СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ УДАРНЫМ УСТРОЙСТВОМ С ГИДРАВЛИЧЕСКИМ ИЛИ ПНЕВМАТИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ И УДАРНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2010 года по МПК B25D9/26 

Область техники

Изобретение относится к способу управления ударным устройством с гидравлическим или пневматическим приводом, позволяющим установку инструмента, подвижного в продольном направлении относительно корпуса ударного устройства, и содержащим рабочую камеру и находящийся в ней передающий поршень, установленный с возможностью перемещения в продольном направлении инструмента, чтобы внезапно сжимать инструмент в продольном направлении посредством давления рабочей текучей среды, которое действует на передающий поршень таким образом, что в инструменте вырабатывается продольный импульс нагрузки, и этот импульс нагрузки проходит через инструмент в разрушаемый материал, клапан управления, содержащий впускные и выпускные каналы для перемещения рабочей текучей среды в ударное устройство и из него, который также включает в себя переключатель, установленный с возможностью перемещения (подвижный переключатель) и выполненный с каналами для переключения потока текучей среды с впускных каналов на выпускные каналы и наоборот, чтобы попеременно подавать рабочую текучую среду в рабочую камеру с целью воздействия на передающий поршень и аналогичным образом выпускать из рабочей камеры рабочую текучую среду, уже оказавшую воздействие на передающий поршень.

Изобретение также относится к ударному устройству, позволяющему установку в него инструмента с возможностью продольного перемещения относительно корпуса ударного устройства, которое содержит рабочую камеру и расположенный в ней передающий поршень, установленный с возможностью перемещения в осевом направлении инструмента, чтобы внезапно сжимать инструмент в продольном направлении посредством давления рабочей текучей среды, воздействующего на передающий поршень таким образом, что в инструменте вырабатывается продольный импульс нагрузки, и этот импульс нагрузки проходит через инструмент в разрушаемый материал, клапан управления, содержащий впускные каналы и выпускные каналы для перемещения рабочей текучей среды в ударное устройство и из него, который также включает в себя переключатель, выполненный с каналами для переключения потока текучей среды с впускных каналов на выпускные каналы и наоборот, чтобы попеременно подавать рабочую текучую среду в рабочую камеру с целью воздействия на передающий поршень и аналогичным образом выпускать из рабочей камеры рабочую текучую среду, уже оказавшую воздействие на передающий поршень.

В ударном устройстве согласно изобретению создается такой импульс нагрузки, что передающий поршень, находящийся в отдельной рабочей камере, расположен таким образом, чтобы на него воздействовало давление рабочей текучей среды и предпочтительно, чтобы оно было относительно внезапным. Давление толкает передающий поршень к инструменту. Вслед за этим инструмент сжимается, при этом импульс нагрузки генерируется в инструменте и распространяется вперед, через весь инструмент, и при контакте конца инструмента с горной породой или другим твердым материалом, подлежащим разрушению, этот материал разрушается. Для управления ударным воздействием в ударном устройстве может использоваться вращающийся или осуществляющий возвратно-поступательное движение переключатель, который обычно содержит последовательность отверстий, попеременно открывающих соединение источника рабочей текучей среды под давлением с передающим поршнем ударного устройства и, аналогичным образом, соединение передающего поршня с резервуаром для текучей среды. При изменении условий бурения или по каким-либо другим причинам иногда требуется изменить частоту генерирования импульсов нагрузки, что легко сделать путем регулирования скорости движения переключателя. Однако существует проблема, состоящая в том, что при возрастании скорости движения переключателя сокращается время пребывания каналов для прохождения рабочей текучей среды в открытом состоянии. Это содействует изменению режима работы и поведения устройства, что является недопустимым.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание способа и ударного устройства, позволяющих регулировать время генерирования импульса нагрузки и, например, компенсировать сокращение времени, в течение которого каналы для прохождения рабочей текучей среды остаются открытыми, вызванное увеличением скорости перемещения.

Способ согласно изобретению отличается тем, что с целью регулирования длительности импульса нагрузки регулируют время, в течение которого давление рабочей текучей среды, воздействующее на передающий поршень и, следовательно, нажимающее на инструмент, воздействует на инструмент. Ударное устройство согласно изобретению отличается тем, что содержит регулятор, выполненный с каналами для прохождения рабочей текучей среды, тем, что имеется переключатель, направляющий рабочую текучую среду в рабочий канал и из него через каналы регулятора, и тем, что оно содержит средство регулирования для регулировки, посредством регулятора, времени воздействия давления подаваемой в ударное устройство через клапан управления рабочей текучей среды, воздействующего на передающий поршень и, следовательно, сжимающего инструмент.

