УПРАВЛЯЮЩИЙ КЛАПАН, УДАРНОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЦИКЛОМ РАБОТЫ УДАРНОГО УСТРОЙСТВА Российский патент 2008 года по МПК B25D9/16 

Изобретение относится к управляющему клапану, который перемещается назад и вперед и приспособлен для открытия и закрытия каналов, находящихся под давлением и проходящих к ударному устройству. Более того, изобретение относится к способу управления циклом работы ударного устройства и к ударному устройству для дробления камней.

При дроблении камней используются отбойные молотки и перфораторы, которые снабжены ударным устройством для придания ударных импульсов камню через инструмент. Ударное устройство содержит ударный элемент, такой как ударный поршень, рабочие поверхности которого могут находиться под воздействием среды под давлением, причем ударный элемент приспособлен для произведения необходимых ударных импульсов. Среда повышенного давления, которая воздействует на ударный элемент, может направляться с помощью управляющего клапана, который соединен с открытыми и закрытыми каналами среды под давлением. Было обнаружено, что, когда управляющий клапан имеет возможность очень быстрого открытия и закрытия, большое количество кинетической энергии сообщается клапану в соответствии с его массой и скоростью. Таким образом, проблема, связанная с существующими управляющими клапанами, состоит в том, что при их использовании требуется большое количество энергии.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей изобретения является разработка нового и улучшенного управляющего клапана и ударного устройства, а также способа управления циклом работы ударного устройства.

Управляющий клапан согласно настоящему изобретению отличается тем, что, когда управляющий элемент перемещается в первое управляющее направление из среднего положения к первому крайнему положению, вторая рабочая область приспособлена для закрытия и образования области повышенного давления, и, соответственно, когда управляющий элемент перемещается во втором управляющем направлении из среднего положения во второе крайнее положение, первая рабочая область приспособлена для закрытия и создания закрытой области повышенного давления, при этом среда повышенного давления в закрытой области повышенного давления приспособлена для сжатия и преобразования кинетической энергии управляющего элемента в энергию давления, и энергия давления в закрытой области повышенного давления преобразуется обратно в кинетическую энергию, когда управляющий элемент меняет свое направление.

Способ согласно изобретению отличается образованием закрытой области повышенного давления во второй рабочей области, когда управляющий элемент перемещается в первом управляющем направлении к крайнему положению, и образованием закрытой области повышенного давления в первой рабочей области, когда управляющий элемент перемещается во втором управляющем направлении в крайнее положение, сжатием среды под давлением в закрытой области повышенного давления и преобразованием кинетической энергии управляющего элемента в энергию давления, и обратным преобразованием энергии давления в закрытой области повышенного давления в кинетическую энергию, когда управляющий элемент меняет свое направление.

Ударное устройство согласно изобретению отличается тем, что когда управляющий элемент управляющего клапана перемещается в первом управляющем направлении из среднего положения в первое крайнее положение, вторая рабочая область приспособлена для закрытия и образования закрытой области повышенного давления, и, соответственно, когда управляющий элемент перемещается во второе управляющее направление из среднего положения во второе крайнее положение, первая рабочая область приспособлена для закрытия и образования закрытой области повышенного давления; при этом среда повышенного давления в закрытой области повышенного давления приспособлена для сжатия и преобразования кинетической энергии управляющего элемента в энергию давления, энергия давления в закрытой области повышенного давления преобразуется обратно в кинетическую энергию, когда управляющий элемент меняет свое направление, причем управляющий клапан обеспечивает выполнение цикла работы без внешнего управления.

Основная идея, лежащая в основе изобретения, заключается в том, что управляющий клапан включает управляющий элемент, который может перемещаться назад и вперед в первом управляющем направлении и во втором управляющем направлении и который приспособлен для управления потоками среды повышенного давления, которые направляются через управляющий клапан в одну или более рабочих областей повышенного давления ударного элемента, или из них. Более того, закрытая область повышенного давления образуется в управляющем клапане как в первом, так и во втором управляющем направлении, когда управляющий элемент достигает своих крайних положений. В этом случае среда повышенного давления в закрытой области повышенного давления сжимается и сохраняет кинетическую энергию управляющего элемента в виде энергии давления. Энергия давления преобразуется обратно в кинетическую энергию, когда управляющий элемент меняет свое направление в своих крайних положениях.

Преимущество изобретения заключается в том, что клапану не требуется внешнее управление, но клапан может повторять цикл работы так долго, как долго среда повышенного давления будет в него подаваться. Таким образом, управление циклом работы ударного устройства очень простое. Более того, конструкция управляющего клапана может быть относительно простой. Дополнительное преимущество управляющего клапана согласно изобретению заключается в том, что мощность, необходимая для работы управляющего клапана, может быть относительно низкой, независимо от того факта, что рабочая частота управляющего клапана высокая.

Основная идея, лежащая в основе изобретения, заключается в том, что управляющий элемент приспособлен для открытия двух или более параллельных каналов среды повышенного давления по существу одновременно, когда управляющий элемент перемещается в первом управляющем направлении и/или во втором управляемом направлении. В этом случае среда повышенного давления может проходить вдоль двух или более каналов к одной или более рабочим поверхностям ударного устройства для обеспечения ударного импульса. Направление потока среды повышенного давления является одинаковым в параллельных каналах. Кроме того, в ряде вариантов осуществления ударного устройства среда повышенного давления может направляться от рабочей поверхности ударного устройства с помощью управляющего элемента вдоль ряда параллельных каналов в выпускной канал, в результате чего производится ударный импульс.

