УДАРНЫЙ ПЕРФОРАТОР Советский патент 1931 года по МПК E21C3/04 

Предлагаемый ударный перфоратор, относящийся к группе приводимых в действие двигателем внутреннего горения, шток которого сочленен с ударной штангой, бьющей по головке бура, приводится в действие от одноцилиндрового, без маховика и распределительного вала, двухтактного двигателя, снабженного пружиной для обратного хода поршня, включение и выключение которого (двигателя) на штоке нареза осуществляется рычагом, захватывающим специальный вырез.

На схематическом чертеже фиг. 1 изображает вертикальный разрез ударного перфоратора; фиг. 2 - приспособление для остановки и пуска в ход поршня.

Ударный перфоратор состоит: 1) из движущей части - двухтактного бензинового двигателя и 2) из исполнительной части - собственно бурилки. Обе части соединены непосредственно и расположены на одной оси, но по конструкции совершенно самостоятельны. Двигатель состоит из рабочего цилиндра 1 (фиг. 1) и поршня 2 со штоком 3. Рабочая смесь поступает в цилиндр через самодействующий клапан 4 (фиг. 1). Означенный клапан может иметь, в случае надобности, дополнительное приспособление для принудительного движения. Цилиндр двигателя снабжен камерой 5, имеющей карбуратор 6 и соединяющейся с цилиндром 1 через отверстие, перекрываемое клапаном 4. Бензин впрыскивается карбуратором 6 в камеру 5, где образуется рабочая смесь с протекающим продувочным воздухом. Последний нагнетается в резервуар 7 (фиг. 1), который сообщается с камерой 5 и с той частью рабочего цилиндра, которая играет роль воздушного насоса. Продукты горения выходят из цилиндра 1 через выпускные отверстия 8 (фиг. 1). В непосредственной близости с клапаном 4 находится зажигательная свеча 9.

Бензин подводится к карбуратору с помощью гибкого металлического рукава, один конец которого привинчивается к отверстию карбуратора 6, а другой - к небольшому баку для бензина, в котором последний находится постоянно под некоторым давлением. Бак снабжен прибором для прикрепления ремня, который позволяет носить его за спиною, не стесняя рук для управления перфоратором при его переноске. Часть рабочего цилиндра, противоположная камере сжатия, работает в качестве насоса для продувочного воздуха и снабжена крышкой 15 (фиг. 1), которая прикрепляется к цилиндру 1 при помощи гаек, имеющихся на стержнях 16 (фиг. 1). Для плотности соприкосновения со штоком крышка имеет сальник и два самодействующих клапана: 17 - всасывающий для продувочного воздуха и 18 - отделяющий насосную часть рабочего цилиндра от резервуара 7 (фиг. 1). Нагнетательным клапаном для продувочного воздуха служит впускной клапан 4. Перфоратор снабжен глушителем 19. Для введения керосина при пуске в ход двигателя имеется кран 20; для разобщения камеры 5 и резервуара 7 служит кран 21. Конец поршневого штока 3, имеющий дискообразную форму, служит для опоры пружины 22, для направления движения штока 3 и для прикрепления буровой штанги 23. Последняя соединяется со штоком 3 таким образом, что может свободно вращаться около своей оси, не теряя при этом связи со штоком. Поэтому, при поступательном движении поршня, движется в том же направлении и штанга 23, но при вращательном движении последней (при обратном ходе), поршень остается неподвижным (не вращается). На дискообразном конце штока укреплен также штепсель 24 (фиг. 1), служащий для контакта электрической цепи при зажигании рабочей смеси.

Впускной клапан 4 (фиг. 1) прикрывается пружиной 25 и посредством рычажка 26 действует на карбуратор 6. Последний представляет собой особым образом сконструированный кран. Бензин поступает в него через отверстие и, когда впускной клапан 4 (фиг. 1), открываясь и пройдя около половины своего хода, начнет действовать на рычаг 26, последний откроет отверстие 28, через которое бензин впрыскивается в камеру 5. Когда же впускной клапан станет закрываться и пройдет половину своего хода, то шпиндель 27, под влиянием пружины 29, закроет отверстие 28 и приток бензина в камеру 5 прекратится. В камере 5 (фиг. 1) укрепляются две металлические сетки, служащие для распыления бензина. Одна сетка - цилиндрическая с кругом в основании, другая - пирамидальная со звездчатым основанием. Струя бензина падает на острие пирамидальной сетки и растекается по ее поверхности. Отдельные брызги его улавливаются поверхностью внешней цилиндрической сетки (фиг. 1). Камера 5 снабжена пробкой 30 (фиг. 1), которая служит для пуска двигателя в ход.

