Устройство для разрушения горных пород Советский патент 1993 года по МПК E21C37/14 E21C3/20 

w

со

С

Изобретение относится к горонодобы- вающей промышленности и может быть использовано для разрушения горных пород, старых дорожных покрытий, а также в качестве источника сейсмических волн.

Известно устройство для разрушения горных пород, содержащее корпус, разделенный поршнем на две камеры, в нижней из которых размещены ударник и рабочий инструмент, а в верхней -толкатель, пропущенный через корпус и связанный с поршнем. Недостатком данного устройства является низкий КПД вследствие выхлопа отработавших газов, обладающих еще значительной энергией.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по существу технического решения является устройство для разрушения горных пород, содержащее корпус, разделенный поршнем на две камеры, в нижней из которых размещены ударник и рабочий инструмент, а в верхней - шток-толкатель, пропущенный через торец корпуса и жестко связанный с поршнем, а также привод штока-толкателя, выполненный в виде силового цилиндра, закрепленного на торце корпуса.

Устройство работает следующим образом.

При движении штока-толкателя и поршня вниз сжатый воздух из нижней камеры через обратные клапаны, установленные в поршне, перетекает в верхнюю камеру. При обратном ходе штока-толкателя и поршня воздух дополнительно сжимается в верхней камере и при взаимодействии хвостовиков тарельчатых клапанов, также размещенных в поршне, с верхним торцом корпуса, сжатый воздух истекает в нижнюю камеру и разгоняет ударник, который наносит удар по рабочему инструменту.

Недостатком этого устройства является его невысокий КПД ввиду необходимости затрат энергии гидравлической жидкости не только на рабочий ход поршня, при котором происходит сжатие воздуха в верхней камере, но и холостой ход поршня, при котором воздух перетекает из нижней камеры в верхнюю. КПД снижается также вследствие малого проходного сечения тарельчатых клапанов. Они также, как и обратные клапаны, установлены в кольцевом пояске на пор- шне между его внешним диаметром и центральным каналом, в котором пропущен шток-толкатель, и сечение этих клапанов ограничено.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, а именно повышение КПД.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее корпус, раэделенный поршнем на две камеры, в нижней из которых размещены ударник и рабочий инструмент, а в верхней шток-толкатель, пропущенный через торец корпуса и жестко связанный с поршнем, а также привод штока-толкателя, выполненный в виде силового цилиндра, закрепленного на торце корпуса, снабжено установленным между поршнем и штоком-толкателем стаканом с

0 радиальными каналами в его нижней части и с размещенными в нем с возможностью возвратно-поступательного перемещения клапаном, а также установленным на торце силового цилиндра с наружной стороны кла5 паном управления, причем поршень, шток- толкатель и торец силового цилиндра выполнены со сквозным центральным каналом, верхняя кромка этого канала в поршне выполнена в виде седла для взаимодейст0 вия с клапаном стакана, а центральный канал в торце силового цилиндра со стороны поршневой полости оборудован седлом для взаимодействия с верхним торцом поршня силового цилиндра.

5 Существо предложения заключается в следующем. Центральное расположение клапанов в стакане между поршнем и штоком-толкателем позволяет значительно увеличить его проходное сечение и тем самым

0 снизить потери на истечение сжатого воздуха из верхней камеры корпуса в нижнюю и повысить КПД устройства. Кроме того, выполнение центрального канала в штоке-толкателе и снабжение устройства клапаном

5 управления позволяет заполнить поршневую полость силового цилиндра сжатым воздухом под давлением, равным начальному наименьшему давлению воздуха в верхней камере корпуса. При этом исключается не0 обходимость расходования гидравлической энергии на холостой ход поршня, который совершается под действием силы давления воздуха (пневмопружины). Клапан управления повышает динамику открытия клапана в

5 стакане, что также повышает КПД устройства.

На фиг.1 показан общий вид устройства перед производством рабочего цикла; на фиг.2 - то же после сжатия воздуха в верх0 ней камере; на фиг.З - то же в момент удара ударника по инструменту.

Устройство содержит корпус 1, разделенный поршнем 2 на верхнюю 3 и нижнюю 4 камеры. В нижней камере 4 размещены

5 ударник 5 и рабочий инструмент 6, В верхней камере 3 размещен шток-толкатель 7 и стакан 8, установленный между штоком-толкателем 7 и поршнем 2. В стакане 8 выполнены радиальные каналы 9, и внутри его размещен с возможностью возвратно-поступательного перемещения клапан 10, взаимодействующий с седлом 11 в центральном канале 12 поршня 2. На торце корпуса 1 закреплен привод штока-толкателя 7, выполненный в виде силового цилиндра 13, верхний торец 14 которого выполнен с центральным каналом 15 и оборудован клапаном управления 16, Центральный канал 15 со стороны поршневой полости оборудован седлом 17 для взаимодействия с верхним торцом поршня силового цилиндра 13. Шток-толкатель 7 выполнен с центральным каналом 18, а в теле поршня 2 установлены обратные клапаны 19. Поршневая полость цилиндра 13 соединена магистралью 20 с дополнительной емкостью 21, а верхняя камера 3 корпуса 1 соединена магистралью 22 через регулятор давления 23 и ресивер 24 с полостью взвода 25, образованной ударником 5 и рабочим инструментом 6.

