ПЕРФОРАТОР (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2023 года по МПК E21B6/06 B25D9/04 

Изобретение относится к угольной и горнорудной промышленности, строительству и другим отраслям народного хозяйства, связанным с разрушением горных и мерзлых пород и искусственных материалов.

Известны перфораторы (Габов В. В., Лыков Ю. В., Кузькин А. Ю. Горные машины и оборудование: конструкции буровых машин для подземных работ: учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки «Технологические машины и оборудование» /В.В. Габов, Ю.В. Лыков, А.Ю. Кузьмин; Федер. Агентство по образованию, Гос. образоват. учреждение высш. проф. Образования С-Петерб. гос. Горн, ин-т им. Г.В. Плеханова (техн. ун-т). - Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский государственный горный институт, 2010. - 117, [1] с: ил.; 29 см., - Библиогр.: с. 116 (12 назв.), с. 11, 12), содержащие корпус воздушного крана, цилиндр, поршень-ударник, механизм поворота буровой штанги, состоящий из поворотного винта, гайки и стопорного узла, выполненного в виде храпового кольца с подпружиненными замыкающими элементами - собачками или крылатками (в зависимости от формы). Стопорный узел таких перфораторов не обладает достаточной надежностью ввиду недостаточной долговечности пружин замыкающих элементов (собачек, крылаток) и значительного износа замыкающих элементов (собачек, крылаток) из-за постоянно действующих усилий прижатия не зависящих от изменений условий эксплуатации.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемому изобретению является перфоратор (см. А.С. СССР №1710719, кл. Е21С 3/04, опубл. 1990 г.), содержащий цилиндр, поршень-ударник, корпус воздушного крана, механизм поворота буровой штанги, включающий гайку, поворотный винт с осевой расточкой и сообщенными с последней радиальными отверстиями, выходящими в сторону замыкающих элементов, стопорный узел, выполненный в виде храпового кольца с зубьями и замыкающих элементов. Недостатками перфоратора являются потери сжатого воздуха на привод замыкающих элементов стопорного узла поворотного механизма и отказы в работе при прилипании замыкающих элементов к торцевым поверхностям поворотного винта из-за вязкости масла при малой подачи сжатого воздуха.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в уменьшении расхода сжатого воздуха на привод. замыкающих элементов стопорного узла механизма поворота буровой штанги перфоратора и повышения надежности его работы.

Поставленная задача в первом варианте достигается тем, что перфоратор, содержащий цилиндр, поршень-ударник, корпус воздушного крана, механизм поворота буровой штанги, включающий гайку, стопорный узел, состоящий из храпового кольца с зубьями и замыкающих элементов, поворотный винт с радиальными отверстиями, выходящими в сторону замыкающих элементов, в отличие от прототипа поворотный винт выполнен с торцевой канавкой, сообщающейся с радиальными отверстиями посредством дополнительных отверстий, и торцевые поверхности поворотного винта со стороны замыкающих элементов выполнены ступенчатыми.

На фиг.1 - изображен перфоратор; фиг.2 - стопорный узел перфоратора в разрезе; фиг.3 - вариант выполнения стопорного узла перфоратора с дополнительными отверстиями, выполненными конусной формы; фиг.4 - вариант перфоратора с корпусом воздушного крана, выполненным с торцевой канавкой со стороны торцевой поверхности поворотного винта; фиг.5 - вариант перфоратора, в котором торцевые поверхности поворотного винта со стороны замыкающих элементов выполнены с уклоном в сторону торцевой поверхности поворотного винта со стороны корпуса воздушного крана; фиг.6 - стопорный узел этого варианта перфоратора в разрезе; фиг.7, фиг.8, фиг.9, фиг.10 - варианты выполнения перфоратора.

