ГИДРОИМПУЛЬСНОЕ УДАРНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2001 года по МПК B21J9/06 F15B21/12 

Изобретение относится к строительству, коммунальному хозяйству, транспорту.

Во многих сферах производственной деятельности требуется мгновенное силовое воздействие, в частности по уплотнению грунтов, разрушению и демонтажу сносимых зданий, разрушению твердых материалов, льдов. В ряде случаев в этих целях используются взрывы, что противопоказано по экологическим и гражданским условиям.

Можно осуществить силовое воздействие с максимальной мгновенной мощностью техническими средствами. Известна гидроприводная импульсная установка, содержащая источник давления жидкости, гидропульсатор, аккумуляторы, которая используется для импульсной подачи рабочей жидкости (RU, 2050221, кл. В 21 J 9/06, 1995, прототип). Ее действие недостаточно кратковременно, и она сложна по конструкции узлов.

Известна гидропульсационная трамбовка для уплотнения грунтов дорог, котлованов фундаментов, плотин и других объектов. Она содержит подпружиненный поршень с трамбующей плитой, корпус с гидроцилиндром, гидропульсатор с гидроприводом, маховик и гидрораспределитель холостого хода (RU, 2114954 СI, кл. E 01 С 19/34, E 02 D 3/046, 1998). Установка сложна по конструкции и не обладает кратковременностью действия.

Техническая задача, решаемая изобретением - осуществление мгновенного действия ударного устройства упрощенной конструкции.

Эта задача решается тем, что в гидроимпульсном устройстве, содержащем гидроцилиндр с поршнем и ударником, насос с баком, гидрораспределители, основной и вспомогательный гидроаккумуляторы, источником мгновенной подачи жидкости в гидроцилиндр с поршнем и ударником является основной гидроаккумулятор, сообщенный гидроцилиндром через основной гидрораспределитель, приводимый в действие поворотным гидродвигателем с возвратной пружиной. Гидродвигатель приводится в действие при пропуске жидкости высокого давления через запорный гидрораспределитель, приводимый в действие пусковым механизмом.

Для восприятия сил отдачи при ударном действии поршня с ударником в гидроцилиндре имеется полость, соединенная с гидроаккумулятором через обратный клапан.

Основной гидрораспределитель потока жидкости из гидроаккумулятора содержит трубчатый кран с окнами, в котором зазоры контактирующих поверхностей уплотнены кольцами и роликами. Для обеспечения рывкового, мгновенного срабатывания гидрораспределителя имеется пусковой механизм с шариковой защелкой, состоящий из золотника с круговой канавкой, размещенного в цилиндре с поршнем и пружинами. В круговой канавке золотника расположен шарик, положение которого определяется взаимодействием плунжера, находящегося под давлением жидкости с противоположно расположенной пружиной.

Для устройств со сравнительно небольшой силой: трамбовок, прессов, запорный гидрораспределитель с регулировкой время-сечения можно исключить.

В гидроаккумуляторе имеется упор, поршень со штоком и буртом. Пусковой механизм установлен на основном гидрораспределителе. Разрядка гидроаккумулятора, мгновенный пропуск жидкости в гидроцилиндр с поршнем и ударником, происходит в момент резкого повышения давления при задержке бурта штока поршня упором гидроаккумулятора.

На фиг. 1-7 показано предлагаемое устройство: на фиг. 1 - гидросхема; на фиг. 2-3 - основной крановый гидрораспределитель в продольном и поперечном разрезах; на фиг.4 - поперечный разрез поворотного гидродвигателя; на фиг. 5 - пружинный узел; на фиг. 6 - схема пускового механизма; на фиг.7 - упрощенное устройство.

Устройство состоит из насоса с двигателем и баком, распределителей, гидроаккумуляторов и ударного механизма, в виде гидроцилиндра с поршнем и ударником.

