Устройство ударного действия Советский патент 1993 года по МПК E21C3/20 

Изобретение относится к гидропневматическим ударным устройствам с аккумулятором давления, снабженным разделительной диафрагмой и может использоваться в горном деле и строительстве для разрушения горных пород и других породоподобных материалов.

Цель изобретения - создать ударное устройство, в котором исключены непроизводительные потери энергии при холостом ходе ударника и энергия удара которого не зависит от производительности питающего насоса.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства ударного действия с нормально закрытым напорным клапаном.

Устройство состоит из корпуса 1, в направляющих которого подвижно вдоль оси установлен поршень-ударник 2 с рабочим

инструментом 3, образующий с корпусом 1 камеру холостого хода 4 и камеру рабочего хода 5. Камера холостого хода 4 напорной магистралью 6 с установленным на ней подпружиненным нормально закрытым напорным клапаном 7 постоянно соединена с источником давления 8, & каналом 9 с обратным клапаном 10 - с аккумулятором давления 11, заполненным сжатым газом. Камера рабочего хода. 5 каналом 12 периодически .через распределитель 13 сообщается со сливным баком 14.или каналами 12, 15 и 16 - с камерой холостого хода 4 и аккумулятором давления 11. Гидравлическая управляющая . полость распределителя 13 постоянно каналом 17 соединена с открытой в сторону рабочей камеры 5 полостью 18 и периодически.. 1 каналом 19 - с полостью 4

00

S

ел ел

ь

СА

холостого хода. Кроме того, управляющая полость распределителя 13 каналом 20 с дросселем 21 сообщена с противоположной полостью указанного распределителя. Управляющая полость нормально закрытого напорного клапана 7 каналом 22 постоянно соединена с каналом 9 гидросистемы устройства.

Ударное устройство работает следующим образом. В исходном положении пор- шень-ударник 2 занимает крайнее левое положение, диафрагма 23 аккумулятора 11 давления под действием сжатого газа прижата к перфорированной переборке, разделяющей гидравлическую и газовую полости аккумулятора, напорный клапан 7 под действием пружины закрыт, источник давления 8 и камера 4 холостого хода разобщены. Распределитель 13 под действием пружины занимает положение, показанное на фиг.1.

Рабочая жидкость от источника давления 8 по каналу 9 через обратный клапан 10 вначале поступает в гидравлическую полость аккумулятора 11, накапливаясь в пбг следнём и дополнительно сжимая находящийся в нем сжатый гёз. Происходит аккумулирование энергии в гидроаккумуляторе 11 для совершения рабочего хода; При этом давление жидкости в аккумуляторе 11 и канале 9 увеличивается и, передаваясь по каналу 22 в управляющую полость клапана 7, сжимает пружину последнего, вследствие чего источник давления 8 по напорной магистрали 6 соединяется с камерой 4 холостого хода. Под действием поступающей в камеру 4 рабочей жидкости поршень-ударник 2 начинает ускоренное движение, вытесняя из камеры рабочего хода 5 отработанную жидкость по каналу 12 через распределитель 13 в сливной бак 14. Происходит холостой ход ударника 2. Скорость поршня-ударника 2 в начале холостого хода значительно ниже предельной скорости для данной производительности источника 8 давления. Поэтому EI начальный момент количество поступаю- щей от источника 8 давления жидкости значительно превосходит потребное для .холостого хода поршня-ударника 2 и избыток жидкости по линии 9 через обратный клапан 10 поступает в гидравлическую по- пость аккумулятора 11 давления, обеспечивая дополнительную зарядку последнего.

По мере нарастания скорости холостого хода поршня-ударника 2 количество жидкости, поступающей в камеру 4 холостого хода непрерывно увеличивается, в то время как количество жидкости, поступающей в аккумулятор 11 уменьшается. В момент, когда скорость поршня-ударника 2 достигает предельно возможной скорости при данной

производительности источника 8 давления, вся жидкость от последнего поступает в камеру 4 холостого хода, а поступление рабочей жидкости в аккумулятор 11 прекращается. При этом обратная разрядка аккумулятора 11 не происходит, т.к. этому препятствует обратный клапан 10. Жесткость пружины нормально закрытого напорного клапана 7 подбирается таким образом, что до открытия клапана 7 в аккумулятор 11 поступает количество жидкости, почти достаточное для совершения последующего рабочего хода поршня-ударника 2. Недостающая для рабочего хода порция жидкости поступает в аккумулятор 11 во время ускоренного движения поршня-ударника 2 в начале и во время его торможения в конце холостого хода. В конце холостого хода поршневой выступ поршня-ударника 2 входит в полость 18, изолируя находящуюся в ней жидкость от канала 12. В результате в полости 18 возрастает гидравлическое давление, жидкость из полости 18 по каналу 17 поступает в управляющую полость распределителя 13 и, сжимая пружину, толкает золотник распределителя 13 в противоположное положение. При этом камера 5 рабочего хода изолируется от сливного бака 14 и одновременно по каналам 15, 16 и 12 сообщается с камерой 4 холостого хода источником 8 давления и аккумулятором 11 давления. В результате давление жидкости в камерах 4 и 5 становится одинаковым и равным давлению сжатого газа в аккумуляторе 11. В связи с тем, что площадь поршневого выступа поршня-ударника 2 со стороны камеры 5 рабочего хода превосходит его площадь со стороны камеры 4 холостого хода, то при равенстве давлений в обеих камерах на поршень-ударник 2 действует сила, выталкивающая его из корпуса 1. Под действием этой силы поршень-ударник 2 совершает рабочий ход. При этом поршневой выступ поршня-ударника 2 выходит из полости 18.и последняя снова сообщается с камерой 5 рабочего хода. Однако золотник распределителя 13 продолжает удерживаться во втором положении, благодаря перепаду давления между камерами 4 и 5 устройства за счет скоростного напора, создаваемого движущимся поршнем-ударником 2. Скоростной напор по каналу 19 передается в управляющую полость распределителя 13.

