ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ПЕРФОРАТОР Российский патент 1998 года по МПК E21C3/04 

Заявляемое изобретение относится к машинам ударного действия для бурения горных пород с установочно-подающих устройств или с рук в горнорудной, строительной промышленности.

Известны пневматические перфораторы ПП54В и ПП63В, состоящие из цилиндра с ударником, клапанного воздухораспределительного устройства, геликоидального механизма вращения штанги, кинематически связанного с ударником, и кранового узла (1).

При бурении шпуров скорость бурения такими перфораторами зависит от глубины шпура. С увеличением глубины бурения возрастает сопротивление вращению штанги и затрудняется движение вязанного кинематически с механизмом вращения ударника. В результате изменяются параметры удара, подают скорость бурения и экономичность машины.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является перфоратор с независимым вращением инструмента, содержащий цилиндр с ударником, клапанное воздухораспределительное устройство, механизм независимого вращения и крановый узел (2).

Применение этого перфоратора позволяет бурить глубокие шпуры без заметного уменьшения скорости бурения с ростом глубины шпура. Однако неоптимизированные проходные сечения в клапанном воздухораспределительном устройстве приводят к повышенному удельному расходу сжатого воздуха.

В связи с этим уменьшение массы ударника для снижения вибрации приводит либо к падению энергии единичного удара, либо к непропорциональному увеличению расхода сжатого воздуха ударным узлом, и как следствие, к увеличению излучаемой звуковой мощности.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение экономичности перфоратора.

Пневматический перфоратор по заявляемому изобретению содержит цилиндр с ударником, клапанное воздухораспределительное устройство, механизм независимого вращения штанги и крановый узел. Отличительным признаком является то, что клапанное воздухораспределительное устройство имеет минимальное проходное сечение под клапаном, составляющее 1/19,5 - 1/21,5 площади поперечного сечения цилиндра. Такое соотношение со скоростью ударника в 13-14 м/с (использование "легкого" ударника) обеспечивает достаточное среднеиндикаторное давление в рабочей полости цилиндра для получения необходимой энергии единичного удара и минимальное давление сжатого воздуха в камерах цилиндра перед выхлопом. В сравнении с прототипом (1) и (2) экономичность ударного узла перфоратора повышается, как показали эксперименты на 14-18%, кроме того снижается уровень шума за счет уменьшения давления в камерах цилиндра перед выхлопом.

При изучении других технических решений в данной области технические признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлен перфоратор в разрезе.

Пневматический перфоратор содержит ударный узел, включающий цилиндр 1, ударник 2, клапанное воздухораспределительное устройство 3 с клапаном 4, который перекрывает попеременно клапанные отверстия 5 и 6, перемещаясь в поперечном направлении в зазоре 7. Клапанное устройство 3 соединяется каналом 8 в цилиндре с рабочей полостью 9 и каналом 10 с полостью холостого хода 11. Пневматический перфоратор содержит также крановый узел 12 с пробковым краном 13, который подает сжатый воздух в клапанное воздухораспределительное устройство 3 по каналу 14 и к механизму независимого вращения штанги 15 по каналу 16. Пневматический перфоратор снабжен буровой штангой 17, приводимой во вращение через буксу 18 механизмом независимого вращения штанги 15. В цилиндре 1 имеется также выхлопное отверстие 19.

Пневматический перфоратор действует следующим образом.

Сжатый воздух подается в крановый узел 12 и из пробкового крана 13 поступает по каналу 14 в клапанное воздухораспределительное устройство 13. Клапан 4, прижимаясь к клапанному отверстию 6, открывает доступ воздуху к клапанному отверстию 5 по зазору 7. Ударник находится вверху. Воздух по каналу 8 поступает в рабочую полость 9 и заставляет ударник 2 двигаться вниз. В конце хода ударник 2 открывает выхлопное отверстие 19 в цилиндре 1 и наносит удар по хвостовику буровой штанги 17. Клапан 4 перебрасывается в другое крайнее положение, отверстие 6 и закрывая клапанное отверстие 5. Теперь сжатый воздух поступает по каналу 10 в полость холостого хода 11 и перемещает ударник 2 вверх. При движении вверх ударник 2 открывает выхлопное отверстие 19 и, двигаясь по инерции, сжимает воздух в рабочей полости 9, заставляя клапан 4 переместиться в другое крайнее положение, и обеспечивает тем самым начало следующего цикла ударника 2.

В течение всего времени работы ударного узла сжатый воздух из пробкового крана 13 по каналу 16 поступает в узел независимого вращения штанги 15, который через буксу 18 осуществляет непрерывное вращение буровой штанги 17. Энергия единичного удара при работе пневматического перфоратора определяется величиной среднеиндикаторного давления в рабочей полости 9, а удельный расход сжатого воздуха - давлением в рабочей полости 9 и полости холостого хода 11 через открытие ударником 2 выхлопного отверстия 19. Чрезмерное увеличение этого давления приводит к перерасходу сжатого воздуха, т.к. не используется энергия дорасширения сжатого воздуха, и увеличению звуковой мощности при выхлопе.

Уменьшение давления в камерах 9 и 11 перед выхлопом, уменьшает расход сжатого воздуха и уровень шума, но снижает энергию и частоту ударов, т.е. ударную мощность перфоратора. Давление в камерах 9 и 11 перед выхлопом определяется соотношением минимального проходного сечения под клапаном и площадью поперечного сечения цилиндра. Минимальное проходное сечение под клапаном S определяется величиной периметра отверстий 5 и 6 и ходом клапана, зазором 7, т.е. S = п•x_o, см², где П - периметр клапанного отверстия, см; X_o - ход клапана, см.

Экспериментально установлено, что соотношение минимального проходного сечения под клапаном к площади поперечного сечения цилиндра должно находиться в пределах
1/19,5 - 1/21,5.

Это обеспечивает снижение по сравнению с прототипом удельного расхода сжатого воздуха на 14-18%, и снижение уровня шума на 3-4 ДВ.

Источники информации:
1. Перфораторы ПП36В, ПП54В, ПП54ВВ, ПП63В, ПП63ВВ, ПП63С. Руководство по эксплуатации, Б/О "Машиноэкспорт". - М.: Внешториздат, изд. N ЛО-6278, с. 40-43.

2. Авторское свидетельство СССР N 983266, кл. E 21 C 3/04, 1982.

Изобретение относится к машинам ударного действия для бурения горных пород с установочно-подающих устройств или с рук в строительстве и горнорудной промышленности. Задачей изобретения является повышение экономичности работы машины и снижение шума. Сущность изобретения: пневматический перфоратор содержит ударный узел, состоящий из цилиндра с ударником, клапанного воздухораспределительного механизма, механизма независимого вращения штанги и кранового узла, при этом клапанное воздухораспределительное устройство имеет минимальное походное сечение под клапаном, равное 1/19, 5-1/21, 5 площади поперечного сечения цилиндра, такое соотношение обеспечивает высокую экономичность работы ударного узла и снижает шум выхлопа. 1 ил.

Пневматический перфоратор, содержащий цилиндр с поршнем, клапанное воздухораспределительное устройство, механизм независимого вращения штанги и крановый узел, отличающийся тем, что клапанное воздухораспределительное устройство имеет минимальное проходное сечение под клапаном, равное 1/19,5 - 1/21,5 площади поперечного сечения цилиндра.