Идея, лежащая в основе изобретения, заключается в том, что время воздействия давления рабочей текучей среды регулируют путем регулирования времени, в течение которого впускной (впускные) канал(ы) для прохождения рабочей текучей среды открыт(ы), и/или скорости перемещения переключателя клапана управления. Идея, лежащая в основе одного из вариантов осуществления изобретения, заключается в том, что разные стороны переключателя клапана управления, в области впускного и выпускного каналов для прохождения рабочей текучей среды, выполнены, по меньшей мере, частично с совмещаемыми отверстиями, и, по меньшей мере, одна сторона переключателя снабжена регулятором, выполненным с возможностью перемещения в направлении перемещения переключателя, таким образом, чтобы путем перемещения регулятора можно было регулировать взаимное положение отверстий таким образом, чтобы изменять длины частей совмещаемых отверстий в направлении перемещения. Согласно второму варианту осуществления изобретения регулирование выполняется по отношению к скорости перемещения переключателя таким образом, что длины частей совмещаемых отверстий в направлении перемещения выключателя пропорциональны скорости его перемещения. Это позволяет регулировать время, в течение которого каналы открыты, пропорционально скорости перемещения так, что время в течение которого каналы открыты и, следовательно, время генерирования импульса нагрузки, по существу, всегда одинаково, независимо от скорости перемещения. Согласно третьему варианту осуществления изобретения регулятор установлен снаружи переключателя клапана управления. Согласно четвертому варианту осуществления изобретения регулятор встроен в переключатель.

Преимущество изобретения заключается в том, что длительность импульса нагрузки можно регулировать в соответствии с заданными условиями бурения. Дополнительное преимущество заключается в том, что с помощью регулирования частоты импульсов нагрузки можно одновременно регулировать длительность импульсов нагрузки, и, таким образом, независимо от изменений частоты генерировать импульсы нагрузки нужной длительности.

Краткое описание чертежей

Далее следует более подробное описание изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

на Фиг.1а и 1b схематично показаны варианты осуществления ударного устройства согласно изобретению,

на Фиг.2а и 2b схематично показан вариант осуществления изобретения,

на Фиг.3а и 3b схематично показан еще один вариант осуществления изобретения, и

на Фиг.4 схематично показан предпочтительный вариант осуществления изобретения.

Подробное описание изобретения

На Фиг.1а показан схематичный вид в разрезе, на котором показано ударное устройство 1 согласно изобретению, содержащее корпус 2, снабженный рабочей камерой 3, расположенной внутри него, а в рабочей камере 3 содержится передающий поршень 4. Передающий поршень 4 расположен на одной оси с инструментом 5 и может перемещаться в направлении оси инструмента таким образом, что передающий поршень 4 во время генерирования импульса нагрузки вступает в контакт с инструментом 5 или с, по существу, известным хвостовиком, прикрепленным к нему. Сторона передающего поршня 4, противоположная инструменту, снабжена нажимной поверхностью, обращенной к рабочей камере 3. Для генерирования импульса нагрузки рабочую текучую среду под давлением подают из источника текучей среды, такого как насос 6, в рабочую камеру 3 по впускному каналу 7, посредством клапана 8 управления. Клапан управления содержит подвижный переключатель (более подробно показанный на Фиг. 2а-3b), выполненный с каналами, такими как отверстия или пазы, которые попеременно соединяют первый впускной канал, ведущий к переключателю, со вторым впускным каналом, ведущим от переключателя в рабочую камеру, и, аналогичным образом, второй выпускной канал, ведущий из рабочей камеры к переключателю, с первым выпускным каналом, ведущим от переключателя наружу. Импульс нагрузки генерируется, когда давление рабочей текучей среды толкает передающий поршень 4 к инструменту 5 и посредством поршня прижимает инструмент 5 к разрушаемому материалу. После прохождения через инструмент 5 импульс нагрузки, передаваемый через конец инструмента, такого как буровое долото, известным образом, к разрушаемому материалу, такому как горная порода, вызывает разрушение материала. Когда переключатель клапана 8 управления перекрывает поток рабочей текучей среды, проходящий в рабочую камеру, а затем выпускает текучую среду, оказавшую воздействие на передающий поршень 4, из рабочей камеры 3 по выпускному каналу 9 в резервуар 10 для текучей среды, импульс нагрузки ослабевает, и передающий поршень 4, переместившийся на короткое расстояние, около нескольких миллиметров, в направлении инструмента 5, может вернуться в исходное положение перед тем, как переключатель клапана 8 управления вновь пропустит поток рабочей текучей среды в рабочую камеру, что вызовет генерирование нового импульса нагрузки. При эксплуатации ударного устройства текучая среда известным образом толкает поршень 4 с силой F подачи к инструменту 5, и одновременно - к разрушаемому материалу. Для возврата передающего поршня 4 в камеру 3' в промежутках между импульсами нагрузки может подаваться рабочая среда под давлением, если это необходимо, или передающий поршень может возвращаться с помощью механических устройств, таких как пружина.

В случае, показанном на Фиг.1а, клапан 8 управления содержит вращающийся вокруг одной оси с инструментом 5 подвижный переключатель, который вращается вокруг своей оси в направлении стрелки «А» с помощью соответствующего механизма вращения, такого как двигатель 11, посредством привода, схематично показанного пунктирной линией. В качестве альтернативы переключатель может поворачиваться то в одну, то в другую сторону с помощью подходящего механизма. Такой вращающийся переключатель может быть расположен и в другом месте, например в корпусе 2, установленном на боковой стенке рабочей камеры 3. Вместо вращающегося переключателя в клапане 8 управления также может использоваться возвратно-поступательный переключатель. Кроме того, в обоих случаях возможно использование клапана управления, переключатель которого содержит только один канал для направления рабочей текучей среды в рабочую камеру и из нее. Однако является предпочтительным, чтобы переключатель клапана 8 управления содержал множество параллельных каналов. На Фиг.1а также показано устройство 12 управления, которое может быть подсоединено для управления скоростью вращения или возвратно-поступательного перемещения клапана управления и содержит средство регулирования для регулирования способами, аналогичными показанным на Фиг.2а и 3b, времени воздействия давления рабочей текучей среды путем регулирования времени, в течение которого отверстия каналов для прохождения рабочей текучей среды остаются открытыми, например, пропорционально скорости движения переключателя. Это схематично показано пунктирными линиями 13а и 13b. Такое регулирование может осуществляться с применением различных известных технологий, в которых используются необходимые параметры, такие как условия бурения, например твердость разрушаемой породы.

