ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УДАРНЫЙ МЕХАНИЗМ Российский патент 1996 года по МПК E21C3/20 

Изобретение относится к гидравлическим ударным механизмам и может быть использовано в машинах ударного действия в угольной и рудной промышленности, в строительстве и других отраслях народного хозяйства.

Известны гидравлические ударные механизмы с золотниковыми распределительными механизмами, состоящие из корпуса-цилиндра с бойком, золотникового распределительного устройства, полостей (камер), образуемых проточками в цилиндре и поршнем, в которые периодически или постоянно подается жидкость под давлением напорных или сливных каналов [1]
Известен гидроперфоратор, имеющий золотниковый распределитель с двумя торцевыми управляемыми полостями, каждая из которых через поршень-боек при его крайних положениях сообщается то с напорной, то со сливной магистралями посредством одного канала [2]
Недостатком данного гидроперфоратора является то, что он не обеспечивает стабильность запуска и недостаточно надежен в работе.

Известно также гидравлическое ударное устройство, принятое за прототип, включающее корпус с каналами, боек, напорный и сливной аккумуляторы, золотник, напорные и сливные магистрали [3]
Известное ударное устройство обладает следующими недостатками:
нестабильный (негарантированный) запуск ввиду возможности остановки ударного механизма перед запуском с таким положением подвижных его элементов - золотника и бойка, при котором перекрыты или наоборот открыты каналы, препятствующие подаче жидкости в соответствующие полости, или заперты полости, и детали механизма заторможены, то есть в положении, когда запуск невозможен;
недостаточная надежность в работе. Золотник ударного механизма, обладая определенной массой и совершая перемещения с высокими скоростями, сам представляет собой ударник, энергия которого расходуется на вибрацию, разрушение деталей самого ударного механизма и, в первую очередь, деталей золотникового узла. Происходит наклеп на торцах золотника и торцевых поверхностей золотникового гнезда в корпусе ударника, образуются трещины в этих деталях.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков и повышение надежности работы механизма, обеспечение стабильности запуска.

Указанная цель достигается тем, что в гидравлическом ударном механизме, включающем корпус, поршень-боек, напорный и сливной гидроаккумуляторы, золотниковый распределитель снабжен двумя гидравлическими пружинами попеременно соединенными обособленными каналами со сливной и напорной магистралями через кольцевые проточки поршня-бойка, причем золотник также имеет плунжер, постоянно находящийся под давлением; гидравлические пружины расположены в торцовых частях золотника и выполнены в виде переливных камер (проточек), соединенных посредством радиальных и осевых отверстий с торцевыми полостями золотника и каналами с проточками поршня-бойка.

Проведенные патентные исследования показывают, что ни в патентной, ни в научно-технической литературе не имеется сведений о гидравлических ударных механизмах, характеризующихся той же совокупностью существенных признаков, что и заявляемый гидравлический ударный механизм, т.е. он отвечает критерию патентоспособности "новизна".

Анализ заявляемого гидравлического ударного механизма показывает, что для специалиста это техническое решение явным образом не вытекает из современного уровня техники, а требует проведения научно-исследовательских работ, т.е. соответствует критерию патентоспособности "изобретательский уровень".

Устройство гидравлического ударного механизма поясняется чертежом.

Предлагаемый гидравлический ударный механизм состоит из поршня-бойка 1 и золотникового распределителя 2, расположенных соответственно в корпусах 3 и 4, гидроаккумуляторов 5 и 6, напорной и сливной магистралей 7 и 8 и маслостанции (на чертеже не показана). Золотниковый распределитель 2 снабжен двумя гидравлическими пружинами, расположенными в торцевых частях его.

Правая (по схеме) гидравлическая пружина золотникового распределителя 2 выполнена в виде переливной камеры и состоит из торцевой полости 9 и кольцевой проточки 10, соединенных осевым отверстием 11 и радиальными отверстиями.

Левая гидравлическая пружина золотникового распределителя 2 состоит из торцевой полости 12 и кольцевой проточки 13, соединенных осевыми отверстиями 14 и радиальным отверстием.

Кольцевая проточка 15 в теле поршня-бойка 1 посредством окон 16, 17 и 18 в корпусе 3, обособленных соединительных каналов 19 и 20, окон 21 и 22 в корпусе 4 соединяет гидравлические пружины золотникового распределителя с напорной магистралью (осуществляется зарядка пружин).

Кольцевая проточка 23 в теле поршня-бойка 1 посредством окон 24, 25 и 26 в корпусе 3, обособленных соединительных каналов 27 и 28, окон 29 и 30 в корпусе 4 соединяет гидравлические пружины золотникового распределителя со сливной магистралью (осуществляется разрядка пружин).

Кольцевая проточка 31 в теле золотникового распределителя 2 посредством окон 32, 33 и 34 в корпусе 4, обособленного соединительного канала 35, окна 36 в корпусе 3 соединяет управляемую полость 37 бойка 1 с источником питания.

Неуправляемая полость 38 бойка 1 посредством окна 39 в корпусе 3 и обособленного соединительного канала 40 постоянно соединена с напорной магистралью.

Полость 41 плунжера 42 золотникового распределителя 2 посредством окна 43 в корпусе 4 постоянно соединена с напорной магистралью.

Работает предлагаемый гидравлический ударный механизм следующим образом.

