ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ УДАРНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2000 года по МПК E02F5/18 E21B4/14 

Предлагаемое изобретение относится к области горного дела и строительства и касается пневматических устройств ударного действия для ударного погружения в грунт труб и других стержневых элементов.

Известно устройство для образования шпуров, описанное в книге Германа А. П. Применение сжатого воздуха в горном деле. Л.-М.- Новосибирск, НКТП-ОНТИ, 1933, 88с. Оно содержит ударный узел, имеющий корпус и ударник, золотниковую коробку, примыкающую к корпусу ударного узла и содержащую два золотника. Распределение воздуха по рабочим камерам ударного узла осуществляется одним из золотников, а работой этого золотника управляет другой золотник, срабатывание которого в свою очередь зависит от положения ударника в корпусе ударного узла. Такая довольно сложная золотниковая система полностью обеспечивает работу ударного устройства.

Недостатком данной конструкции является то, что работа золотниковой системы в целом зависит от положения ударника и движения золотников и ударника находятся в жестком взаимосвязанном автоколебательном режиме. При таком режиме нельзя существенно изменять параметры устройства, осуществить при необходимости задержку ударника в каком-либо положении, способную уменьшить число ударов в единицу времени. Невозможность существенного изменения частоты ударов не позволяет снижать при необходимости общий расход воздуха. Это ограничивает экономичность данного устройства.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является пневматическое ударное буровое устройство, описанное в патенте ФРГ N1132067, М.кл. E 21 B, опубл. 28.06.62 г. Оно представляет собой ударный узел, имеющий корпус, ударник, размещенный внутри корпуса и делящий его полость на камеры рабочего и холостого хода, отстоящий от ударного узла командный золотниковый воздухораспределитель, имеющий свой корпус, золотник, питающую и выхлопную магистрали и соединенный с ударным узлом воздухоподводящими рукавами. Командный золотниковый воздухораспределитель находится на значительном расстоянии от ударного узла и имеет независимое от него срабатывание. Такая система позволяет максимально упростить конструкцию ударного узла, удешевить его производство. Вынесенный золотник позволяет во время работы менять параметры ударного узла, что бывает необходимо в некоторых условиях, и обеспечивает его дополнительными свойствами, такими как, например, реверс. Один и тот же командный золотниковый воздухораспределитель может эксплуатироваться с ударными узлами различного диаметра и конструкции, что позволяет максимально унифицировать узлы системы.

Недостатком данной конструкции является то, что воздухоподводящие рукава имеют довольно большую длину, так как командный золотниковый воздухораспределитель находится на значительном удалении от ударного узла. Это определяет при необходимых пропускных сечениях и значительную величину объема этих рукавов, заполняемых при работе сжатым воздухом и опорожняемых, что увеличивает величину паразитных объемов данного устройства и тем самым уменьшает его экономичность.

Технической задачей, решаемой данным предлагаемым изобретением, является увеличение экономичности устройства за счет снижения величины паразитных объемов в системе воздухораспределения.

Данная техническая задача решается тем, что в пневматическом ударном устройстве, содержащем ударный узел, имеющий корпус с размещенным в нем ударником, делящим его полость на камеры рабочего и холостого хода, и вынесенный за пределы ударного узла командный золотниковый воздухораспределитель, соединенный с ударным узлом по меньшей мере одним коммуникационным каналом, и питающую магистраль, согласно изобретению ударный узел снабжен исполнительным золотником в золотниковой коробке, смонтированным в задней части корпуса с возможностью периодического сообщения при его помощи камеры рабочего и камеры холостого хода с питающей магистралью и соединенным с по меньшей мере одним коммуникационным каналом вынесенного командного золотникового воздухораспределителя.

Такая конструкция позволяет четко разделить функции элементов системы воздухораспределения. Распределение больших потоков воздуха по рабочим камерам ударного узла осуществляется исполнительным золотником, имеющим необходимые проходные сечения при небольшой длине каналов, что уменьшает паразитные объемы в устройстве. Задание режима работы исполнительного золотника осуществляется вынесенным командным золотниковым воздухораспределителем, значительно более миниатюрным, чем исполнительный, и соединенным с ним каналом небольшого сечения, необходимого для передачи только лишь сигнала. Заполнение и опорожнение такого канала не приводит к сколько-либо заметному увеличению расхода воздуха. Имеющиеся в прототипе положительные качества полностью сохраняются в данной конструкции, но она свободна от его указанных выше недостатков.

Преимущества этой конструкции будут большими при создании устройства с ударным узлом большого диаметра, где разница в размерах исполнительного золотника и вынесенного командного золотникового воздухораспределителя будет еще более значительной. Особенности данной конструкции будут полезны и при создании устройства с ударным узлом погружного типа, так как в этом случае расстояние от ударного узла до вынесенного командного золотникового воздухораспределителя будет наибольшим и было бы недопустимым иметь коммуникационные каналы большого сечения, так как это привело бы к еще большему увеличению паразитных объемов в устройстве.

Кроме того, в данной конструкции расширяется возможность унификации ее узлов. Поскольку допускается значительная разница в размерах между вынесенным командным золотниковым воздухораспределителем и исполнительным золотником, то один вынесенный командный золотниковый воздухораспределитель может быть отработан для широкого спектра ударных узлов, различных по диаметру, по величине хода ударника и по другим параметрам.