На Фиг.1b показан схематичный вид в разрезе, на котором показано второе ударное устройство 1 согласно изобретению, содержащее корпус 2, снабженный рабочей камерой 3, расположенной внутри него, а в рабочей камере 3 расположен передающий поршень 4. В данном варианте осуществления на передающий поршень 4 воздействует непрерывное давление рабочей текучей среды через канал 9а. Канал 9а соединен со вспомогательной камерой 3а, расположенной с противоположной относительно инструмента 5 стороны поршня 4. Аналогичным образом для обеспечения работы ударного устройства, рабочая камера 3 расположена, относительно передающего поршня 4, со стороны инструмента 5. Отсюда, чтобы генерировать импульс нагрузки, рабочую текучую среду выпускают из рабочей камеры 3 в течение периода времени нужной длительности, с тем, чтобы давление рабочей текучей среды во вспомогательной камере толкало передающий поршень к инструменту. В это время инструмент сжимается, и генерируется импульс нагрузки. Аналогичным образом передающий поршень 4 возвращается в исходное положение путем подачи рабочей текучей среды в рабочую камеру 3, в этом случае передающий поршень прекращает нажимать на инструмент, и импульс нагрузки ослабевает. В случае, показанном на Фиг.1b, регулирование происходит аналогично случаю, показанному на Фиг.1а, но регулированию подлежит выпуск рабочей текучей среды из рабочей камеры 3. Клапан 8 показан на чертеже схематично, в виде обычного возвратно-поступательного переключателя, а подробности устройства клапана согласно изобретению отражены ниже, на Фиг.2а и 2b. Двигатель 11 может быть любым устройством, способным осуществлять возвратно-поступательное движение, как механическим, так и гидравлическим, пневматическим или электрическим.

На Фиг.2а и 2b схематично показан вариант осуществления изобретения. На чертежах показан лишь участок приведенного в качестве примера клапана 8 управления, снабженного возвратно-поступательным переключателем 8а, и корпуса 2 ударного устройства. Одна сторона клапана 8 управления выполнена с впускными каналами 7 и выпускными каналами 9 для прохождения рабочей текучей среды, которые заканчиваются у переключателя 8а, и отверстия 7а и 9а которых, обращенные к переключателю 8а, входят в состав клапана 8 управления. В данном примере эти каналы неподвижны в корпусе 2 ударного устройства, так что их положение относительно корпуса 2 неизменно. По другую сторону переключателя 8а относительно корпуса 2 ударного устройства клапан 8 управления содержит регулятор 14, который перемещается возвратно-поступательно и параллельно направлению «В» перемещения переключателя 8а, как показано стрелкой «С», и аналогично содержит каналы 7' и 9', соединенные с рабочей камерой 3 ударного устройства 1. Аналогичным образом отверстия 7'а и 9'а этих каналов, включенные в состав клапана управления, направлены к переключателю 8а. Переключатель 8а клапана 8 управления также выполнен с каналами 15 в виде пазов, выполненных в его поверхности, или отверстий, проходящих сквозь него, таким образом, что отверстия 15а и 15b этих каналов попеременно соединяют каналы 7 и 7', и аналогичным образом - каналы 9 и 9', таким образом, что рабочая текучая среда протекает в рабочую камеру 3 и вытекает из нее.

На Фиг.2а положение регулятора 14 такое, что отверстия 7'а и 9'а каналов 7' и 9' регулятора 14 перекрывают отверстия 7а и 9а впускных и выпускных каналов 7 и 9 в корпусе 2 в направлении перемещения регулятора 8а на расстояние s. В этом случае при перемещении переключателя 8а лишь участки поперечных сечений отверстий 7а и 7'а и, аналогичным образом, 9а и 9'а каналов 7 и 7' и каналов 9 и 9' соответственно, одновременно соединяются друг с другом посредством отверстий 15а и 15b каналов 15 переключателя 8а. Это происходит потому, что отверстия 7а и 15а каналов 7 и 15 открыты друг в друга, а отверстие 7'а канала 7' образует соединение с отверстием 15b канала 15 лишь после того, как переключатель 8а будет дополнительно перемещен на расстояние s в том же направлении. Аналогичным образом отверстие 7а канала 7 перекрывается по отношению к соединению с каналом 15 уже на расстоянии s до того, как отверстие канала 7' будет перекрыто по отношению к соединению с каналом 15. Отверстия 9а и 9'а каналов 9 и 9' соединяются аналогичным образом. При определенной скорости перемещения переключателя 8а клапана 8 управления можно получить заданную длительность промежутка времени t воздействия для импульса нагрузки рабочей текучей среды, воздействующей на передающий поршень 4, что необходимо для генерирования импульсов нагрузки заданной длительности.