Основная идея, лежащая в основе изобретения, заключается в том, что передвижение назад и вперед управляющего элемента, то есть один цикл работы, обеспечивает открытие и закрытие каналов среды повышенного давления так, что в ударном устройстве производится несколько ударных импульсов за один цикл работы. Например, ударное устройство может быть приспособлено для обеспечения 2, 4 или 6 ударных импульсов за цикл работы управляющего клапана. Когда цикл работы управляющего клапана включает несколько моментов соединения, рабочая частота клапана может быть в несколько раз меньше, чем рабочая частота ударного устройства. В момент соединения поток среды повышенного давления может быть направлен в одном направлении к ударному устройству или от него. Альтернативно, в момент соединения поток среды повышенного давления может быть направлен к ударному устройству вдоль первых каналов и от ударного устройства вдоль вторых каналов. Таким образом, управляющий клапан приспособлен для открытия соединения между двумя или более каналами среды повышенного давления в момент соединения.

Основная идея, лежащая в основе изобретения, заключается в том, что управляющий клапан содержит корпус и управляющий элемент в виде втулки. Управляющий элемент установлен внутри втулки и может перемещаться в управляющем направлении. На внешней периферии управляющего элемента предусмотрены несколько рабочих поверхностей, каждая из которых расположена в области, окружающей управляющий элемент. Управляющий элемент может перемещаться под воздействием давления среды повышенного давления в рабочих областях, которое также воздействует на давление, действующее на рабочие поверхности повышенного давления. Кроме того, управляющий элемент содержит одну или несколько выемок, проходящих от внешней поверхности втулки к ее внутренней поверхности. С помощью перемещения управляющего элемента выемки могут быть направлены к каналам среды повышенного давления, предусмотренным в корпусе, и от них для управления потоками среды повышенного давления.

Основная идея, лежащая в основе изобретения, заключается в том, что на внешней части управляющего элемента есть выступ, который приспособлен для открытия и закрытия соединения из рабочих областей управляющего элемента в выпускной канал, когда управляющий элемент перемещается. Более того, перемещение управляющего элемента в управляющем направлении обеспечивает открытие и закрытие соединения из первого управляющего канала повышенного давления в первую рабочую область. Соответственно, перемещение управляющего элемента в управляющем направлении обеспечивает открытие и закрытие соединения из второго управляющего канала повышенного давления во вторую рабочую область. На внешней периферии втулки на обеих сторонах выступа предусмотрены выемки. Благодаря выемкам объем рабочих областей повышенного давления больше, поэтому большее количество энергии может быть в них сохранено.

Основная идея, лежащая в основе изобретения, заключается в том, что внутри управляющего элемента в виде втулки установлена часть корпуса. В части корпуса предусмотрены дополнительные области, которые соединены с рабочими областями с помощью соединительных каналов. Целью вспомогательных областей является увеличение объема рабочих областей повышенного давления. Когда рабочие области повышенного давления имеют достаточно большой объем, в них может быть сохранено достаточное количество энергии давления, которая может быть использована для перемещения управляющего элемента.

Основная идея, лежащая в основе изобретения, заключается в том, что управляющий элемент представляет собой вытянутый объект, который перемещается назад и вперед в продольном направлении.

Основная идея, лежащая в основе изобретения, заключается в том, что управляющий элемент содержит периферию или часть периферии, при этом управляющий элемент перемещается назад и вперед в направлении периферии.

Основная идея, лежащая в основе изобретения, заключается в том, что по существу постоянное давление среды повышенного давления поступает в управляющие каналы управляющего клапана.

Основная идея, лежащая в основе изобретения, заключается в том, что средой повышенного давления является гидравлическая жидкость.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Далее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:

на Фиг.1 изображен схематический вид поперечного сечения ударного устройства в положении, когда ударный поршень готов вернуться для нового удара,

на Фиг.2 изображен схематический вид поперечного сечения ударного устройства на Фиг.1 в положении, когда ударный поршень начинает ударное перемещение,

на Фиг.3 изображен схематический вид управляющего клапана согласно изобретению,

на Фиг.4 изображен схематический вид другого варианта управляющего клапана согласно изобретению,

на Фиг.5 изображен схематический вид поперечного сечения ударного устройства, когда быстрый выпуск среды повышенного давления от поверхности ударного элемента создает ударный импульс, и

на Фиг.6 схематически изображена часть управляющего клапана изобретения с одного конца, где управляющий элемент управляющего клапана представляет собой объект, который может перемещаться назад и вперед в направлении периферии.

Для ясности на чертежах изобретение показано в упрощенном виде. Одинаковые ссылочные позиции на чертежах обозначают одинаковые элементы.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На Фиг.1 и 2 показана конструктивная схема и принцип работы ударного устройства 1. В данном случае ударное устройство 1 содержит ударный поршень 8а, который перемещается назад и вперед в ударном направлении А, и в обратном направлении В посредством среды повышенного давления, ударная поверхность 18 которого приспособлена для удара инструмента 17, находящегося перед ударным поршнем 8а, и для обеспечения ударного импульса в инструменте 17 для дробления камней. Ударный поршень 8а, таким образом, функционирует как ударный элемент 8, который производит ударные импульсы. Таким образом, рабочим циклом ударного поршня 8а можно управлять, управляя средой повышенного давления в области 20 повышенного давления, действующей на ударный поршень 8а, с помощью управляющего клапана 2. В некоторых вариантах осуществления изобретения также возможно управлять давлением, действующим на другие области повышенного давления, например на область повышенного давления 11. Средой повышенного давления обычно является гидравлическая жидкость.

