Гидравлический ударный механизм Советский патент 1983 года по МПК E21C37/00 

7О5

со со

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано в устройствах ударного действия для разрушения прочной среды.

Известен гидравлический ударный механизм, включающий корпус, боек, взводящие и рабочие плунжеры камеру рабочего хода и цилиндр, имеющий в своей стенке периодически открываемые и закрываемые плунжерами впускные и сливные отверстия, через KOTopeie камера рабочего хода сообщается с полостями цилиндров взводящих плунжеров, напорную и сливную магистрали 1.

Недостаток данных устройств заключается в нестабильности рабочего процесса при изменении давления в гидросистеме.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является гидравлический ударный механизм, содержащий корпус, боек, гидроаккумулятор, цилиндр с радиальными отверстиями, которые сообщают гидроаккумулятор с напорной и сливной магистралями 2.

Однако в известном ударном механизме для создания колебательного виброударного движения бойка необходимо, чтобы сила, действующая на него со стороны взводящих плунжеров в момент открытия ими впускных отверстий, была больще силы, приложенной со стороны гидроаккумулятора к рабочему плунжеру. Это приводит к необходимости поддержания в напорной магистрали строго определенного давления, величина которого была бы достаточной для открытия взводящими плунжерами впускных отверстий. Уменьщение давления нарущает стабилизацию рабочего процесса ввиду необеспечения гарантированного открытия взводящими плунжерами впускных отверстий. Недостатком является также невозможность регулирования частоты и энергии ударов бойка вследствие неподвижной установки цилиндра в гидроаккумуляторе. Регулирование энергии и частоты ударов бойка необходимо для выбора оптимального режима бурения различных по крепости пород.

Целью изобретения является обеспечение стабилизации рабочего процесса и плавности регулирования энергии и частоты ударов.

Поставленная цель достигается тем, что в гидравлическом ударном механизме, содержащем корпус, боек, гидроаккумулятор, цилиндр с радиальными отверстиями, которые сообщают гидроаккумулятор с напорной и сливной магистралями, механизм снабжен разделительной стенкой, которая образует вместе с корпусом и цилиндром полость стабилизатора сливного давления, рабочую полость аккумулятора и полость стабилизатора высокого давления, а также установленной коаксиально на цилиндре плавающей втулкой, нижняя часть которой расположена

в полости стабилизатора высокого давления, а верхняя - в рабочей полости гидроаккумулятора, при этом в верхней части плавающей втулки выполнены радиальные окна

с возможностью совмещения с радиальными отверстиями цилиндра, а между разделительной стенкой и втулкой установлен амортизатор.

На чертеже представлена схема устройства.

Гидравлический ударный механизм включает корпус 1, который разделен стенкой 2 на три полости, выполняющих роль стабилизатора 3 высокого давления, постоянно связанного с напорной магистралью 4, стабилизатора 5 сливного давления, постоянно связанного со сливной магистралью 6, а также гидроаккумулятора 7. В гидроаккумуляторе 7 размещен цилиндр 8 с радиальными окнами. Нижние окна образуют камеру 9 холостого хода, средние камеры 10

0 служат для обеспечения подвода жидкости к впускным отверстиям 11 гидроаккумулятора 7, а верхние окна 12 служат для сообщения гидроаккумулятора 7 со стабилизатором 5 сливного давления. Разделительная

ij стенка 2 образует с -цилиндрами 8 две полости 13 и 14. Дополнительная полость 13 постоянно сообщена через канал 15 и стабилизатор 5 сливного давления со сливной магистралью 6. Рабочая полость 14 постоянно сообщена через канал 16 с гидроаккуму0 лятором 7. В цилиндре 8 размещен боек 17, который при своем движении соединяет гидроаккумулятор 7 в конце рабочего хода со стабилизатором 5 сливного давления, а в конце холостого хода - со стабилизатором 3 высокого давления. Соосно с цилиндром 8 установлена плавающая втулка 18. Нижняя часть втулки 18 расположена в полости стабилизатора 3 высокого давления, а верхняя обращена торцовой поверхностью в сторону полости 13 стабилизатора 5 сливного давления. Плавающая втулка 18 в своей верхней части, выходящей в рабочую полость 14 гидроаккумулятора 7, снабжена радиально расположенными окнами 19, посредством которых обеспечивается изменение координаты расположения впускных

5 отверстий 11 гидроаккумулятора. Связи плавающей втулки 18 с разделительной стенкой 2 осуществляется через амортизатор (например, пружинный или гидравлический).

Гидравлический ударный механизм работает следующим образом.

