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

Устройство ударного действия - высокоэнергетический гидравлический молот, предназначенный для раскалывания, дробления, отбойки горных пород, породоподоб- ных материалов, железобетона, отходов металлургического производства, ферросплавов и др. материалов высокой прочности.

В данном изобретении предложено решение технической задачи, заключающееся в повышении объемного КПД устройства и эффективности его работы за счет увеличения частоты ударов, снижения гидравлических потерь и уменьшения пульсации потока рабочей жидкости.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства ударного действия.

Устройство состоит из корпуса 1, в направляющих 2 и 3 которого подвижно установлен ударник 4, имеющий снизу закрепленный в нем инструмент 5, а в средней части - поршень 6. Поршень 6 своей цилиндрической поверхностью контактирует с внутренней поверхностью гильзы 7, расположенной внутри корпуса 1. Внутренняя полость гильзы 7 посредством поршня 6 разделена на нижнюю - взводящую 8 полость и верхнюю - переливную 9 полость.

00

со оо о о

кэ

СА)

Взводящая 8 полость посредством отверстий 10 сообщается с кольцевой промежуточной полостью 11, образованной внутренней поверхностью корпуса 1.и наружной поверхностью гильзы 7. 8 цилиндрической расточке корпуса 1 с возможностью продольного перемещения установлен управляющий ступенчатый клапан 12, контактирующий своей рабочей кромкой 13 с торцевой конической поверхностью 14 гильзы 7. При этом диаметр D1 направляющей поверхности управляющего ступенчатого клапана 12 меньше, чем диаметр D2 его рабочей кромки 13. Клапан 12 . ниже своей рабочей кромки 13 снабжен цилиндрическим пояском 15.

Большая ступень 16 клапана 12 с каналами 17 сопряжена по наружному диаметру с поверхностью расточки корпуса 1. Кроме того, в теле клапана 12 выполнена кольцевая расточка 18 с диаметром, равным диаметру поршня 6 ударника 4. Напйрная полость 19, образованная внутренней поверхностью корпуса 1 и наружной поверхностью клапана 12, через отверстие 20 периодически сообщается с напорной магистралью 21, присоединенной к источнику давления 22 и гидроаккумулятору 23, а через каналы 17 в теле клапана 12, кольцевую щель 24, образованную расточкой клапана 12 и наружной поверхностью гильзы 7 корпуса 1, промежуточную полость 11 отверстия 10 со взводящей полостью 8.

Переливная полость 9 через расточку 18, кольцевую щель 25, образованную внутренней поверхностью клапана 12 и наружной поверхностью ударника 4, сообщена со сливной полостью 26, которая через отверстие 27 присоединяется к сливной магистрали 28. В задней части корпуса 1 выполнена аккумуляторная полость 29, заполненная сжатым газом, в которую входит верхний конец ударника 4. Ступенчатая расточка клапана 12 выполнена открытой во взводящую полость 8.

В корпусе 1 коаксиально управляющему клапану 12 выполнены продольные расточки с расположенными в них с возможностью продольного перемещения толкателями 30, штоки;31 которых контактируют с торцом клапана 12. Поршневые 32 полости толкателей 30 посредством каналов 33 сообщены с напорной магистралью 21, а штоковые 34 полости посредством каналов 35 постоянно сообщены со сливной полостью 26.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы аккумуляторную полость 29 заполняют сжатым газом под давлением, соответствующим заданной

энергии удара. В исходном состоянии ударник 4 находится в крайнем нижнем положении, опираясь инструментом-бойком 5 в обрабатываемый материал или поршнем 6 в

нижнюю торцевую стенку взводящей полости 8.

Толкатели 30 под действием давления в поршневой полости 32, сообщенной с напорной магистралью 21, перемещают кла0 пан 12 в его нижнее крайнее (по чертежу) положение. Клапан 12 своей рабочей кромкой 13 контактирует с конической поверхностью 14 гильзы 7. При этом напорная полость 19 и сообщающиеся с ней полости

5 11 и 8 изолированы от переливной 9 и сливной 26 полостей.

Рабочая жидкость от источника 22 давления по напорной магистрали 21 через отверстие 20 поступает в напорную полость

0 19, откуда через каналы 17, щель 24, промежуточную полость 11 и отверстия 10 поступает во взводящую полость 8. При повышении давления жидкости во взводящей полости 8 ударник 4 начинает переме5 щаться вверх (по чертежу). В этот момент клапан 12 помимо усилия штоков 31 дополнительно прижимается к поверхности 14 силой давления жидкости в напорной полости 19. Жидкость из переливной полости 9 через

0 кольцевую щель 25 поступает в сливную полость 26, откуда через отверстие 27 в сливную магистраль 28. Задний конец ударника 4 производит дополнительное сжатие газа в полости 29.

5 Перемещение ударника 4 вверх продолжается до тех пор, пока верхний торец поршня 6 ударника 4 не соприкоснется с торцом кольцевой расточки 18 в теле клапана 12. При взаимодействии поршня 6 с кла0 паном 12 между рабочей кромкой 13 клапана 12 и конической поверхностью 14 гильзы 7 образуется щель, через которую напорная полость 19 и соединенная с ней взводящая полость 8 сообщаются с поло5 стыо, образованной внутренней поверхностью клапана 12, конической поверхностью 14 гильзы 7 и наружной поверхностью поршня б ударника 4. В результате давление жидкости в этих полостях становится одина0 ковым, а на клапане 12.возникает осевая

сила, направленная вверх (по чертежу), под

действием которой клапан 12 перемещаетv ся вверх„увеличивая кольцевую щель между

кромкой 13 и конической поверхностью 14

5 гильзы 7. Эта сила будет действовать на клапан 12 до тех пор, пока поршень 6 ударника 4 не выйдет из кольцевой расточки 8 клапана 12. В результате клапан 12 займет саое крайнее верхнее положение, перекрыв наружной поверхностью ступени 16 входнов отверстие 20 и тем самым разобщив взводящую полость 8 от напорной магист- рали 21. Давление жидкости в напорной 19, взводящей 8 и переливной 9 полостях становится равным нулю.