На Фиг.1 показан ударный поршень 8а в момент удара инструмента 17, который готов возвратиться в обратном направлении В для нового удара. Управляющий клапан 2 обеспечивает открытие соединения из области 20 повышенного давления в задней части ударного поршня 8а с каналом 7с, проходящим к резервуару, в этом случае давление среды повышенного давления по существу не действует на рабочую поверхность 9 на задней части ударного поршня 8а. Когда обеспечивается соединение между источником давления 30 с областью повышенного давления 11 вокруг ударного поршня 8а через канал 10, в этом случае давление среды повышенного давления действует на рабочие поверхности 12а и 12с ударного поршня 8а, которые имеют такие размеры, что ударный поршень 8а начинает обратное движение в направлении В.

На Фиг.2 показан ударный поршень 8а, когда он готов начать ударное движение в направлении А. Управляющий клапан 2 обеспечивает открытие соединения из канала 7а к каналу 7b и далее к области 20 повышенного давления, в этом случае давление среды повышенного давления, подаваемой от источника 30 повышенного давления, действует на рабочую поверхность 9. Рабочие поверхности в направлении А значительно больше, чем рабочие поверхности повышенного давления, действующие на ударный поршень 8а при обратном движении в направлении В, в этом случае ударный поршень 8а начинает перемещение к инструменту 17 с большим ускорением и ударяет его. В варианте, показанном на Фиг.1 и 2, положение ударного поршня может определяться соответствующим средством, и информация о положении может быть использована для управления рабочим циклом ударного поршня.

Совершенно понятно для специалиста в данной области техники, что ударное устройство 1 может быть выполнено отличным от того, которое приведено для примера на Фиг.1 и 2. Ударный элемент 8 может содержать различные выступы и рабочие поверхности. Более того, управляющий клапан 2 может быть приспособлен для управления средой повышенного давления для всех рабочих поверхностей или только для некоторых рабочих поверхностей.

На Фиг.3 показан вариант осуществления управляющего клапана 2 согласно изобретению. Средство, относящееся к использованию управляющего клапана 2, расположено в рабочей части 90, выполненной в первой части клапана, и средство, относящееся к управлению средой повышенного давления, то есть средство соединения расположено в управляющей части 91, выполненной во второй части клапана. Управляющий клапан 2 содержит корпус 3 и управляющий элемент 5. Управляющий элемент 5 может представлять собой вытянутый элемент в виде втулки, который может перемещаться в осевом направлении по отношению к корпусу 3. Управляющий элемент 5 содержит первую рабочую поверхность 60, которая действует в направлении А и соединена с первой рабочей областью 61 повышенного давления управляющего клапана 2. Более того, управляющий элемент 5 содержит вторую рабочую поверхность 62, которая действует в направлении В и соединена со второй областью 63 повышенного давления управляющего клапана 2. На внешней периферии управляющего элемента 5 предусмотрен выступ 64, который обеспечивает открытие или закрытие соединения из рабочих областей 61, 63 повышенного давления, к выпускному каналу 65, когда управляющий элемент 5 перемещается в осевом направлении. Кроме того, перемещение управляющего элемента 5 в осевом направлении обеспечивает открытие или закрытие соединения из первого управляющего канала 66 повышенного давления к первой рабочей области повышенного давления 61. Соответственно, управляющий элемент 5 обеспечивает открытие и закрытие соединения из второго управляющего канала 67 повышенного давления ко второй рабочей области 63 повышенного давления. Как видно на Фиг.3, с обеих сторон выступа 62 на внешней периферии втулки выполнены выемки. Благодаря выемкам объем рабочих областей 61 и 63 повышенного давления увеличивается. Кроме того, рабочие области 61 и 63 повышенного давления соединены с дополнительными областями 70 и 71, по выбору выполненными в части 3а корпуса внутри втулки, через соединительные каналы 68 и 69. Назначением дополнительных областей 70 и 71 является увеличение объема рабочих областей 61 и 63 повышенного давления. В ряде случаев только выемки 80, выполненные в управляющем элементе 5, или альтернативно, только дополнительные области 70 и 71 могут увеличивать объем рабочих областей 61 и 63 повышенного давления. Когда рабочие области 61, 63 повышенного давления имеют достаточно большой объем, энергия давления сохраняется в них для использования при перемещении в осевом направлении управляющего элемента 5, как будет описано позднее. На Фиг.3 показан управляющий элемент 5 в среднем положении, из которого он может перемещаться в направлении А в первое крайнее положение и, соответственно, в направлении В во второе крайнее положение. Таким образом, управляющий элемент 5 может осуществлять функцию управления в обоих крайних положениях, а также в среднем положении.