Перфоратор (фиг.1) состоит из корпуса 1 воздушного крана, воздухораспределительного устройства 2, цилиндра 3, поршня-ударника 4, стволовой части 5, поворотного винта 6, гайки 7, шлицевой буксы 8, поворотной буксы 9. Стопорный узел механизма поворота буровой штанги состоит из храпового кольца 10 с зубьями и замыкающих элементов (собачек или крылаток) 11, размещенных в головной части поворотного винта 6 и расположенных напротив отверстий 12, соединенных с помощью дополнительных отверстий 13 с торцевой канавкой 14 в поворотном винте 6. Дополнительные отверстия 13 могут быть выполнены в виде цилиндров (фиг.1) или в виде конусов (фиг.3). Поворотный винт 6 выполнен со ступенчатыми торцевыми поверхностями 15 со стороны замыкающих элементов 11. Воздухораспределительная система состоит из камеры 16 воздухораспределительного устройства 2, камеры 17 рабочего хода, камеры 18 обратного хода и питающих ее каналов 19. Рабочим инструментом служит буровая штанга 20:

Согласно еще возможному варианту перфоратора корпус 1 воздушного крана выполнен с торцевой канавкой 21 со стороны торцевой поверхности поворотного винта 6 (фиг.4).

Перфоратор работает следующим образом.

Сжатый воздух из магистрали через камеру 16, торцевую канавку 21 в корпусе 1 воздушного крана - в варианте выполнения корпуса 1 воздушного крана с торцевой канавкой 21, и торцевую канавку 14 в поворотном винте 6, дополнительные отверстия 13 и радиальные отверстия 12, а также через зазоры между зубьями храпового кольца 10 и замыкающих элементов 11 (собачек или крылаток) и каналы воздухораспределительного устройства 2 попадает в камеру 17 рабочего хода цилиндра 3 и приводит в движение поршень-ударник 4. При этом сжатый воздух за счет напора из радиальных отверстий 12, проходящего через дополнительные отверстия 13, и образования воздушного клина между ступенчатыми торцевыми поверхностями 15 поворотного винта 6 и поверхностями замыкающих элементов 11 (собачек или крылаток) приводит в движение замыкающие элементы 11 (собачки или крылатки) и отклоняет их в сторону контакта с зубьями храпового кольца 10 - рабочее положение замыкающих элементов 11 (собачек или крылаток).

При своем движении в сторону буровой штанги 20 поршень-ударник 4 поворачивает винт 6, а стопорный узел благодаря расположению и наклону замыкающих элементов 11 (собачек или крылаток), выходит из зацепления и не препятствует повороту винта 6.

Почти в момент удара поршня-ударника 4 по буровой штанге 20 происходит переключение воздухораспределительного устройства 2. После удара поршень-ударник 4 начинает движение в сторону воздухораспределительного устройства 2, одновременно сжатый воздух из магистрали через камеру 16, торцевую канавку 21 в корпусе 1 воздушного крана - в варианте выполнения корпуса 1 воздушного крана с торцевой канавкой 21, торцевую канавку 14 в поворотном винте 6, а также через зазоры между зубьями храпового кольца 10 и замыкающих элементов 11 (собачек или крылаток), воздухораспределительное устройство 2 и питающие каналы 19 попадает в камеру 18 обратного хода, обеспечивая тем самым крутящий момент перфоратора.

При своем движении поршень-ударник 4 после выбора люфтов входит в контакт с поворотным винтом 6 и поворачивает его в обратную сторону. Однако теперь замыкающие элементы 11 (собачки или крылатки), входят в зацепление с храповым кольцом 10, и поворотный винт 6 стопорится за счет прижатия стопорных элементов 11 (собачек или крылаток) к зубьям храпового кольца 10, что обусловлено наличием напора сжатого воздуха из отверстий 12, проходящего через дополнительные отверстия 13 и торцевую канавку 14 поворотного винта 6 и торцевую канавку 21 в корпусе 1 воздушного крана - в варианте выполнения корпуса 1 воздушного крана с торцевой канавкой 21, и образования воздушного клина между ступенчатыми торцевыми поверхностями 15 поворотного винта 6 и соответствующими поверхностями замыкающих элементов 11 (собачек или крылаток).

Застопоренный поворотный винт 6 заставляет вращаться движущийся поступательно поршень-ударник 4, шлицевую буксу 8, поворотную буксу 9 и буровую штангу 20. Примерно в момент остановки поршня-ударника 4 в верхнем крайнем положении происходит переключение воздухораспределительного устройства 2, и цикл движения повторяется.

Предлагаемое изобретение позволяет уменьшить расход сжатого воздуха на работу замыкающих элементов и повышает надежность и эффективность работы стопорного узла перфоратора.

