Погружное пневмоударное устройство Советский патент 1992 года по МПК E21C3/24 E21B4/14 

ч

Ј

Использование: при создании пневматических машин ударного действия, например, погружных пневмоударников. Сущность изобретения: погружное пневмо- ударное устройство содержит ствол, гильзу со штоком и питающими каналами, хвостовик инструмента с выхлопной осевой трубкой, ступенчатый ударник, снабженный сквозными калиброванными каналами впуска и центральным сквозным каналом, периодически взаимодействующим со штоком гильзы и осевой трубкой. Новым в конструкции устройства является то, что питающие сквозные калиброванные каналы впуска по крайней мере на одной из сопрягаемых боковых поверхностях ударника, ствола или гильзы выполнены в виде винтовых каналов с постоянным проходным сечением. 7 з.п. ф-лы, 18 ил.

Изобретение относится к горным и строительным машинам и может быть использовано при создании пневматических машин ударного действия, например погружных пневмоударников, и является дополнительным изобретением по авт. св. № 1649090.

В основном изобретении описано погружное пневмоударное устройство, у которого ударник выполнен со сквозным калиброванным каналом, постоянно сообщающим между собой промежуточную кольцевую камеру сетевого давления и камеру рабочего хода в гильзе, участок ступенчатого ударника меньшего диаметра выполнен в виде плунжера, на боковой поверхности которого выполнены прерывистые винтовые выточки. Сквозные калиброванные каналы

могут быть выполнены закрытыми в теле ударника, могут быть выполнены в виде пазов на боковой поверхности ударника.

Недостатком устройства является сложность конструкции, низкая эксплуатационная надежность и малая долговечность в виде того, что сечение ударника неравнопрочно из- за наличия наружных или внутренних локальных каналов, имеющих радиальные входы и продольное их продолжение.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности и долговечности устройства.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез по гильзе; на фиг. 3 - поперечный разрез по участку ударника большего диаметра варианта исполнения

00

Ј го

устройства со сквозными калиброванными каналами впуска постоянного проходного сечения, выполненными в виде винтовых каналов на наружной боковой поверхности участка ударника большего диаметра и на внутренней боковой поверхности пояска гильзы; на фиг. 4 - устройство, продольный разрез; на фиг. 5 - поперечный разрез по y4actKy меньшего диаметра ударника варианта исполнения устройства со сквозными калиброванными каналами впуска постоянного проходного сечения, выполненными в виде винтового канала на наружной боковой поверхности ударника на участке его меньшего диаметра и в виде сквозного паза наПнаружной боковой поверхности ударника на участке его большего диаметра; на фиг. 6 - устройство, продольный разрез; на фиг. 7 - поперечный разрез по гильзе варианта исполнения устройства со сквозными калиброванными каналами впуска постоянного проходного сечения, выполненными в виде винтового канала на наружной боковой поверхности ударника на участке его меньшего диаметра, взаимодействующего с пояском гильзы и в виде сквозного паза на наружной боковой поверхности ударника на участке его большого диаметра; на фиг. 8

-продольный разрез варианта исполнения погружного пневмоударного устройства со сквозными калиброванными каналами впуска постоянного проходного сечения постоянно сообщающими промежуточную камеру сетевого давления с камерами рабочего и холостого ходов и, выполненными в виде винтового канала на наружной боковой поверхности ударника на участке его большего диаметра и в виде сквозного паза на наружной боковой поверхности ударника на наружной боковой поверхности ударника на участке его меньшего диаметра, взаимодействующего с пояском гильзы; на фиг. 9 - устройство, продольный разрез, на фиг. 10 - поперечный разрез по участку ударника меньшего диаметра варианта исполнения устройства со сквозными калиброванными каналами впуска постоянного проходного сечения, выполненными в виде винтовых каналов на боковых поверхностях ударника на участках его меньшего и большего диаметров с винтовыми линиями оди- накового направления; на фиг. 11 - устройство, продольный разрез; на фиг. 12