Управляющий элемент 5 на Фиг.3 включает несколько параллельных выпускных каналов 72а-72с, вдоль которых проходит среда повышенного давления из ударного устройства 1 в канал 73, проходящий в резервуар, когда управляющий элемент 5 находится в среднем положении. Если управляющий элемент 5 перемещается из среднего положения в направлении А или В, соединение из параллельных отводящих каналов 72а-72с к каналу 73 будет закрыто. В то же время открывается соединение от канала 74 повышенного давления к рабочим каналам 75а или 75b повышенного давления. Следовательно, цикл работы управляющего клапана 2, показанного на Фиг.3, содержит несколько моментов соединения. Когда управляющий клапан 2 на Фиг.3 перемещается из первого крайнего положения ко второму крайнему положению, могут иметь место две функции управления во время этого перемещения в одну сторону слева направо: в первом крайнем положении среда повышенного давления проходит к ударному устройству 1 вдоль канала 75а среды повышенного давления; в среднем положении среда повышенного давления проходит от ударного устройства 1 вдоль параллельных выпускных каналов 72а-72с в резервуар; и во втором крайнем положении среда повышенного давления проходит в ударное устройство 1 вдоль канала 75b. Управляющий клапан 2 может быть соединен с ударным устройством 1 так, что осевое перемещение управляющего элемента 5 в направлении А или В производит один импульс в ударном устройстве 1. В этом случае рабочая частота ударного устройства 1 может быть в два раза выше рабочей частоты управляющего клапана 2. Если цикл работы управляющего клапана 2 предусматривается с несколькими моментами соединения, то может быть произведено большее число ударов в ударном устройстве за один цикл работы управляющего клапана 2. В этом случае отношение частоты срабатывания управляющего клапана 2 к частоте ударов ударного устройства 1 может составлять, например, одну четвертую, одну шестую и так далее. Число параллельных выпускных каналов 72а-72с, которые открываются по существу одновременно, может быть выбрано так, чтобы параллельные каналы вместе образовывали существенно большую площадь поперечного сечения, которая обеспечивает быстрое перемещение необходимого потока через клапан.

Управляющий клапан 2, показанный на Фиг.3, может быть приспособлен для независимого изменения своего положения без какого-либо внешнего управления. Когда управляющий элемент 5 находится в первой крайнем положении, то есть переместился влево, вторая рабочая область 63 повышенного давления соединяется со вторым управляющим каналом 67 повышенного давления. Поскольку в этом случае первая рабочая область 61 повышенного давления соединяется с выпускным каналом 65, сила действует на управляющий элемент 5, пытаясь переместить элемент в направлении В. В то же время энергия давления сохраняется во второй рабочей области 63 повышенного давления и в принадлежащей ей дополнительной области 71. Когда управляющий элемент 5 перемещается из крайнего положения d0 в направлении В в заранее определенную точку dp, соединение из второго управляющего канала 67 повышенного давления ко второй области 63 повышенного давления закрыто. В этом случае соединение из второй рабочей области 63 повышенного давления к выпускному каналу 65 все еще закрыто. Энергия давления, сохраненная во второй рабочей области 63 повышенного давления, заставляет управляющий элемент 5 продолжать перемещаться в направлении В. Это означает, что сжатая среда повышенного давления во второй рабочей области 63 повышенного давления расширяется так, что энергия давления преобразуется в кинетическую энергию. Когда управляющий элемент 5 достигает заранее определенной точки dt, выступ 64 открывает соединение из второй рабочей области 63 повышенного давления к выпускному каналу 65. Когда управляющий элемент 5 перемещается дальше в направлении В, проходя среднее положение, выступ 64 закрывает соединение из первой рабочей области 61 повышенного давления к выпускному каналу 65. В результате этого давление в первой рабочей области 61 повышенного давления поднимается, так как управляющий элемент 5 перемещается дальше направо. Когда управляющий элемент 5 продолжает перемещаться в направлении В, открывается соединение из первой рабочей области 61 повышенного давления к первому управляющему каналу 66 повышенного давления. В этом случае некоторое количество среды повышенного давления, действующей на первую рабочую область 61 повышенного давления, может проникнуть в первый управляющий канал 66 повышенного давления. Кинетическая энергия управляющего элемента 5 постоянно уменьшается по мере того, как управляющий элемент перемещается в крайнее положение. Наконец, сила, действующая на первую рабочую поверхность 60 управляющего элемента 5 останавливает управляющий элемент 5 и заставляет его поменять свое направление. Затем управляющий элемент 5 начинает ускоряться в противоположном направлении А. Поскольку конструкция и функционирование управляющего клапана симметричны в обоих направлениях, описанные выше шаги повторяются. Управляющий элемент 5 продолжает перемещение назад и вперед без внешнего управления до тех пор, пока среда повышенного давления подается в управляющие каналы 66 и 67 повышенного давления.

В управляющем клапане 2 согласно изобретению перемещение управляющего элемента 5 в крайние положения может ослабляться закрытыми областями повышенного давления. Так как управляющий элемент 5 не останавливается механически, то благодаря этому осевые поверхности корпуса 3 и управляющий элемент 5 не подвергаются механическому износу.

Более того, управляющий клапан 2 может включать средство регулирования управляющего элемента 5, исключающее остановку этого элемента в среднем положении, когда клапан 2 останавливается. Это средство приспособлено для регулирования управляющего элемента 5 таким образом, чтобы он передвигался к одному из своих крайних положений, и, когда давление среды повышенного давления снова обеспечивается в клапане 2, он начинает перемещаться назад и вперед согласно своему циклу работы. На Фиг.3 показан вариант осуществления, в котором установлены соединения от областей на концах управляющего элемента 5 к резервуару вдоль каналов 100 и 101.

