Гидравлическое устройство ударного действия Советский патент 1983 года по МПК E21B1/26 

(54) ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ Изобретение относится к горной промышленности, в частности к бурильным машинам упарного действия. Известно устройство ударного действия, содержащее гидроиилиндр, ударник, камеру рабочего и холостого ходов , аккумулятор энергии, систему гидрораспределения f 1. Недостатком устройства является низ кая надежность работы механизма при из .менениях рабочего давления в гидросистеме. Наиболее близким к предлагаемому п технической сущности и достигаемому ре зультату является гидравлическое устройство ударного действия, содержащее гидроцилиндр, плунжер-ударник, камеры рабочего и холостого ходов, аккумулятор энергии с гидравлической полостью, сист му гидрораспределения, отверстия, выпол ненные в головке цилиндра и соединенны со смывным каналом 2 . Недостаток устройства заключается в низкой надежности работы при изменениях давления рабочего агента в гидросистеме. Целью изобретения является повышение надежности работы за счет расширения диапазона рабочего давления. Поставленная цель достигается тем, что гидравлическое устройство ударного действия содержит гидроцилиндр, плунжерударник, камеры рабочего и холостого ходов, аккумулятор энергии с гидравлической полостью, систему гидрораспределения, отверстия, выполненные в головке цилиндра и соединенные со сливным каналом, при этом система гидрораспрю деления выполнена из двух дифференциальных золот НИКОВ, имеющих средние, выходные и торцовые цилиндрические полости, причем торцовые полости выполнены разного диаметра и в полостях меньщего диаМетра установлены пружины, двух вспомогательных золотников, имеющих торцовые откры тые, с установленными в них пружинами. торцовые закрытые, средние, вспомога- ч тельные,, напорные и крайние со сторо-( ны пружины полости, при этом .гидравлическая полость аккумулятора соединена с выходной полостью одного «из дифферен циальных золотников, торцовая полость большего диаметра второго дифференциального золотника соединена с закрытой , торцовой полостью одного из вспомога - тельных золотников и напорной полостью второго вспомогательного золотника, камера холостого хода соединена с торцовой .полостью большего диаметра первого диф ференциального золотника, средней полостью первого и крайней со стороны пружи ны полостью второго вспомогательных зо лотников, торцовая полость с пружиной первого дифференциального золотника сое динена со вспомогательной полостью первого вспомогательного золотника, выходная полость и полость с пружиной второго дифференциального золотника соединены соответственно с закрытой торцовой и средней полостями второго вспомогательного золотника. Кроме того, устройство снабжено распределительным клапаном, имеющим торцовую и кольцевую полости и установленным в гидроцилиндре, при этом торцовая , полость соединена с выходной полостью второго дифференциального золотника, кол цевая полость -с камерой хопостого хода На фиг, 1 представлена схема ударного устройства с системой гидрораспреде на фиг. 2 - упрощенный вариант устройства. Гидравлическое устройство ударного действия содержит гидроцилиндр 1 с плунжером-ударником 2 и клапаном 3, газогидроаккумулятор 4, сменную гсловку 5 с рабочим инструментом 6, два дифференциальных золотника 7 и 8, два вспомогательныхзолотника 9 и 1О, пусковой зо лотник 11, напорный канал 12, сливной канал 13 и вспомогательные кан:алы. Пусковой золотник показан условно, чтобы на схеме иметь функционально законченное устройство. Пуск и остановка могут выполняться другими способами, в. том числе насосным агрегатом. В камере холостого хода 14 гидроцилиндра 1 установлен буфер 15.