ГИДРОПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ИМПУЛЬСНЫЙ ПРИВОД Российский патент 2004 года по МПК E21C31/00 E21B1/26 E21C37/24 

Изобретение относится к силовым импульсным системам и предназначено для создания бурильных установок, отбойных молотков, гидроударников, проходческих и очистных машин, используемых в горнорудной и угольной промышленности.

Известен гидропневматический привод, включающий цилиндр с газовой и жидкостными полостями, поршень со штоком и распределитель с клапаном [1].

Указанный привод имеет, низкий ресурс в условиях воздействия среды высокого давления и клапанную систему управления, которая не обеспечивает требуемых эксплуатационных показателей (герметичность).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является гидропневматический привод, содержащий цилиндр, переднею и заднею крышку, поршень с гидрозамком, шток, клапан со спиральными каналами и коническим седлом, образующие при сборке газовые и жидкостные полости [2].

Недостатком прототипа является низкая герметичность клапанного распределителя, поскольку при изготовлении клапана и седла неизбежно наличие отклонений формы контактируемых поверхностей (уплотнительных и базирующих), вследствие этого возникают несоосность и зазоры в уплотнительной паре, поэтому контакт металла по металлу (клапана и седла) не обеспечивает полной герметизации из-за технологической сложности получения единой линии контакта, а также неравномерного износа участков поверхности, из-за возможности поворота клапана вокруг оси в процессе эксплуатации.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении герметичности клапанного распределителя и увеличение ресурса гидропневмопривода за счет использования в уплотнительном соединении упругого элемента пониженной жесткости (кольца).

Это достигается тем, что в гидропневматическом импульсном приводе, содержащем цилиндр, клапанный распределитель, имеющем запирающий элемент с корпусом клапана, газовую и взводящую полости, образованные размещенными в цилиндре поршнем со штоком, последний из которых охвачен запирающим элементом клапанного распределителя, седло и сообщенную через внешний распределитель с напорной и сливной магистралями доклапанную полость, образованную цилиндром и клапаном и сообщенную с взводящей полостью посредством выполненных в клапане отверстий, в отличие от прототипа запирающий элемент клапанного распределителя выполнен из корпуса клапана, имеющего кольцевую полость, расположенного в этой полости упругого элемента, подвижного стакана и фиксирующего кольца для ограничения подвижного стакана в осевом направлении, а седло размещено в цилиндре и содержит корпус с упором, кольцо и уплотнительный элемент, расположенный в полости, образованной упором корпуса седла и кольцом.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Гидропневматический привод состоит из цилиндра 1, в котором расположен поршень 2, имеющий возможность перемещаться в осевом направлении. К поршню 2 жестко закреплен шток 3, охваченный запирающим элементом клапанного распределителя, состоящего из корпуса клапана 4, в кольцевой полости которого расположен упругий элемент 5, и подвижного стакана 6, ограниченного в осевом направлении фиксирующим кольцом 7. Цилиндр 1 в совокупности с поршнем 2 образует газовую 15 и взводящую 10 полости, а с клапаном 4 доклапанную полость 9, которая периодически сообщается с напорной и сливной магистралью посредством внешнего распределителя. В клапане 4 выполнены дросселирующие отверстия 8, обеспечивающие движение жидкости с потерями давления из доклапанной полости 9 во взводящую полость 10. В цилиндре 1 размещено седло, состоящее из корпуса 11 с расположенным в нем кольцом 12, в корпусе седла 11 выполнен упор 13 и в полости, образованной ими, расположен уплотнительный элемент 14.

Устройство работает следующим образом.

