ПНЕВМОУДАРНИК Российский патент 2007 года по МПК E21B4/14 

Заявляемое устройство относится к пневматическим ударным машинам, которые могут быть использованы для бурения скважин и разрушения пород ударным способом в горной и строительной промышленности.

Известен пневмоударник, содержащий корпус, в котором размещен с зазором цилиндр, полость которого делится поршнем на камеры рабочего и холостого хода, буксу под хвостовик рабочего инструмента, систему воздухораспределения, состоящую из каналов, соединяющих камеры рабочего и холостого хода с источником рабочей среды, и отверстий для сообщения камер рабочего и холостого хода с атмосферой на боковых стенках цилиндра, элемента в виде перекидного клапана, установленного в корпусе со стороны камеры рабочего хода с возможностью открытия канала, соединяющего камеру рабочего хода с источником рабочей среды, и перекрывания канала, соединяющего камеру холостого хода с источником рабочей среды при рабочем ходе поршня, и наоборот при холостом ходе поршня за счет соответственного попеременного перекрывания поршнем отверстий для сообщения камер рабочего и холостого хода с атмосферой ("Справочник инженера по бурению геологоразведочных скважин". Под общ. ред. Козловского Е.А., т.1, стр.408-410, М.: "Недра", 1984 г.).

Недостатком этого пневмоударника можно считать относительно сложное конструктивное исполнение из-за наличия цилиндра.

Наиболее близким к заявляемому можно считать пневмоударник, содержащий корпус, размещенный в последнем поршень, который делит полость корпуса на камеры рабочего и холостого хода, буксу под хвостовик рабочего инструмента, систему воздухораспределения, выполненную с возможностью соединения камеры рабочего хода с источником рабочей среды и камеры холостого хода с атмосферой в начальной части рабочего хода поршня, и соединение камеры рабочего хода с атмосферой и камеры холостого хода с источником рабочей среды в конечной части рабочего хода поршня, и наоборот, при холостом ходе поршня, состоящую из каналов для соответственного соединения камер рабочего и холостого хода с источником рабочей среды и с атмосферой, элемента, взаимодействующего с каналом, соединяющим камеру холостого хода с атмосферой, и элемента, взаимодействующего с каналами, соединяющими камеру рабочего хода с источником рабочей среды и с атмосферой, а также камеру холостого хода с источником рабочей среды, выполненного в виде газорапределительной трубки со штоком и окнами на боковой поверхности, установленной одним концом на корпусе, а другим концом расположенный в полости поршня, при этом каналы, соединяющие камеры рабочего и холостого хода с источником рабочей среды, находятся в газораспределительной трубке и в поршне, а канал, соединяющий камеру рабочего хода с атмосферой, размещен в поршне (Авт. свид. СССР №1798465, Е 21 В 4/14, Е 21 С 3/24, опубл. 28.02.93. Бюл. №8).

К недостаткам этого устройства можно отнести повышенные требования к точности изготовления и установки газораспределительной трубки из-за наличия нескольких сопрягаемых боковых поверхностей в корпусе и в поршне.

В основу технического решения поставлена задача создания простого пневмоударника с технологичной в исполнении системой воздухораспределения.

Поставленная задача решается в заявляемом пневмоударнике, который, как и известный, содержит корпус, размещенный в последнем поршень, который делит полость корпуса на камеры рабочего и холостого хода, буксу под хвостовик рабочего инструмента, систему воздухораспределения, выполненную с возможностью соединения камеры рабочего хода с источником рабочей среды и камеры холостого хода с атмосферой в начальной части рабочего хода поршня, и соединения камеры рабочего хода с атмосферой и камеры холостого хода с источником рабочей среды в конечной части рабочего хода поршня, и наоборот, при холостом ходе поршня, состоящую из каналов для соответственного соединения камер рабочего и холостого хода с источником рабочей среды и с атмосферой, элемента, взаимодействующего с каналом, соединяющим камеру холостого хода с атмосферой, и элемента, взаимодействующего с каналами, соединяющими камеру рабочего хода с источником рабочей среды и с атмосферой, а также камеру холостого хода с источником рабочей среды. В отличие от известного в заявляемом пневмоударнике элемент, взаимодействующий с каналами, соединяющими камеру рабочего хода с источником рабочей среды и с атмосферой, а также камеру холостого хода с источником рабочей среды, выполнен в виде клапана с отдельными запорными органами и размещен на патрубке поршня, который расположен со стороны камеры рабочего хода, при этом канал, соединяющий камеру рабочего хода с источником рабочей среды, выполнен в корпусе, канал, соединяющий эту камеру с атмосферой, расположен в поршне, а канал, соединяющий камеру холостого хода с источником рабочей среды, находится в патрубке поршня и в поршне. При выполнении пневмоударника в частном случае на боковой поверхности патрубка поршня могут быть выполнены отверстия, которые соединяют камеру рабочего хода с источником рабочей среды при выдвинутом хвостовике рабочего инструмента.