-поперечный разрез по гильзе варианта исполнения устройства со сквозными калиброванными каналами впуска постоянного проходного сечения, выполненными на участках меньшего и большего диаметра ударника со взаимно противоположным направлением винтовых линий; на фиг. 13 устройство, продольный разрез; на фиг. 14 - поперечный разрез по гильзе варианта исполнения устройства со сквозными калиброванными каналами впуска постоянного проходного сечения, выполненными в виде винтового канала на внутренней боковой поверхности пояска гильзы и в видб сквозного паза на наружной боковой поверхности ударника на участке его большего

0 диаметра; на фиг. 15 - продольный разрез варианта исполнения погружного пневмоударного устройства со сквозными калиброванными каналами впуска постоянного проходного сечения, выполненными в виде

5 сквозного паза на наружной боковой поверхности ударника на участке его меньшего диаметра, взаимодействующего с внутренней боковой поверхностью гильзы и в виде винтового канала на внутренней бо0 ковой поверхности ствола; на фиг. 16 - продольный разрез варианта исполнения погружного пневмоударного устройства со сквозными калиброванными каналами впуска постоянного проходного сечения, посто5 янно сообщающими промежуточную камеру сетевого давления с камерами рабочего и холостого ходов, и выполненными в виде винтовых каналов на внутренних боковых поверхностях пояска гильзы и ствола; на

0 фиг. 17 - продольный разрез варианта исполнения погружного пневмоударного устройства со сквозными калиброванными каналами впуска постоянного проходного сечения, постоянно сообщающими проме5 жуточную камеру сетевого давления с камерами рабочего и холостого ходов, и выполненными в виде винтовых каналов на внутренних боковых сопрягаемых поверхностях ствола и гильзы и наружных

0 боковых поверхностях ударника, причем винтовые линии на внутренних поверхностях выполнены противоположными по на- правлению к винтовым линиям на наружных поверхностях; на фиг. 18 - про5 дольный разрез варианта исполнения погружного пневмоударного устройства с винтовыми сквозными каналами постоянного проходного сечения, выполненными с одинаковым направлением винтовых линий

0 как на внутренних, так и наружных боковых сопрягаемых поверхностях ударника, ствола и гильзы.

Данное погружное пневмоударное устройство содержит ствол 1 с внутренней по5 лостью, гильзу 2 с питающим каналом 3 на боковой поверхности и управляемой камерой 4 рабочего хода со штоком 5 внутри гильзы 2. Внутренняя поверхность гильзы образована выточкой 6 с буртиком 7 (см. фиг. 1, 6, 11, 13, 16, 17, 18) или без него (см.

фиг. 4, 8, 9, 15). Буртик 7 гильзы 2 выполнен со сквозным калиброванным винтовым каналом 8 (см. фиг. 1,2. 13, 14, 16, 17. 18) или без него (см. фиг. 6,11). С противоположной гильзе стороны ствол 1 снабжен выходящим во внутреннюю полость сменным хвостовиком 9 рабочего инструмента с выхлопным каналом 10 и выхлопной трубкой 11 с каналом 12, являющимся продолжением канала 10.

Ступенчатый ударник 13 выполнен с кольцевой проточкой 14 (см. фиг. 1, 6, 8, 11, 13,15,16,17,18) или кольцевой выточкой 15, образующей на участке ударника меньшего диаметра поясок 16 (см. фиг. 4, 9). Ударник 13 имеет центральный сквозной канал 17 с возможностью периодического взаимодействия со штоком 5 и трубкой 11. Ударник 13 своей ступенью с большим диаметром опирается на хвостовик 9 инструмента и ступенью с меньшим диаметром установлен в полости камеры 4 рабочего хода гильзы 2. Ударник 13 разделяет внутреннюю полость ствола 1 на промежуточную кольцевую камеру 18 сетевого давления (она же выполняет функции камеры рабочего хода) и управляемую камеру 19 холостого хода. На боковой поверхности ступени ударника большего диаметра выполнен сквозной калиброванный винтовой канал 20 постоянного проходного сечения (см. фиг 1,3,8, 9,17, 18) или сквозной калиброванный паз 21 (см. фиг. 4. 6,13), постоянно соединяющие камеры 18 и 19 между собой. На пояске 16 (см. фиг, 4,5, 9,10) на участке ступени ударника, меньшего диаметра выполнен сквозной винтовой калиброванный канал 22 с постоянным приходным сечением.