Выемки 80 и 81 в управляющем клапане 2 могут иметь другую конструкцию. Например, в некоторых вариантах выемки 80 вообще могут не применяться, в этом случае только дополнительные области 70 и 71 приспособлены для увеличения управляющих областей повышенного давления 61 и 63 необходимым образом. Более того, на внутренней периферии втулки может быть выполнен выступ 64, и внутри втулки могут быть образованы управляющие области 61 и 63 повышенного давления и, по выбору, выемки. В этом случае дополнительные области 70, 71 могут быть образованы на внешней периферии втулки.

Управляющий клапан 2, показанный на фиг.4, приспособлен для движения назад и вперед между своими крайними положениями таким образом, как показано для управляющего клапана на Фиг.3. Разница между этим вариантом и тем, который показан на Фиг.3, заключается в том, что управляющий элемент 5 приспособлен не только для открытия и закрытия параллельных выпускных каналов 72а-72с для перемещения среды повышенного давления от ударного устройства 1 к каналу 73, ведущему к резервуару. Ударное устройство 1 может быть постоянно соединено с источником давления, из которого среда повышенного давления подается к одной или более рабочим поверхностям в ударном элементе. Ударные импульсы, необходимые для дробления камней, могут быть произведены с помощью быстрого выпуска среды повышенного давления, действующей на ударный элемент, в резервуар.

Более того, возможно создать управляющий клапан 8 согласно изобретению, в котором одно перемещение назад и вперед управляющего элемента 5 приспособлено для открытия и закрытия каналов среды повышенного давления так, чтобы производилось несколько ударных импульсов в ударном устройстве 1, например 2, 4 или 6 ударных импульсов за цикл работы клапана. Таким образом, может быть снижена рабочая частота управляющего клапана 8. С другой стороны, при использовании управляющего клапана, который способен производить несколько ударных импульсов за один цикл работы, ударная частота ударного устройства 1 может быть увеличена без рабочей частоты управляющего клапана 8, представляющей собой ограничивающий фактор. Перемещение управляющего элемента 5 в управляющем направлении может быть уменьшено согласно числу моментов соединения в рабочем цикле клапана: чем больше число моментов соединения, тем длиннее может быть перемещение управляющего элемента 5. Кроме того, так как скорость управляющего элемента 5 может быть разной при различных моментах соединения, размер каналов, выполненных в корпусе 3 управляющего клапана, может быть таким, чтобы канал открывался по существу на одинаковое время для каждого момента соединения.

Поскольку управляющий клапан 2 согласно изобретению не требует внешнего управления, легко управлять циклом работы ударного устройства 1 и конструкция управляющего клапана 2 может быть относительно простой. Кроме того, на работу управляющего клапана 2 можно влиять различными способами, задавая размеры вышеупомянутых точек открытия dp и dt надлежащим образом и воздействуя на рабочее давление, действующее на управляющие каналы 66 и 67 повышенного давления. Другое преимущество вариантов, показанных на Фиг.3 и 4, заключается в том, что потери давления в них небольшие. Это происходит из-за того факта, что для точек dp и dt можно устанавливать такие размеры, чтобы соединение от управляющих каналов 66 и 67 повышенного давления к рабочим областям 61 и 63 повышенного давления не открывалось до тех пор, пока давление, действующее на рабочие области 61 и 63 повышенного давления не повысилось до того, чтобы соответствовать давлению, действующему на управляющие каналы 66 и 67 повышенного давления, вследствие перемещения управляющего элемента 5. Более того, для точек dp и dt можно устанавливать такие размеры, чтобы соединение от рабочих областей 61 и 63 повышенного давления к выпускным каналам 61 и 63 не открывалось до тех пор, пока давление в рабочих каналах 61 и 63 повышенного давлении не уменьшится до уровня, по существу соответствующего давлению в резервуаре.

Вместо втулки, показанной на Фиг.3 и 4, управляющий элемент 5 может представлять собой объект другого вида, который может перемещаться в продольном направлении. Управляющим элементом 5 может быть, например, каретка или штифт, в таком случае управляющий клапан 2 может быть золотниковым клапаном. В этом случае управляющий элемент 5 также может иметь среднее положение и первое и второе крайние положения. Параллельные каналы повышенного давления/выпуска могут быть выполнены так, чтобы соединяться в среднем или крайнем положении управляющего элемента 5. Более того, если цикл работы управляющего клапана 2 содержит несколько моментов соединения, между средним положением и крайним положением может происходить один или более моментов соединения.

Управляющий клапан, управляющий элемент которого приспособлен для перемещения между средним положением и крайним положением, в зависимости от конструкции ударного устройства может быть приспособлен для направления потоков среды повышенного давления вдоль каналов в направлении или от рабочей поверхности ударного элемента, или к рабочей поверхности для произведения ударного импульса.