При рабочем ходе поршня-ударника 2 жидкость из камеры холостого хода по каналу 15 через распределитель 13 перетекает в. камеру 5 рабочего хода , куда по каналам 9 и 16 поступает также жидкость от источника бдавления и аккумулятора 11 давления. Так как на совершение рабочего хода расходуется запас

накопленной в аккумуляторе 11 жидкости, то по мере приближения ударника 2 к разрушаемой преграде давление жидкости в устройстве и ускорение ударника 2 непрерывно уменьшаются.,

При столкновении с преградой поршень-ударник 2 наносит по ней удар и останавливается. При этом скоростной напор в камере 4 становится равным 0 и давление жидкости в камерах 4 и 5 становится одина- ковым. При этом одинаковым становится также гидравлическое давление, действующее на противоположные торцы золотника распределителя 13. В результате он под действием пружины возвращается в исход- мое положение и начинается очередной холостой ход. Далее цикл повторяется.:

Из описания работы предлагаемого устройства следует, что почти вся энергия, необходимая для совершения рабочего хо- да поршня-ударника 2 запасается в аккуму- ляторе 11 давления до начала холостого

хода поршня-ударника 2. Это происходит благодаря тому, что на нэпор ной линии 6, соединяющей источник 8 давления с каме- рой А холостого хода установлен нормальной закрытый подпружиненный напорный клапан7с управляющей полостью, который настроен таким образом, что автоматически сообщает источник 8 давления с полостью 4 холостого хода в том случае когда в аккумуляторе 11 практически полностью запасена энергия для совершения рабочего хода. При этом, независимо от характера движения поршня-ударника 2 запасенная в«аккумуля- торе энергия во время холостого хода не

может возвратиться обратно в систему, тж. этому препятствует обратный клапан 10, установленный в канале 9, соединяющем ак- кумулятрр 11 давления с напорной линией 6. При этом независимо от производительности источника 8 давления Запас энергии

в аккумуляторе 1 всегда будет одинаков и определяется только настройкой пружины нормально закрытого напорного клапана 7. Следовательно всегда одинаковой будет и энергия удара. Из изложенного следует, что благодаря использованию в устройстве нормально закрытого клапана 7 на напорной линии 6 и обратного клапана 10 на линии 9, соединяющей гидравлическую полость аккумулятора 11 с напорной линией 6. удается достичь постоянства энергии удара н-ззави- симо от производительности питающего ударное устройство источника 8 давления. Предлагаемое ударное устройство устойчиво работает при любой производительности источника 8 давления и пригодно для использования практически на всех видах базовых машин, располагающих гидравлической системой заданного давления. Объемный расход жидкости в гидросистеме базовой машины существенного значения не имеет.Формула изобретения Устройство ударного действия, включающее корпус, образующий с поршнем-ударником камеру холостого хода, сообщенную С напорной магистралью, и камеру рабочего хода, попеременно через распределитель связанную со. сливной или напорной магистралью и гидроаккумулятором, гидравлические каналы, источник давления, о тли- чающееся тем, что устройство снабжено установленным в напорной магистрали, соединяющей источник давления с камерой холостого хода, нормально закрытым напорным клапаном, управляющая полость которого постоянно связана с гидравлическим каналом, соединяющим источник давления с гидроаккумулятором, при этом упомянутый канал имеет обратный клапан, вход которого связан с напорной магистралью, а выход - с гидроаккумулятором.

Использование: в горном деле и строительстве для разрушения пород и материалов. Сущность изобретения: устройство включает корпус и размещенный в нем поршень-ударник, делящий полость корпуса на рабочие камеры. С целью повышения КПД предлагаемого устройства и расширения его функциональных возможностей за счет обеспечения независимости энергии удара от производительности привода, установленного на базовой машине, в напорной магистрали, соединяющей источник давления с камерой холостого хода после канала, соединяющего указанный источник давления с гидроаккумулятором, установлен нор- мально закрытый напорный клапан, управляющая полость которого постоянно соединена с упомянутым каналом, снабженным обратным клапаном, срабатывающим в сторону гидравлической полости гидроаккумулятора. 1 ил.