Гидравлический ударный механизм Советский патент 1984 года по МПК E21B1/26 B25D9/00 

Изобретение относится к горнорудной промышленности и может быть использовано в бурильных машинах враш.ательноуд ного действия для бурения шпуров и скважин. Известен гидравлический ударный механизм, включаюш.ий поршень-боек, плунжер рабочего и холостого ходов, рабочие камеры, одна из которых постоянно взаимодействует с источником гидравлической энергии, а в другую от специальных систем распределения подается рабочая жидкость 1. Для распределения жидкости между рабочими камерами в известном механизме применяется специальное золотниковое устройство управления, что приводит к усложнению конструкции механизма и снижению надежности его в работе. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является гидравлический ударный механизм, содержаший корпус, боек, цилиндр с радиальными отверстиями, разделительную стенку, которая образует совместно с корпусом и цилиндром полость стабилизатора низкого давления, гидроаккумулятор и полость стабилизатора высокого давления, которая постоянно связана с напорной магистралью 2. Недостатком ударного механизма является значительная сложность конструкции, вызванная коаксиальной установкой плавающей «втулки на цилиндре и посадкой ее по двум поверхностям (внутреннему и наружнему диаметрам), причем посадка плавающей втулки осуществляется по цилиндру и в разделительной стенке, что технологически трудно выполнимо. Введение же элементов уплотнения по этим поверхностям создает дополнительные силы трения (ввиду того, что уплотнения работают под давлением), что приводит к необходимости увеличения жесткости амортизатора, а это в свою очередь еще более усложняет конструкцию. Цель изобретения - упрощение конструкции. Поставленная цель достигается тем, что в гидравлическом ударном механизме, содержащем корпус, боек, цилиндр с радиальными отверстиями, разделительную стенку, которая образует совместно с корпусом и цилиндром полость стабилизатора низкого давления, гидроаккумулятор и полость стабилизатора высокого давления, которая постоянно связана с напорной магистралью, в разделительной стен.ке выполнена радиальная полость с осевым каналом, в которой размещен плавающий, двухступенчатый и подпружиненный со стороны меньшей ступени дифференциальный плунжер, большая ступень которого расположена в полости стабилизатора высокого давления, а меньшая обращена в сторону осевого канала, который сообщает гидроаккумулятор со стабилизатором низкого давления, а меньщие ступени бойка ударного механизма выполнены равного диаметра и один-аковой длины. На чертеже представлена схема устройства. Гидравлический ударный механизм содержит корпус 1, который разделен стенкой 2на три полости, выполняющие роль стабилизатора высокого давления 3, постоянно связанного с напорной магистралью 4, стабилизатора низкого давления 5, постоянно связанного со сливной магистралью 6, а также гидроаккумулятора 7, выполняющего роль рабочей камеры. В гидроаккумуляторе 7 размещен цилиндр 8 с радиальными Окнами. Левые окна 9 образуют камеру 10 холостого хода, средние окна служат впускными отверстиями 11 гидроаккумулягора 7, а правые окна 12 служат для сообщения гидроаккумулятора 7 со стабилизатором низкого давления 5. В цилиндре 8 размещен боек 13, который при своем-движении соединяет гидроаккумулятор 7 в конце рабочего хода (в момент удара) со стабилизатором низкого давления 5, а в конце холостого (обратного) хода - со стабилизатором 3высокого давления. Разделительная стенка 2 содержит радиальную полость, в которой размещен плавающий и с меньщего торца подпружиненный дифференциальный плунжер 14. В первоначальный момент времени плунжер 14 под действием пружины 15 смещен в крайнее верхнее положение. Такое положение плунжера 14 обеспечивает соединение гйдроаккумулятора 7 с гидравлическим стабилизатором 5 низкого давления. При включении насосной станции процесс нарастания давления в напорной магистрали и стабилизаторе 3 растянут во времени, вследствие того, что последний выполнен жидкостным и объем его имеет значительную величину (5-6 л). В разделительной стенке выполнена рабочая полость 16, которая сообщает каналы 17 и 18. Так как жесткость гидроаккумулятора 7 снижена, ввиду соединения его через каналы 17 и 18 и отверстие 19 со стабилизатором низкого давления 5, механизм запускается в работу практически при любом числовом значении давления в напорной магистрали и стабилизаторе высокого давления. По мере нарастания давления в стабилизаторе 3 сила, действующая на дифференциальный плунжер 14 со стороны большей ступени, также возрастает, и он, преодолевая усилие пружины 15, перемещается вниз. Когда давление в стабилизаторе 3 достигает рабочего, величина силы, действующей на дифференциальный плунжер 14 со стороны большей ступени, становится достаточной, чтобы преодолеть усилие пружины 15 и сместить его вниз. Происходит разделение гидроаккумулятора 7 и гидравлического стабилизатора 5 низкого давления. Дифференциальный плунжер своей меньшей ступенью перекрывает канал 18. Такое положение плунжера 14 остается в течение всего времени устойчивой работы гидравлического ударного механизма. В указанном режиме гидравлический ударный механизм работает следующим образом. Под действием силы давления жидкости, постоянно действующей на боек 13 со стороны камеры 10, боек отрывается от инструмента 20 и начинает холостой ход. При движении боек 13 перекрывает окна 12, жидкость в гидроаккумуляторе 7 начинает сжиматься, при этом поглощается часть