Ударный узел бурильной машины с гидроприводом Советский патент 1983 года по МПК E21B1/26 

27 S32 т 2S 2S 9 23 ,2 11

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано в бурильных установках, отбойных молотках и других технологических машинах, в которых применяются ударники, совершаюш.ие возвратно-поступательное движение для сообщения ударов хвостовику рабочего инструмента.

Известно гидравлическое устройство ударного действия, включающее корпус, боек и взаимодействующий с ним золотник 1.

Недостатком указанного устройства является отсутствие стабильности рабочего процесса, происходящее из-за неопределенности точек переключения распределительного золотника перед ударом.

Наиболее близким к предлагаемому является ударный узел бурильной машины с гй-дро при водом, включающий корпус, боек, штоковую полость, рабочую пружину, взводящие плунжеры и гидрораспределитель 2 .

Недостатки гидравлического ударного узла заключаются в сложности конструкции, требующей точной обработки ряда золотниковых поверхностей, при этом золотник перемещается буртиками бойка, что снижает на,.ежность работы и нарущает стабильность цикла из-за отсутствия фиксированных точек его переключения.

Цель изобретения - повыщение эксплуатационной надежности, упрощение конструкции и стабилизация рабочего режима.

Поставленная цель достигается тем, что в ударном узле бурильной мащины с гидроприводом, включающем корпус, боек, щтоковую полость, рабочую пружину, взводящие плунжеры и гидрораспределитель, гидрораспределитель выполнен в виде дифференциального ступенчатого клапана с радиальной перегородкой, а боек снабжен стержнем с буртиками, который установлен с возможностью взаимодействия с клапаном посредством пружин, которые размещены между радиальной перегородкой и буртиками, при этом один из буртиков установлен на стержне с возможностью осевого перемещения, а на внешней поверхности клапана выполнена фасонная проточка для взаимодействия с фиксатором, который установлен в корпусе.

Кроме того, подвижный буртик со стороны конца стержня поджат дополнительной пружиной, а в штоковой полости бойка выполнен газовый амортизатор.

На чертеже приведена схема ударного узла.

Ударный узел бурильной машины с гидроприводом содержит основной корпус 1, размещенный внутри него боек - ударную массу 2, рабочий инструмент 3, взводящие рабочие плунжеры 4 и 5, боек-ударная масса 2 подпружинена относительно корпуса рабочей пружиной 6. К основному корпусу 1 прикреплен корпус блока 7 управления, внутри которого расположен гидрораспределитель - дифференциальный клапан 8, контактирующий конической фаской, выполненной на передней части наружной поверхности с седлом в корпусе блока 7 управления, отсекающей связь полости 9 высокого давления со сливной полостью 10. Цилиндрическая наружная поверхность меньшего диаметра дифференциального клапана 8, выполненная на задней его части, входит в направляющее отверстие крышки И. На передней части наружной поверхности клапана выполнена фасонная проточка, с которой при переключении контактируют фиксаторы 12, поджатые пружинами 13 и расположенные в радиальных отверстиях корпуса блока 7 управления. Во внутренней полости дифференциального клапана 8 выполнена радиальная перегородка, через осевое отверстие которой со стороны сливной полости 10 пропущен стержень 14. На наружной поверхности стержня 14 выполнен упор, который при помощи пружины 15 под5 жат к перегородке клапана 8, с другой стороны перегородка подпружинена пружиной 16 относительно подвижного буртика 17, насаженного на стержень 14. Подвиж:ный буртик 17 поджат к шайбе 18, которая в свою очередь прижата пружиной 19 когра0 ничительному бурту на стержне 14. Пружина 19 стопорится в поджатом состоянии при помощи гайки 20 со шплинтом 21. На конце стержня 14, соединенного с бойком 2, расположена направляющая щайба 22, которая удерживает пружину 6. Полость 9 высокого

5 давления связана каналом 23 с напорной и рабочей магистралями, соответственно 24 и 25. Рабочая магистраль 25 связана с рабочими камерами 26 и 27 взводящих плунжеров 4 и 5. Сливная полость 10 каналом 28

Q связана со сливной магистралью 29. Подторцовая полость 30 дифференциального клапана 8 посредством зазоров в осевом отверстии радиальной перегородки и отверстий 31 в ней связана со сливной полостью 10, что предотвращает возникновение противо5 давления при переключении. На внутренней поверхности тела корпуса 1, направляющей боек-ударную массу 2, выполнен канал 32, связывающий межДу собой штоковую полость 33 и полость 34, причем канал 32 выполнен на такую длину, что при нанесении удара боек 2 в конце рабочего хода может, перекрывая своей наружной поверхностью канал 32, сжимать образовавшуюся воздушную подушку и предотвращать возможные удары по корпусу 1 в результате отхода