На Фиг.5 показано существенно упрощенное «ударное устройство компрессионного стержня». В ударном устройстве 1 такого типа ударный элемент не перемещается назад и вперед посредством среды повышенного давления, а ударные импульсы производятся путем изменения давления среды повышенного давления на поверхности 9 ударного элемента 8. Давление среды повышенного давления обеспечивается в рабочей области 20 повышенного давления с помощью управляющего клапана 2, который заставляет ударный элемент 8 перемещаться вдоль корпуса 24 в направлении В и производить сжатие. В этом варианте осуществления ударный элемент 8 функционирует как компрессионный стержень. Когда давление, действующее на поверхность 9 ударного элемента, быстро выпускается из рабочей области 20 повышенного давления с помощью управляющего клапана 2, ударный элемент 8 возвращается к своей первоначальной длине и производит ударный импульс в инструменте 17. Управляющий клапан 2 согласно изобретению не требует внешнего управления, поэтому его также легко установить в ударном устройстве 1 этого типа. Кроме того, потребляемая мощность управляющего клапана 2 согласно изобретению значительно меньше, чем потребляемая мощность обычных клапанов, что, естественно, улучшает эффективность работы ударного устройства 1. Более того, можно также использовать управляющий клапан 2, для которого предусматривается несколько моментов соединения за цикл работы клапана. В этом случае ударное устройство компрессионного стрежня может иметь очень высокую ударную частоту. Рабочая частота управляющего клапана 2, однако, может быть в несколько раз меньше, чем ударная частота ударного устройства.

Управляющий клапан 2 согласно изобретению также позволяет передавать импульсы давления непосредственно от резервуара повышенного давления к рабочей поверхности ударного элемента для произведения ударных импульсов.

На Фиг.6 показана часть управляющего клапана 2 согласно изобретению, управляющий элемент 5 которого представляет собой элемент, который перемещается назад и вперед в направлении к периферии. Управляющий элемент 5 может быть выполнен, например, в виде втулки, или он может иметь поперечное сечение в виде кольцевой части. В этом случае управляющий элемент 5 имеет внешнюю периферию 5а и внутреннюю периферию 5b. Управляющий элемент 5 может перемещаться назад и вперед в направлении А и В согласно циклу работы. Управляющий элемент 5 может перемещаться согласно тому же принципу, что и управляющий элемент 5, показанный на Фиг.3 и 4, который перемещается в продольном направлении. Согласно изобретению закрытые области повышенного давления образуются, когда управляющий элемент 5 перемещается от среднего положения, показанного на Фиг.6, к любому из крайних положений. В этом случае кинетическая энергия управляющего элемента 5 может быть преобразована в энергию давления в закрытой области повышенного давления. Управляющий элемент 5 может быть приспособлен для открытия и закрытия одного или более каналов 72 среды повышенного давления. В управляющем элементе 5 также может быть предусмотрено несколько параллельных каналов среды повышенного давления, которые открываются практически одновременно и в которых направление потока одинаковое. В этом типе управляющего клапана 2 также могут быть предусмотрены выемки и дополнительные области 70, 71. Одно или более средств для образования закрытых областей повышенного давления, показанных на Фиг.6, могут быть предусмотрены на внешней периферии 5а управляющего элемента 5. В ряде случаев средства для образования закрытых областей повышенного давления также могут быть установлены на внутренней периферии 5b управляющего элемента 5.

Следует отметить, что управляющий клапан настоящего изобретения также предпочтительно использовать в ударных устройствах другого типа, предназначенных для дробления камней. Это не только производственная технология ударных импульсов в ударном устройстве или устройство для дробления камней, относящиеся к изобретению, но и управление и структура цикла работы управляющего клапана.

Чертежи и относящиеся к ним описания предназначены только для иллюстрации сущности изобретения. Детали изобретения могут меняться в объеме изобретения.