На Фиг.2b регулятор 14 перемещен в положение, где отверстия 7' и 9' регулятора 14 полностью совмещены оси с впускными и выпускными каналами 7 и 9 в корпусе 2, т.е. расстояние s=0. В этом случае, когда переключатель 8а клапана 8 управления перемещается, отверстия 7а и 7'а открываются, одновременно соединяясь с отверстиями 15а и 15b канала 15, и аналогичным образом одновременно перекрываются, разъединяясь с каналом 15. Следовательно, полные площади поперечного сечения отверстий 7а и 7'а, а также отверстий 9а и 9'а каналов 7 и 7' и каналов 9 и 9' соответственно одновременно становятся взаимосвязанными посредством каналов 15 переключателя 8а, и рабочая текучая среда протекает дольше. В этом случае время воздействия рабочей текучей среды на инструмент через передающий поршень 4 имеет наибольшую длительность.

Располагая регулятор 14 в разных положениях, можно получать периоды времени воздействия давления рабочей текучей среды различной длительности, при заданной скорости движения переключателя 8а. Следовательно, является возможным регулировать период времени, в течение которого рабочая текучая среда воздействует на инструмент 5 через передающий поршень 4, путем регулирования положения регулятора 14 и, следовательно, взаимного положения отверстий впускных и выпускных каналов для прохождения рабочей текучей среды.

Результатом ускорения перемещения переключателя 8а клапана 8 управления является увеличение частоты импульсов нагрузки. Следовательно, время воздействия рабочей текучей среды в положении, показанном на Фиг.2а, также сократится, т.е. сократится время генерирования импульсов нагрузки, что иногда бывает вредно по отношению к работе ударного устройства. Таким образом, при увеличении скорости перемещения можно одновременно перемещать регулятор 14 таким образом, что отверстия 7'а и 9'а его каналов 7' и 9' в большей степени совмещаются с отверстиями 7а и 9а впускных и выпускных каналов 7 и 9 в корпусе 2. Теоретически, когда скорость перемещения переключателя 8а клапана 8 управления увеличивается вдвое, расстояние, на которое совмещаются отверстия, в направлении перемещения переключателя 8а, также должно быть увеличено вдвое, чтобы достичь той же длительности генерирования импульсов нагрузки при повышенной скорости перемещения и, следовательно, повышенной частоте импульсов нагрузки.

На Фиг.3а и 3b схематично показан другой вариант осуществления изобретения. Здесь и далее на чертежах показана лишь подвижная часть переключателя 8а, которая перемещается, т.е. вращается, в том же направлении, что и корпус 2 ударного устройства, например, в направлении, показанном стрелкой «В'». Клапан 8 управления с одной стороны от переключателя 8а выполнен с впускными и выпускными каналами 7 и 9 для прохождения рабочей текучей среды, отверстия 7а и 9а которых обращены к переключателю 8а. С другой стороны от переключателя 8а в корпусе 2 ударного устройства выполнены другие каналы 7' и 9' соответственно для прохождения текучей среды, связанные с рабочей камерой 3. Аналогичным образом отверстия 7'а и 9'а этих каналов обращены к переключателю 8а. Впускные и выпускные каналы 7 и 9, и, аналогично, каналы 7' и 9' неподвижны относительно друг друга.

Переключатель 8а клапана 8 управления выполнен с каналами 15, имеющими форму пазов, выполненных в поверхности переключателя 8а, или отверстий, проходящих сквозь него. Переключатель 8а дополнительно содержит регулятор 14', который перемещается вместе с переключателем и подвижен относительно переключателя, как показано стрелкой «С'», таким образом, что регулятор тоже выполнен с каналами 15', имеющими форму пазов, выполненных в его поверхности, или отверстий, проходящих сквозь него, которые соединены с каналами 15. Каналы 15 и 15' поочередно соединяют каналы 7 и 7' и, аналогичным образом, каналы 9 и 9', таким образом, что рабочая текучая среда протекает в рабочую камеру 3 и из нее.

В случае, показанном на Фиг.3а, положение регулятора 14' относительно переключателя 8а такое, что отверстия 15 а и 15'b каналов 15 и 15' обращены к каналам 7 и 7' и, аналогичным образом, каналы 9 и 9' частично перекрываются на расстояние s в направлении перемещения переключателя 8а. В этом случае при заданной скорости перемещения переключателя 8а можно получить заданную длительность периода времени t воздействия импульса нагрузки, создаваемого рабочей текучей средой, на передающий поршень 4.

В случае, показанном на Фиг.3b, регулятор 14' был перемещен относительно переключателя 8а в положение, где отверстия 15а и 15'b каналов 15 и 15' полностью совмещены в направлении перемещения переключателя 8а, то есть расстояние s равно 0. В этом случае при перемещении переключателя 8а отверстия 7а и 7'а каналов 7 и 7', а также отверстия 9а и 9'а каналов 9 и 9' соответственно оказываются взаимно соединенными по всей площади поперечного сечения посредством отверстий 15а и 15' каналов 15 и 15'. В таком положении, аналогично положению на Фиг.2b, рабочая текучая среда протекает дольше, и период времени, в течение которого рабочая текучая среда воздействует на инструмент через передающий поршень 4, имеет наибольшую длительность.