Также задача - уменьшения расхода сжатого воздуха на привод замыкающих элементов (собачек или крылаток) стопорного узла механизма поворота буровой штанги перфоратора и повышения надежности его работы в другом варианте достигается тем, что перфоратор содержащий цилиндр, поршень-ударник, корпус воздушного крана, механизм поворота буровой штанги, включающий гайку, стопорный узел, состоящий из храпового кольца с зубьями и замыкающих элементов, поворотный винт, в отличие от прототипа, торцовые поверхности поворотного винта со стороны замыкающих элементов выполнены с уклоном в сторону торцевой поверхности поворотного винта со стороны корпуса воздушного крана так, что проходящий поток сжатого воздуха отклоняет замыкающие элементы в сторону контакта с зубьями храпового кольца.

Перфоратор (фиг.5) состоит из корпуса 1 воздушного крана, воздухораспределительного устройства 2, цилиндра 3, поршня-ударника 4, стволовой части 5, поворотного винта 6, гайки 7, шлицевой буксы 8, поворотной буксы 9. Стопорный узел поворотного механизма (фиг.6) состоит из храпового кольца 10 с зубьями и замыкающих элементов 11 (собачек или крылаток), размещенных в головной части поворотного винта 6 и расположенных напротив торцевых поверхностей 22 поворотного винта 6, которые выполнены с уклоном в сторону торцевой поверхности поворотного винта 6 со стороны корпуса 1 воздушного крана.

Воздухораспределительная система состоит из камеры 16 воздухораспределительного устройства 2, камеры 17 рабочего хода, камеры 18 обратного хода и питающих ее каналов 19. Рабочим инструментом служит буровая штанга 20.

Перфоратор работает следующим образом.

Сжатый воздух из магистрали через камеру 16, через зазоры между зубьями храпового кольца 10 и замыкающих элементов 11 (собачек или крылаток) и каналы воздухораспределительного устройства 2 попадает в камеру 17 рабочего хода цилиндра 3 и приводит в движение поршень-ударник 4. При этом сжатый воздух за счет напора и образования воздушного клина между торцевыми поверхностями 22 поворотного винта 6, которые выполнены с уклоном в сторону торцевой поверхности поворотного винта 6 со стороны корпуса 1 воздушного крана, и поверхностями замыкающих элементов 11 (собачек или крылаток) приводит в движение замыкающие элементы 11 (собачки или крылатки) и отклоняет их в сторону контакта с зубьями храпового кольца 10 - рабочее положение замыкающих элементов 11 (собачек или крылаток).

При своем движении в сторону буровой штанги 20 поршень ударник 4 поворачивает винт 6, а стопорный узел благодаря расположению и наклону замыкающих элементов 11 (собачек или крылаток), выходит из зацепления и не препятствует повороту винта 6.

Почти в момент удара поршня-ударника 4 по буровой штанге 20 происходит переключение воздухораспределительного устройства 2. После удара поршень-ударник 4 начинает движение в сторону воздухораспределительного устройства 2, одновременно сжатый воздух из магистрали через камеру 16, через зазоры между зубьями храпового кольца 10 и замыкающих элементов 11 (собачек или крылаток), воздухораспределительное устройство 2 и питающие каналы 19 попадает в камеру 18 обратного хода, обеспечивая тем самым крутящий момент перфоратора.

При своем движении поршень-ударник 4 после выбора люфтов входит в контакт с поворотным винтом 6 и поворачивает его в обратную сторону. Однако теперь замыкающие элементы 11 (собачки или крылатки), входят в зацепление с храповым кольцом 10, и поворотный винт 6 стопорится за счет прижатия стопорных элементов 11 (собачек или крылаток) к зубьям храпового кольца 10, что обусловлено образованием воздушного клина между торцевыми поверхностями 22 поворотного винта 6, которые выполнены с уклоном в сторону торцевой поверхности поворотного винта 6 со стороны корпуса 1 воздушного крана.

Застопоренный поворотный винт 6 заставляет вращаться движущийся поступательно поршень-ударник 4, шлицевую буксу 8, поворотную буксу 9 и буровую штангу 20. Примерно в момент остановки поршня-ударника 4 в верхнем крайнем положении происходит переключение воздухораспределительного устройства 2, и цикл движения повторяется.

