Пневматическая бурильная машинаудАРНО-ВРАщАТЕльНОгО дЕйСТВия Советский патент 1981 года по МПК E21B6/00 B25D16/00 

1

Изобретение относится к ручным горным и строительным машинам для ударно-вращательного и ударно-поворотного бурения, а также может быть использовано в тяжелых бурильных машинах с пневматическим, приводом.

Известны пневматические ударно-вращательные бурильные машины, содержащие ударный и вращательный механизмы, объединенные общим жестким Корпусом с индивидуальным включением каждого из механизмов 1.

Вращательное движение передается встроенному корпусу ударного механизма посредством кулачковой соединительной муфты. Штанга с буровой коронкой (буровой инструмент) посредством другой кулачковой муфты соединена с встроенным корпусом, который отделен от общего наружного корпуса машины телами качения.

Такое конструктивное рещение позволило разъединить ударный и вращательный механизмы и сделать их независимыми, что пощысило надежность в работе при торможении щтанги с коронкой.

Однако мащине свойственен следующий недостаток. При торможении штанги с коронкой образующийся тормозной момент должен преодолеваться вращательным механизмом и компенсироваться усилием оператора, прикладываемым к общему корпусу в обратном направлении, что ухудшает санитарно-гигиенические условия эксплуатации и ограничивает применение бурильных машин в качестве ручных.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к настоящему изобретению является пневматическая бурильная машина ударно-вращательного действия, содержащая ударный и вращательный механизмы со впускными и выпускными каналами, корпус, выполненный из коаксиальных цилиндров, цилиндрический

ударник, совершающий осевое возвратнопоступательное движение, и кольцевой ударник, совершающий возвратно-поступательное движение в плоскости, перпендикулярной продольной оси машины, наковальню и инструмент 2.

