Гидропневматический ударный механизм Советский патент 1980 года по МПК E21B1/26 

1

Изобретение относится к гидропиевматическим ударным механизмам, которые используются в горной промышленности для бурения скважин.

Известны гидропневматические ударные механизмы, содержащие корпус, боек и вращающееся распределительное устройство 1.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является гидропневматический ударный механизм, содержащий корпус, поршневая полость которого заполнена сжатым газом, а штоковая полость заполнена жидкостью и сообщена с вращающимся распределительным устройством, боек и инструмент 2J.

Недостатком известного гидропневматического ударного механизма является то, что распределительные устройства имеют небольшие проходные сечения при работе, вследствие этого возникают большие гидравлические сопротивления, уменьщается полезное использование мощности привода.

Целью изобретения является повышение КПД механизма.

Это достигается в результате того, что распределительное устройство механизма выполнено из рабочих и уплотняющих цилиндров, которые имеют общий привод, расположенный в одном корпусе и образуют между собой замкнутую полость, при этом рабочие цилиндры выполнены в виде стаканов с продольными окнами в стенках.

Такое конструктивное исполнение позволяет увеличить проходное сечение распределительного устройства за счет того, что

10 как при сливе, так и при нагнетании жидкость одновременно проходит через несколько окон. Количество одновременно открывающихся окон зависит от числа рабочих цилиндров, а время нагнетания и время слива регулируются взаимным расположением

15 рабочих и уплотняющих цилиндров.

Очень важным преимуществом изобретения является и то, что работа распределительного устройства основана на взаимном обкатывании рабочих и уплотняющих

20 цилиндров, т. е. трение скольжения заменено трением качения, а отсюда меньшие затраты на преодоление сил трения, меньше износ деталей. На фиг. 1 показана принципиальная гидравлическая схема гидропневматического ударного механизма; на фиг. 2 - распределительное устройство, разрез; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 2. Гидропневматический ударный механизм имеет корпус 1 с бойком 2 и буровым инструментом 3. Поршневая полость 4 корпуса 1 заполнена сжатым газом под повышенным давлением и сообщена воздухопроводом 5 с ко.мпенсационной камерой (не показана), а штоковая полость 6 трубопроводом 7 сообндена с распределительным устройством 8, имеющим привод 9. Распределительное устройство попеременно соединяет щтоковую полость 6 корпуса 1 с линией нагнетания 10 или линией слива 11. В корпусе распределительного устройства 8 на подшипниках установлены уплотняющие цилиндры 12 и рабочие цилиндры 13, которые выполнены в виде стаканов и имеют в стенках продольные окна 14. Все цилиндры своей наружной поверхностью 15 касаются один другого и образуют между собой замкнутую внутреннюю полость 16, которая патрубком 17 передней крышки 18 соединяется с линией нагнетания 10. Закрытые торцы рабочих цилиндров 13 оснащены шестернями 19, которые находятся в зацеплении с внутренним зубчатым венцом 20 обоймы 21, а она при помощи наружного зубчатого венца 22 соединена с ведущей шестерней привода 9. Открытые торцы рабочих цилиндров 13 выходят в полость 23, которая образована перегородкой 24 и задней крышкой 25 с патрубком 26, посредством которого полость 23 соединяется с трубопроводом 7. Пространство 27, образованное между корпусом распределительного устройства 8 и цилиндрами, при помощи патрубка 28 соединено с линией слива 11. Работа осуществляется следующим образом. На фиг. 1 показано положение, соответствующее началу взвода (подъема) бойка 2. В этот период жидкость под рабочим давлением поступает от насосной установки по линии нагнетания 10, соединяющейся с патрубком 17, и попадает во внутреннюю полость 16. Все окна 14 рабочих цилиндров 13 в данный момент изолированы от пространства 27, сообщающегося с линией слива 11 через патрубок 28.Поэтому жидкость из полости 16 проходит в полость 23 через окна 14 и внутренние полости рабочих цилиндров 13. Как видно из чертежа, проход жидкости возможен сразу через четыре продольных окна 14 и четыре цилиндра 13. Из полости 23 через патрубок 26 и трубопрбвод 7 л идкость попадает в щтоковую полость 6 и поднимает боек 2, вытесняя газ из поршневой полости 4 в компенсационную камеру. Так продолжается до тех пор, пока рабочие цилиндры 13 не повернутся на угол 135° (величина этого угла зависит от поперечного размера окон 14, на чертеже фиг. / этот размер соответствует углу 45°). В этот момент окна 14, подойдя к соседним уплотняющим цилиндрам 12, сообщают на непродолжительное время полость 16 и пространство 27, а зате.м разобщают их и полость 16 оказывается отсеченной от ударного механизма. Пространство 27 в это время сообщается со штоковой полостью 6 через трубопровод 7, патрубок 26, полость 23, внутренние полости рабочих цилиндров, окна 14. Вследствие этого начинается слив из полости 6 и ускоренное движение бойка 2 под давлением газа со стороны поршневой полости 4. Слив как и нагнетание происходит через четыре рабочих цилиндра 13 и четыре окна 14. Достигнув инструмента 3, боек 2 наносит по нему удар. Когда рабочие цилиндры 13 займут положение, показанное на фиг. 2, начинается новый взвод бойка 2 и цикл работы повторяется. Сопротивление вытеснению жидкости из полости 6 небольшое, так как проходные сечения при сливе значительно больше, чем при любой другой конструкции распределительного устройства и могут быть выбраны по желанию конструктора. Таким образом, .предложенная конструкция узла распределения жидкости обеспечивает минимальные сопротивления жидкости и при нагнетании ее в штоковую полость, и при сливе, а это дает возможность увеличить КПД механизма. Формула изобретения Гидропневматический ударный механиз.м, содержащий корпус, поршневая полость которого заполнена сжатым газом, а HJTOковая полость заполнена жидкостью и сообщена с вращающимся распределительным устройством, боек и инструмент, отличающийся тем, что, с целью повыщения КПД механизма, его распределительное устройство выполнено из рабочих и уплотняющих цилиндров, которые имеют общий привод, расположены в одном корпусе и образуют между собой замкнутую полость, при это.м рабочие цилиндры выполнены в виде стаканов с продольными окнами в стенках. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 354123, кл. Е 21 С 3/20, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР „YO 473008, кл. Е 21 С 3/20, 29.03.73.

//////////

/

10

ЕЕ

Фиг.1

// $y//$ /// s ///