Гидравлический бесклапанный ударный механизм Советский патент 1984 года по МПК E21B1/26 E21C37/00 

о

X

ел

со Изобретение относится к горной промышленности, в частности к гидравлическим устройствам ударного действия, используемым, например, буренииt шпуров, разрушении крепких горных пород. Известен гидравлический ударный ,механизг 1, включаквдий корпус с осе1ВЫМ ступенчатым ударником, камерами холостого и рабочего кодов, соо ;щенными с гидропневматичаскими аккумуляторами (;;11. Недостатком гидравлического уда ного механизма является то; что вы полнение ступенчатого ударного пор ня с относительно большим числом кольцевых выточек приводит к сниже нию технологичности изготовления к струкции, увеличению потерь, энерги рабочего агента вследствие наличия .значительного количества элементов создающих встречные микропотоки по отношению к основному направлению движения, рабочего агента Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является гидравлический бесклапанный ударный механизм, включающий корпус с поршнемударником со штоком и периодически сообщенными между собой штоковрй и поршневой полостями, последняя из которых .периодически сообщена со сливной магистралью, а штоковая полость постоянно сообщена с напорной магистралью, и выполненный в виде двух частей накопитель энергии, подсоединенный к порнаневой полости С21. ... . . . Однако наличие относительно боль шого объема камеры аккумулятора по сравнению с рабочим объёмом пори невой полости приводит к снижению КПД устройства из-за выброса из накопителя рабочего агента со значительной остаточной энергией. - Цель изобретения - повышение КПД механизма при рабочем ходе поршня путам использования нелинейной характеристики накопителя .Цель достигается тем, что, в гид равлическом бесклапаннсян ударном ме ханизме, включакяцем корпус с поршне .ударником со штоком и периодически сообщенными между собой штоковой и поршневой полостями, последняя из которых периодически сообщена со сливной магистралью, а штоковая полость постоянно сообщена с напорной магистралью, и выполненный в виде двух частей накопитель энергии, под соединенный к поршневой полости, объемы гидравлического наполнения частей накопителя равнял друг другу, причем объем каждой из частей ранен рабочему объему поршневой полорти, а давление зарядки частей накопитечя составляет величину, определяемую из выражения РНЛ PUT. Р где Р 4 Давление зарядки одной из частей накопителя; РНП - давление зарядки другой из частей накопителя; Р - давление подпора в сливной магистрали, На фиг. 1 показангидравлический бесклапанный ударный механизм, разрез; на фиг. 2 - характеристика известного линейного накопителя; на фиг. 3 - характеристика предлагаемого нелинейного накопителя. Гидравлический бесклапанный ударный механизм содержит корпус 1, поршень-ударник 2 со штоком 3, поршневую 4 и штоковую 5 полости, накопитель энергии в виде двух частей 6 и 7 пневматических аккумуляторов с ограничителями 8 объемов гидравлического: наполнения, напорную 9 и сливную 10,: Магистрали, а также магистраль 11, сообщающую штоковую 5 и поршневую 4 полости. Обе части б и 7 гидравлического накопителя имейт- одинаковые объемы наполнения и каждый равен рабочему объему поршневой полости, при этом давление зарядки в одной из частей, например в Части б, ниже давления зарядки в другой части 7, но не ниже давления подпора в сливной магистрали 10. Штоковая полость 5 гидравлического бесклапанного ударного механизма постоянно сообщена с напорной магистралью 9. Работа гидравлического бесклапанного ударного механизма осуществляется еледукяцим образом. Поршень-ударник 2 из крайнего левого положения под действием напора перемещается вправо, перекрывает сливную магистраль 10 и выталкивает жидкость из поршневой полости 4 в части б и 7 накопителя энергии. При этом жидкость сначала заполняет часть 7, так.как в этой части накоп.итёля давление заряДки .ниже. При дальнейшем движении поршняударника 2 вправо происходит сообщение поршневой 4 и штоковой 5 полостей и в результате перетока жидкости в порлнавую .4 -полость происходит заполнение части 7 накопителя, давление зарядки в которой выше .сливной. Поскольку эффективная площадь поршня-ударника 2 со стороны поршневой 4 полости больше, то пбршёньударник2 начинает, двигаться влево до момента удара и открытия отверстия слизней магистрали 10. При равенстве объема гидравлического накопления каждой части рабочему объему, поршневой полости, равному произведению хода поршня на его площадь, энергия, накопленная в части 7 имеющей более высокое давление зарядки, расходуется, в основном, на ударное воздействие, а энергия части 6., имеющей более . низкое давление зарядки, - на выталкивание в сливную магистраль 10 объема жидкост поступйзашего из штоковой 5 полости в поршневую 4, Приближая давление зарядки части 6 к давлению подпора в сливной магистрали 10, а давление зарядки части 7 к давлению напора, можно получить высокий индикаторный КПД. ; При линейном накопителе, используемом в известных гидравлических бе клапанных ударных механизмахддавление в поршневой полоски в момент открытия сливного отверстия значительно превышает давление подпора на сливе, и значительная доляэнергии неизбежно теряется. ИндикаторД1ый КПД таких механизмов обычно не превышает 70%. На фиг. 2 приведена характеристи|са известного линейного накопителя, представляющая зависимость внутреннего давления от объема его заполнения и примерная индикаторная диаграм ма работы бесклапанного ударного механизма такого типа. : Точка р..на диаграмме соответствует закрытию ударником сливной магистрали и началу сжатия жидкости в поршневой полости при обратном ходе ударника. Точка fi соответствует соединению поршневой полости со штоковой полостью, которая пост&янно связана с напорной магистралью; точка в - -разъединению поршневой полости со штоковой и начало рабочего хода; точка Z. - открытие поршнем сливного отверстия. При сливе неизбежно происходит дросселировагние жидкости, что сопровождается потерями энергии. Beличина этих потерь определяется площадью треугольника л , г.. , Q- . На практике это составляет порядка 30% от общей потребляемой энергии ударника. При использовании нелинейного накопителя потери на дросселирование можно избежать. На фиг. 3 представлена харё1ктеристика предлагаемого нелинейного накопителя с ограниченнш объемом наполнения и индикаторная диаграмма работы бесклапанного механизма с накопителем, имеющим такую характеристику.Точки OL, б , & ,2. обозначают соответственно положения закрытия сливной магистрали 10, соединение поошневой 4 полости со штоковой 5, разъединение поошневой 4 полости со штоковой 5, открытие поршнем-ударником 2 отверстия сливной магистрали 10. Диаграмма показывает, что при равенстве объемов наполнения каждой части б и 7 накопителя рабочему объему поршневой 4 полости потери на дросселирование сводятся к минимуму, При использовании изобретения при относительно .незначительных с точки зрения изготовления, изменения.х в конструкции возможно достижение относительно высокого КПД механизма и повышение надежности его работы.

QpQHmepifcmififa наполнейия ffe/tuffei/f/ого нанопител/

индияаторноя duatpafifta с не линейным HQHonumejfefi