Как варианты исполнения сквозных калиброванных каналов, выполненных на боковой поверхности проточки 14 ударника 13. и предназначенных для постоянного сообщения между собой промежуточной камеры 18 сетевого давления с камерой 4 рабочего хода, предложено по первому варианту: боковую поверхность проточки 14 снабдить винтовым калиброванным сквозным каналом 23 (см. фиг. 6, 7, 11, 12) по второму варианту боковую поверхность 14 снабдить калиброванным сквозным пазом 24 (см. фиг. 8, 15).

Как вариант исполнения устройства (см. фиг, 9, 10), ударник 13 на участке меньшего диаметра 16 и на участке большого диаметра снабжен винтовыми сквозными калиброванными каналами 20 и 22, имеющими одинаковое направление винтовых линий. Такое исполнение позволяет обеспечить возвратно-поступательное движение ударника без его поворота вокруг своей оси, что

создает условия для лучшей очистки сопрч- гаемых поверхностей ударника, гильзы и ствола.

Как вариант исполнения устройства (см. 5 фиг. 11, 12), боковая поверхность проточки 14 ударника 13 и участок бол ьшего диаметра ударника 13 снабжен винтовыми калиброванными каналами 23 и 20, выполненные со взаимно противоположным на правлени0 ем винтовых линий. Такое исполнению обеспечивает вращение ударника при его возвратно-поступательном движении за счет усилий давления и динамического напора на срезах винтовых каналов со сторо5 ны торцов ударника.

Как вариант исполнения устройства (см. фиг. 13, 14), боковая поверхность ударника 13 на большем диаметре снабжена калиброванным пазом 21, а на боковой поверхности

0 буртика 7 гильзы 2 выполнен сквозной винтовой калиброванный канал 8, постоянно сообщающий камеры 4 и 18 между собой. Такое исполнение позволяет выполнить ударник на участке меньшего диаметра 14

5 наиболее прочным, поскольку сечение его равнопрочно по всей длине.

Как вариант исполнения устройства (см. фиг. 15) боковая поверхность ударника 13 на - меньшем диаметре 14 снабжена калибро0 ванным пазом 24, а на внутренней боковой поверхности ствола 1 выполнен сквозной винтовой калиброванный канал 25, постоянно сообщающий камеры 18 и 19 между собой. Такое исполнение позволяет

5 выполнить ударник 13 на участке большого диаметра наиболее прочным, поскольку сечение его равнопрочно по всей длине.

Как вариант исполнения устройства (см. фиг. 16), внутренние боковые поверхности

0 ствола 1 и буртика 7 гильзы 2 снабжены сквозными калиброванными винтовыми каналами 8 и 25, постоянно сообщающими камеры4 и 18,18 и 19 между собой. Направление винтовых линий каналов 8 и 25 для

5 реализации поставленных целей значения не имеет.

Такое исполнение позволяет выполнить ударник 13 максимально прочным в виду отсутствия пазов, каналов, лысок и т.д.

0 Как вариант исполнения устройства (см. фиг. 17) наружная боковая поверх- ность проточки 14 ударника 13 и его поверхность на участке большего диаметра снабжена впускными сквозными винтовы5 ми калиброванными каналами с одинаковым направлением винтовых линий. Сопрягаемые с ударником внутренние боковые поверхности ствола 1 и гильзы 2 снабжены винтовыми каналами, имеющими противоположное направление винтовых

линий относительно винтовых линий ударника 13. Такое исполнение позволяет обеспечить вращение ударника 13 при его возвратно-поступательном движении за счет динамического напора на срезах винтовых каналов со стороны торца ударника.