Изобретение относится к ударным устройствам и управляющим клапанам для ударных устройств. Управляющий клапан для управления циклом работы ударного устройства содержит корпус, включающий область, по меньшей мере, два канала среды повышенного давления, соединенные с указанной областью корпуса, управляющий элемент, по меньшей мере, первую рабочую область повышенного давления и, по меньшей мере, вторую рабочую область повышенного давления. Управляющий элемент установлен в упомянутой области корпуса, выполнен с возможностью перемещения назад и вперед в первом направлении и во втором направлении и предназначен для открытия и закрытия каналов среды повышенного давления. Управляющий элемент выполнен с возможностью перемещения в первом направлении из среднего положения к первому крайнему положению. Вторая рабочая область повышенного давления выполнена из условия закрытия и создания закрытой области повышенного давления и, соответственно, перемещения управляющего элемента во втором направлении из среднего положения ко второму крайнему положению. Первая рабочая область повышенного давления выполнена из условия закрытия и создания закрытой области повышенного давления. В результате упрощается конструкция управляющего клапана и управление циклом работы ударного устройства. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Управляющий клапан для управления циклом работы ударного устройства, содержащий корпус (3), включающий область (4), по меньшей мере, два канала (73, 74, 7b) среды повышенного давления, соединенных с областью (4), управляющий элемент (5), установленный в области (4) в корпусе (3), выполненный с возможностью перемещения назад и вперед в первом направлении (А) и во втором направлении (В), и дополнительно приспособленный для открытия и закрытия каналов среды повышенного давления при перемещении управляющего элемента (5) назад и вперед согласно его циклу работы, по меньшей мере, первую рабочую область (61) повышенного давления и, по меньшей мере, вторую рабочую область (63) повышенного давления, первый управляющий канал (66) повышенного давления для подачи среды повышенного давления в первую рабочую область (61) повышенного давления при изменении управляющим элементом (5) своего направления, второй управляющий канал (67) повышенного давления для подачи среды повышенного давления во вторую рабочую область (63) повышенного давления при изменении управляющим элементом (5) своего направления, по меньшей мере, первую рабочую поверхность (60), приспособленную для перемещения управляющего элемента (5) в первом направлении (А) посредством воздействия давления среды повышенного давления, действующей на первую рабочую область (61), и, по меньшей мере, вторую рабочую поверхность (62) повышенного давления, приспособленную для перемещения управляющего элемента (5) во втором направлении (В) посредством влияния среды повышенного давления, действующей во второй рабочей области (63) повышенного давления, отличающийся тем, что управляющий элемент (5) выполнен таким образом, что при его перемещении в первом направлении (А) из среднего положения к первому крайнему положению вторая рабочая область (63) повышенного давления обеспечивает закрытие и создание закрытой области повышенного давления и, соответственно, при перемещении управляющего элемента (5) во втором направлении (В) из среднего положения ко второму крайнему положению первая рабочая область (61) повышенного давления обеспечивает закрытие и создание закрытой области повышенного давления, при этом среда повышенного давления в закрытой области повышенного давления обеспечивает возможность сжатия и преобразования кинетической энергии управляющего элемента (5) в энергию давления, и преобразование энергии давления в закрытой области повышенного давления обратно в кинетическую энергию при изменении управляющим элементом (5) своего направления.2. Управляющий клапан по п.1, отличающийся тем, что управляющий элемент (5) выполнен в виде вытянутой втулки, включающей внешнюю периферию и внутреннюю периферию, а вокруг управляющего элемента (5) в области (4) корпуса (3) образованы рабочие области (61, 63) повышенного давления, и на внешней периферии управляющего элемента (5) в первой рабочей области (61) повышенного давления выполнена первая выемка (80) и, соответственно, во второй рабочей области (63) повышенного давления выполнена первая выемка (80) для увеличения объема указанных рабочих областей (61, 63) повышенного давления.3. Управляющий клапан по п.1 или 2, отличающийся тем, что управляющий элемент (5) выполнен в виде вытянутой втулки, включающей внешнюю периферию и внутреннюю периферию, корпус имеет часть (3а) корпуса, находящуюся внутри управляющего элемента (5), установленную неподвижно по отношению к корпусу (3) и содержащую внешнюю периферию, управляющий элемент (5) выполнен с возможностью перемещения в кольцевой области между корпусом (3) и частью (3а) корпуса, на внешней периферии части (3а) корпуса в первой рабочей области (61) повышенного давления выполнена вторая выемка (81) и, соответственно, во второй рабочей области (63) повышенного давления выполнена вторая выемка (81), между внутренней периферией управляющего элемента (5) и второй выемкой (81) образована дополнительная область (70, 71), и между рабочей областью (61, 63) повышенного давления и второй выемкой (81) образован соединительный канал (68, 69) для соединения дополнительной области (70, 71) с рабочей областью (61, 63) повышенного давления.4. Управляющий клапан по п.1, отличающийся тем, что он содержит, по меньшей мере, два параллельных канала повышенного давления, в которых направление потока среды повышенного давления одинаковое, при этом управляющий элемент (5) выполнен с возможностью перемещения в одном направлении для обеспечения открытия соединения из параллельных каналов повышенного давления через управляющий клапан (2) по существу одновременно.5. Управляющий клапан по п.1, отличающийся тем, что он выполнен из условия обеспечения его рабочего цикла созданием множества соединений для открытия и закрытия каналов повышенного давления, при этом один цикл работы управляющего клапана (2) из первого крайнего положения во второе крайнее положение и обратно обеспечивает создание, по меньшей мере, двух ударных импульсов в ударном устройстве (1).6. Управляющий клапан по п.1, отличающийся тем, что управляющий элемент (5) выполнен в виде вытянутого элемента, выполненного с возможностью перемещения назад и вперед в продольном направлении в первом направлении (А) и во втором направлении (В).7. Управляющий клапан по п.1, отличающийся тем, что управляющий элемент (5) содержит периферию или часть периферии и выполнен с возможностью перемещения назад и вперед в направлении периферии в первом направлении (А) и во втором направлении (В).8. Способ управления циклом работы ударного устройства, включающий обеспечение давления среды повышенного давления, по меньшей мере, на одной рабочей поверхности (9) ударного элемента (8), предусмотренного в ударном устройстве (1) для произведения ударного импульса, использование, по меньшей мере, одного управляющего клапана (2) для направления среды повышенного давления, причем