В качестве основного недостатка этой машины следует отметить отсутствие синхронизации между ударами по инструменту, производимыми цилиндрическим ударником, и поворотными движениями инструмента, что снижает эффективность разрушения материалов и скорость проходки скважин. В значительной степени этот недостаток относится к процессу импульсного (ударного) поворота инструмента, обладающего к тому же и малой энергией. Среди других недостатков этой машины следует отметить сложность воздухораспределительной системы для обоих механизмов, заключающуюся в наличии клапаннозолотникового воздухораспределения вращательного механизма и отдельного воздухораспределения для ударного механизма. Наличие храпового реверсивного механизма, работающего в режиме ударных нагрузок, снижает моторесурс вращателя и машины в целом. Раздельные выхлопы механизмов обусловливают увеличение источников пневматического щума машины. Цель изобретения заключается в повышении эффективности разрушения за счет синхронизации ударов по инструменту и его поворотных движений. Для достижения поставленной цели выпускные каналы ударного механизма совмещены с впускными каналами врацхательного механизма и расположены во внутреннем цилиндре, при этом в теле кольцевого ударника выполнен сквозной радиальный канал, а на его наружной поверхности - паз, проходящий через радиальный канал и образующий совместно с внутренней поверхностью наружного цилиндра общую камеру выпуска для ударного и вращательного механизмов. На фиг. 1 изображен продольный разрез мащины; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1. Пневматическая бурильная машина содержит общий корпус в виде двух коаксиальных цилиндров: внутреннего трубчатого цилиндра 1, в котором расположен с возможностью осевого возвратно-поступательного движения цилиндрический ударник 2 с центральным отверстием 3 для пропуска воздухоподводящей трубки 4 с каналом 5, и наружного трубчатого цилиндра 6, закрепленного относительно цилиндра 1 продольной наковальней 7. В кольцевом зазоре между цилиндрами 1 и 6 размещен кольцевой ударник 8 с возможностью возвратно-поступательного по радиусу движения в плоскости, перпендикулярной продольной оси мащины. Цилиндр 1 имеет выпускной канал 9 и впускной канал 10 для подвода воздуха в камеру 11 рабочего хода от воздухораспределительного устройства 12, например, клапанного типа, и впуско-выпускные каналы 13 и 14. Канал 9 предназначен для попеременного выпуска воздуха из камеры 15 холостого и камеры 11 рабочего хода в цилиндре 1, расположенных соответственно со стороны хвостовика бурильного инструмента 16 и стакана 17 рукоятки 18. Каналы 13 и 14 выполняют функции впускных и выпускных каналов в отношении рабочих камер 19 и 20, образованных в кольцевом зазоре и ограниченных кольцевым ударником 8 и наковальней 7. Таким образом,выпускные каналы ударного механизма совмещены с впускными каналами вращательного механизма. Выпуск отработавшего воздуха из камер 19 и 20 осуществляется поочередно посредством впуско-выпускных каналов 13 и 14 в камеры 15 и И, откуда через канал 9 и сквозной радиальный канал выпуска 21 в теле кольцевого ударника 8 в общую камеру выпуска 22 для ударного и вращательного механизмов, образованную расширеннынл пазом 23 на наружной поверхности ударника 8 и внутренней поверхностью наружного цилиндра 6. Выпуск из камеры 22 осуществляется в окружающую среду посредством выпускного канала 24 в цилиндре 6, промежуточной камеры 25 и основного выпускного канала 26 в стакане 17 рукоятки 18. Пневматическая бурильная машина работает следующим образом. Сжатый воздух из сети после включения пускового устройства рукоятки 18 (на чертеже не показано и может быть любого типа) поступает к воздухораспределительному устройству 12, откуда по каналу 5 в трубке 4 поступает в центральное отверстие 3 и камеру 15, в результате чего давление в ней повышается, обеспечивая движение цилиндрического ударника 2 в сторону от инструмента 16 - осуществляется холостой ход ударника 2. После закрытия выпускного канала 9, а затем и канала 14, ударник 2 открывает впуско-выпускной канал 13, и воздух из камеры 15 поступает в кольцевую камеру 19, толкает ударник 8 в сторону кольцевой камеры 20 и наковальни 7. Продолжая движение от инструмента 16, ударник 2 откроет выпускной канал 9 в цилиндре 1. Из камеры 15, ц также камеры 19 (через камеру 15) произойдет выпуск отработавшего воздуха в общую камеру выпуска 22 посредством канала 21 в кольцевом ударнике 8. Далее из камеры 22 воздух будет вытекать в окружающую среду посредством канала 24 в цилиндре 6, промежутЬчной камеры 25 и канала 26 в стакане 17. В результате движения ударника 2 находящийся в камере 11 воздух сжимается и через канал 10 оказывает воздействие на переключение воздухораспределительного устройства 12. вследствие чего сжатый воздух из сети по каналу 5 трубки 4 прекратит поступление в камеру 15, а по каналу 10 начнет поступать в камеру 11. В это же время кольцевой ударник 8 перекрывает впуско-выпускной канал 14 и наносит удар по наковальне 7, ударный импульс от которой передается посредством цилиндра б инструменту 16, вызывая его поворот. За счет давления сжатого воздуха в камере 20 и импульса отскока от наковаль ни 7 ударник 8 начнёт возвратное движение в сторону кольцевой камеры 19. Под действием сил противодавления со стороны камеры 11 ударник 2 остановится и начнет свое движение в сторону от рукоятки 18 к инструменту 16, осуществляется рабочий ход ударника 2. При этом момент удара колцевого ударника 8 по наковальне 7 практически совпадает с остановкой ударника 2. По ходу движения ударник 2 перекрывает каналы 9 и 13, а после открытия канала 14 воздух из камеры И поступает в сторону камеры 19 на наковальню 7. После перекрытия канала 9 в камере 15 протекает процесс сжатия отсеченного в ней воздуха, а возрастающее давление через каналы 3, 5 оказывает воздействие на переключение воздухораспределительного устройства 12, вследствие чего сжатый .воздух из сети по каналу 10 прекратит поступление в камеру 11. По каналам 5 и 3 воздух из воздухораспределительного устройства будет поступать только в камеру 15. В последующий момент ударник 2 откроет выпускной канал 9 и из камеры 11 начнется выпуск отработавшего воздуха, а из камеры 20 - посредством впуско-выпускного канала 14, камеры 11, каналов 9 и 21 в общую выпускную камеру 22. Преодолевая противодавление со стороны камеры 15 цилиндрический ударник 2 наносит удар по инструменту 16. Одновременно кольцевой ударник 8 перекрывает канал 13 и наносит удар по наковальне 7, импульс от которой передается посредством цилиндра 6 инструменту 16, вызывая его поворот. В последующем рабочий процесс будет повторяется с той лишь разницей, что к импульсу давления при холостом ходе ударника 2 прибавляется и импульс отскока от инструмента 16, а к ударнику 8 - импульс отскока от наковальни 7. Таким образом, совмещение функций по впуску и выпуску одними каналами 13 и 14 обусловливает синхронность впуска-выпуска одновременно ударного и вращательного механизмов, чем обеспечивается синхронность движений их ударников. Совмещение ударных импульсов осевого и радиального направлений позволяет буровому инструменту эффективно разрушать материалы, с которыми он взаимодействует. Импульсный же поворот инструмента за счет радиального удара в конце холостого хода позволяет не только сместить резцы бурового инструмента в новое положение и очистить дно забоя QT разрушенного материала, но произвести и скалывание выступов, которые, имея трещины, пока остались не отделенными от массива. Регулированием места размещения на образующей внутреннего цилиндра впускновыпускных каналов по отношению к выпускному каналу можно реализовать в мащине безударный режим работы кольцевого ударника, вследствие чего поворот наружного цилиндра и инструмента будет осуществляться за счет импульсов давлений от сжатия воздуха в кольцевых камерах. Формула изобретения Пневматическая бурильная мащина ударно-вращательного действия, содержащая ударный и вращательный механизмы со впускными и выпускными каналами, корпус, выполненный из коаксиальных цилиндров, цилиндрический ударник, соверщающий осевое возвратно-поступательное движение, и кольцевой ударник, соверщающий возвратно-поступательное движение в плоскости, перпендикулярной продольной оси мащины, наковальню и инструмент, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности разрушения за счет синхронизации ударов по инструменту и его поворотных движений, выпускные каналы ударного механизма совмещены с впускными каналами вращательного механизма и расположены во внутреннем цилиндре, при этом в теле кольцевого ударника выполнен сквозной радиальный канал, а на его наружной поверхности - паз, проходящий через радиальный канал и образующий совместно с внутренней поверхностью наружного цилиндра общую камеру выпуска для ударного и вращательного механизмов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 219497, кл. Е 21 С 1/12, 1967. 2.Авторское свидетельство СССР 398740, кл. Е 21 С 1/06, 1970 (протоип).

Сеть

и

Фиг. 1

19

Фиг. 2

8

6-Б

Фиг.З