Исполнительная часть перфоратора, - собственно бурилка, - представляет собой рычажный буровой молоток, состоящий из стальной буровой штанги 23, ударяющей по головке бура, из механизма для поворачивания последнего и из пружины 22, необходимой для обратного хода поршня. В означенном механизме боковые давления отсутствуют, все они будут направлены по оси перфоратора и заставят его подпрыгивать при работе. Уменьшение величины этих прыжков достигается увеличением веса машины с помощью добавочных грузов 48 (фиг. 1). При работе буровая штанга 23 ударяет по головке бура, который вставляется в отверстие 32 (фиг. 1). Перфоратор при работе опирается на бур, имеет положение, близкое к вертикальному, и опускается вслед за углублением бура в породу.

Часть исполнительного механизма 33 (фиг. 1) представляет собой винтовые вырезы на штанге 23, бронзовую втулку 34, надетую на штангу 23 и снабженную аналогичной нарезкой (винтовой), и муфту 35, в которую наглухо ввинчена втулка 34. Зубцы на муфте 35 вместе с собачкой составляют храповой механизм для поворота бура при обратном ходе штанги 23. Цифрой 38 обозначена прямолинейная нарезка на оконечности штанги 23; 39 - соответствующая втулка, надетая на штангу; 40 - муфта, в которую наглухо ввинчена втулка 39 и которая имеет на своем конце квадратное отверстие 32 для вставления в него квадратной части бура, благодаря чему вместе с втулкой вращается и бур, который имеет за квадратной цилиндрическую часть, воспринимающую удары буровой штанги 23.

При рабочем ходе поршня штанга 23 имеет только прямолинейное движение и вращаются лишь втулка 34 и муфта 35. При обратном же ходе поршня муфта 35 и втулка 34 неподвижны, в виду работы храпового механизма, вращаются же штанга 23 и за ней втулка 39 и муфта 40, а также и вставленный в нее бур.

Весь описанный механизм заключен в двух внешних частях 44, соединенных между собой шпильками. Часть 44 несет на своей поверхности винтовую нарезку, по которой движется в виде гайки кольцо 46, служащее опорой для пружины 22. Давая кольцу различные положения, можно изменять степень сжатия пружины. Часть 44 с помощью стержней 16 соединяется с рабочим цилиндром двигателя 1 и к ее выступам 47 прикрепляются дополнительные грузы 48, служащие для поглощения толчков по оси перфоратора. Механизм для остановки и пуска двигателя в ход расположен между двигателем и бурилкой на пластине 49 (фиг. 1 и 2), прикрепляемой гайками к стержням 16 таким образом, что при нижнем положении поршня вырез 50, сделанный на штоке 3, займет положение, указанное на фиг. 1. Для удержания поршня в нижнем положении (остановки двигателя) достаточно завести в указанный вырез 50 плоский рычаг 51 (фиг. 1, 2). Тогда шток 3 под влиянием пружины 22 прижмет рычаг 51 к пластине 49 и остановится. Рычаг 51 вращается около оси 52 (фиг. 2) и с помощью пружины 53 (фиг. 2) все время притягивается к штоку 3. Собачка 54 удерживает рычаг 51 в положении, указанном на фиг. 1 и 2, когда перфоратор свободно работает. Чтобы остановить последний, достаточно нажать собачку 54 (фиг. 2); тогда рычаг 51 силой пружины 53 войдет в вырез 50 штока 3 (фиг. 1) и поршень будет задержан в нижнем положении. Чтобы вновь пустить перфоратор в ход, нужно вывести рычаг 51 из выреза 50 и, так как рычаг 51 будет прижат к пластине 49 пружиной 22, то на него следует действовать рычагом 55 (фиг. 2).

Зажигание рабочей смеси - пневматическое и электрическое. Смесь самовоспламеняется при верхнем положении поршня и, кроме того, для большей надежности и для пуска двигателя в ход имеется еще электрический запал - свеча 9 (фиг. 1). Источник тока - батарея элементов, индуктор-катушка Румкорфа; все это должно быть заключено в одном кожухе.

На пластине 49 помещен контакт 57, при соприкосновении с которым штепселя 24, укрепленного на штоке 3, в свече 9 проскочит искра.