Рабочая жидкость под давлением от насоса через внешний распределитель поступает в доклапанную полость 9. Под действием давления жидкости запирающий элемент клапанного распределителя перемещается, закрывая клапанный распределитель. При движении запирающего элемента клапанного распределителя первым в контакт с корпусом седла вступает подвижный стакан 6. Взаимодействуя с поверхностью цилиндра 1, подвижный стакан 6 остается неподвижным. При дальнейшем движении запирающего элемента клапанного распределителя клапан 4 сдавливает упругий элемент 5, рассеивая энергию движения. Упругие свойства материала упругого элемента 5 позволяют клапану 4 войти в соприкосновение с кольцом 12 и сохранять свое положение сколь угодно долго. По мере продвижения клапана 4 происходит упругая деформация кольца 12, которое имеет возможность свободно деформироваться до контакта с упором 13, компенсируя погрешности формы и расположения контактируемых поверхностей клапана 4. Уплотнительный элемент 14 деформируется, герметизируя часть взводящей полости 10, ограниченной цилиндром 1, штоком 3, корпусом клапана 4 и фиксирующим кольцом 12, для создания давления в этой части взводящей полости 10, которое при сообщении доклапанной полости 9 со сливом обеспечит перемещение запирающего элемента в сторону доклапанной полости 9, снижения за счет этого давления во взводящей полости 10. При этом жидкость через дросселирующие отверстия 8 поступает во взводящую полость 10. Под действием жидкости поршень 2 со штоком 3 перемещается в направлении газовой полости 15, в которой происходит сжатие газа, для накопления энергии для рабочего хода. Силы, действующие на поршень 2, при завершении взвода уравновешиваются, и он останавливается. Затем переключается внешний распределитель, и доклапанная полость 9 сообщается со сливной магистралью. Под действием давления жидкости во взводящей полости 10 запирающий элемент клапанного распределителя перемещается, открывая клапанный распределитель. Давление во взводящей полости падает до минимума, близкого к нулю. Поршень 2 со штоком 3 под действием газа, расширяющегося в полости 15, совершает рабочий ход (на чертеже влево) и вытесняет жидкость из взводящей полости 10 в сливную магистраль. После завершения рабочего хода внешний распределитель переключается и сообщает доклапанную полость с напорной магистралью. Цикл повторяется.

Использование в гидропневматическом приводе клапана с подвижным стаканом и упругим элементом позволяет уменьшить ударную нагрузку в месте контакта клапана с седлом, а седла с уплотнительным элементом и кольцом, снизить эксплуатационные требования к точности геометрической формы поверхности контакта седла и клапана, тем самым снижается износ клапанного распределителя, продлевается срок службы гидропневмопривода. Использование данной конструкции клапанного распределителя, повышает его надежность и долговечность, что ведет к увеличению эффективности работы гидропневмопривода.

Источники информации

1. А.С. №889838. Гидравлическое устройство ударного действия.

2. A.C. №444878. Гидропневматический привод (прототип).

Изобретение относится к горному делу и может использоваться в горнорудной и угольной промышленности. Задачей изобретения является повышение надежности и долговечности работы гидропневмопривода за счет снижения износа, повышения герметичности и использования в уплотнительном соединении упругого элемента пониженной жесткости. Гидропневматический импульсный привод содержит цилиндр, клапанный распределитель, имеющий запирающий элемент с корпусом клапана, газовую и взводящую полости, образованные размещенными в цилиндре поршнем со штоком, последний из которых охвачен запирающим элементом клапанного распределителя, седло и сообщенную через внешний распределитель с напорной и сливной магистралями доклапанную полость, образованную цилиндром и клапаном и сообщенную с взводящей полостью посредством выполненных в клапане отверстий. Запирающий элемент клапанного распределителя выполнен из корпуса клапана, имеющего кольцевую полость, расположенного в этой полости упругого элемента, подвижного стакана и фиксирующего кольца для ограничения подвижного стакана в осевом направлении. Седло размещено в цилиндре и содержит корпус с упором, кольцо и уплотнительный элемент, расположенный в полости, образованной упором корпуса седла и кольцом. 1 ил.

Гидропневматический импульсный привод, содержащий цилиндр, клапанный распределитель, имеющий запирающий элемент с корпусом клапана, газовую и взводящую полости, образованные размещенными в цилиндре поршнем со штоком, последний из которых охвачен запирающим элементом клапанного распределителя, седло и сообщенную через внешний распределитель с напорной и сливной магистралями доклапанную полость, образованную цилиндром и клапаном и сообщенную c взводящей полостью посредством выполненных в клапане отверстий, отличающийся тем, что запирающий элемент клапанного распределителя выполнен из корпуса клапана, имеющего кольцевую полость, расположенного в этой полости упругого элемента, подвижного стакана и фиксирующего кольца для ограничения подвижного стакана в осевом направлении, а седло размещено в цилиндре и содержит корпус с упором, кольцо и уплотнительный элемент, расположенный в полости, образованной упором корпуса седла и кольцом.