кинетической энергии бойка. В конце холостого хода гидроаккумулятор 7, вследствии от крытия бойком 13 впускных отверстий 11, сообщается через рабочую полость 16 и каналы 17 со стабилизатором 3 высокого давления. . Давление в гидроаккумуляторе 7 повышается до магистрального - происходит торможение бойка 13. После торможения равновесие сил, действующих на боек, нарущается, поскольку пло14адь сечения, воспринимающая давление со стороны гидроаккумулятора 7, больше, чем со стороны камеры 10, а давление жидкости, действующее на них, одинаковое - начинается рабочий ход. Сначала боек 13 ускоренно движется к инструменту 20 при постоянном давлении жидкости, поступающей в гидроаккумулятор 7 из напорной магистрали. Затем, когда боек 13 перекрывает впускные отверстия 11, поступление жидкости из напорной магистрали прекращается, и дальнейшее движение бойка 13 совершается за счет расширения жидкости в гидроаккумуляторе 7. Во время рабочего хода саккумулированная потенциальная энергия жидкости в гидроаккумуляторе переходит при расширении в кинетическую энергию бойка 13. Так как кинетическая энергия бойка 13 во время рабочего хода больше энергии, противодействующей его движению, боек в конце рабочего хода наносит удар по инструменту 20 и, вследствие открытия окон 12, гидроаккумулятор 7 сообщается со сливной магистралью 6. Давление в гидроаккумуляторе 7 падает и боек 13 под действием постоянной силы, приложенной со стороны камеры 9, перемещается, начинается холостой ход. Далее цикл повторяется. При отключении насосной станции давление в напорной магистрали понижается, и дифференциальный плунжер 14, под действием усилия пружины 15, вновь смещается вверх. Происходит соединение гидроаккумулятора 7 с гидравлическим стабилизатором 5 из-за открытия канала 18. При включении насосной станции боек 13 под действием силы давления жидкости со стороны камеры 9 начинает рабочий ход. При движении боек перекрывает окна 12 и начинает сжимать жидкость в гидроаккумуляторе 7. Вследствие того, что гидроаккумулятор 7 сообщается со стабилизатором низкого давления 5, происходит частичный сброс жидкости из гидроаккумулятора в сливную магистраль 6. Это позволяет бойку 13 продолжать свое движение, независимо от величины давления в напорной магистрали 4, до открытия впускных отверстий 11. В конце холостого хода гидроаккумулятор 7 сообщается со стабилизатором 3 высокого давления - происходит торможение бойка. После торможения начинается рабочий ход. Боек 13 ускоренно движется к инструменту 20 при постоянном давлении жидкости, поступающей в гидроаккумулятор 7 из стабилизатора 3 высокого давления. После перекрытия бойком 13 впускных отверстий 11 движение осуществляется за счет расщирения жидкости в гидроаккумуляторе 7, при этом часть жидкости сбрасывается в стабилизатор низкого давления, так как открыт канал 18. В конце рабочего хода боек 13 наносит удар по инструменту 20, открывается отверстие 19, и .оставшаяся жидкость сбрасывается в сливную магистраль. Далее цикл повторяется и при повышении давления в стабилизаторе 3 до рабочей величины, переходит в описанный режим. Дифференциальный плунжер находится в крайнем нижнем положении, канал 18 закрыт, гидроаккумулятор 7 разобщается со стабилизатором 5 низкого давления. Предлагаемый ударный механизм может работать практически при любом давлении в напорной магистрали. Если давление меньше расчетного, то механизм работает при открытом канале 18. Дифференциальный плунжер 14 находится в верхнем положении. Причем канал 18 может быть полностью открыт или частично, вследствие выполнения меньшей ступени дифференциального плунжера 14 конусной. Если давление равно расчетному или больше его, то механизм работает при закрытом канале 18. Дифференциальный плунжер 14 находится в нижнем положении. Вследствие того, что процесс нарастания давления в стабилизаторе 3 растянут во времени, временная работа ударного механизма при открытом канале 18 всегда будет иметь место в начальный момент. Далее дифференциальный плунжер 14, заняв нижнее положение, перемешаться не будет. Если ударная (левая) часть бойка выкрошится, то для продолжения работы боек 13 разворачивают, а это возможно вследствие вы5402928

полнения меньшей ступени бойка равногочение рабочего процесса ударного механиздиаметра и одинаковой длины.ма, при любом давлении источника питаПримёнение изобретения позволяет зна-ния, осуществляется плавающим и с одного чительно упростить конструкцию, вследст-торца подпружиненным дифференциальным вие ликвидации установленной коаксиальноплунжером, установленным в дополнительна цилиндре плавающей втулки, а обеспе-ной радиальной полости.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УДАРНЫЙ МЕХАНИЗМ, содержащий корпус, боек, цилиндр с радиальными отверстиями, раз7 ГТ Jг W 9 }i 18 делительную , которая образует совместно с корпусом и цилиндром полость стабилизатора низкого давления, гидроаккумулятор и полость стабилизатора высокого давления, которая постоянно связана с напорной магистралью, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, в разделительной стенке выполнена радиальная полость с осевым каналом, в которой размещен плавающий,двухступенчатый и подпружиненный со стороны меньщей ступени дифференциальный плунжер, большая ступень которого расположена в полости стабилизатора высокого давления, а меньшая обращена в сторону осевого канала, который сообщает гидроаккумулятор со стабилизатором низкого давления, а меньшие ступени бойка ударного механизма выполнены равного диаметра и одинаковой длины. ,, , 1