(типа тарельчатой пружины или др.), со стороны рабочей камеры 16 в гидроцилиндре выполнены боковые отверстия 17, соединенные со сливным каналом, и отверстия 18, соединенные с гидравлической полостью гидроаккумулятора 4. Газовая полость 19 гидроаккумулятора отпепена ;;. от гидравли1064 ческой полости эластичной мембраной 2О или поршнем, который Может быть выполнен в виде стакана и в данном устройртве удобно размешается.; Клапан 3 выполнен в виде стакана с боковыми отверстиями 21, между клапа,ном и цилиндром образованы торцовая 22 и кольцевая 23 полости. Дифференииальные золотники 7 и 8 выполнены с головками разного диаметра, в их торцовых полостях меньшего диаметра установлены пружины 24 и 25. В открытых торцовых полостях золотников 9 и 1О установлены пружины 26 и 27, в торцовой полости пускового золотника установлена пружина 28, В золотниковой втулке золотника 7 выполнены полости: напорная 29, сливная 30, выходная 31 и средняя 32, в золотниковой втулке золотника 8 - выходная 33 и сливная 34, в золотниковой втулке золотника 9 - напорная 35, сливная 36, средняя 37 и вспомогательная 38, в золотниковой втулке золотнкка 1О - напорная 39, сливная 4О, средняя 41 и крайняя 42. Гидравлическая полость гидроаккумулятора 4 соединена с выходной полостью 31золотника 7. Камера холостого хода 14 соединена с кольцевой полостью 23 гидроцилиндра 1, крайней полостью 42 золотника 1О, торцовой полостью 46 золотника 7 и средней полостью 37 золотника 9. Выходная полость 45 пускового золотника 11 соединена с полостями 29 и 35 золотнй -ов 7 и 9, средняя полость 32золотника 7 - с полостью 39 золотника 10 и торцовыми полостями 47 .к 48 золотников 8 и 9, полость пружины 24 золотника 7 - с полостью 38 золот- . ника 9, выходная полость ЗЗ золотника 8 - с торцовой полостью 49 золотника 10 и торцовой полостью 22 клапана 3, полость пружины 25 золотника 8 - с полостью 41 золотника 1О. На фиг. 2 показана схема упрошенного варианта предложенного устройства без клапана, разделяющего гидроаккумулятор и рабочую камеру. Устройство работает следующим образом. Пуск осуществляется нажатием пускового золотника 11. Выходная полость 45 золотника 11 соединяется с напором, жидкость под давлением проходит в полости 29 и 35 золотников 7 и 9, далее через полость 37 жидкость проходит в камеру холостого хода 14, плунжер 2 перемещается влево, выталкивая жидкость из рабочей камеры 51О0 через отверстия 17 на слив - выполняется возвратный ход плунжера. В конце хода плунжер упирается в выступ цилиндра и останавливается, давление в камере холостого Хода возрастает выше верхнего уровня срабатывания золотника 7. Усилие на правый торец золотника 7 от давления жидкости (в полости 46) становится больше суммарного усилия от пружины и давления жидкости на левый торец, золотник 7 перемещается влево, полости 31 и 32 соединяются с напором, давление проходит в гидравлическую полЬсть гидроаккумулятора 4, в торцовые полости 47 и 48 золотников 8 и 9 через полости 39 и 41 - в полость пружины 25 золотника 8. Золотник 9 перемещается влево, полость 37 и соответственно камера холостого хода 14 запираются, полость 38 соединяется со сливом, давление в полости пружины 24 исчезает, золотник 7 удер живается в переключенном (левом) положении при снижении уровня давления в последующих тактах, рабочего процесса. Гидроаккумулятор заполняется жидкостью, рттесняя мембрану 20 (или поршень вмес то нее) и сжимая газ в полости 19, давление жидкости в акуумуляторе и в гидросистеме возрастает. Когда давление жидкости превышает уровень срабатывания золотника 8, послед ний перемещается вправо, полость 33 сое . диняется с полостью 47, давление проходит в торцовые полости золотника 10 и клапана 3. Золотник 10 перемещается вправо, полости 41 и 42 соединяются .со сливом. Клапан 3 под действием давления в торцовой полости 22 перемещается вправо, сливные отверстия 17 закрыва ются, а отверстия 21 и 18 совмещаютсяоткрывается проход жидкости из гидроаккумулягора 4 в рабочую камеру 16. Плунжер 2 поц действием высокого давления в аккумуляторе и- продолжающегося напора жидкости от насоса быстро перемещаf- гется вправо, совершается рабочии ход. ., Из камеры холостого хода жидкость вы1 ио талкивается на слив через полость 4О золотника Ю. При этом в канале, идущем от камеры холостого хода, сохраняется некоторое давление, обусловленное гидравлическими сопротивлениями при большой скорости движения жидкости. Когда плунжер 2 в конце хода ударяет по инструменту 6, он резко остановится, давление в камере холостого хода (давление