Насос 1 с двигателем соединен с гидроаккумуляторами 2,14, гидрораспределителями 3,12. Запорный гидрораспределитель 3 имеет пружину 4 и гидродвигатель 5. Для его управления через обратный клапан 6 присоединен пружинный вспомогательный гидроаккумулятор, состоящий из поршня 7, гидроцилиндра с упором 8, пружины 9 и управляемого дросселя 10. Запорный гидрораспределитель 3 соединен с гидродвигателем 11 основного кранового гидрораспределителя 12 с пружиной 13, управляющим выпуском жидкости из основного гидроаккумулятора 14 в подвижный гидроцилиндр 15. В гидроцилиндре 15 установлен поршень 16 со штоком, пружиной 17 и дросселем 18. В гидроцилиндре 15 имеется полость, в которой установлен неподвижный плунжер 19. Полость гидроцилиндра 15 соединена с гидроаккумулятором 14 через обратный клапан 20, ударник поршня 16 контактирует с разрушаемым объектом 21.

Основным узлом, определяющем ударное действие является основной крановый гидрораспределитель 12. В его корпусе 22 установлен трубчатый кран 23 с кольцевым уплотнением 24, роликовым уплотнением 25 и окнами 26. К корпусу 22 присоединен трубопровод 27, идущий от гидроаккумулятора 14. В корпусе 22 выполнены каналы 28 и отвод 29, связанный с гидроцилиндром 15. С другой стороны от трубопровода 27 в корпусе 22 гидрораспределителя 12 расположен гидродвигатель 11, выполненный поворотным и имеющий лопасти 30 и каналы 31, сообщенные с запорным гидрораспределителем 3.

К валу лопастей поворотного гидродвигателя 11 прикреплены возвратные лопасти 32, пружинами 33, поджатыми к упорам 34 корпуса, в закрытом положении основного кранового гидрораспределителя.

Гидродвигатель 5 мгновенного действия снабжен пусковым механизмом 35, настроенным пружиной 4 на установленное давление срабатывания. Гидродвигателем 5 является поршневое устройство, связанное с пусковым механизмом 35. Механизм 35 осуществляют пропуск жидкости из гидроаккумулятора 14 к поворотному гидродвигателю 11. К гидродвигателю с пусковым механизмом 35 и поршнем 37 подсоединена гидромагистраль 36, идущая от гидроаккумулятора 14 постепенного повышения давления жидкости, подаваемой насосом 1.

В золотнике пускового механизма 35 выполнена круговая канавка, в которой расположен шарик 39, ограниченный в отверстии цилиндра 38 стержнем 41 с плунжером 40. Противоположно плунжеру 40 установлена пружина 42.

В мощных уникальных гидроимпульсных ударных устройствах пусковой механизм 35 включен в систему запорного гидрораспределителя 3 с возможностью регулировки время-сечения гидрораспределителя.

В устройствах сравнительно малой мощности: трамбовках прессом, встряхивателях и др., необходимое время-сечение разрядки гидроаккумулятора 14 определяется одним гидрораспределителем 11, при установке в его системе пускового механизма 35 (фиг. 7). Для этого в гидроаккумуляторе 14 устанавливается поршень 43 со штоком 44 и буртом 45. Обратный клапан 20 установлен непосредственно в протоке плунжера 19.

Устройство работает следующим образом.

После запуска двигателя насос 1 через обратный клапан 6 подает жидкость в пружинный гидроаккумулятор 2 и непосредственно в гидроаккумулятор 14. Когда поршень 7 дойдет до упора 8 и в системе гидроаккумулятора 14 возникает установленное давление жидкости, при действии пускового механизма 35, произойдет соответствующее перемещение гидродвигателя 5 и сжатие пружины 4. Запорный гидрораспределитель 3 установится в положение пропуска жидкости в гидродвигатель 11 кранового гидрораспределителя 12.

В системе гидроаккумуляторов давление жидкости повышается постепенно, что не способствует мгновенному срабатыванию гидрораспределителей.