В исходном положении, представленном на чертеже, поршень-боек 1 нанес удар по торцу штанги 44 и находится в левом крайнем положении, соединяя управляемую полость 37 поршня-бойка 1 по цепи: окно 36 обособленный соединительный канал 35 окно 34 кольцевая проточка 31 окно 32, с напорной магистралью 7. В этот момент правая гидравлическая пружина золотникового распределителя по цепи: окно 21- канал 19 окно 17 кольцевая проточка 15 окно 16, соединяется с напорной магистралью. Левая гидравлическая пружина золотникового распределителя по цепи: окно 30 канал 28 окно 25 кольцевая проточка 23 окно 24, соединяется со сливной магистралью. Правая пружина заряжается до значения давления жидкости в напорной магистрали, левая пружина разряжается до значения давления жидкости в сливной магистрали. Под действием разности сил, воздействующих на золотник распределителя со стороны плунжера 42, левой и правой гидравлических пружин, золотник начинает перемещаться влево. До перекрытия окон 21 и 30 происходит зарядка левой и разрядка правой пружины. После перекрытия окон 21 и 30 пружины отсекаются от напорной и сливной магистралей и дальнейшее движение золотника происходит за счет упругого увеличения объема жидкости в правой пружине и упругого уменьшения объема жидкости в левой пружине. После уравновешивания сил, действующих на золотник со стороны плунжера 42 гидравлических пружин, золотник занимает крайнее левое положение, по цепи: окно 33 кольцевая проточка 31 окно 34 обособленный соединительный канал 35 окно 36, соединяет управляемую полость 37 бойка 1 со сливной магистралью. Боек начинает холостой ход.

В конце холостого хода поршень-боек 1 открывает окно 18 и 26. При этом пружина по цепи: окно 24 кольцевая проточка 23 окно 26 обособленный соединительный канал 27 окно 29, соединяется со сливной магистралью. Левая пружина по цепи: окно 16 кольцевая проточка 15 окно 18 обособленный соединительный канал 20 окно 22, соединяется с напорной магистралью. Правая пружина разряжается до значения давления в сливной магистрали, левая пружина заряжается до значения давления жидкости в напорной магистрали. Под действием сил со стороны плунжера 42, левой и правой пружины золотник начинает перемещаться вправо. До перекрытия окон 22 и 29 происходит зарядка левой и разрядка правой пружины. После перекрытия окон 22 и 29 пружины отсекаются от напорной и сливной магистралей и дальнейшее движение золотника происходит за счет упругого увеличения объема жидкости в левой пружине и упругого уменьшения объема жидкости в правой пружине. После уравновешивания сил, действующих на золотник 2, золотник занимает крайнее правое положение. По цепи: окно 32 - кольцевая проточка 31 окно 34 канал 35 окно 36, управляемая полость 37 соединяется с напорной магистралью. Боек 1 тормозится, затем начинается рабочий ход, в конце которого наносится удар по торцу штанги 44. Далее цикл повторяется.

В крайних левом и правом положениях золотник фиксируется между гидравлическими пружинами, отключенных от подводящих магистралей, без соударения торцов золотника по корпусу 4.

В момент включения ударного механизма возможен случай, когда боек и золотник занимают положение, при котором боек перекрывает окна 17, 18, 25 и 26 в корпусе 3, а золотник перекрывает окна 32 и 33 в корпусе 4. Запуск механизма в этом случае осуществляется следующим образом. Под воздействием давления жидкости в полости 41 плунжер 42 сожмет левую пружину (жидкость в полости 12 и кольцевой проточке 13), золотник переместится влево и откроет окно 33. Теперь управляемая полость 37 соединится со сливной магистралью и механизм начнет работать.

Для снижения размеров золотникового устройства полости 3 и 12 могут состоять из двух или нескольких отдельных соединенных постоянно между собой камер, одна из которых располагается в золотниковом устройстве, а другая в удобном с точки зрения компоновки конструкции места. По предлагаемой схеме могут быть выполнены ударные механизмы с любой энергией удара, например 5-10 кГс, 400-600 кГс, 2000-3000 кГс.

При выполнении ударного механизма по предлагаемой схеме:
1) исключается ненадежная работа механизма золотникового распределительного узла благодаря исключению ударов золотника о переднюю и заднюю стенки золотникового гнезда; обеспечивается значительно большая надежность работы всего ударного механизма (в настоящее время большинство ранее разработанных ударных механизмов неработоспособны из-за низкой надежности распределительного узла);
2) обеспечивается надежный запуск ударного механизма при любом положении его подвижных элементов и положении самого ударника в пространстве.

Изобретение относится к горной промышленности, а конкретно к гидравлическим ударным механизмам. Гидравлический ударный механизм включает корпус, поршень-боек, напорный и сливной гидроаккумуляторы, напорные и сливные магистрали и золотниковый распределитель, который снабжен двумя гидравлическими пружинами, попеременно соединенными обособленными каналами со сливной и напорной магистралями через кольцевые проточки поршня-бойка. Гидравлические пружины расположены в торцевых частях золотника и выполнены в виде переливных камер, соединенных посредством радиальных и осевых отверстий с торцовыми полостями золотника и каналами с проточками поршня-бойка. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Гидравлический ударный механизм, включающий корпус, расположенный в корпусе поршень-боек с кольцевыми проточками, напорный и сливной гидроаккумуляторы, золотниковый распределитель, сливную и напорную магистрали, отличающийся тем, что золотниковый распределитель выполнен с двумя гидравлическими пружинами, которые имеют возможность попеременного соединения посредством обособленных каналов со сливной и напорной магистралями через кольцевые проточки поршня-бойка, причем золотник распределителя имеет плунжер, постоянно связанный с напорной магистралью. 2. Механизм по п.1, отличающийся тем, что гидравлические пружины расположены в торцовых частях золотника и выполнены в виде переливных камер, соединенных посредством радиальных и осевых отверстий в золотнике с торцовыми полостями золотника и каналами с проточками поршня-бойка.