Предлагаемое изобретение позволяет уменьшить расход сжатого воздуха на работу замыкающих элементов, повышает надежность работы стопорного узла перфоратора и, кроме этого, достаточно просто и технологично в изготовлении.

В данном варианте перфоратора поворотный винт 6 может быть выполнен с торцевой канавкой 14, сообщающейся с радиальными отверстиями 12 посредством дополнительных отверстий 13, выполненных в виде цилиндров или конусов - фиг.7 и фиг.8, или корпус 1 воздушного крана выполнен с торцевой канавкой 21 со стороны поворотного винта 6 и поворотный винт 6 выполнен с радиальными отверстиями 12, сообщающимися с торцевой канавкой 21 в корпусе 1 воздушного крана посредством дополнительных отверстий 13, выполненных в виде цилиндров или конусов - фиг.9 и фиг.10.

Группа изобретений относится к угольной и горнорудной промышленности, строительству и другим отраслям народного хозяйства, связанным с разрушением горных и мерзлых пород и искусственных материалов. Перфоратор содержит цилиндр, поршень-ударник, корпус воздушного крана, механизм поворота буровой штанги, включающий гайку, стопорный узел, состоящий из храпового кольца с зубьями и замыкающих элементов, поворотный винт с радиальными отверстиями, выходящими в сторону замыкающих элементов. Согласно первому варианту выполнения поворотный винт перфоратора выполнен с торцевой канавкой, сообщающейся с радиальными отверстиями посредством дополнительных отверстий, а торцевые поверхности поворотного винта со стороны замыкающих элементов выполнены ступенчатыми. Согласно второму варианту выполнения торцевые поверхности поворотного винта со стороны замыкающих элементов выполнены с уклоном в сторону торцевой поверхности поворотного винта со стороны корпуса воздушного крана так, что проходящий поток сжатого воздуха отклоняет замыкающие элементы в сторону контакта с зубьями храпового кольца. Обеспечивается уменьшение расхода сжатого воздуха на привод замыкающих элементов стопорного узла поворотного механизма перфоратора, а следовательно, повышение надежности и эффективности его работы. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Перфоратор, содержащий цилиндр, поршень-ударник, корпус воздушного крана, механизм поворота буровой штанги, включающий гайку, стопорный узел, состоящий из храпового кольца с зубьями и замыкающих элементов, поворотный винт с радиальными отверстиями, выходящими в сторону замыкающих элементов, отличающийся тем, что поворотный винт выполнен с торцевой канавкой, сообщающейся с радиальными отверстиями посредством дополнительных отверстий, и торцевые поверхности поворотного винта со стороны замыкающих элементов выполнены ступенчатыми.

2. Перфоратор по п. 1, отличающийся тем, что дополнительные отверстия в поворотном винте выполнены цилиндрической формы.

3. Перфоратор по п. 1, отличающийся тем, что дополнительные отверстия в поворотном винте выполнены конусной формы.

4. Перфоратор по п. 1, или 2, или 3, отличающийся тем, что корпус воздушного крана выполнен с торцевой канавкой со стороны торцевой поверхности поворотного винта.

5. Перфоратор, содержащий цилиндр, поршень-ударник, корпус воздушного крана, механизм поворота буровой штанги, включающий гайку, стопорный узел, состоящий из храпового кольца с зубьями и замыкающих элементов, поворотный винт, отличающийся тем, торцевые поверхности поворотного винта со стороны замыкающих элементов выполнены с уклоном в сторону торцевой поверхности поворотного винта со стороны корпуса воздушного крана так, что проходящий поток сжатого воздуха отклоняет замыкающие элементы в сторону контакта с зубьями храпового кольца.

6. Перфоратор по п. 5, отличающийся тем, что поворотный винт выполнен с торцевой канавкой и сообщенными с последней радиальными отверстиями посредством дополнительных отверстий.

7. Перфоратор по п. 5, отличающийся тем, что корпус воздушного крана выполнен с торцевой канавкой со стороны поворотного винта и поворотный винт выполнен с радиальными отверстиями, сообщающимися с торцевой канавкой в корпусе воздушного крана посредством дополнительных отверстий.

8. Перфоратор по пп. 6 и 7, отличающийся тем, что дополнительные отверстия выполнены цилиндрической или конусной формы.