Устройство для разрушения горных пород работает следующим образом.

Перед работой верхняя камера 3 заполняется воздухом под начальным давлением Р0. Поршневая полость силового цилиндра 13 также заполняется воздухом под несколько большим давлением, обеспечивающим посадку клапана 10 на седло 11. С помощью регулятора давления 23 в полость 25 подается воздух под давлением, обеспечивающим подъем ударника 5 при отсутствии сжатого воздуха между ним и поршнем 2, Детали устройства занимают положение, соответствующее фиг.1. Затем в штоковую полость силового цилиндра 13 из гидросистемы (на чертеже не показана) подается масло под напором. Шток-толкатель 7 с поршнем 2 поднимается вверх, сжимая воздух в верхней камере 3, в которой давление резко возрастает. В поршневой полости силового цилиндра 13 давление воздуха возрастает незначительно вследствие перетекания его в дополнительную емкость 21. Ударник 5 под действием давления воздуха в полости взвода 25 перемещается вверх вслед за поршнем 2. После посадки верхнего торца поршня гидроцилиндра 13 на седло 17 (при этом полость центрального канала 18 штока-толкателя 7 отсекается от объема центрального канала 18 штока-толкателя 7 отсекается от объема поршневой полости гидроцилиндра) устройство готово к производству основной фазы рабочего цикла. Для этого открывается клапан управления 16 и порция воздуха из центрального

канала 18 и стакана 8 выбрасывается в атмосферу. Клапан 10 под действием давления воздуха в верхней камере 3 подбрасывается вверх, открывая центральный

канал 12 в поршне 2 (см.фиг.2). Сжатый воздух перетекает из верхней камеры 3 в нижнюю камеру 4, разгоняя ударник 5, который наносит удар по рабочему инструменту 6. После этого масло из штоковой полости силевого цилиндра 13 сливается на слив и шток-толкатель 7 с поршнем под действием давления воздуха на верхний торец поршня цилиндра 13 перемещается вниз. Клапан 10 вновь садится на седло 11, так как давление

в верхней камере упало до Ро. При движении поршня 2 вниз воздух из камеры 4 через обратные клапаны 19 перетекаете камеру 3. Детали устройства вновь занимают положение, показанное на фиг.1 и устройство готово к повторению рабочего цикла.

Предложенное решение за счет центрального расположения клапана 10, а также использования для холостого хода ударника 5 пневмопружины и повышения динамики

срабатывания клапана 10 позволяет повысить КПД устройства для разрушения горных пород.

Формула изобретения Устройство для разрушения горных пород, содержащее корпус, разделенный поршнем на две камеры, в нижней из которых размещены ударник и рабочий инструмент, а в верхний - шток-толкатель, пропущенный через торец корпуса и жестко связанный с

поршнем, а также привод штока-толкателя, выполненный в виде силового цилиндра, закрепленного на торце корпуса, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД устройства, оно снабжено установленным

между поршнем и штоком-толкателем стаканом с радиальными каналами в его нижней части и с размещенным в нем с возможностью возвратно-поступательного перемещения клапаном, а также установленным на торце силового цилиндра с наружной стороны клапаном управления, причем поршень, шток-толкатель и торец гидроцилиндра выполнены со сквозным центральным каналом, верхняя кромка которого в поршне выполнена в виде седла для взаимодействия с клапаном стакана, а центральный канал в торце гидроцилиндра со стороны поршневой полости имеет седло для взаимодействия с верхним торцом поршня силового цилиндра.

x. {

f- i. О.

Использование: изобретение относится к горнодобывающей промышленности и. направлено на повышение КПД устройства для разрушения горных пород. Сущность изобретения: устройство снабжено установленным между поршнем 2 и штоком- толкателем 7 стаканом 8 с размещенным в нем клапаном 10, а также установленным на торце 14 гидроцилиндра 13 клапаном управления 16, причем поршень 2, шток- толкатель 7 и торец гидроцилиндра 13 выполнены со сквозным центральным каналом. Такое выполнение устройства позволяет уменьшить энергозатраты на рабочий цикл.3 ил.

Редактор Н. Пигина

Составитель А. Ровинский

Техред М.МоргенталКорректор С. Пекарь