Основным узлом, определяющим мгновенное действие ударного устройства, является пусковой механизм 35. Постепенное повышение давления жидкости вызывает постепенное передвижение плунжера 40 со стержнем 41. Стержень 41 перемещается, сжимая пружину 42, освобождая место для выскакивания шарика 39 из круговой канавки золотника пускового механизма 35. В это время поршень 37 также перемещается, сжимая пружину, установленную между поршнем 37 и золотником. При заданном давлении шарик 39 выскакивает из канавки золотника и гидрораспределитель 12 рывком ставится в положение пропуска жидкости высокого давления из гидроаккумулятора 14 в гидроцилиндр 15. Произойдет разрядка гидроаккумулятора 14, ударное перемещение поршня 16 с ударником, отброс гидроцилиндра 15 на плунжер 19 и ударное разрушение объекта 21. Вытесняемая плунжером 19 жидкость через обратный клапан 20 вытесняется в гидроаккумулятор 14, оказывая тормозящее действие отбросу гидроцилиндра 15. Через заданное время жидкость через управляемый дроссель 18 гидроцилиндра 15 уходит в бак. Давление в системе падает и запорный гидрораспределитель 3 под воздействием пружины 4 ставится в исходное положение для осуществления последующего действия.

Срабатывание пускового механизма 35 при его установке в систему единственного основного гидрораспределителя (фиг. 7) произойдет после задержки перемещения поршня 43 со штоком 44 и буртом 45 упором 46 гидроаккумулятора. Поток жидкости от насоса 1 пойдет сразу в пусковой механизм 35, что вызовет мгновенное действие поворотного гидродвигателя 11 и соответствующую разрядку гидроаккумулятора 14. Ударное воздействие на объект обеспечивается: в течение 0,02-0,05 сек.

Ударное устройство может быть использовано в сферах производственной деятельности, требующей мгновенное силовое воздействие, в частности по уплотнению грунта и т.п. Мгновенное действие ударного устройства осуществляется разрядкой гидроаккумулятора, подача жидкости из которого осуществляется при мгновенном открытии основного кранового гидрораспределителя. Основной гидрораспределитель приводится в действие поворотным гидродвигателем. Удар осуществляется поршнем с ударником, расположенным в подвижном массивном цилиндре. Вытесняемая жидкость используется в зарядке гидроаккумулятора. Для обеспечения рывкового, мгновенного срабатывания гидрораспределителя имеется пусковой механизм с шариковой защелкой. Такое выполнение при простоте конструкции обеспечивает импульсную подачу жидкости. 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Гидроимпульсное ударное устройство, содержащее гидроцилиндр с поршнем и ударником, насос с баком, гидрораспределители и основной и вспомогательный гидроаккумуляторы, отличающееся тем, что источником мгновенной подачи жидкости в гидроцилиндр является основной гидроаккумулятор, сообщенный с гидроцилиндром через основной гидрораспределитель с поворотным гидродвигателем, имеющим возвратные пружины, приводимый в действие через запорный гидрораспределитель, управляемый пусковым механизмом, сообщенным с вспомогательным гидроаккумулятором. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в гидроцилиндре с поршнем и ударником имеется полость, соединенная с основным гидроаккумулятором через обратный клапан. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что основной гидрораспределитель содержит трубчатый кран с окнами, в котором зазоры контактирующих поверхностей уплотнены кольцами и роликами. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пусковой механизм основного гидрораспределителя состоит из золотника с круговой канавкой, размещенного в цилиндре с поршнем и пружинами, при этом в круговой канавке золотника расположен шарик, положение которого определяется взаимодействием плунжера, находящегося под давлением жидкости с противоположно расположенной пружиной. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гидроаккумулятор содержит упор, поршень со штоком и буртом. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пусковой механизм установлен на основном гидрораспределителе с возможностью его срабатывания в момент задержки бурта штока поршня упором гидроаккумулятора. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поворотный гидродвигатель содержит лопасти и полости, сообщенные с запорным гидрораспределителем. 8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что поворотный гидродвигатель содержит пружинное устройство возврата основного гидрораспределителя в закрытое положение.