Гидравлический перфоратор

 

О Il И С А Н И Е пц8)ОФ52

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.11.78 (21) 2684593/22-03 с присоединением заявки № (51) M К„ з

E 21С 3/04

Е 21С 3/20

Государственный комитет (23) Приоритет (53) УДК 622.233 65 (088.8) ло делам изобретений (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень № 9 и открытий (45) Дата опубликования описания 07.03.81 (72) Авторы изобретения Л. T. Дворников, Ж. Усубалиев, А. Н. Семенов, К. Т. Тлехузок и В. А. Туров

Фрунзенский политехнический институт

1 (54) ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПЕРФОРАТОР

Изобретение относится к горному производству и может быть использовано в гидрофицированных бурильных машинах ударно-поворотного действия.

Гидравлические устройства ударного действия известны (1) .

Они содержат корпус с распределительными каналами, внутри которого расположены полый золотник, ступенчатый боек, плунжер разгона, полость плунжера разгона, полость возврата бойка, напорные и сливные магистрали, напорный и сливной пневмогидроаккумуляторы.

Недостатком конструкции такого ударного устройства является постоянство площадей сечения полости разгона плунжера и возврата бойка, чем ооеспечивается постоянство соотношения между величиной энергии удара и крутящим моментом, ограничивающее возможности изменения режима работы ударного устройства при оурении.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к настоящему изобретению является гидравлическии перфоратор, включающий корпус с распределительными каналами, камерой рабочего хода и основной полостью возврата бойка, полый золотник управления, ступенчатый боек с механизмом поворота, напорные и сливные магистрали (2).

Это устройство недостаточно эффективно в работе.

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности действия перфоратора.

11оставленная цель достигается тем, что в корпусе выполнена дополнительная по1О лость возврата бойка, периодически сообщенная с основной полостью возврата посредством подпружиненного золотника.

Сущность изобретения поясняется примером конкретного выполнения со ссылкой

15 на прилагаемый чертеж, на котором показана схема предлагаемого перфоратора.

Гидравлический перфоратор включает в себя ударный узел 1, распределительное устройство 2, узел вращения 3 и исполнительное устройство 4.

Ударный узел 1 состоит из корпуса 5 с распределительными каналами б — 8, внутри которого расположены плунжер разгона 9 с кольцевой проточкой, ступенчатый боек 10, камера рабочего хода 11, основная полость 12 возврата бойка 10, дополнительная полость 13 возврата бойка 10, соединенная с основной полостью 12 каналом 14, а со сливной магистралью 15 каналом 16 через обратный клапан 17.

810952

Основная полость возврата 12 бойка 10 каналом 8 постоянно соединена;с напорной магистралью 18. Соединение основной полости возврата 12 с дополнительной полостью 13 осуществляется посредством золотника 19, подпружиненного пружиной 20 и управляемого сливным давлением.

Для обеспечения пикового расхода жидкости и гашения пульсаций .в шлангах в корпусе 5 выполнены напорный 21 и сливной 22 пневмогидроаккумуляторы.

Распределительное устройство 2 состоит из втулки 23 с кольцевыми проточками 24 и щелями 25, запрессованной в корпусе 5, внутри которой расположен полый золотник управления 26, закрытый крышками

27, 28, в которых расположены плунжеры переброски 29, 30 различной площади сечения. Плунжер 30 меньшего сечения постоянно соединен с напорной магистралью 18 через канал 31, плунжер 29 большего сечения при помощи канала 6 соединен либо со сливной магистралью 15 через канал 7 и кольцевую проточку плунжера разгона 9, либо с напорной магистралью 18 через .канал 8 и кольцевую проточку плунжера разгона 9.

Узел вращения 3 выполнен в виде обгонной муфты, состоящей из геликоидальной ступицы 32. Своими выступами 33 ступица

32 входит в зацепление с геликоидальными пазами 34, выполненными на бойке 10.

Роль наружной обоймы обгонной муфты выполняет стакан 35. Между стаканом 35 и ступицей 32 установлены подпружиненные ролики 36.

Исполнительное устройство 4 состоит из

:стакана 37, внутри которого расположена шлицевая втулка 38, соединяющая боек 10 с хвостовикам 39.

Работает перфоратор следующим обра.зом.

В положении, .изображенном на чертеже, ступенчатый .боек 10 завершил холостой ход. При этом проточка плунжера 9 соединила полость плунжера 29 через каналы 8 и 6 с напорной магистралью 18. Плунжер .29 большей площади сечения перебрасывает золотник 26.в положение «напор», сое.динив напорные щели 25.

Жидкость под давлением из напорной .магистрали 18, по кольцевой проточке 24, через совмещенные щели 25, полый золотник 26, поступает в камеру рабочего хода

11. Под действием жидкости камеры 11 плунжер,разгона 9, перемещаясь, разгоняет ступенчатый боек 1.0 до соударения с хвостовиком 39.

При этом .ролики 36 расклиниваются между стаканом 35.и ступицей 32, не препятствуя свободному. вращению ступицы 32, и ступенчатый боек 10 совершает только поступательное движение.

