в направлении удара. Также почти одновременно с точкой 98 цикла или немного за этой точкой заканчивается мертвая зона впускного цикла, когда камера 28 открыта в сторону хода ударника вверх для зарядки энергией входного давления жидкости камер 45 и 28, после чего давление в камере 28 падает от ее максимальной величины 100 и почти сравнивается с давлением 101 на стороне хода ударника вверх. По мере того, как объем камеры 45 продолжает уменьшаться и продолжается заполнение жидкостью стороны хода ударника вверх, давление жидкости на стороне хода ударника вверх растет по линии

102 до своей максимальной величины, когда ударник ударяет по штанге 18, отмеченной позицией 103 на правой ординате фиг.5.

Осевое перемещение ударника 38 при ударе не является фиксированным параметром и может изменяться в сравнительно широких пределах, поскольку при ходе ударника вниз камера 28 поглощает большую часть энергии, созданной поршневой головкой .44 при ее движении в камеру 45 и -.притока жидкости под давлением из камеры 28, уменьшая тем самым чистое сопротивление давления жидкости для дальнейшего перемещения ударника вниз. Если не уменьшать это сопротивление, то оно поглотит значительную часть кинетической энергии ударника перед ударом и делает бурильное устройство значительно более чуствительным к расположению точки удара.

Зпас энергии жидкости в камере 28 .во время движения ударника вниз также увеличивает время выдержки или время контакта между поршнем ударником 38 и штангой 18 при ударе для более эффективной подачи энергии удара и, кроме того, обеспечивает начальный запас энергии для ускорения хода ударника вверх после удара.

При продолжении цикла ударник отскакивает от штанги 18 и начинает

1 двигаться с ускорением к своему крайнему верхнему положению под воздействием энергии жидкости в камере

28, одновременно поступающей из камеры 28 .через открытое впускное отверстие в сторону хода ударника вверх.

После выхода поршневой головки 44. из камеры 45 для увеличения ее объема давление в ней падает по линии

104 до точки 105, после чего вход в сторону хода ударника вверх перекрывается. Почти одновременно или сразу же после точки 106 выпускная ка15

16 мера 28 открывается на стороне хода ударника вверх и закрывается на стороне хода ударника вниз, и,соответственно, давление на стороне хода ударника вверх резко падает по линии 107, в то время как остаточная энергия жидкости в камерах 45 и 28 разряжается. Камеры 46 и 28, в которых постепенно создавалось давление по линии 108 до точки 106 при ходе ударника вверх, продолжают заряжаться дальше по линии 109, когда поршневая головка 44 входит в камеру 46 через мертвую часть впускного цикла.

Также во время мертвой части цикла во впускной камере 28 вновь создается давление путем подачи жидкости от насоса 58 по линии 110 до максимального входного давления в точке

111 ° После того, как ударник достигнет точки 112 при его ходе вверх, которая является концом мертвой части впу кного цикла, открывается вход жидкости на стороне хода вниз, чтобы вновь зарядить ее иэ камеры

28, давление в которой падает по линии 113 и выравнивается с давлением на стороне хода ударника вниз, которое продолжает увеличиваться по линии 114. Давление на стороне хода ударника вверх, которая остается открытой в выпускную камеру 28, продолжает уменьшаться по линии 107 до обратного давления выпуска, когда ударник 38 перемещается в крайнее верхнее положение. Под воздействием давления жидкости, аккумулированной в камерах

28, 45, движение ударника замедляется до остановки его s крайнем верхнем положении при максимальном давлении впуска, мешающем дальнейшему движению ударника вверх, как отмечено позицией 90, и сразу же ускоряется в направлении следу. щего удара для начала следующего цикла.

Формула изобретения

1. Гидравлический ударный инструмент, включающий корпус с осевым цилиндрическим отверстием, ударник, размещенный в нем с возможностью возвратно-поступательного перемещения для сообщения ударов рабочему инструменту, хвостовик которого на ходится в этом отверстии, оболочку, „ расположенную вокруг корпуса и образующую с ним по меньшей мере две гидравлические аккумулирующие камеры, сообщаемые с двумя приводными гидравлическими камерами цилиндрического отверстия, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения его эксплуатационных качеств и надежности, осевое цилиндрическое отверстие корПуса имеет кольцевую камеру большего диаметра с выпускными отверстиями для жидкости в боковой стенке, а ударник снабжен размещенной в этой камере поршневой головкой, разделяющей ее пространство в осевом направ<0 ленин на две приводные гидравлические камеры и взаимодействующей с выпускными отверстиями в ней для избирательного выпуска жидкости иэ приводных камер.

1g 2. Инструмент по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что поршневая головка ударника имеет примыкающие к ее торцам аксиально расположенные части, обеспечивающие регулирование щ скорости потока жидкости во время выпуска ее из приводных камер.

3. Инструмент по пп.1 и 2, о т— л и ч а ю шийся тем, что поршень ударника имеет аксиально расположенные относительно поршневой головки части, обеспечивающие поддержание давления жидкости в приводных камерах.

4. Инструмент по пп.1-3, о т— л и ч а ю шийся тем, что поршень

36 головки ударника имеет осевую длину„ равную осевой длине выпускного отверстия камеры.

5. Инструмент по пп.1-3, о т— л и ч а ю шийся тем, что поршень головки ударника имеет осевую длину, большую осевой дличы выпускного отверстия камеры. б. Инструмент по пп.1-5, о т— л и ч а ю шийся тем, что каждая

4О приводная гидравлическая камера сообщена с индивидуальной гидравлической аккумулирующей камерой через впускные отверстия.

7. Инструмент по пп.1-6, о т— л и ч а ю шийся тем, что впускные отверстия приводных гидравлических камер соединены с общим подводящим каналом и взаимодействуют с торцовыми частями поршня для избиратель. ной подачи жидкости s приводные казО меры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9447506, кл. Е 21 С 3/20, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

9560978, .л. Е 21 С 3/20, 1975.

784805

9ф я Р р 2 79@

Составитель В.Левин

Техред С; Мигунова Корректор М. Пожо

Редактор A.Êóïðÿêîâà

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

Заказ 8605/68 Тираж 626 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, й-35, Раушская наб., д. 4/5