Пневматическая бурильная машинаударно-вращательного действия

 

О П И С А Н И Е (11)819326

ИЗО6РЕТЕНИЯ

К .АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 19.03.79 (21) 2752416/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

Е 21 С 3/24

Е 21 С 37/22

Е 21 С 1/08

В 25 D 9/00

Геаудирстааииый кемитет

СССР

° е делан изийретеиий и открытий, Опубликовано 07.04.81. Бюллетень №13 (53) УДК 622.233..65 (088.8) Дата опубликования описания 17.04.81 (72) Авторы изобретения

Н. А. Клушин, Э. А. Абраменков и Л. А. Юрьев

/ .-.

Институт горного дела Сибирского Отделений (АЙ СССР;

J (71 ) 3ая в и тел ь е

/ (54) ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ БУРИЛЬНАЯ МАШИНА

УДАРНО-ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ

Изобретение относится к ручным горным и строительным машинам для ударно-вращательного и ударно-поворотного бурения, а также может быть использовано в тяжелых бурильных машинах с пневматическим, приводом.

Известны пневматические ударно-вращательные бурильные машины, содержащие ударный и вращательный механизмы, объединенные общим жестким Корпусом с индивидуальным включением каждого из механизмов (1) .

Вращательное движение передается встроенному корпусу ударного механизма посредством кулачковой соединительной муфты. Штанга с буровой коронкой (буровой инструмент) посредством другой кулачковой муфты соединена с встроенным корпусом, который отделен от общего наружного корпуса машины телами качения.

Такое конструктивное решение позволило разъединить ударный и вращательный механизмы и сделать их независимыми, что по высило надежность в работе при торможении штанги с коронкой.

Однако машине свойственен следующий недостаток. При торможении штанги с коронкой образующийся тормозной момент должен преодолеваться вращательным механизмом и компенсироваться усилием оператора, прикладываемым к общему корпусу в обратном направлении, что ухудшает санитарно-гигиенические условия эксплуатации и ограничивает применение бурильных машин в качестве ручных.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к настоя1О щему изобретению является пневматическая бурильная машина ударно-вращательного действия, содержащая ударный и вращательный механизмы со впускными и выпускными каналами, корпус, выполненный из коаксиальных цилиндров, цилиндрический

1 ударник, совершающий осевое возвратнопоступательное движение, и кольцевой ударник, совершающий возвратно-поступательное движение в плоскости, перпендикулярной продольной оси машины, наковальню и инструмент (2).

В качестве основного недостатка этой машины следует отметить отсутствие синхронизации между ударами по инструменту, производимыми цилиндрическим ударником, и поворотными движениями инструмен819326 та, что снижает эффективность разрушения материалов и скорость проходки скважин.

В значительной степени этот недостаток относится к процессу импульсного (ударного) поворота инструмента, обладающего к тому же и малой энергией.

Среди других недостатков этой машины следует отметить сложность воздухораспределительной системы для обоих механизмов, заключаюшуюся в наличии клапаннозолотникового воздухораспределения вращательного механизма и отдельного воздухораспределения для ударного механизма.

Наличие храпового реверсивного механизма, работающего в режиме ударных нагрузок, снижает моторесурс вращателя и машины в целом. Раздельные выхлопы механизмов обусловливают увеличение источников пневматического шума машины.

Цель изобретения заключается в повышении эффективности разрушения за счет синхронизации ударов по инструменту и его поворотных движений.

Для достижения поставленной цели выпускные каналы ударного механизма совмещены с впускными каналами вращательного механизма и расположены во внутреннем цилиндре, при этом в теле кольцевого ударника выполнен сквозной радиальный канал, а на его наружной поверхности — паз, проходящий через радиальный канал и образующий совместно с внутренней поверхностью наружного цилиндра общую камеру выпуска для ударного и вращательного механизмов.

На фиг. 1 изображен продольный разрез машины; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б — Б на фиг. 1; на фиг. 4 — разрез  — В на фиг. 1.

