Гидравлический бесклапанный ударный механизм Советский патент 1983 года по МПК E21B1/26 

00 4 СО СП Изобретение относится к горнорудной промышленности и может быть использовано в бурильных машинах вращательно-ударного действия для бурения шпуров и скважин. Известно устройство, включающее корпус, поршень-боек, плунжеры рабочего li холостого ходов, рабо-чую камеру }. Недостаток устройства - низкий КПД. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является гидравлический бесклапанный ударный механизм, включающий .корпус, боек, плун жерный блок с дифференциальными плунжерами холостого хода, камеру рабочего хода, которая периодически сообщена с напорной и сливной магистралями камеру холостого хода которая постоянно соединена с напорной магистралью и периодически - с камерой рабочего хода, сливную по лость, которая постоянно соединена со сливной магистралью и .периодичес ни - с Кс1мерой рабочего хода 21 . Недостатком известного гидрав.лического устройства ударного дейст вия является то, что выполнение одн го из плунжеров«холостого хода трёх ступенчатым приводит к дополнительным утечкам жидкости из рабочей камеры в период рабочего и холостого ходов, вследствие того, что с момен та перекрытия осевого отверстия сре ней ступенью (холостой ход)- имеет jMecTo прямое сообщение камеры рабочего хода через осевое отверстие и полость слива со сливной магистралью, обеспечивающее падение давления в первой до величины, позволя ющей бойку совершить полный холостой ход, и с момента перекрытия большей ступенью радиальных отверстий (рабочий ход) также имеет место прямое сообщение камеры рабочего хода со сливной магистралью из-з того, что длина средней ступени мен ше пути расширения (сжатия). Дополнительные утечки жидкости из полости камеры рабочего хода обеспечивают в первоначальный момент гарантир ванный запуск механизма в работу, в последующих фазах движения бойка он только увеличивают расход жидкостии, как следствие, уменьшают КПД уда ного механизма. Цель изобретения - повышение КПД за счет исключения утечек рабочего агента в период рабочего и холостого ходов. . Поставленная цель достигается те что в гидравлическом бесклапанном ударном механизме включающем корпус, боек, плунжерный блок с дифференциальными плунжерами холостого х да, камеру рабочего хода, которая периодически, сообщена с напорной и сливной магистралями, камеру холостого хода, которая постоянно соединена с напорной магистралью и периодически - с камерой рабочего хода, сливную полость, которая постоянно соединена со сливной магистралью и периодически - с камерой рабочего хода, плунжерный блок имеет аксиальную полость, которая постоянно сообщена с напорной магистралью, и дополнительный подпружиненный плунжер с радиальным и осевым каналами для сообщения камеры рабочего хода со сливной магистралью в период запуска механизма. На фиг. 1. представлена схема гидравлическрго бесклапанного ударного механизма; на фиг. 2 -то же, поперечный разрез. Гидравлический бесклапанный ударный механизм включает корпус 1, плунжерный блок 2, специальные выточки которого образуют камеру 3 холостого хода, постоянно сообщенную с напорной магистралью 4 и периодически. Через радиальные отверстия 5, с полостью камеры 6 рабочего хода и полость слива, постоянно сообщенную со сливной магистралью 8 и периодически через осевые отверстия 9 с полостью камеры 6 рабочего хода. В цилиндрах плунжерного блока 2 расположены боек 10 и двухступенчатые (дифференциальные) плунжеры 11 и 12 холостого хода, управляющие движением бойка 10 и сообщающие полость камеры б рабочего хода через осевые отверстия 9 и полость ,7 слива в конце рабочего хода со сливной магистралью и через радиальные отверстия 5, камеру холостого хода 3 в конце холостого хода с напорной магистралью 4. Число радиальных 5 и осевых 9 отверстий равно числу плунжеров 11 и 12 холостого хода. В плунжерном блоке 2 дополнительно выполнена аксиальная полость 13, в которой размещен плавающий плунжер, 14с пересекающимися радиальным 15 и осевым 16 отверстиями. С одного торца плунжер 14 поджат пружиной 17, которая расположена в полости 7 слива, а другой торец плунжера постоянно находится под воздействием жидкости в камере 3 холостого хода. В полости 7 слива: размещен упор 18, который служит для ограничения хода плунжера 14. Акс 1альная полость 13.