Гидроударное устройство Советский патент 1984 года по МПК E21B1/26 B25D9/00 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к ударным устройствам для бурения горных пород. Известно гидроударное устройство, содержащее корпус, боек, распределитель с индивидуальным приводом, сливную и напорную магистрали 1. Недостаток этого устройства заключается в возможности рассогласования частоты вращения золотника и частоты ударов порщня. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является гидроударное устройство, содержащее корпус, боек с проточкой, компенсатор, распредедитель, сливную и напорную магистрали, камеры управления распределителем, торцовую камеру, которая соединена со сливом через компенсзтор 2. Недостаток известного устройства - больщие затраты энергии на перемещение плунжера распределителя из одного положения в другое и обратно при реверсировании потоков рабочей жидкости, в то время как энергия обратного хода бойка гасится в компенсаторе. Целью изобретения является снижение энергоемкости устройства путем использования энергии холостого хода бойка для перемещения распределителя. Поставленная цель достигается тем, что гидроударное устройство, содержащее корпус, боек с проточкой, компенсатор, распределчтель, сливную и напорную магистрали, камеры управления распределителем, торцовую камеру, которая соединена со сливом через компенсатор, снабжено подпорным клапаном, который установлен на выходе компенсатора, а одна из камер управления распределителем соединена с торцовой камерой, при этом расстояние ft от соединения торцовой камеры со сливом через компенсатор до крайнего положения торца бойка при холостом ходе выполнено по условию в dz 1 ,где ci, - диаметр бойка; 1- диаметр распределителя; to - ход распределителя. На чертеже показана конструктивная схема гидроударного устройства., Гидроударное устройство содержит корпус I с распределительными каналами, боек 2 с проточкой 3, распределитель 4, компенсатор 5, подпорный клапан 6, напорную магистраль 7, сливную магистраль 8 и буровой инструмент 9. Боек в соединении с цилиндром образует камеру 10 рабочего хода, камеру 11 холостого хода. Торец бойка образует в корпусе торцовую камеру 12. Распределитель 4 имеет кольцевые проточки, которые в соединении с корпусом образуют кольцевые полости 13 и 14 и камеры 15 и 16 управления распреДелите /ем 4. При этом камера 16 управления распределителем соединена с торцовой камерой 12. Один из торцов распределителя расположен в камере 12, а второй образует в корпусе камеру 17, соединенную со сливной магистралью 8. Компенсатор 5 имеет гидравлическую полость 18 и газовую полость 1$, разделенные плавающим порщнем 20. Подпорный клапан выполнен регулируемым. Принцип действия устройства. Рабочая жидкость под давлением поступает от напорной магистрали 7 в камеру 11 холостого хода и управляющую камеру 15, соответственно через кольцевую полость 13 и проточку 3 набойке 2. При этом камера 10 рабочего хода и камера 12 соединены со сливной магистралью 8 через гидравлическую полость 18 в компенсаторе 5 и подпорный клапан 6. Боек2 под действием рабочей жидкости в камере 11 холостого хода перемещается в корпусе 1 и вытесняет рабочую жидкость из камеры 10 рабочего хода и торцовой камеры 12 на слив. На расстоянии Ej от конца хода боек 2 перекрывает слив рабочей жидкости из камеры 12, а оставшуюся в камере 12 рабочую жидкость сжимает. Сжатая таким образом рабочая жидкость поступает в камеру 16, воздействует на распределитель 4 и перемещает его в сторону камеру 17. При этом проточка 3 бойка 2 соединяет управляющую камеру 15 со сливом и рабочая жид кость из управляющей камеры 15 вытесняется на слив. Боек 2 при перемещении в конце холостого хода на расстояние Е,, вытесняет из камеры 12 диаметром dj такой объем рабочей жидкости, который необходим для перемещения распределителя 4 диаметром dj на растояиие Bj. Таким образом, перемещение Cj бойка 2 в конце холостого хода и перемещение PI распределителя 4 связаны зависимостью,г . О . Аг -г -аг-. где Cj - ход распределителя 4, необходимый для реверсирования потоков рабочей жидкости, подводимой в камеру 10 рабочего хода и в камеру 11 холостого хода. В процессе перемещения распределителя 4 гасится энергия холостого хода бойка 2, что достигается путем определения 1,1гПосле перемещения распределителя 4 в сторону камеры 15 кольцевая полость 13 объединяет напорную магистраль 7 с камерой 10 рабочего хода, а кольцевая полость 14 - камеру 11 холостого хода со сливной магистралью через гидравлическую полость 18 компенсатора 5 и подпорный клапан 6. .

Под действием рабочей жидкости под давлением в камере 10 рабочего хода боек 2 перемещается, вытесняет на слив рабочую жидкость из камеры 11 холостого хода и наносит удар по хвостовику бурового инструмента 9. Одновременно в конце рабочего хода бойка 2 управляющая камера 15 изолируется от сливной магистрали .8 и объединяется проточкой 3 с нагнетающей магистралью. При этом рабочая жидкость под давлением поступает от напорной магистрали 7 в управляющую камеру 15 и перемещает распределитель 4 в сторону Kajviepbi 12, в результате чего реверсируются потоки рабочей жидкости и цикл повторяется.

При соединении камеры 12 со сливной магистралью 8 в ней (в камере 12) поддерживается давление подпора, установленное при помощи подпорного клапана 6, что исключает возможность произвольного перемещения распределителя 4. Кроме того, подсоединение к сливной магистрали 8 камеры 10 рабочего хода и камеры 11 холостого хода через подпорный клапан 6 исключает резкие.колебания давления в наш-;ной магистрали 7 при движении бойка 2 в корпусе 1. В гидравлической полоетк 18 компенсатора 5 постоянно поддержиБлетс : давление подпора под действием газа под давлением в газовой полости 9.

Подпорный клапан на Е.1ходе кол-ь-.еисатора обеспечивает стабильное давление подпора в торцовой камере, что удерживает распределитель в одном из крайних полостей, когда его управляющие камеры-не связаны с напорной магистралью. Кроме этого, подпорное давление в торцовой камере способствует повыщению энергии удара за счет его действия на торец бойка в .vioMejiT рабочего хода и повышает амортизирующее действие компенсатора в момент холостого хода бойка.

Применение предлагаемого гидроударного устройства позволяет уменьщить энергоемкость за счет использования энергии холостого, хода бойка для переключения распределителя.

ГИДРОУДАРНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее корпус, боек с проточкой, компенсатор, распределитель, сливную и напорную магистрали, камеры управления распределителем, торцовую камеру, которая соединена со сливом через компенсатор, отличающееся тем, что, с целью снижения SHeproeMKOcfH путем использования энергии холостого хода бойка для перемещения распределителя, устройство снабжено подпорным клапаном, который установлен на выходе компенсатрра, а одна из камер управления распределителем соединена с торцовой камерой, при этом расстояние , от соединения торцовой камеры со сливом через компенсатор до крайнего положения торца бойка при холостом ходе выполнено по условию Ь ч а где dt - диаметр бойка; di - диаметр распределителя; г -,ход распределителя. (П со со ОС