На чертеже схематично изображен заявляемый пневмоударник. Пневмоударник содержит корпус 1 с размещенным в нем поршнем 2, который делит полость корпуса 1 на камеру рабочего хода 3 и камеру холостого хода 4, буксу 5 под хвостовик рабочего инструмента 6. Со стороны камеры рабочего хода 3 на поршне 2 расположен патрубок поршня 7. Элемент в виде клапана 8 с отдельными запорными органами 9, 10 и 11 размещен на патрубке поршня 7. В клапане 8 имеются отверстия 12, обеспечивающие соединение камеры холостого хода 4 с источником рабочей среды при открывании запорным органом 9 канала 13, который находится в патрубке поршня 7 и в поршне 2. Запорный орган 10 взаимодействует с каналом 14, соединяющим камеру рабочего хода 3 с источником рабочей среды и выполненным в корпусе 1, а запорный орган 11 взаимодействует с каналом 15, который соединяет камеру рабочего хода 3 с атмосферой и расположен в поршне 2. На боковой поверхности патрубка поршня 7 расположены отверстия 16, которые соединяют камеру рабочего хода 3 с источником рабочей среды при выдвинутом хвостовике рабочего инструмента 6. Другим элементом системы воздухораспределения является поршень 2, взаимодействующий с окном 17 канала 18, через который соединяется камера холостого хода 4 с атмосферой.

Пневмоударник работает следующим образом.

В режиме "продувки", когда выдвинут хвостовик рабочего инструмента 6, поршень 2 находится в крайнем положении. Камера рабочего хода 3 имеет максимальный объем, а камера холостого хода 4 - минимальный, при этом окно 17 и канал 14 перекрыты поршнем 2 и запорным органом 10 соответственно. Каналы 13, 15 и отверстия 16 открыты. Рабочая среда от источника поступает через отверстия 12, канал 13 в камеру холостого хода 4 и через отверстия 16 в камеру рабочего хода 3, далее через канал 15 в атмосферу. Поршень 2 сохраняет свое положение. Для перехода в рабочий режим хвостовик рабочего инструмента 6 смещается совместно с поршнем 2 в сторону клапана 8, сохраняющего свое положение за счет динамического давления рабочей среды. Отверстия 16 перекрываются клапаном 8. При соединенной с атмосферой камерой рабочего хода 3 через канал 15 рабочая среда через канал 13 создает давление в камере холостого хода 4, которое действует на торец поршня 2 и перемещает его в сторону камеры рабочего хода 3 до одновременного взаимодействия канала 13 с запорным органом 9, канала 15 с запорным органом 11 и открывания канала 14 запорным органом 10, а окна 17 - поршнем 2. В камеру рабочего хода 3 поступает рабочая среда под давлением через канал 14, камера холостого хода 4 соединяется с атмосферой через канал 18. Возникает усилие, действующее на торец поршня 2 со стороны камеры рабочего хода 3. Вначале за счет силы инерции поршень 2 продолжает движение, затем останавливается и двигается в противоположную сторону. При этом сначала клапан 8, а затем поршень 2 занимает свое исходное положение, нанося удар по хвостовику рабочего инструмента 6. Далее цикл повторяется.

Таким образом видно, что заявляемый пневмоударник, имея сходный принцип действия с известным, содержит более технологичную систему воздухораспределения при достаточно простом конструктивном исполнении.

Изобретение относится к пневматическим ударным машинам и может быть применено при бурении скважин в горной и строительной промышленности. Технический результат - улучшение технологичности в исполнении системы воздухораспределения - достигается за счет - уменьшения числа сопрягаемых боковых поверхностей у элементов устройства. Для достижения данного результата в корпусе пневмоударника размещен поршень с образованием камер рабочего и холостого хода. При этом элемент системы воздухораспределения, взаимодействующий с каналами, соединяющими камеру рабочего хода с источником рабочей среды и с атмосферой, а также камеру холостого хода с источником рабочей среды, выполнен в виде клапана с отдельными запорными органами и размещен на патрубке поршня, который расположен со стороны камеры рабочего хода, при этом канал, соединяющий камеру рабочего хода с источником рабочей среды, выполнен в корпусе, канал, соединяющий эту камеру с атмосферой, расположен в поршне, а канал, соединяющий камеру холостого хода с источником рабочей среды, находится в патрубке поршня и в поршне. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Пневмоударник, содержащий корпус, размещенный в последнем поршень, который делит полость корпуса на камеры рабочего и холостого хода, буксу под хвостовик рабочего инструмента, систему воздухораспределения, выполненную с возможностью соединения камеры рабочего хода с источником рабочей среды и камеры холостого хода с атмосферой в начальной части рабочего хода поршня и соединения камеры рабочего хода с атмосферой и камеры холостого хода с источником рабочей среды в конечной части рабочего хода поршня и наоборот при холостом ходе поршня, состоящую из каналов для соответственного соединения камер рабочего и холостого хода с источником рабочей среды и с атмосферой, элемента, взаимодействующего с каналом, соединяющим камеру холостого хода с атмосферой, и элемента, взаимодействующего с каналами, соединяющими камеру рабочего хода с источником рабочей среды и с атмосферой, а также камеру холостого хода с источником рабочей среды, отличающийся тем, что элемент, взаимодействующий с каналами, соединяющими камеру рабочего хода с источником рабочей среды и с атмосферой, а также камеру холостого хода с источником рабочей среды, выполнен в виде клапана с отдельными запорными органами и размещен на патрубке поршня, который расположен со стороны камеры рабочего хода, при этом канал, соединяющий камеру рабочего хода с источником рабочей среды, выполнен в корпусе, канал, соединяющий эту камеру с атмосферой, расположен в поршне, а канал, соединяющий камеру холостого хода с источником рабочей среды, находится в патрубке поршня и в поршне.2. Пневмоударник по п.1, отличающийся тем, что на боковой поверхности патрубка поршня выполнены отверстия, которые соединяют камеру рабочего хода с источником рабочей среды при выдвинутом хвостовике рабочего инструмента.