имеет радиальное отверстие 19, посредством которого полость 6 сообщается в период запуска через отверстия 15 и 16 и полость 7 слива со сливной ,магистралью 8. Инструмент обозначен позицией 20. Гидравлический бескЛапанный ударный механизм работает следующим образом. Под действием постоянной силы дав ления жидкости, приложенной к плунжерам 11 и 12 со стороны камеры 3, боек 10 отрывается ОТ инструмента 20 и начинает холостой ход. При дви жении дифференциальные плунжера 11 и 12 большой ступенью перекрывают о вые отверстия 9 и жидкость в полост камеры 6 рабочего хода начинает сжи маться, поглощая часть кинетической энергии бойка 10, то приводит к увеличению давления в камере 6. В случае, когда сипа давления жидкости, действующая на боек 10 со сторо ны камеры .6, станетравной силе дав ления, действутощей на дифферюнциашь ные плунжеры 11 и 12 со стороны камеры 3, боек 10 остановится, не сог вериив полный холостой ход. Чтобы обеспечить бойку возможность совершить полный холостой ход до открытия им радиальных отверстий 5, необходимо понизить давление в камере 6. Для этого в плунжерном блоке 2 выполнена аксиальная полость 13, в которой размещен плунжер 14. В период холостого хода положение пла вающего плунжера 14 обеспечивает по тоянное, сообщение полости камеры 6 через отверстия 19.,15 и 16 и полость 7 слива со сливной магистралью 8. В связи с этим давление в камере 6 ие увеличивается и боек 10 с плунжерами 11 и 12 совершает холостой ход. Холостой ход бойка сопровождается повышением давления в камере 3 поскольку происходит непрерывная подача жидкости от источника гидравлического питания, в конце холостого хода сила давления жидкости, действующая на торец плунжера 1 со стороны камеры 3, становится больше усилия пружины 17 и плунжер преодолевая сопротивление пружины 17, доходит до упора 18. При движении плунжера 14 происходит пёрекрытие отверстия 19 и разорение камеры б со сливной магистр |лью 8. Плун жеры 11 и 12 (в конце холостого ход открывгиот радиальные отверстия 5, камера б через камеру холостого хода 3 соединяется с напорной магистралью 4. Давление в камере б рабочего хода повышается до магистраль иого и происходит торможение бойка 10. Поскольку силы давления жидкости, действующие на.дифференциаль :ные плунжеры со стороны камер ра-бочего и холостого ходов, уравнива ются, то под действием магистрально го давления боек начинает рабочий ход. Сначала .боек ускоренно движется к точке удара под действием силы давления жидкости, поступающей в камеру рабочего хода из напорной магистраши 4 через ргщиальные отверстия 5. Когда дифференциальные плунжеры 11 и 12 перекроют радиальные отверстия 5, поступление жидкости из Нсшорнрй гидромагистрали прекращается и дальнейшее движение бойка происходит за счет расширения жидкости в камере б рабочего хода. При этом аккумулированная потенциальная энергия жидкости, накопленная в камере б в период холостого хода, переходит в кинетическую энергию бойка. Так как кинетическая энергия бойка 1о во время рабочего хода больше энергии, противодействующей его движению, боек в конце рабочего хода наносит удар По инструменту и, вследствие открытия дифференциальньоми плунжерами 11 и 12 осевых отверстий 9, камера б рабочего хода соединяется со сливной магистралью 8. Давление в камере б рабочего хода ..понижается и дифференциальные плунжеры 11 и 12 под действием постоянной силы давления со стороны камеры 3 холостого хода перемещается вместе с бойком, начиная холостой ход. Далее цикл повторяется. В период рабочего хода бойка и дальнейших циклах его движения плунжер 14 остается постоянно прижатым -к упору 18, при этом .камерд б через отверстия 19,15 и 16 со сливной магистралью не сообщается. При отключении ударного механизма от напорной магистрали давление в камере 3 пада- ет и под действием пружины 17 плунжер 14 перемещается в крайнее нижнее положение, при котором обеспечивается постоянное сообщение полости камеры 6 через отверстия 1-9,15 и 16 и полость 7 слива со сливной магист-ралью 8,. что необходимо для последующего запуска механизма в работу. Применение предлагаемого гидравлического бесклапанного ударного механизма позволит исключить трехступенчатый плунжер холостого хода, а функции его средней ступени передать плавающему плунжеру и иметь плунжера холостого хода двухступенчатые (дифференциальные) . Это позволяет ликвидировать дополнительные утечки жидкости из рабочего хода и тем caKEJM повысить КПД механизма.

//

//

Фиг1

дзиг.г

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ БЕСКШШАННЫЙ УДАРНЫЙ МЕХАНИЗМ, включающий корпус, боек, плунжерный блок с дифференциальными плунжерами холостого хода, камеру рабочего хода, которая периодически сообщена с напорной и сливной магистралями, камеру холостого хода, которая постоянно соединена с напорной магистралью и периодически - с камерой рабочего хода, сливную iполость, .которая постоянно соединена со сливной магистр шью и периодически - с камерой рабочего хода, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД за счет исключения утечек рабочего агента в период рабочего и холостого ходов, плунжерный блок имеет аксиальную полость, которая постоянно сообщена с напорной магистра;лью, и дополнительный подпружиненный плунжер с радиальНым , и осевым каналами щя сообщения камеры рабочего хода со сливной (маСП гистралью в период запуска механизма.. .