слива) прекращается, оно исчезает также в полости 46, золотник 7 под действием пружины 24 перемещается впра646во в исходное положение. Далее полость 31 запирается, полость 32 соединяется со сливом, соответственно соединяются со сливом полости 47, 48 и 39 зопотни ков 8-10 - все эти золотники переме- щаются в исходные положения. При этом торцовая полость 22 клапана 3 соединяется со сливом, а камера холостого хода 14 и кольцевая полость 23 - с напором, клапан 3 перемещается влево, закрывает отверстия 18 и открывает отверстия 17 на слив - начинается возвратный ход плунжера и повторение цикла работы. На скеме показан гидропружинныйi аккумулятор 50, объемом 1-2 куб.см с начальнымдавлением 2-3 кгс/см. Он присоединен к каналу, соединенному с камерой холостого хода, и предназначен для компенсации утечек во время такта накач,ки жидкости в аккумулятор в течение до секунды, когда камера холостого хода со всеми соединенными с ней каналами закрыта (заперта в золотниковых полостях 37, 42 и 46 и в кольцевой полости 23). В закрытом объеме жидкости бу сохраняться подпор давления за счет усиления пружины аккумулятора 50. От такого малого давления, действующего в течение долей секунды, утечки будут очень малые, сдвиг золотника 7 из левого положения практически не заметен не только ° изделиях, но и достаточно поработавших. Гидроаккумулятор 50 необхоДИМ только для изделий со значительным износом и утечками, когда с замедлением частоты ударов инструмента еще Мирятся и продолжают работать с некоторой потерей производительности. На рабо устройства, описанную выше, гидроак У - Р О не влияет, Применение предлагаемого устройства ударного действия позволяет повысить надежность работы за счет расширения Диапазона рабочего давления путем выпол ™ системы гидрораспределения с переключением в автоматическом режиме по трем уровням давления жидкости на осн jl- „ нове положительных обратных связей, изобретения Формула 1. Гидравлическое устройство ударнодействия, содержащее гидроцилиндр, го плунжер-ударник, камеры рабочего и холостого, ходов, аккумулятор энергии с гидравлической полостью, систему гидрогидравлической полостью, систему п распределения, отверстия, выполненные в головке цилиндра и соединояныесо сливным каналом, отличающееся teM, что, с цепью повышения надежности его в работе, за .счет расширения диапазона рабочего давления, система гидрора пределения выполнена из двух дифференциальных золотников, имекиАх средние, выходные.и торцовые цилиндрические полости, причем торцовые полости выполнены разного диаметра и в полостях меньшего диаметра установлены пружины, двух вспомогательных золотников, имеющих торцовые открытые с установленными в них пружинами, торцовые закрытые, средние, вспомогательные, напорные и крайние со стороны пружины полости, при этом ГРГдравлическая полость аккумулятора соединена с выходной полостью одного из дифференциальных золотников, торцовая полость большего диаметра второго дифференциального золотника соединена о закрытой торцовой .полостью одного из вспомогательных золотников и напорной полостью второго вспомогатопьного золотника, камера холостого хода соединена с торцовой полостью большего диаметра первого дифференциального залот Ника, средней полостью первого и крайн й со стороны пружины полостью второ10

Г г /1 /,f

0«:f 64 го вспомогательных золотников, торцовая полость с пружиной первого дифференциального золотника соединена со вспомогательной полостью первого вспомогательного золотника, выходная полость и полость с пружиной второго дифференциального золотника соединены соответственно с закрытой торцовой и средней полостями второго вспомогательного золотника, 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что оно снабжено распределительным клапаном, имеющим торцовую и кольцевую полости и установленным в гидроцилиндре, при этом торцовая полость соединена с выходной полостью второго дифференциального золотника, кольцевая полость - с камерой холостого хода, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 3290489, кл, В 21 С 3/20, 14.08.81. 2. Авторское свидетельство .СССР O 825898, КЛ.Е 21 С 3/20, 1979 прототип),

.г

f