Особенность вынесенного командного золотникового воздухораспределителя, состоящая в том, что он имеет независимое срабатывание, имеющаяся и в прототипе, в данной конструкции будет еще более выражена ввиду разделения функций между ним и исполнительным золотником и работа ударного узла будет еще меньше влиять на его срабатывание.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется примером конкретного исполнения и чертежом, где изображено пневматическое ударное устройство с продольным разрезом ударного узла.

Пневматическое ударное устройство состоит из ударного узла 1, имеющего корпус 2 с золотниковой коробкой 3 в задней его части, размещенный в корпусе 2 ударник 4, разделяющий его полость на камеру 5 холостого хода и камеру 6 рабочего хода. В центральный канал (позицией не обозначен) ударника 4 входит воздухораспределительная трубка 7. В золотниковой коробке 3 размещен исполнительный золотник 8, имеющий проточки 9 и 10 и центральный канал 11 с радиальным выходом 12. Исполнительный золотник 8 образует с золотниковой коробкой 3 полости 13, 14 и 15. В золотниковой коробке 3 выполнены также каналы 16, 17, 18 и выхлопной канал 19, а к ее задней части подведена питающая магистраль 20. Устройство содержит также вынесенный командный золотниковый воздухораспределитель 21, соединенный с исполнительным золотником 8 коммуникационным каналом 22. Возможно другое исполнение конструкции устройства, при котором коммуникационных каналов может быть несколько. Вынесенный командный золотниковый воздухораспределитель 21 соединен также с питающей магистралью 20 (на чертеже не показано).

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Сжатый воздух из питающей магистрали 20 через полость 15, центральный канал 11, радиальный выход 12, проточку 10, канал 18 поступает в камеру 6 рабочего хода. В это время камера 5 холостого хода через канал воздухораспределительной трубки 7, канал 17, полость 13 соединяется с выхлопным каналом 19 и с атмосферой. Ударник 4 прижимается к корпусу 2 в переднем крайнем положении, движения нет. Далее от вынесенного командного золотникового воздухораспределителя 21 через коммуникационный канал 22 подается сигнал в виде порции сжатого воздуха через канал 16 в золотниковой коробке 3 в полость 14. Сжатый воздух воздействует со стороны полости 14 на торец исполнительного золотника 8, имеющего рабочую площадь со стороны этой полости большую, чем с противоположной стороны, и исполнительный золотник 8 перекидывается в другое крайнее свое положение. При этом положении золотника 8 сжатый воздух из питающей магистрали 20 через полость 15, центральный канал 11, радиальный канал 12, проточку 10 подается уже в канал 17 и далее через канал воздухораспределительной трубки 7 в камеру 5 холостого хода. А в это время камера 6 рабочего хода через канал 18, проточку 9 соединяется с выхлопным каналом 19 и с атмосферой, происходит выхлоп из камеры 6 рабочего хода. Под действием перепада давления ударник 4 приходит в движение, происходит холостой ход. В дальнейшем вынесенным командным золотниковым воздухораспределителем 21 производится сброс давления в коммуникационном канале 22 и в связанной с ним полости 14. При этом сила сжатого воздуха, действующая на исполнительный золотник 8 со стороны полости 15, становится преобладающей, и он перекидывается в другое крайнее положение. При этом сжатый воздух из питающей магистрали 20 через полость 15, центральный канал 11, радиальный выход 12, проточку 10, канал 18 поступает в камеру 6 рабочего хода, а в это время камера 5 холостого хода через канал воздухораспределительной трубки 7, канал 17, полость 13 соединяется с выхлопным каналом 19 и с атмосферой, происходит выхлоп из камеры 5 холостого хода. Под действием сжатого воздуха со стороны камеры 6 рабочего хода ударник 4 останавливается и переводится на рабочий ход. В конце рабочего хода ударник 4 наносит удар по передней части корпуса 2 ударного узла 1 и находится в переднем крайнем положении до следующего сигнала вынесенного командного золотникового воздухораспределителя 21.

Цикл повторяется.

Изобретение относится к области горного дела и строительства и касается пневматических устройств ударного действия для ударного погружения в грунт труб и других стержневых элементов. Технической задачей, решаемой данным изобретением, является увеличение экономичности устройства за счет снижения величины паразитных объемов в системе воздухораспределения. Данная задача решается тем, что в пневматическом ударном устройстве, содержащем ударный узел, имеющий корпус с размещенным в нем ударником, делящим его полость на камеры рабочего и холостого хода, вынесенный за пределы ударного узла командный золотниковый воздухораспределитель, соединенный с ударным узлом по меньшей мере одним коммуникационным каналом, и питающую магистраль, согласно изобретению ударный узел снабжен исполнительным золотником, соединенным с по меньшей мере одним коммуникационным каналом вынесенного командного золотникового воздухораспределителя. 1 ил.

Пневматическое ударное устройство, содержащее ударный узел, имеющий корпус с размещенным в нем ударником, делящим его полость на камеры рабочего и холостого хода, и вынесенный за пределы ударного узла командный золотниковый воздухораспределитель, соединенный с ударным узлом по меньшей мере одним коммуникационным каналом, и питающую магистраль, отличающееся тем, что ударный узел снабжен исполнительным золотником в золотниковой коробке, смонтированным в задней части корпуса с возможностью периодического сообщения при его помощи камеры рабочего и камеры холостого хода с питающей магистралью и соединенным с по меньшей мере одним коммуникационным каналом вынесенного командного золотникового воздухораспределителя.