управляющий клапан содержит, по меньшей мере, корпус (3) и управляющий элемент (5), перемещение управляющего элемента (5) назад и вперед в первом направлении (А) и во втором направлении (В) согласно его циклу работы, открытие и закрытие каналов среды повышенного давления, проходящих к ударному устройству (1) согласно рабочему циклу управляющего элемента (5), направление среды повышенного давления на первую рабочую поверхность (60) при соединении с первой рабочей областью (61) повышенного давления в управляющем элементе (5) для перемещения управляющего элемента (5) в первом направлении (А), и направление среды повышенного давления на вторую рабочую поверхность (62) при соединении со второй рабочей областью (63) повышенного давления в управляющем элементе (5) для перемещения управляющего элемента (5) во втором направлении (В), отличающийся тем, что обеспечивают образование закрытой области повышенного давления во второй рабочей области (63) повышенного давления при перемещении управляющего элемента (5) в первом направлении (А) к крайнему положению, образование закрытой области повышенного давления в первой рабочей области (61) повышенного давления при перемещении управляющего элемента (5) во втором направлении (В) к крайнему положению, сжатие среды повышенного давления в закрытой области повышенного давления и преобразование кинетической энергии управляющего элемента (5) в энергию давления и преобразование обратно энергии давления в закрытой области повышенного давления в кинетическую энергию при изменении управляющим элементом (5) своего направления.9. Способ по п.8, отличающийся тем, что производят несколько ударных импульсов за один цикл работы управляющего клапана (2) в ударном устройстве (1).10. Способ по п.8 или 9, отличающийся тем, что направляют, по меньшей мере, два параллельных потока среды повышенного давления через управляющий клапан (2), по меньшей мере, на одну рабочую поверхность (9) ударного элемента (8) для произведения ударного импульса.11. Способ по п.8 или 9, отличающийся тем, что направляют, по меньшей мере, два параллельных потока среды повышенного давления через управляющий клапан (2), по меньшей мере, от одной рабочей поверхности (9) ударного элемента (8) для произведения ударного импульса.12. Способ по п.8, отличающийся тем, что обеспечивают подачу среды повышенного давления через первый управляющий канал (66) повышенного давления, по существу при постоянном давлении, в первую рабочую область (61) повышенного давления, и подачу среды повышенного давления через второй управляющий канал (67) повышенного давления, по существу при постоянном давлении, во вторую рабочую область (63) повышенного давления.13. Способ по п.8, отличающийся тем, что перемещают управляющий элемент (5), выполненный вытянутым, в продольном направлении.14. Способ по п.8, отличающийся тем, что перемещают управляющий элемент (5) в направлении его периферии.15. Ударное устройство для дробления камней, содержащее, по меньшей мере, корпус (24), ударный элемент (8), расположенный в области, образованной в корпусе (24), и содержащий, по меньшей мере, одну рабочую поверхность (9), которая соединена, по меньшей мере, с одним каналом среды повышенного давления для осуществления ударным элементом (8) ударного импульса путем воздействия на среду повышенного давления, направленную на рабочую поверхность, по меньшей мере, один управляющий клапан (2), содержащий управляющий элемент (5), выполненный с возможностью перемещения назад и вперед и приспособленный для воздействия на подачу среды повышенного давления, по меньшей мере, одного канала среды повышенного давления, проходящего к ударному элементу (8), при этом управляющий клапан (2) содержит, по меньшей мере, первую рабочую область (61) повышенного давления и вторую рабочую область (63) повышенного давления, первый управляющий канал (66) повышенного давления для подачи среды повышенного давления в первую рабочую область (61) повышенного давления, второй управляющий канал (67) повышенного давления для подачи среды повышенного давления во вторую рабочую область (63) повышенного давления, по меньшей мере, первую рабочую поверхность (60), приспособленную для перемещения управляющего элемента (5) в первом направлении (А) посредством воздействия давления среды повышенного давления, действующей на первую рабочую область (61) повышенного давления; и, по меньшей мере, вторую рабочую поверхность (62) повышенного давления, которая приспособлена для перемещения управляющего элемента (5) во втором направлении (В) посредством воздействия давления среды повышенного давления, действующей на вторую рабочую область (63) повышенного давления, отличающееся тем, что управляющий элемент (5) выполнен таким образом, что при его перемещении в первом направлении (А) из среднего положения к первому крайнему положению вторая рабочая область (63) повышенного давления обеспечивает закрытие и создание закрытой области повышенного давления и, соответственно, при перемещении управляющего элемента (5) во втором направлении (В) из среднего положения ко второму крайнему положению первая рабочая область (61) повышенного давления обеспечивает закрытие и создание закрытой области повышенного давления, при этом среда повышенного давления в закрытой области повышенного давления обеспечивает возможность сжатия и преобразования кинетической энергии управляющего элемента (5) в энергию давления, и преобразование энергии давления в закрытой области повышенного давления обратно в кинетическую энергию при изменении управляющим элементом (5) своего направления, при этом управляющий клапан (2) выполнен из условия обеспечения своего цикла работы без внешнего управления.16. Ударное устройство по п.15, отличающееся тем, что оно выполнено из условия обеспечения рабочего цикла управляющего клапана (2) созданием нескольких соединений для открытия и закрытия каналов повышенного давления, при этом один цикл работы управляющего клапана (2) из первого крайнего положения во второе крайнее положение и обратно обеспечивает создание, по меньшей мере, двух ударных импульсов в ударном устройстве (1).17. Ударное устройство по п.15 или 16, отличающееся тем, что управляющий клапан (2) содержит, по меньшей мере, два параллельных канала повышенного давления, в которых направление потока среды повышенного давления одинаковое, при этом управляющий элемент (5) выполнен с возможностью перемещения в одном направлении для обеспечения открытия соединения из параллельных каналов повышенного давления через управляющий клапан (2) по существу одновременно.18. Ударное устройство по п.15, отличающееся тем, что ударный элемент (8) представляет собой компрессионный стержень и выполнен с возможностью сжатия вдоль корпуса (24) ударного устройства (1) посредством воздействия среды повышенного давления, передаваемого на рабочую поверхность (9) из условия обеспечения сжатия ударного элемента (8) в продольном направлении, а управляющий клапан (2) выполнен из условия обеспечения быстрого выпуска среды повышенного давления, действующей на рабочую поверхность (9) для обеспечения возвращения ударного элемента (8) к своей первоначальной длине и произведения им ударного импульса.