Чтобы предотвратить дросселирование потока рабочей текучей среды, вызываемое перемещением регулятора 14' относительно переключателя 8а клапана 8 управления, отверстия 15b и 15'а каналов 15 и 15' регулятора 14' и переключателя 8а, обращенные друг к другу, удлинены в направлении перемещения переключателя и входящего в его состав регулятора 14', таким образом, что на всем диапазоне регулирования и даже при самых малых значениях одновременно совмещаемые участки отверстий не меньше отверстий 15а и 15'b каналов 15 и 15' со стороны отверстий 7а и 7'а, а также 9а и 9'а каналов 7 и 7' и 9 и 9' соответственно.

На Фиг.4 показан схематичный вид варианта осуществления клапана управления, снабженного вращающимся регулятором, в котором применяют способ согласно изобретению, в разрезе по линии D-D (Фиг.1). Для ясности на чертеже не показаны средства вращения и регулирования переключателя, предназначенного для настройки отверстий. На Фиг.4 показан корпус ударного устройства в разрезе по области, где находится вращающийся переключатель клапана 8 управления. Показано, что впускные каналы для прохождения рабочей текучей среды выполнены в корпусе 2 ударного устройства таким образом, что периферия вращающегося переключателя 8а выполнена с множеством параллельных впускных каналов 7 для прохождения рабочей текучей среды, а также множеством параллельных выпускных каналов 9 для прохождения рабочей текучей среды, отверстия которых обращены к переключателю 8а. Очевидно, что эти каналы в итоге объединяются, образуя общий впускной канал 7, проходящий из нагнетательного насоса 6, и, аналогичным образом, общий выпускной канал 9, ведущий к резервуару для рабочей текучей среды, причем к ним известным образом присоединены напорные трубы для направления рабочей текучей среды в ударное устройство и из него. В данном примере эти впускные и выпускные каналы 7 и 9 выполнены в корпусе 2 ударного устройства известным способом. Клапан 8 управления снабжен расположенным внутри переключателя 8а относительно корпуса 2 ударного устройства 1 регулятором 14, установленным с возможностью вращения на одной оси с переключателем 8а. Регулятор 14 может вращаться посредством известного механизма. Отсюда вращательный механизм может быть гидравлическим, пневматическим, механическим и т.д. Он также может быть снабжен присоединенными к нему регуляторами, которые зависят от скорости вращения переключателя 8а клапана 8 управления и могут быть представлены различными механизмами. Аналогичным образом применима электрическая настройка регулятора 14 известными способами.

Наиболее предпочтительно, чтобы положение регулятора 14, соединенного с возможностью автоматического регулирования в зависимости от скорости переключателя 8а клапана 8 управления. В этом случае для переключателя 8а задается диапазон скоростей вращения, включающий в себя максимальные и минимальные значения скорости вращения, такие, что скорость вращения переключателя 8а должна находиться между этими значениями. При самом низком значении скорости вращения регулятор 14 находится в положении, показанном на Фиг.2а, при котором взаимное положение впускных отверстий 7 и 7' и, аналогичным образом, выпускных отверстий 9, 9', находящихся с противоположной стороны переключателя 8а, такое, что длина совмещения отверстий в направлении движения, т.е. вращения, переключателя 8а, и следовательно, площадь наибольшего совместного поперечного сечения, являются наименьшими. Так как является наиболее предпочтительным, чтобы отверстия в направлении оси переключателя 8а имели, по существу, постоянную ширину, конкретное соотношение совместных площадей совмещаемых отверстий также прямо пропорционально совместной длине совмещаемых отверстий в направлении вращения переключателя 8а. Когда скорость вращения переключателя 8а увеличивается, регулятор 14 поворачивается относительно корпуса 2 таким образом, что совместная длина отверстий, и соответственно общая площадь, возрастает. Если положение регулятора 14, соединенного с возможностью автоматического регулирования, связано со скоростью вращения переключателя 8а, то его положение регулируется отдельным устройством 12 управления. Влияние скорости вращения переключателя 8а на элемент 12 управления и влияние устройства 12 управления на регулятор 14 схематично показаны пунктирными линиями 13а и 13b соответственно.

