Гидравлический вибромолот Советский патент 1988 года по МПК E02D7/10 

Изобретение относится к строительству и может быть использо -; .но в буровых работах при спуске и извлечении обсадных труб, шпунтов, свай и т.д.

Цель изобретения - повышение эф-, фективности работы.

На фиг, 1 показан гидравлический вибромолот в исходном положении (боек внизу)5 на фиг. 2 - в крайнем верхнем положении.

Гидравлический вибромолот содержит корпус 1 с верхней 2 и нижней 3 наковальнями, цилиндр 4, поршень 5, размещенный в цилиндре 4 и связанный с бойком 6 и штоком 7, выпускной клапан 8, установленный з бойке 6 и подпружиненный пружиной 9, впускной клапан О с пружиной 11 и уплотнением 12, расположенный в верхней части цилиндра 4. Уплотнение 12,впускного клапана 10 образует полости высокого 13 и низкого 14 давлений. Впускной клапан 10 имеет сквозной канал 15, сообщенный с выпускным каналом 16 цилиндра, и два посадочных места,по наружной и внутренней поверхности, причем наружное посадочное место 17 впускного -клаг;а- на 10 взаимодействует с верхней частью 4, а внутреннее посадочное месчо 18 с выпускным клапаном 8.

Гидра1у1ический вибромолот pafjoia- ет следующим образом.

- В исходном положении боек 6 находится в крайнем нижнем положении.Рабочая жидкость поступает под поршень 5 связанный с бойком 6 и штоком 7, и боек 6 начршает движение вверх. При этом жидкость из над- поршневой полости вытесняется через каналы 15 и 16. Совместно с бойком 6 движется вверх и вьшускной клапан 8, сжимая пружину 9. Когда вьтускной iChanaK 8 совместно с бойком 6 проходит расстояние S.,Sg, выпускной клапан 8 взаимодействует с внутренним посадочным местом 17 впускного клапана 10, перекрывая канал 15. Давление в образовавшейся замкнутой полости возрастает, вьтускной клапан 8 прижимается к внутреннему посадочному месту 8 впускного клапана 10. Под действием перепада давления между надпоршневой полостью и полостью 14 низкого давления впускной клапан 10 совместно с прижатьм к нему выпускным клапаном 8 отрьгоается от верх10

4462402

ней части цилиндра 4, В образовавшийся зазор между верхней частью цилиндра 4 и впускным клапаном 10 поступает жидкость из полости 13 высокого давления. Клапаны 10 и 8 совместно перемещаются вверх на величину хода впускного клапана S.-S, сжимая пружину 11. Благодаря тому, что площадь впускного клапана 10 незначительно больше (или равна) площади уплотнения 12, для его открытия и перемещения вверх требуется небольшая сила, достаточная для сжатия пружины 1 1. Боек 6 наносит удар по наковальне 2. Если обозначить давление рабочей жидкости Р, то в момент взаимодействия вьшускного клапана 8 с внутренним посадочным местом 18 впускного клапана 10 на последний действует сила вверх (стремящаяся оторвать клапан 10 от верхней части цилиндра

F,

15

20

4)

р ( « 1

i ( /

12

25 где F V, - площадь уплотнения площадь поршня 5, площадь штока 7,

или вниз, (сила прижимающая клапан О к цилиндру 4),

Fn -

30

где

35

(FK -.,) + kx,

F - площадь клапана 10;

k - жесткость пружины 11;

X - натяг пружины 11. Так как F « Fy то для открыта впускного клапана 10 должно соблюдаться условие

Р() п

40

V После отрыва клапана 10 от цилинд45

50

55

ра 4 на клапан IО действуют силы: вверх Fy,-P; вниз -kx. Должно соблюдаться условие

F Р 7 kx .

Конструктивно ход бойка 6 - S может быть равен ходу вьшускного клапана 8 - S или превьщ1ать его на 0,5- 1,0 мм. Это означает, что перестановка клапанов при ходе вверх начинается одновременно с ударом бойка 6 по верхней наковальне 2, свободный ход бойка 6 отсутствует или пренебрежительно мал (Sg - S О), поэтому отсутствует и гидравлическое торможение бойка 6, приводящее к потере скорости.