В момент coy,àðåíèÿ ступенчатого бойка

10 с хвостовиком 39 плунжер разгона 9

65 своей проточкой соединяет полость плунжера 29 через каналы 6 и 9 со сливной магистралью, а так как полость плунжера 30 постоянно находится под давлением, золотник 26 перебрасывается в положение Слив, соединяя камеру 11 со сливной магистралью 15.

Под действием жидкости в основной полости возврата 12, постоянно находящейся под давлением, ступенчатый боек 10 совершает холостой ход, вытесняя жидкость из камеры 11. При этом ролики 36 заклиниваются между стаканом 35 и ступицей 32, препятствуя вращению ступицы 32, а боек

10 вместе с поступательным движением совершает поворот вокруг своей оси на определенный угол. Вращение ступенчатого бойка 10 через шлицевую втулку 38 передается на хвостовик 39, в котором крепится бур.

Затем цикл повторяется.

Для автоматического регулирования режима бурения в зависимости от крепости пород в ударном узле перфоратора выполнена дополнительная полость 13 возврата ступенчатого бойка 10, соединенная с основной полостью 12 возврата каналом 14 через золотник 19.

При максимальном моменте сопротивления на буре частота ударов перфоратора падает (в момент остановки она равна нулю), уменьшается расход потребляемой жидкости гидроперфоратором (в момент остановки он равен нулю), следовательно, падает и давление Р, в сливной магистрали (в момент остановки Р,=О), в результате чего золотник 19 под действием пружины

20 открывает канал 14, соединяя основную полость возврата 12 с дополнительной полостью 13.

Усилие возврата бойка 10, а, следовательно, и величина крутящего момента, создаваемого перфоратором, возрастает, а величина энергии удара падает, так как возросло усилие, препятствующее разгону бойка 10 за счет подключения дополнительной полости 13.

При минимальном моменте сопротивления на буре возрастают обороты, частота ударов, повышается потребляемый расход жидкости, следовательно, возрастает и сливное давление Р„ под действием которого золотник 19, преодолевая сопротивление пружины 20, перекрывает канал 14, отсоединяя тем самым дополнительную полость возврата 13 от основной полости 12.

При этом величина энергии удара увеличивается, так как уменьшается сопротивление разгону бойка, а величина крутящего момента, создаваемого перфоратором, падает за счет отключения дополнительной полости 13. Оставшаяся жидкость в дополнигельной полости 13, при рабочем ходе бойка

10, через обратный клапан 17 вытесняется

810952

5 в сливную магистраль 15 по каналам 16 и 7.

При бурении крепких горных пород перфоратор работает так, что полость 13 постоянно отключена. Проникновение инструмента от единичного удара в крепкую горную породу незначительно, а, следовательно, потребный крутящий момент для поворота бура мал. По мере уменьшения крепости породы проникновение инструмента при той же энергии удара увеличивается, возрастает препятствие для поворота бура, замедляется обратный ход бойка, так как необходимо преодолевать больший крутящий момент.

Из-за замедления обратного хода уменьшается частота ударов в единицу времени и обеспечивается более беспрепятственное протекание жидкости по каналам на слив.

На сливе всегда жидкость находится под давлением потому, что имеют место гидравлические сопротивления протеканию ее в бак, а количество жидкости, проходящее через машину в единицу времени (производительность), относительно большое.

Как только давление на сливе в результате уменьшения частоты ударов из-за замедления обратного хода бойка уменьшится, возникнет ситуация, при которой золотник 19 автоматически сработает и дополнительная полость 13 соединится с напорной магистралью. Увеличится сила, действующая на боек, а, следовательно, возрастет крутящий момент. Улучшатся условия разрушения забоя.

Включение дополнительной полости 13 под рабочее давление увеличит также сопротивление прямому ходу бойка, что приведет к автоматическому изменению (уменьшению) и энергии единичного удара.

При возрастании крепости горных пород уменьшится проникновение инструмента, уменьшится сопротивление обратному ходу бойка, увеличится частота ударов, возрас5 тет давление в сливной магистрали, и золотник 19 запрет дополнительную полость

13, увеличится энергия единичного удара.

Таким образом, использование дополнительной полости возврата позволяет авто10 матически при бурении мягких пород увеличить крутящий момент на буре и одновременно уменьшить величину энергии удара, что приведет к меньшему внедрению инструмента в породу, предотвращению за15 клинивания инструмента, обеспечит устойчивую работу гидроперфоратора, повысит производительность.

Формула изобретения

Гидравлический перфоратор, включающий корпус с распределительными каналами, камерой рабочего хода и основной полостью возврата бойка, полый золотник

25 управления, ступенчатый боек с механизмом поворота, напорные и сливные магистрали, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности действия перфоратора, в корпусе выполнена дополр0 нительная полость возврата бойка, периодически сообщенная с основной полостью возврата посредством подпружиненного золотника.

Источники информации, 5З принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 419621, кл. Е 21С 3/20, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2681515, кл. Е 21С 3/20, 40 03.11.78.