Изобретение было раскрыто в данном описании и на приложенных чертежах только посредством примера и не ограничивается этим. Различные элементы изобретения могут применяться различными способами и сочетаться друг с другом. Варианты осуществления, показанные на Фиг.2а и 2b и на Фиг.3а и 3b, могут быть применены как к клапанам управления с переключателями 8а, осуществляющими возвратно-поступательное перемещение или поворот то в одну, то в другую сторону, так и к различным клапанам управления, с вращающимися переключателями 8а. Различные уплотнительные элементы могут быть предусмотрены между переключателем 8а клапана 8 управления и корпусом 2 и, аналогичным образом, между переключателем 8 и регулятором 14, с целью уменьшения или устранения утечек между переключателем 8а клапана 8 управления и корпусом 2 и между переключателем 8а и регулятором 14. Регулятор может быть размещен с любой стороны клапана управления. Вращение или возвратно-поступательное перемещение переключателя 8а клапана 8 управления может осуществляться любым известным способом как механическим, так и электрическим, пневматическим или гидравлическим. Аналогично регулирование положения регулятора 14 может осуществляться любым известным способом как механическим, так и электрическим, пневматическим или гидравлическим. Хотя клапан управления, снабженный вращающимся переключателем 8а, показан в качестве примера с цилиндрической деталью клапана, он также может иметь форму диска, конуса и т.п. Кроме того, вместо отверстий, проходящих через переключатель 8а клапана управления, могут быть использованы каналы в виде пазов в переключателе 8а. Впускные и выпускные каналы для прохождения рабочей текучей среды не обязательно должны располагаться с противоположных сторон переключателя, при условии, что они находятся в разных местах. Воздействие давления рабочей текучей среды нужно регулировать лишь при необходимости настройки генерирования импульса нагрузки. Отсюда в случае, показанном на Фиг.1а, достаточно отрегулировать время, в течение которого впускные каналы для прохождения рабочей текучей среды остаются открытыми, а в случае, показанном на Фиг.1b, достаточно отрегулировать время, в течение которого выпускные каналы для прохождения рабочей текучей среды остаются открытыми. Что касается других каналов, достаточно, чтобы период времени, в течение которого они остаются открытыми, был достаточно долгим. Кроме того, помимо показанного расположения, переключатель и регулятор могут также располагаться относительно друг друга таким образом, что регулятор находится со стороны впускного и выпускного каналов, в то время как переключатель находится со стороны рабочей камеры. Кроме того, каналы регулятора и переключателя также могут быть непосредственно подсоединены к рабочей камере, или между ними могут быть другие впускные и выпускные каналы. Эти другие впускные и выпускные каналы могут быть и теми же самыми, т.е. одни и те же каналы могут служить как впускными, так и выпускными каналами рабочей камеры, при условии, что их отверстия в клапане управления расположены согласно изобретению.

Изобретение относится к способу управления ударным устройством и конструкции ударного устройства. Ударное устройство содержит инструмент, клапан управления, рабочую камеру и расположенный в ней передающий поршень, установленный с возможностью перемещения в направлении оси инструмента для сжимания инструмента в продольном направлении посредством давления рабочей текучей среды. Обеспечивают воздействие давления рабочей текучей среды на передающий поршень таким образом, что в инструменте вырабатывается продольный импульс нагрузки. Клапан управления содержит впускные и выпускные каналы для перемещения рабочей текучей среды в ударное устройство и из него и переключатель, установленный с возможностью перемещения. Клапан управления выполнен с каналами для переключения потока текучей среды с впускных каналов на выпускные каналы и наоборот, чтобы попеременно подавать рабочую текучую среду в рабочую камеру с целью воздействия на передающий поршень и выпускать из рабочей камеры рабочую текучую среду. При этом с целью регулирования длительности импульса нагрузки осуществляют регулирование периода времени, в течение которого давление рабочей текучей среды, воздействующее на передающий поршень и посредством этого нажимающее на инструмент, воздействует на инструмент. В результате обеспечивается возможность регулирования времени генерирования импульса нагрузки. 3 н. и 27 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ управления ударным устройством с гидравлическим или пневматическим приводом, позволяющим установить инструмент, подвижный в продольном направлении относительно корпуса ударного устройства, и содержащим рабочую камеру и расположенный в ней передающий поршень, установленный с возможностью перемещения в направлении оси инструмента для внезапного сжимания инструмента в продольном направлении посредством давления рабочей текучей среды, которое воздействует на передающий поршень таким образом, что в инструменте вырабатывается продольный импульс нагрузки, и этот импульс нагрузки проходит через инструмент в разрушаемый материал; клапан управления, содержащий впускные каналы и выпускные каналы для перемещения рабочей текучей среды в ударное устройство и из него, который также включает в себя переключатель, установленный с возможностью перемещения и выполненный с каналами для переключения потока текучей среды с впускных каналов на выпускные каналы и наоборот, чтобы попеременно подавать рабочую текучую среду в рабочую камеру для воздействия на передающий поршень и аналогичным образом выпускать из рабочей камеры рабочую текучую среду, уже оказавшую воздействие на передающий поршень, отличающийся тем, что, с целью регулирования длительности импульса нагрузки, осуществляют регулирование периода времени, в течение которого давление рабочей текучей среды, воздействующее на передающий поршень и посредством этого нажимающее на инструмент, воздействует на инструмент.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для генерирования импульса нагрузки подают рабочую текучую среду под давлением, воздействующую на передающий поршень со стороны, противоположной инструменту, и время воздействия рабочей текучей среды регулируют путем регулирования с помощью клапана управления периода времени, в течение которого отверстие впускного канала для прохождения рабочей текучей среды остается открытым.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что со стороны, противоположной инструменту, передающий поршень расположен таким образом, чтобы непрерывно подвергаться воздействию давления рабочей текучей среды, причем со стороны инструмента передающий поршень расположен таким образом, чтобы подвергаться прерывистому воздействию давления рабочей текучей среды, а также чтобы генерировать импульс нагрузки, при этом рабочую текучую среду, оказавшую воздействие на передающий поршень, отводят и время воздействия рабочей текучей среды регулируют путем регулирования периода времени, в течение которого отверстие выпускного канала для прохождения рабочей текучей среды остается открытым.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что время воздействия рабочей текучей среды регулируют путем регулирования скорости перемещения переключателя клапана управления.

5. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что время воздействия рабочей текучей среды регулируют путем регулирования с помощью клапана управления длины отверстия канала для прохождения рабочей текучей среды в направлении перемещения переключателя клапана управления.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что длину отверстия канала для прохождения рабочей текучей среды регулируют пропорционально скорости перемещения переключателя клапана управления.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что длину отверстия канала для прохождения рабочей текучей среды регулируют таким образом, что время воздействия является постоянным, независимым от скорости перемещения переключателя.

8. Способ по п.4, отличающийся тем, что время воздействия рабочей текучей среды регулируют путем регулирования с помощью клапана управления длины отверстия канала для прохождения рабочей текучей среды в направлении перемещения переключателя клапана управления.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что длину отверстия канала для прохождения рабочей текучей среды регулируют пропорционально скорости перемещения переключателя клапана управления.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что длину отверстия канала для прохождения рабочей текучей среды регулируют таким образом, что время воздействия является постоянным, независимым от скорости перемещения переключателя.

11. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что при бурении длину отверстия канала для прохождения рабочей текучей среды регулируют на основании условий бурения, таких как тип горной породы.

12. Способ по п.5, отличающийся тем, что при бурении длину отверстия канала для прохождения рабочей текучей среды регулируют на основании условий бурения, таких как тип горной породы.

13. Способ по п.8, отличающийся тем, что при бурении длину отверстия канала для прохождения рабочей текучей среды регулируют на основании условий бурения, таких как тип горной породы.

14. Ударное устройство, позволяющее установить в него инструмент с возможностью продольного перемещения относительно корпуса ударного устройства, содержащее рабочую камеру и расположенный в ней передающий поршень, установленный с возможностью перемещения в осевом направлении инструмента для внезапного сжатия инструмента в продольном направлении посредством давления рабочей текучей среды, воздействующего на передающий поршень таким образом, что в инструменте вырабатывается продольный импульс нагрузки, и этот импульс нагрузки проходит через инструмент в разрушаемый материал; клапан управления, содержащий впускные и выпускные каналы для перемещения рабочей текучей среды в ударное устройство и из него, который также включает в себя подвижный переключатель, выполненный с каналами для переключения потока текучей среды с впускных каналов на выпускные каналы и наоборот, чтобы попеременно подавать рабочую текучую среду в рабочую камеру с целью воздействия на передающий поршень и аналогичным образом выпускать из рабочей камеры рабочую текучую среду, уже оказавшую воздействие на передающий поршень, отличающееся тем, что оно содержит регулятор, выполненный с каналами для прохождения рабочей текучей среды, причем переключатель расположен таким образом, чтобы подавать рабочую текучую среду в рабочую камеру и из нее посредством каналов регулятора, при этом оно содержит средство регулирования, выполненное с возможностью регулирования посредством регулятора времени воздействия давления рабочей текучей среды, подаваемой в ударное устройство через клапан управления, воздействующей на передающий поршень и сжимающей через него инструмент.

15. Ударное устройство по п.14, отличающееся тем, что по отношению к инструменту рабочая камера расположена со стороны, противоположной передающему поршню, причем средство регулирования, выполненное с возможностью регулирования времени воздействия давления рабочей текучей среды, подаваемой в ударное устройство через клапан управления и сжимающей инструмент, содержит средство регулирования периода времени, в течение которого отверстие, по меньшей мере, одного впускного канала в клапане управления, управляющего подачей рабочей текучей среды в ударное устройство, остается открытым.

16. Ударное устройство по п.14, отличающееся тем, что по отношению к инструменту рабочая камера расположена с той же стороны, что и передающий поршень, причем со стороны передающего поршня, противоположной инструменту, расположена вспомогательная камера, в которой установлено постоянное давление рабочей текучей среды, воздействующее на передающий поршень, при этом клапан управления расположен таким образом, чтобы осуществлять прерывистую подачу рабочей текучей среды в рабочую камеру для воздействия на передающий поршень, а также с целью генерирования импульса нагрузки отводить рабочую текучую среду, оказавшую воздействие на передающий поршень, а средство регулирования, выполненное с возможностью регулирования времени воздействия давления рабочей текучей среды, подаваемой в ударное устройство через клапан управления и сжимающей инструмент, содержит средство регулирования времени, в течение которого, по меньшей мере, один выпускной канал в клапане управления, управляющий отводом рабочей текучей среды из ударного устройства, остается открытым.

17. Ударное устройство по любому из пп.14-16, отличающееся тем, что средство регулирования, выполненное с возможностью регулирования времени воздействия давления рабочей текучей среды, подаваемой в ударное устройство через клапан управления и сжимающей инструмент, содержит средство регулирования скорости перемещения переключателя клапана управления.

18. Ударное устройство по любому из пп.14-16, отличающееся тем, что, с целью регулирования времени воздействия давления рабочей текучей среды, посредством регулятора регулируется длина впускного или выпускного канала и/или канала переключателя клапана управления в направлении перемещения переключателя клапана управления.