Это обеспечивает лучшую приработку сопрягаемых поверхностей и меньший их износ.

Как вариант исполнения устройства (см. фиг. 18) сопрягаемые, взаимодействующие между собой наружные боковые поверхности ударника 13 и внутренние боковые поверхности ствола 1 и гильзы 2 снабжены впускными сквозными винтовыми каналами с одинаковыми направлениями винтовых линий и одинаковым углом наклона. Такое исполнение позволяет обеспечить равные закручивающие моменты ударника от усилий давления и динамического напора на срезах винтовых каналов со стороны тор-, цов ударника и осуществить бесповоротное возвратно-поступательное движение ударника. В этом случае осуществляется наложение и увеличение общего проходного сечения каналов впуска, а, следовательно, улучшение наполнения рабочих камер и повышение мощности устройства. Кроме того, такое исполнение обеспечивает хорошую очистку и смазку сопрягаемых поверхностей.

Погружное пневмоударное устройство работает следующим образом.

Сжатый воздух из сети поступает по питающему каналу 3 в кольцевую камеру 18 сетевого давления. Из камеры 18 воздух постоянно, вне зависимости от положения ступенчатого ударника 13, поступает в Камеру 4 рабочего хода в гильзе 2 и в камеру 19 холостого хода. Связь этих камер осуществляется в различных вариантах исполнения впускными каналами различного типа. В положениях ударника 13, изображенных на фиг. 1,4,6,8,9,11,13, 15,16,17,18, запуск устройства в работу обеспечивается благодаря большей площади диаметрального сечения ударника, находящейся под давлением со стороны камеры 19, чем со стороны камеры 4, сообщенной с призабой- ным пространством посредством каналов 10, 12 и 17 и камеры 18. За счет разности импульсов давления со стороны камер 19, 18 и 4 ударник начнет ускоренное движение в сторону гильзы 2, совершая холостой ход. Часть воздуха из камеры 4 будет вытесняться по каналу 17 в ударнике, каналу 12 трубке 11 и каналу 10 в хвостовике инструмента в призабойное пространство, осуществляя его продувку.

Сжимаемый воздух из камеры 18 будет выталкиваться в камеру 19 через винтовой калиброванный канал 20, выполненный на боковой поверхности ударника 13 большего

5 диаметра (фиг. 1, 8, 9,11,17,18) или паз 21 (фиг. 4, 6,13), или винтовой калиброванный канал 25 на внутренней боковой поверхности ствола 1 (фиг. 15, 16, 17,18). Благодаря резкому падению давления в камере 19, по0 ступление воздуха из камеры 18 в эту камеру происходит с большой скоростью, что позволяет снизить противодавление со стороны камеры 18 и повысить со стороны камеры 19. Кроме того, происходит

5 перетекание части воздуха из камеры 18 по винтовому каналу 8 гильзы 2 (фиг. 1,13,16, 17,18) или винтовому каналу 22 на боковой поверхности ударника 13 меньшего диаметра (фиг. 4, 9), или винтовому каналу 23 на

0 всей длине малого диаметра ударника 13 (фиг. 11,17,18), или на пазу 24 (фиг. 8,15) в камеру 4, давление сжатого воздуха в которой близко по величине к призабойному, то есть более низкому, чем в камере 18. По

5 мере движения ударника 13, шток 5 гильзы

2 войдет в канал 17 ударника, перекроет его

и вытеснение сжатого воздуха из камеры 4

прекратится. С этого момента в камере 4

начнется сжатие отсеченного в ней воздуха

0 и воздуха, поступающего в эту камеру по каналу 8 гильзы 2 (фиг. 1, 13, 16,17, 18) или по каналу 22 ударника (фиг. 4, 9), или по каналу 23 (фиг. 11, 17,18), или пазу 24 (фиг. 8, 15). Продолжая холостой ход, ударник 13