После того как клапаны 8 и 10 пере- .местились вверх на величину ходу 5/ БЗ жидкость поступает как- под пор по вчи, нео и шая ы 1 1 2. ей рено кла

4)

р ( « 1

i ( /

12

где F V, - площадь уплотнения площадь поршня 5, площадь штока 7,

или вниз, (сила прижимающая клапан О к цилиндру 4),

Fn -

где

(FK -.,) + kx,

F - площадь клапана 10;

k - жесткость пружины 11;

X - натяг пружины 11. Так как F « Fy то для открыта впускного клапана 10 должно соблюдаться условие

Р() п

0

V После отрыва клапана 10 от цилинд5

0

5

ра 4 на клапан IО действуют силы: вверх Fy,-P; вниз -kx. Должно соблюдаться условие

F Р 7 kx .

Конструктивно ход бойка 6 - S может быть равен ходу вьшускного клапана 8 - S или превьщ1ать его на 0,5- 1,0 мм. Это означает, что перестановка клапанов при ходе вверх начинается одновременно с ударом бойка 6 по верхней наковальне 2, свободный ход бойка 6 отсутствует или пренебрежительно мал (Sg - S О), поэтому отсутствует и гидравлическое торможение бойка 6, приводящее к потере скорости.

После того как клапаны 8 и 10 пере- .местились вверх на величину ходу 5/ БЗ жидкость поступает как- под поршень 5, так и в надпоршневую полость. За счет того, что площадь поршня 5 больше площади штока 7 боек 6 начинает движение вниз. При этом клапаны 8 и 10 удерживаются з верхнем положении за счет перепада давления между полостями высокого 13 и низкого 1Д давления,.

После того, как боек 6 пройдет

расстояние S S,-S , он захватит хвостовик выпускного клапана 8 и оторвет вьтускной клапан 8 от верхнего посадочного места 17 впускного клапана 10. При этом открьгоается вьшуск- ной канал 16 и давление над поршнем 5 падает. Боек 6 проходит оставшееся расстояние до никсней наковальни 9, равное Sg-S по инерции, и наносит по ней удар. Пружина 9 отбрасы- вает выпускной клапан 8 в нижнее положение (фиг. 1), а пружина П перемещает впускной клапан 10 вниз до взаимодействия наружного посадочного места 7 с верхней частью цилиндра 4. Поступление рабочей жидкости в полость над поршнем 5 прекращается и рабочий цикл гидровибратора повторяется.

Применение вибромолота позволяет повысить эффективность работы путем снижения потерь скорости бойка на участках свободного хода в момент

0

5 0 5

О

перестановки клапаном за счет уменьшения гидравлического сопротивления клапанной группы, так как площадь впускного клапана не зависит от соотношения плошадсй поршня и штока и может быть равна площади цили1адра.

Кроме того, повьш1ается надежность работы вибромолота за счет облегчения его запуска, так как гидравлическая перестановка клапанов не требует совместного перемещения бойка и клапанов .

Формула изобретения

Гидравлический вибромолот, включающий корпус с наковальнями, впускным и выпускньпч каналами, цили1адр, размещенный в нем поршень, связанный с бойком и штоком, впускной клапан, установленный в верхней части цилиндра, и вьтускной клапан, расположенный в бойке, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения эффективности работы, впускной клапан вьтолнен со сквозным каналом, сообщенным с выпускным каналом цилиндра, и с двумя посадочными местами по наружной и внутренней поверхностям, взаимодействующими соответственно с вьтускным клапаном и верхней частью цилиндра,при этом впускной клапан снабжен уплотнением.

r

I

Фае.

Изобретение относится к стро- ительтству и может быть использовано в буровых работах при спуске и извлечении обсадных труб, шпунтов, свай и т.д. С целью повышения эффективности работы впускной клапан IО вибромолота имеет сквозной канал 15,сообщенный с вьшускным.каналом 16,и два посадочных места 17 и 18 по наружной и внутренней поверхности. Нарзщное посадочное место 17 вьтолнено с возможностью взаимодействия с верхней частью цилиндра 4, а внутреннее посадочное место 18 - с выпускным клапаном 8, причем впускной клапан 10 снабжен уплотнением 12. 2 ил. /5 Ф1/./