19. Ударное устройство по п.18, отличающееся тем, что, с целью регулирования времени воздействия давления рабочей текучей среды, меняют взаимное положение впускного или выпускного канала, проходящего к клапану управления или от него, и канала, проходящего в рабочую камеру, в направлении перемещения переключателя клапана управления посредством перемещения регулятора.

20. Ударное устройство по п.17, отличающееся тем, что, с целью регулирования времени воздействия давления рабочей текучей среды, посредством регулятора регулируется длина впускного или выпускного канала и/или канала переключателя клапана управления в направлении перемещения переключателя клапана управления.

21. Ударное устройство по п.20, отличающееся тем, что, с целью регулирования времени воздействия давления рабочей текучей среды, меняют взаимное положение впускного или выпускного канала, проходящего к клапану управления или от него, и канала, проходящего в рабочую камеру, в направлении перемещения переключателя клапана управления, посредством перемещения регулятора.

22. Ударное устройство по любому из пп.14-16, отличающееся тем, что выполнено множество параллельных отверстий, проходящих из впускного канала, и, аналогичным образом, из выпускного канала в клапан управления и, аналогичным образом, в рабочую камеру, при этом переключатель и регулятор выполнены с соответствующим числом каналов для попеременного соединения отверстий впускных каналов и, аналогичным образом, отверстий выпускных каналов с рабочей камерой, причем средство регулирования расположено таким образом, чтобы регулировать период времени, в течение которого все отверстия впускных каналов и/или выпускных каналов остаются открытыми.

23. Ударное устройство по п.18, отличающееся тем, что выполнено множество параллельных отверстий, проходящих из впускного канала, и, аналогичным образом, из выпускного канала в клапан управления и, аналогичным образом, в рабочую камеру, при этом переключатель и регулятор выполнены с соответствующим числом каналов для попеременного соединения отверстий впускных каналов и, аналогичным образом, отверстий выпускных каналов с рабочей камерой, причем средство регулирования расположено таким образом, чтобы регулировать период времени, в течение которого все отверстия впускных каналов и/или выпускных каналов остаются открытыми.

24. Ударное устройство по п.20, отличающееся тем, что выполнено множество параллельных отверстий, проходящих из впускного канала, и, аналогичным образом, из выпускного канала в клапан управления и, аналогичным образом, в рабочую камеру, при этом переключатель и регулятор выполнены с соответствующим числом каналов для попеременного соединения отверстий впускных каналов и, аналогичным образом, отверстий выпускных каналов с рабочей камерой, причем средство регулирования расположено таким образом, чтобы регулировать период времени, в течение которого все отверстия впускных каналов и/или выпускных каналов остаются открытыми.

25. Ударное устройство по любому из пп.14-16, отличающееся тем, что переключатель клапана управления установлен с возможностью вращения относительно корпуса ударного устройства.

26. Ударное устройство по любому из пп.14-16, отличающееся тем, что переключатель клапана управления установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно корпуса ударного устройства.

27. Ударное устройство по любому из пп.14-16, отличающееся тем, что, по меньшей мере, некоторые из каналов в переключателе клапана управления представляют собой пазы, выполненные в поверхности переключателя.

28. Ударное устройство по любому из пп.14-16, отличающееся тем, что, по меньшей мере, некоторые из каналов в переключателе клапана управления представляют собой отверстия, проходящие через переключатель.

29. Ударное устройство по любому из пп.14-16, отличающееся тем, что оно содержит средство управления, выполненное с возможностью управления регулятором, причем средство управления обеспечивает управление регулятором в соответствии со скоростью перемещения переключателя клапана управления, таким образом, что, по меньшей мере, в пределах заданного диапазона скоростей перемещения переключателя период времени, в течение которого каналы для прохождения рабочей текучей среды остаются открытыми, является, по существу, постоянным.

30. Ударное устройство, позволяющее установить в него инструмент с возможностью продольного перемещения относительно корпуса ударного устройства, содержащее рабочую камеру и расположенный в ней передающий поршень, установленный с возможностью перемещения в осевом направлении инструмента для внезапного сжатия инструмента в продольном направлении посредством давления рабочей текучей среды, воздействующего на передающий поршень, таким образом, что в инструменте вырабатывается продольный импульс нагрузки, и этот импульс нагрузки проходит через инструмент в разрушаемый материал; клапан управления, содержащий впускные и выпускные каналы для перемещения рабочей текучей среды в ударное устройство и из него, который также включает в себя подвижный переключатель, выполненный с каналами для переключения потока текучей среды с впускных каналов на выпускные каналы и наоборот, чтобы попеременно подавать рабочую текучую среду в рабочую камеру с целью воздействия на передающий поршень и аналогичным образом выпускать из рабочей камеры рабочую текучую среду, уже оказавшую воздействие на передающий поршень, отличающееся тем, что оно содержит регулятор, выполненный с каналами для прохождения рабочей текучей среды, причем переключатель расположен таким образом, чтобы направлять рабочую текучую среду в рабочую камеру и из нее посредством каналов регулятора, при этом время воздействия давления рабочей текучей среды, подаваемой в ударное устройство через клапан управления, воздействующей на передающий поршень и сжимающей через него инструмент, регулируется посредством регулятора.