5 освободит трубку 11 и воздух из камеры 19 начнет выхлопываться через канал 12 и 10 в призабойное пространство, осуществляя его продувку. Одновременно сжатый воздух из камеры 18 сетевого давления постоянно

0 поступает через винтовые каналы 20 (фиг. 1, 8, 9, 11, 17, 18) нге ударнике 13 и винтовые каналы 25 на внутренней поверхности ствола (фиг. 15,16,17,18), или пазы 21 на ударнике 13 (фиг. 4, 6, 13) в камеру 19. Поэтому

5 продувка забоя осуществляется непрерывно и эффективно. Кроме того, это понижает давление в камере 18, что способствует более интенсивному движению ударника при холостом ходе.

0 Исчерпав импульс от давления воздуха со стороны камеры 19, за счет торможения импульсами противодавления со стороны камер 18 и 4, ударник останавливается в расчетном положении и начинает ускорен5 ное движение к хвостовику инструмента, совершая рабочий ход. По мере движения ударник 13 под действием давления воздуха со стороны камер 4 и 18 разгоняется, вытесняя воздух из камеры 19 через каналы 12 и

10 в призабойное пространство. Во время

движения ударника 13 давление в камере 4 остается достаточно высоким, так как осуществляется непрерывная подпитка этой камеры сжатым воздухом сетевого давления из камеры 18 через дроссельный канал 8 на буртике 7 гильзы 2 (фиг. 1,13,16, 17, 18) или по каналу 22 ударника (фиг. 4, 9), или по каналу 23 ударника (фиг. 11,17, 18), или по пазу 24 (фиг. 8, 15). Одновременно надвижкой на осевую трубку 11, ударник 13 перекрывает продувку и выхлоп из камеры 19, но освобождая канал 17 штоком 5, ударник открывает выхлоп из камеры 4 по каналам 17, 12 и 10, обеспечивая непрерывную продувку приза- бойного пространства. Поскольку в камере 19 после перекрытия ударником 13 канала 12 начнется процесс сжатия с. одновременным поступлением сетевого воздуха из камеры 18, то ударник начнет затормаживаться. Однако учитывая, что камера 19 постоянно сообщена дроссельными винтоёьгми каналами 20 на ударнике (фиг. 1, 8, 9, 11, 17, 18) и винтовыми каналами 25 на внутренней поверхности ствола (фиг. 15, 16, 17, 18) или пазами 21 на ударнике (фиг. 4, 6, 13) с камерой 18, у которой объем увеличивается, часть сжимаемого воздуха, преодолевая давление в камере 18, будет перетекать из камеры 19 в нее. Поэтому давление в камере 19 резко не повышается, что обеспечивает высокую предударную скорость ударника 13, а, следовательно, и энергию удара. Ударник 13 наносит удар по хвостовику 9 инструмента и описанный процесс будет повторяться с той лишь разницей, что в начале следующего холостого хода импульс силы, движущий ударник, дополнится импульсом отскока. Это способствует увеличению хода ударника и уменьшению расхода сжатого воздуха, что улучшает удельные эксплуатационные параметры устройства.

Формула изобретения

на боковой поверхности участка ударника меньшего диаметра.

холостого хода выполнен на наружной боковой поверхности ударника на участке большого диаметра.

холостого хода выполнен на внутренней боковой поверхности ствола.

на боковых поверхностях ударника на участках его меньшего и большего диаметров, причем с винтовыми линиями одинакового направления.

s ,

П -i.

. fТ Р

/ - „fb

«M

T V

I

уу ЧЧ Чч Ч КЧЧЧЧ ЧЧ

« t

)XV-NXN

Уч

I

J

QO 00 N. к. 2 м 5 -«- -

S Мб

«frIBil

i

9ur.7

Фнг.В

Q

4

IV

i

Z/y/to

гиш

CM

см

т

со гЧ

X Sh

01

S - vj o Ci

ft«/5

hr.t