Пневматическая бурильная машина содержит общий корпус в виде двух коаксиальных цилиндров: внутреннего трубчатого цилиндра 1, в котором расположен с возможностью осевого возвратно-поступательноro движения цилиндрический ударник 2 с центральным отверстием 3 для пропуска воздухоподводящей трубки 4 с каналом 5, и наружного трубчатого цилиндра 6, закрепленного относительно цилиндра 1 продольной наковальней 7.

В кольцевом зазоре между цилиндрами 1 и 6 размещен кольцевой ударник 8 с возможностью возвратно-поступательного по радиусу движения в плоскости, перпендикулярной продольной оси машины.

Цилиндр 1 имеет выпускной канал 9 и впускной канал 10 для подвода воздуха в камеру 11 рабочего хода от воздухораспределительного устройства 12, например, клапанного типа, и впуско-выпускные каналы

13 и 14. Канал 9 предназначен для попеременного выпуска воздуха из камеры 15 холостого и камеры 11 рабочего хода в цилиндре 1, расположенных соответственно со

4 стороны хвостовика бурильного инструмента 16 и стакана 17 рукоятки 18.

Каналы 13 и 14 выполняют функции впускных и выпускных каналов в отношении рабочих камер 19 и 20, образованных в кольцевом зазоре и ограниченных кольцевым ударником 8 и наковальней 7.

Таким образом, выпускные каналы ударного механизма совмещены с впускными каналами вращательного механизма.

Выпуск отработавшего воздуха из ка 0 мер 19 и 20 осуществляется поочередно посредством внуско-выпускных каналов 13 и

14 в камеры 15 и 11, откуда через канал 9 и сквозной радиальный канал выпуска 21 в теле кольцевого ударника 8 в общую камеру выпуска 22 для ударного и вращательного механизмов, образованную расширенным пазом 23 на наружной поверхности ударника 8 и внутренней поверхностью наружного цилиндра 6.

Выпуск из камеры 22 осуществляется

2о в окружающую среду посредством выпускного канала 24 в цилиндре 6, промежуточной камеры 25 и основного выпускного канала 26 в стакане 17 рукоятки 18.

Пневматическая бурильная машина работает следующим образом.

Сжатый воздух из сети после включения пускового .устройства рукоятки 18 (на чертеже не показано и может быть любого типа) поступает к воздухораспределительному устройству 12, откуда по каналу 5 в трубке

4 поступает в центральное отверстие 3 и камеру 15, в результате чего давление в ней повышается, обеспечивая движение цилиндрического ударника 2 в сторону от инструмента 16 — осуществляется холостой ход ударника 2.

35 После закрытия выпускного канала 9, а затем и канала 14, ударник 2 открывает впуско-выпускной канал 13 и воздух из камеры 15 поступает в кольцевую камеру 19, толкает ударник 8 в сторону кольцевой камеры 20 и наковальни 7.

Продолжая движение от инструмента 16, ударник 2 откроет выпускной канал 9 в цилиндре 1. Из камеры 15, а также камеры

19 (через камеру 15) произойдет выпуск отработавшего воздуха в общую камеру выпуска 22 посредством канала 21 в кольцевом ударнике 8. Далее из камеры 22 воздух будет вытекать в окружающую среду посредством канала 24 в цилиндре 6, промежуточной камеры 25 и канала 26 в стакане 17.

В результате движения ударника 2 находящийся в камере 11 воздух сжимается и через канал 10 оказывает воздействие на переключение воздухораспределительного устройства 12, вследствие чего сжатый воздух из сети по каналу 5 трубки 4 прекратит поступление в камеру 15, а по каналу 10 начнет поступать в камеру 11.

819326 направлений позволяет буровому инструменту эффективно разрушать материалы, с которыми он взаимодействует. Импульсный же поворот инструмента за счет радиального удара в конце холостого хода позволяет не только сместить резцы бурового инструмента в новое положение и очистить дно забоя от разрушенного материала, но произвести и скалывание выступов, которые, имея трещины, пока остались не отделенными от массива.

