СОСТАВНОЙ УДАРНИК С АМОРТИЗАТОРОМ ДЛЯ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ПЕРФОРАТОРОВ Российский патент 2004 года по МПК E21B1/38 B25D17/02 

Изобретение относится к горно-рудной промышленности, а именно к средствам механизации процессов добывания горных пород, к числу которых относятся пневматические перфораторы.

Анализ уровня техники в данной области показал, что известны пневматические перфораторы, в которых ударник выполнен в виде сплошного толстостенного цилиндра с внутренним сквозным отверстием, переходящего в конической формы раструб-поршень, на который воздействует давление сжатого воздуха (Васильев В.Н. Перфораторы. М.: Недра, 1989, с. 35 - 41).

В момент передачи ударником кинетической энергии на рабочий инструмент происходит жесткое соударение ударника с буровой штангой, в результате чего возникают высокочастотные знакопеременные нагрузки, которые воспринимаются монолитной массой ударника-поршня.

К недостаткам известной конструкции ударника пневматического перфоратора относятся его низкая ударная прочность, поломки в процессе бурения и, как следствие, прекращение работы перфоратора и необходимость его разборки для замены ударника.

В процессе эксплуатации нередко возникают усталостные трещины, которые быстро прогрессируют, являясь источником концентрации напряжений, и происходит поломка ударника, как правило, по передней, наиболее нагруженной цилиндрической части. Какой-либо амортизации в месте соударения ударника с буровой штангой в известных конструкциях не предусматривается.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение эксплуатационной надежности перфоратора.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что составной ударник с амортизатором для пневматических перфораторов, включающий воспринимающий ударные нагрузки корпус в виде сплошного цилиндра с внутренним сквозным отверстием, выполненный за одно целое с конической формы поршнем, дополнительно снабжен расположенным на цилиндрической части корпуса запрессованным стаканом, между дном которого и торцом корпуса беззазорно установлен амортизатор, выполненный в виде конической формы шайбы с отверстием, высота которой изменяется при запрессовке стакана до упора в коническую поверхность поршня.

При сопряжении двух равностенных цилиндров (корпуса ударника и наружного стакана) по прессовой посадке, при сборке создаются начальные отрицательные напряжения, возникает эффект "автоскрепления". В результате этого при одних и тех же габаритах повышается прочность конструкции ударника при воздействии эксплуатационных вибрационных нагрузок.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен составной ударник в сборе; на фиг.2 в продольном сечении показан наружный стакан; на фиг.3 показана конструкция амортизатора.

Составной ударник перфоратора (фиг.1) содержит корпус 1, выполненный за одно целое с поршнем 2 с внутренним отверстием, наружный стакан 3 и амортизатор 4. Через внутреннее отверстие корпуса ударника по трубкам подается вода и сжатый воздух в буровую штангу для очистки шпура от буровой мелочи. Сжатый воздух поступает в камеру 5 рабочего хода перфоратора, в которой составной ударник, размещенный в цилиндре перфоратора 6, под действием сжатого воздуха приобретает кинетическую энергию и приходит в движение до удара торцом 7 по буровой штанге (рабочий ход). Наружный стакан 3 устанавливается на корпусе ударника по прессовой посадке, в результате чего возникают начальные отрицательные напряжения. Посадка наружного стакана осуществляется до упора в конус 8 поршня для того, чтобы исключить возрастание напряжений в переходной зоне в месте изменения толщины стенок.

Амортизатор 4 (фиг.3) представляет собой шайбу с внешним и внутренним усеченным конусом и с отверстием для прохождения трубопровода. Амортизатор при сборке ударника выполняет также роль компенсатора: в процессе запрессовки наружного стакана 3 высота амортизатора уменьшается на расчетную величину, чем обеспечивается посадка наружного стакана до упора в конус 8 (фиг.1). При приложении нагрузки по стрелке А в процессе запрессовки высота шайбы Н уменьшается на расчетную величину h.

Амортизатор изготавливается из низкоуглеродистой стали для того, чтобы детали, воспринимающие удар, имели разнородные структуры металла.

Ударник работает следующим образом.

Сжатый воздух, благодаря автоматическому золотниковому устройству (не показано), попеременно поступает в камеру 5 рабочего хода, где размещен составной ударник, который под действием сжатого воздуха приобретает кинетическую энергию и совершает рабочий ход, ударяя по буровой штанге, и в камеру 9 обратного хода, в которой составной ударник приобретает энергию для возврата в исходное положение. Возникает автоколебательный режим работы, который обеспечивает возвратно-поступательное движение составного ударника с высокой частотой. Высокочастотные ударные нагрузки возникают при автоколебательном режиме работы. Благодаря тому, что наружный цилиндр запрессован на корпусе ударника с начальными отрицательными напряжениями, уменьшаются нагрузки на составной ударник от действия рабочих вибрационных напряжений положительного направления. Размещенный непосредственно в зоне соударения с буровой штангой амортизатор частично гасит и затрудняет распространение высокочастотных ударных вибраций по всей массе составного ударника, чему также способствует то, что предложенная конструкция ударника является составной, разнородной по материалам, из которых изготавливаются его детали.

Таким образом, конструкция составного ударника по сравнению с цельнометаллическим является разъемной при сохранении габаритных и посадочных размеров и разнородной по материалам, используемым для изготовления деталей, входящих в ее состав, что затрудняет прохождение высокочастотных ударных волн по массе ударника и снижает воздействие знакопеременных нагрузок. В результате снижения действующих на составной ударник нагрузок повышается ударная прочность и надежность перфоратора в целом.

Изобретение относится к горно-рудной промышленности, а именно к средствам механизации процессов добывания горных пород, к числу которых относятся пневматические перфораторы. Ударник включает воспринимающий ударные нагрузки корпус в виде сплошного цилиндра с внутренним сквозным отверстием, выполненный за одно целое с конической формы поршнем. Он снабжен расположенным на цилиндрической части корпуса запрессованным стаканом, между дном которого и торцом корпуса беззазорно установлен амортизатор. Амортизатор выполнен в виде конической формы шайбы с отверстием, высота которой изменяется при запрессовке стакана до упора в коническую поверхность поршня. Изобретение обеспечивает повышение эксплуатационной надежности перфоратора. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Составной ударник с амортизатором для пневматических перфораторов, включающий воспринимающий ударные нагрузки корпус в виде сплошного цилиндра с внутренним сквозным отверстием, выполненный за одно целое с конической формы поршнем, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен расположенным на цилиндрической части корпуса запрессованным стаканом, между дном которого и торцом корпуса беззазорно установлен амортизатор.2. Ударник по п.1, отличающийся тем, что амортизатор выполнен в виде конической формы шайбы с отверстием, высота которой изменяется при запрессовке стакана до упора в коническую поверхность поршня.