Ударный механизм Советский патент 1991 года по МПК E02D7/10 E21B4/14 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при буровых работах для погружения свай, шпунтов, а также при бурении скважин.

Цель изобретения - повышение КПД механизма.

На фиг. 1 изображен ударный механизм, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

В состав ударного механизма входят корпус 1 с переходником 2 и упорами 3. К корпусу 1 крепится цилиндр 4, в котором установлен поршень 5, связанный с брйком 6, имеющий меньшие ступени 7. В корпусе 1 установлена наковальня 8 с хвостовиком 9, который размещен в осевом канале 10 бойка 6. Выпускной клапан 11 связан с поршнем 5 и подпружинен относительно него пружиной 12. В наковальне 8 установлен дифференциальный клапан 13, хвостовик 14 которого установлен в камере 15, выполне н- ной с возможностью соединения с напорной магистралью каналами 16 и 17, а с окружающей средой - каналами 16, 18 и 19. В наковальне 8 установлен также распределитель, выполненный в виде камеры, в которой установлен поршень 20 со штоком 21. При этом полости 22 и 23 соединены между собой каналом 24 в поршне 20 и штоке 21. В полости 23 под поршнем 20 установлена пружина 25. Возвратная камера 26, размещенная в цилиндре 4, связана с напорной магистралью осевыми каналами 27 и 28 соответственно в выпускном клапане 11 и хвостовике 9 через дифференциальный клапан 13 и канал 29. Полость 30 под меньшими ступенями 7 поршня 5 связана с окружающей средой каналами 31, а дифференциальный клапан 13 подпружинен пружиной 32.

Ударный механизм работает следующим образом.

В начальный момент времени боек 6 находится в крайнем нижнем положении и, взаимодействуя со штоком 21, удерживает поршень 20 также в крайнем нижнем положении, сжимая пружину 25. Выпускной клапан 11 открыт, а дифференциальный 13 закрыт. Корпус 1, опираясь упорами 3 на

наковальню 8, передает на нее осевую нагрузку.

Жидкость подается через канал в переходнике 2 и по кольцевому зазору между

корпусом 1 и цилиндром 4 под поршень 5, вызывая его подъем. При движении поршня 5 вверх жидкость из вогзратной камеры 26 через каналы в переходнике 2 вытесняется в скважину.

При ходе поршня 5 вверх поршень 20 занимает под действием пружины крайнее верхнее положение, перекрывая канал 17 и соединяя полость 15 через каналы 16, 18 и 19с окружающей средой.

Ход поршня 5 выбирается таким, что

при достижении им максимальной скорости выпускной клапан 11 закроется (перекроет каналы в переходнике 2), гидравлически замыкая возвратную камеру 26, в которой распространяется волна ударного давления. При этом пружина 12 служит для снижения динамических нагрузок, действующих на выпускной клапан 11 при закрывании.

Волна ударного давления, распространяясь через осевые каналы 27 и 10, подходит к торцу хвостовика 9 наковальни 8 и передает ему свою энергию. Кроме того, ударное давление, продолжая распространяться по осевому каналу 28 хвостовика 9,

доходит до дифференциального клапана 13 и открывает его. Открывание клапана 13 облегчается тем, что на его шток 14 действует давление, равное давлению в окружающей среде, с которой в этот момент соединена

камера 15.

Следует отметить, что поскольку расстояние от возвратной камеры 26 до торца хвостовика 9 намного меньше, чем дифференциального клапана 13, то движение жидкости, необходимое для открывания последнего, не окажет значительного влияния на КПД передачи удара, так как длительность передачи импульса повышенного давления от возвратной камеры 26 до

торца хвостовика 9 значительно меньше времени распространения волны повышенного давления от возвратной камеры 26 до дифференциального клапана 13 и затем волны пониженного давления от клапана 13 до камеры 26 (кроме того, сюда же следует приплюсовать и время приогкрывания дифференциального клапана 13).

Клапан 13, открывшись, удерживается в этом положении за счет давления на него рабочей жидкости, которая по каналам 29, 28, 10 и 27 начинает поступать в возвратную камеру 26. Поскольку площадь поршня 5 сверху больше, чем снизу, на величину суммы площадей меньших ступеней 7, то он начинает перемещаться вниз. В это время клапан 11 удерживается на каналах переходника 2 за счет давления жидкости.

Боек 6, подходя к наковальне 8, взаимодействует со штоком 21 распределителя, перемещая поршень 20 в крайнее нижнее положение, и наносит удар по наковальне 8. Одновременно поршень 5, ударяя по хвостовику выпускного клапана 11,срывает его с каналов переходника 2. Клапан 11 за счет силы удара и действия собственного веса возвращается в исходное положение.

В этот же момент времени, поскольку камера 15 соединена каналами 16 и 17 и полостью 22 с напорной магистралью, а канал 18 перекрыт поршнем 20, то давление, действующее на дифференциальный клапан 13 сверху и снизу, уравновешивается и клапан 13 закрывается под действием пружины 32.

Далее цикл работы повторяется,

Следует отметить, что поскольку полости 22 и 23 связаны одна с другой каналом 24, то давления в них в процессе работы

механизма равны, что позволяет свести к минимуму затраты энергии на перемещение поршня 20.

В процессе работы механизма каналы

31 препятствуют возникновению гидравлической подушки в камерах 30 под меньшими ступенями 7 поршня 5.

Использование описываемой конструкции механизма позволяет повысить его КПД

и упростить эксплуатацию.

Формула изобретения Ударный механизм, содержащий корпус, поршень с бойком, наковальню с хвостовиком, возвратную камеру, соединенную с окружающей средой через выпускной клапан, распределитель в виде камеры с размещенным в ней поршнем со штоком, напорную магистраль отличающийся

тем, что, с целью повышения КПД механизма, выпускной клапан выполнен с осевым каналом, подвижно соединен с поршнем и подпружинен относительно него, в хвостовике наковальни выполнен осевой канал, а

наковальня снабжена дифференциальным клапаном и камерой, сообщенной через распределитель с окружающей средой и напорной магистралью, причем возвратная камера соединена с последней через дифференциальный клапан и осевые каналы в выпускном клапане и хвостовике наковальни, а полости распределителя связаны одна с другой через канал, выполненный в его поршне, который подпружинен, а его шток имеет возможность взаимодействия с бойком.

-А

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при буровых работах для погружения свай, шпунтов, а также при бурении скважин. Целью изобретения является повышение КПД механизма. В ударном механизме, содержащем корпус, поршень с бойком, наковальню с хвостовиком, возвратную камеру, соединенную с окружающей средой через выпускной клапан, и распределитель, выпускной клапан 11 выполнен с осевым каналом, связан с поршнем 5 и подпружинен относительно его, в наковальне 8 установлен дифференциальный клапан 13, шток 14 которого размещен в камере 15, периодически сообщаемой посредством распределителя с окружающе срежой и с напорной магистралью. При этом возвратная камера 26 соединена с напорной магистралью через дифференциальный клапан 13 и осевые каналы 28 и 27 в хвостовике 9 наковальни 8 и выпускном клапане 11. Полости 22 и 23 распределителя связаны между собой через осевой канал 24 поршня 20, а шток 21 имеет возможность взаимодействия с бойком 6. 1 ил.

23

Редактор С.Пекарь

18 16

Ј/s s / //Л

Фаг. г

Составитель Н.Заболоцкая

Техред М.МоргенталКорректор М. Кучерявая