Действие перфоратора следующее. При пуске в ход бур вставляют в отверстие 32 (фиг. 1) и дают перфоратору положение, близкое к вертикальному, и затем, с помощью воздушного насоса, нагнетают воздух в камеру 5 (фиг. 1) через пробку 30, снабженную клапаном, к которой означенный насос всегда привинчен. При этом сначала нажимают рычаг 26 карбуратора 6, чтобы струя бензина смочила сетки. Струя воздуха, нагнетаемая в камеру 5, проходит через упомянутые сетки, насыщается парами бензина, открывает клапан 4 и проникает в виде рабочей смеси в камеру сжатия рабочего цилиндра 1. Чтобы не сжимать напрасно воздуха в камере 7 (фиг. 1), последняя разобщается от камеры 5 при помощи крана 21 перед началом нагнетания. Закрывая кран, предотвращают проникновение воздуха в рукав через отверстие карбуратора при нагнетании. Пользуясь описанным устройством, легко довести абсолютное давление в камере сжатия выше 4 атмосфер; при этом поршень 2 несколько опустится из своего верхнего положения и штепсель 24 перестанет касаться контакта 57. Окончив нагнетание воздуха, следует открыть краны и с помощью какой-либо металлической пластинки соединить штепсель 24 с контактом 57. Тогда в свече 9 проскочит искра, рабочая смесь воспламенится и произведет рабочий ход поршня, энергии которого с избытком хватит на сжатие пружины 22. При этом поршень, двигаясь вниз, нагнетает продувочный воздух в камеру 7. В конце рабочего хода выпускные отверстия 8 будут открыты, отработанные газы покинут цилиндр и давление в нем упадет до атмосферного. Продувочный, воздух, давящий на впускной клапан 4, откроет его, устремится в рабочий цилиндр и произведет продувку его, вытесняя отработанные газы. Когда клапан 4, открываясь, пройдет около половины своего хода, он начнет действовать на карбуратор 6 с помощью рычага 26. Произойдет впрыскивание бензина на металлические сетки в камере 5. Остаточная часть продувочного воздуха насыщается парами бензина и образует рабочую смесь, которая заполнит цилиндр двигателя. Когда энергия движущихся частей израсходуется на сжатие пружины 22 и на удар по головке бура, начнется обратный ход поршня под влиянием силы сжатой пружины 22 (фиг. 1). При этом рабочая смесь будет сжиматься и при верхнем положении поршня произойдет пневматическое самовоспламенение ее. Кроме того, штепсель 24 коснется контакта 57 и в свече 9 проскочит искра. Таким образом воспламенение рабочей смеси обеспечено. Далее описанный процесс будет повторяться и работа перфоратора пойдет нормально.

Для остановки перфоратора, как сказано выше, необходимо нажать собачку 54 и тогда шток 3 будет задержан в нижнем положении, при чем цилиндр двигателя будет заполнен рабочей смесью. В этом положении перфоратор может оставаться произвольно долгое время, при чем его легко моментально пустить в ход. Например, кончив бурение в одном месте, можно, остановив перфоратор вышеуказанным способом, перенести аппарат к месту новых работ и, сообщив ему должное положение, снова моментально пустить его в ход, повернув рычаг 55. В том случае, если перфоратор слишком долго находился в таком состоянии, когда поршень двигателя задержан в нижнем положении помощью рычага 51 и почему-либо перед началом работы нужно возобновить запас рабочей смеси в цилиндре, нужно поступать следующим образом. Следует нажать на рычаг 26, чтобы бензин смочил сетки в камере 5, закрыть кран 21 и с помощью упомянутого ранее воздушного насоса накачать немного воздуха в рабочий цилиндр через пробку 30. Тогда запас рабочей смеси в цилиндре будет возобновлен и для начала работы следует лишь открыть кран 21 и повернуть рычаг 55.

Ударный перфоратор, имеющий буровую часть по типу молотка Флотмана и приводимый в действие двигателем внутреннего горения, шток поршня которого сочленен с ударной штангой, бьющей по головке бура, отличающийся применением одноцилиндрового, без маховика и распределительного вала, двухтактного двигателя внутреннего горения, снабженного для обратного хода поршня пружиной 22, а для остановки и пуска в ход - вырезом 50 на штоке 3 поршня, каковой вырез предназначен для захвата его рычагом 51 с осью 52 и пружиной 53, укрепленными на пластине 49, а пружинная собачка 54 предназначена для захвата рычага 51.