40 Регулированием места размещения на образующей внутреннего цилиндра впускновыпускных каналов по отношению к выпускному каналу можно реализовать в машине .безударный режим работы кольцевого ударника, вследствие чего поворот наружного цилиндра и инструмента будет осуществляться за счет импульсов давлений от сжатия воз-духа в кольцевых камерах.

Формула изобретения

Пневматическая бурильная машина ударно-вращательного действия, содержащая ударный и вращательный механизмы со впускными и выпускными каналами, корпус, выполненный из коаксиальных цилиндров, цилиндрический ударник, совершающий осевое возвратно-поступательное движение, и кольцевой ударник, совершающий возвратно-поступательное движение в плоскости, зо перпендикулярной продольной оси машины, наковальню и инструмент, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности разрушения за счет синхронизации ударов по инструменту и его поворотных движений, выпускные каналы ударного механизма совзз мещены с впускными каналами вращательного механизма и расположены во внутреннем цилиндре, при этом в теле кольцевого ударника выполнен сквозной радиальный канал, а на его наружной поверхности паз, проходящий через радиальный канал и образующий совместно с внутренней поверхностью наружного цилиндра общую камеру выпуска для ударного и вращательного механизмов.

В это же время кольцевой ударник 8 перекрывает впуско-выпускной канал 14 и наносит удар по наковальне 7, ударный импульс от которой передается посредством цилиндра 6 инструменту 16, вызывая его поворот. 3а счет давления сжатого воздуха в камере 20 и импульса отскока от наковальни 7 ударник 8 начнет возвратное движение в сторону кольцевой камеры 19.

Под действием сил противодавления со стороны камеры 11 ударник 2 остановится и начнет свое движение в сторону от рукоятки 18 к инструменту 16, осуществляется рабочий ход ударника 2. При этом момент удара колцевого ударника 8 по наковальне 7 практически совпадает с остановкой ударника 2. По ходу движения ударник 2 перекрывает каналы 9 и 13, а после открытия канала 14 воздух из камеры 11 поступает в сторону камеры 19 на наковальню 7.

После перекрытия канала 9 в камере 15 протекает процесс сжатия отсеченного в ней воздуха, а возрастающее давление через зо каналы 3, 5 оказывает воздействие на переключение воздухораспределительного устройства 12, вследствие чего сжатый, воздух из сети по каналу 10 прекратит поступление в камеру 11. По каналам 5 и 3 воздух из воздухораспределительного устройства будет поступать только в камеру 15.

В последующий момент ударник 2 откроет выпускной канал 9 и из камеры ll начнется выпуск отработавшего воздуха, а из камеры 20 — посредством впуско-выпускного канала 1.4, камеры ll, каналов 9 и 21 в общую выпускную камеру 22.

Преодолевая противодавление со стороны камеры 15 цилиндрический ударник 2 наносит удар по инструменту 16. Одновременно кольцевой ударник 8 перекрывает канал 13 и наносит удар по наковальне 7, импульс от которой передается посредством цилиндра 6 инструменту 16, вызывая его поворот.

В последующем рабочий процесс будет повторяется с той лишь разницей, что к импульсу давления при холостом ходе ударника 2 прибавляется и импульс отскока от инструмента 16, а к ударнику 8 — импульс отскока от наковальни 7.

Таким образом, совмещение функций по впуску и выпуску одними каналами 13 и 14 обусловливает синхронность впуска-выпуска одновременно ударного и вращательного механизмов, чем обеспечивается синхронность движений их ударников. Совмещение ударных импульсов осевого и радиального

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 219497, кл. Е 21 C 1/12, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР № 398740, кл. Е 21 С 1/06, 1970 (прототип).

8!9326

Б-Б

8-8

Фиг. Ф

Редактор Т. Авдейчик

Заказ 834/4

Составитель В.Махаева

Техред А. Бойкас Корректор М. Демчик

Тираж 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4