Под действием силы давления газа в погости 29 на верхний торец ударника 4 последний затормаживается в крайнем верхнем положении, а затем, разгоняясь, вытесняет жидкость из взводящей полости 8 через промежуточную полость 11, щель 24, кольцевую щель на клапане 12 в переливную полость 9. В первый момент после остановки ударника 4 клапан 12 под действием силы, действующей со стороны толкателей 30, начинает двигаться вниз, уменьшая проходное сечение кольцевой щели на клапане 12.

Однако при разгоне ударника 4 во взводящей полости 8 создается перепад давле- ния, определяемый сопротивлением истечению жидкости из этой полости через кольцевую щель. Благодаря тому, что величина указанного перепада давления пропорциональна квадрату скорости ударника 4, уже на пути перемещения последнего (10 мм) сила давления жидкости на клапан 12 со стороны взводящей полости 8 будет превос- ходить силы, действующие со стороны толкателей 30, клапан 12 начнет двигаться вверх, увеличивая проходное сечение щели между ним и конической поверхностью гильзы 7, Кроме того, при дальнейшем движении клапана 12 расточка 15 большей ступени 16 клапана 12 сходит с цилиндрического конца гильзы 7, и ширина щели 24 будет увеличиваться пропорционально перемещению клапана 12.

Клапан 12 будет находиться в открытом состоянии на всем пути разгона ударника 4вг)лоть до остановки его в результате удара бойка 5 в обрабатываемый материал или входа профилированной поверхности поршни 6 ударника 4 в тормозную камеру В гильзы 7. Во время разгона ударника 4 жид- кость от источника давления 22 поступает в гидроаккумулятор 23. Давление жидкости в напорной магистрали 21 остается, практически постоянным.

В момент остановки ударника 4 прекра- щается поток жидкости из взводящей полости 8, соответственно, исчезает и перепад давления перед клапаном 12. Клапан 12 под действием усилия толкателей 30 перемещается вниз до упора его рабочей кромки 13 в коническую поверхность 14 гильзы 7. Одновременно происходит открытие отверстия 20 и тем самым сообщение источника давления 22, гидроаккумулятора 23 через напорную магистраль 21 с напорной 19 и взводящей 8 полостями. Во взводящей полости 8 снова возрастает давление жидкости и начнется взвод ударника 4. Далее цикл повторяется.

Таким образом, благодаря разобщению во время рабочего хода ударника 4 напорной полости 19 от источника давления 22 и установки гидроаккумулятора 23 на напорной магистрали 21, давление в напорной магистрали и источнике давления 22 колеблется в небольших пределах. Кроме того, накопленная за это время в гидроаккумуляторе 23 жидкость поступает в полость взвода 8 во время взвода ударника 4, тем самым увеличивается скорость взвода, а следовательно и частота ударов (приблизительно на 20-30%).

Формула изобретения Устройство ударного действия, включающее корпус, в расточке которого установлены коаксиально управляющий ступенчатый клапан и ударник с поршнем, образующие аккумуляторную, взводящую, сообщенную со сливной магистралью переливную и сообщенную с напорной магистралью напорную полости, отличающееся тем, что управляющий ступенчатый клапан выполнен с расточкой и большей ступенью, сопряженной по наружному диаметр с поверхностью расточки корпуса и образующей с ней напорную и взводящую полости, сообщенные между собой через выполненные в управляющем ступенчатом клапане каналы и открытую во взводящую полость расточку управляющего ступенчатого клапана, при этом напорная.полость выполнена с возможностью изоляции от напорной магистрали наружным диаметром большей ступени управляющего ступенчатого клапана при его крайнем верхнем положении, а устройство выполнено.с гидроаккумулятором, установленным в напорной магистрали, причем в корпусе выполнены продольные расточки, в которых коаксиально ударнику установлены ступенчатые толкатели с возможностью периодического взаимодействия их штоков с торцом управляющего ступенчатого клапана со стороны аккумуляторной полости, а поршневые и штоковые полости толкателей соответственно постоянно сообщены с напорной и сливной магистралями.

2J

is

Изобретение относится к устройствам ударного действия и предназначено для раскалывания, дробления, отбойки горных пород, железобетона и т.п. Сущность изобретения: устройство включает корпус, в расточке которого установлены коаксиаль- но управляющий ступенчатый клапан и ударник с поршнем, образующие аккумуляторную, взводящую, сообщенную со сливной магистралью переливную и сообщенную с напорной магистралью напорной полости. На линии источник давления - полость взвода ударника установлен гидроаккумулятор, в крайнем верхнем положении управляющего клапана напорная полость устройства изолирована от напорной магистрали наружным диаметром большей ступени указанного клапана, а в продольных расточках корпуса, коаксиально ударнику, установлены ступенчатые толкатели, штоки которых контактируют с торцом управляющего ступенчатого клапана, поршневые полости указанных толкателей постоянно сообщены с напорной, а штоко- вые -со сливной магистралями, что обеспечивает повышение эффективности работы устройства. 1 ил. у Ё