5 рабочего инструмента 3, например, при отсутствии или недостаточном поджатии корпуса бурильной машины к забою. Ударный узел бурильной машины с гидроприводом работает следующим образом. На чертеже устройство изображено в момент начала взвода - холостого хода ударной массы-бойка 2. В этом положении рабочая жидкость под давлением поступает в полость 9 высокого давления и в рабочие камеры 26 и.27, осуществляя силовое воздействие на перемещающиеся взводящие плунжеры 4 и 5, кбторые перемещают ударкую массу-боек 2 и сжимают пружину 6. При этом дифференциальный клапан 8 находится в крайнем переднем положении. т. е. прижат конической фаской к седлу, отсекая связь полости 9 высокого давления от сливной полости 10. Поджатие клапана 8 к седлу осуществляется благодаря перепаду давления рабочей жидкости, воздействующей на конструктивно образованную ступень т. е. на кольцевую площадь между диаметром герметизации по седлу и диаметром цилиндрической направляющей клапана, 20 которая входит в крыщку 11. По мере перемещения бойка 2 происходит сжатие пружины 6, а также осевое перемещение стержня 14. При перемещении стержня 14 осуществляется сжатие пружины 15, которое 5 продолжается до тех пор, пока выступ на стержне 14 не соприкоснется с радиальной перегородкой дифференциального клапана 8. Далее перемещающийся стержень 14 отрывает дифференциальный клапан 8 от седла и пружина 15, воздействуя на радиаль- зо ную перегородку, перемещает клапан до упора в торец крыщки 1. При этом из радиальных отверстий в корпусе блока 7 управления выходят в фасонную проточку под действием сжатых пружин 13 фиксаторы 12, которые фиксируют дифференциальный кла- 35 пан в открытом положении. В этом положении рабочие камеры 26 и 27 посредством рабочей магистрали 25, а также напорная магистраль 24 соединяются со сливной полостью 10. Давление в рабочих камерах 26 д и 27 падает до сливного и ударная массабоек 2, разгоняясь под действием сжатой рабочей пружины 6, совершает рабочий ход т. е. перемещается в исходное положение и наносит уДар по рабочему инструменту 3. Взводящие плунжеры 4 и 5 вытесняют рабочую жидкость из камер 26 и 27 на слив, Стержень 14, отслеживая движение бойка 2, перемещается в исходное положение. При перемещении стержня 14 во время рабочего хода бойка 2 осуществляется сжатие пружины 16 относительно радиальной перегородки, которое продолжается до тех пор, пока усилие пружины 16 не преодолеет осевую составляю1цую от общего усилия отжима пружин 13, удерживающих фиксаторы 12 в фасонной проточке. После выхода из зацепления с фиксаторами 12 дифференциальный клапан 8, находящийся под осевым силовым воздействием пружины 16, опускается на седло и осуществляет отсечку связи полости 9 высокого давления и сливной полости 10. Это происходит в момент заверщения рабочего хода. Далее рабочий процесс повторяется в автоматическом режиме. Регулируя производительность насоса приводной гидросистемы, можно управлять частотой ударов бойка 2 по рабочему инструменту 3, обеспечивая таким образом оптимальный режим бурения конкретной горной породы, Для устранения ударов по дифференциальцому клапану 8, в результате отхода рабочего инструмента 3, когда боек 2 может сместиться на больщее расстояние, чем расчетная длина хода, предусмотрена пружина 19 больщей жесткости, которая, воспринимая нагрузку на себя, смягчает ударные нагрузки. При нормальном режиме работы пружина 19 посредством щайбы 18, поджатой к выступу на стержне 14, образует опорную площадку, с которой контактирует подвижный бортик 17, и участия в переклюении дифференциального клапана не принимает. Применение изобретения позволит повысить эксплуатационную надежность, упростить конструкцию, стабилизировать рабочий режим за счет автономности работы распределительного золотника.

1. УДАРНЫЙ УЗЕЛ БУРИЛЬНОЙ МАШИНЫ С ГИДРОПРИВОДОМ, включающий корпус, боек, штоковую полость, рабочую пружину, взводящие плунжеры и гидрораспределитель, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности, упрощения конструкции и стабилизации рабочего режима, гидрораспределитель выполнен в виде дифференциального ступенчатого клапана с радиальной перегородкой, а боек снабжен стержнем с буртиками, который установлен с возможностью взаимодействия с клапаном посредством пружин, которые размещены между радиальной перегородкой и буртиками, при этом один из буртиков установлен на стержне с возможностью осевого перемещения, а на в-нешней поверхности, клапана выполнена фасонная протока для взаимодействия с фиксатором, установленным в корпусе. 2. Узел по п. 1, отличающийся тем, что подвижный буртик со стороны конца стержня поджат дополнительной пружиной, а в ю щтоковой полости бойка выполнен газовый (Л амортизатор.