Боек 17 совершает колебательное движение в цилиндре 8 под действием периодических силовых импульсов, действующих на него со стороны гидроаккумулятора 7, и постоянно действующей силы со стороны камеры 9, постоянно сообщенной через стабилизатор 3 высокого давления с напорной магистралью 4. Под действием силы давления жидкости, .постоянно действующей на боек 17 со стороны камеры 9, боек 17 отрывается от инструмента 20 и начинает холостой ход. При движении боек перекрывает окна 12, жидкость в гидроаккумуляторе 7 начинает сжиматься при этом поглощается часть кинетической энергии бойка. Вследствие того, что гидроаккумулятор 7 через полости 14 и 13 сообщается со стабилизатором 5 сливного давления, происходит частичный сброс жидкости из гидроаккумулятора 7 в сливную магистраль 6. Это позволяет бойку 17 продолжать свое движение, независимо от величины давления в напорной магистрали 4, до открытия впускных отверстий 11. В конце холостого хода гидроаккумулятор 7, вследствие открытия бойком 17 впускных отверстий 11, сообщается через рабочую полость 14 со стабилизатором 3 высокого давления. Давление в гидроаккумуляторе 7 повышается до магистрального, происходит торможение бойка 17. После торможения равновесие сил, действующих на боек, нарущается, поскольку площадь сечения, воспринимающая давление со стороны гидроаккумулятора 7, больше чем со стороны камеры 9, а давление жидкости, действующее на них, одинаковое - начинается рабочий ход. Сначала боек 17 ускоренно движется к инструменту 20 при постоянном давлении жидкости. Когда боек перекрывает впускные отверстия И, поступление жидкости из напорной магистрали прекращается и дальнейшее движение бойка совершается за счет расширения жидкости в гидроаккумуляторе 7. Во время рабочего хода вакуумированная потенциальная энергия жидкости в гидроаккумуляторе переходит при расширении в кинетическую энергию бойка 17 и частично затрачивается на вытеснение жидкости в сливную магистраль 6. Так как кинетическая энергия бойка 17 во время рабочего хода больше энергии, противодействующей его движеиию, боек в конце рабочего хода наносит удар по инструменту 20 и, вследствие открытия окон 12, гидроаккумулятор сообщается со сливной магистралью 6. Давление в гидроаккумуляторе 7 падает и боек 17 под действием постоянной силы, приложенной со стороны камеры 9, начинает холостой ход. Далее цикл повторяется. Вследствие того, что амортизатор 21 устанавливает плавающую втулку 18 в положение, при котором гидроаккумулятор 7 через свою рабочую полость 14 сообщается с полостью 13 стабилизатора 5 сливного давления, обеспечивается возможность открытия бойком 17 впускных отверстий 11 гидроаккумулятора 7 при любом давлении в напорной магистрали 4. При этом жесткость амортизатора рассчитывается таким образом, чтобы он обеспечивал податливость плавающей втулки 18 при давлении в напорной магистрали 4, близком к максимальному. Вследствие того, что давление в напор магистрали 4 с момента включения источника питания нарастает не мгновенно. первоначальная фаза работы гидравлического ударного .механизма при .малом давлении всегда имеет место. При повышении давления в напорной магистрали 4 сила, действующая на плавающую втулку 18 со стороны стабилизатора 3, возрастает, и она, преодолевая сопротивление амортизатора 21, своей торцовой поверхностью разобщает рабочую полость 14 гидроаккумулятора с полостью 1-3 стабилизатора 5 сливного давления. При движении плавающая втулка 18 своими радиально расположенными окнами 19 меняет координаты расположения впускных отверстий И, изменяя ход бойка 17 и соответственно энергию и частоту ударов. Применение предлагаемого гидравлического ударного механизма позволяет обеспечить стабилизацию рабочего процесса при любом давлении источника питания, g также плавную регулировку энергии и частоты ударов.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УДАРНЫЙ МЕХАНИЗМ, содержащий корпус, боек, гидроаккумулятор, цилиндр с радиальными отверстиями, которые сообщают гидроаккумулятор с напорной и сливной магистралями, отличающийся тем, что, с целью обеспечения стабилизации рабочего процесса, плавности регулирования энергии и частоты ударов, механизм снабжен разделительной стенкой, которая образует вместе с корпусом и цилиндром полость стабилизатора сливного давления, рабочую полость аккумулятора и полость стабилизатора высокого давления, а также установленной коаксиально на цилиндре плавающей втулкой, нижняя часть которой расположена в полости стабилизатора высокого давления, а верхняя - в рабочей полости гидроаккумулятора, при этом в верхней части плавающей втулки выполнены радиальные окна с возможностью совмещения с радиальными отверстиями, а между разделительной стенкой и втулкой установлен амортизатор.