Гидроударная буровая машина Советский патент 1981 года по МПК E21C37/00 E21B1/26 

1

Изобретение относится к горному делу, а именно к буровым машинам ударного действия, предназначенным для бурения шпуров и скважин.

Известен гидравлический молоток, содержащий цилиндр, поршень-боек, аккумулятор, полости рабочего и холостого ходов и распределитель со втулкой, размещенной в рабочей полости l .

Недостаток такого молотка - низкая надежность работы золотникового распределительного устройства.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является гидравлическое ударное устройство, содержащее корпус-цилиндр, поршеньударник и рабочую и холостую камеру которые посредством распределитель.ного устройства поочередно сооб1цаются.с напорной магистралью f21. .

Недостаток известного устройства нестабильность -энергии удара изза низкой надежности работы распределителя.

Цель изобретения - повышение ста бильности энергии удара.

Поставленная цель достигается тем, что распределительное устройство предлагаемой гидроударной буровой машины выполнено в виде дифференциального клапана, большая ступень которого расположена в напорной полости, а его поршневая полость сообщена с напорной магистралью.

На чертеже изображена предлагаемая гидроударная буровая машина, продольный разрез;

Гидроударная буровая машина состоит из корпуса-цилиндра 1 с размещенным в нем поршнем-ударником 2, имекицим раз делит ел пояс 3, который образует в корпусе-цилиндре 1 рабочую 4 и холостую 5 камеры. Рабочая камера 4 соединена каналом 6 с боковой полостью 7 автоколебательно,го оасгфеделительного устройства В 3 :и каналом 9 с боковой полостью 10. Холостая камера 5 соединена каналом 11 с центральной полостью 12. Канал 13соединяет границу раздела камер 4н 5 со сливной клапанной полостью 14. К напорной клапанной полости 15 подведена напорная магистраль 16, к сливной клапанной полости 14 подведена сливная магистраль 17. Внутри полостей распределительного устройств-а размещен подвижно двухопорный дифференциальный клапан 18 со ступенями 19 и 20, причем перекрываемая ступенью 19 площадь отвер тий между полостями 7, 12 и 15 больше , чем площадь отверстий между полостями 10 12 и 14, перекрываемая ступенью 20. Клапан 1« имеет выполне ный как одно целое с клапаном поршен 21, расположенный в полости 22, подпитываемой пбстоянно из напорной магистрали 16 с помощью канала 23. Меж ду местом отвода канала 23 от магистрали .16 и напорной клапанной полос тью 15 размещен дроссель 24. В перед нюю корпуса-цилиндра 1 вставлен буровой инструмент 25, а рабочая 4 и холостая 5 камеры соединены с аккумуляторами 26. Гидроударнэя буровая машина рабо.тает следующим образом. При включении рабочая жидкость под давлением по напорной магистрали 16 через дроссель 24 поступает в напорную клапанную полость 15. Клапан 18 своей ступенью 19 перекрывает боковую полость 7. Рабочая жидкость под давлением поступает из полости 15 в центральную полость 12, которая изолирована ступенью 20 от сливной йолостн 14. По каналу 11 рабочая жидкость поступает в холостую камеру 5корпуса-цилиндра 1 и одновременно в аккумулятор 26. Давлением рабочей жидкости поршень-ударйик 2 приводится в движение, при этом рабочая жидкость из камеры 4 через канал 9 поступает в боковую полость 10, а от туда в сливную клапанную полость 14и сливную магистраль 17. Через канал 13 жидкость вытесняется из ка меры 4 сразу в сливную клапанную по лость 14 и сливную магистраль 17. ПЬршень-ударник 2 совершает холосто ход, при этом разделительный пояс 3 перекрывает канал 13. Вытеснение рабочей жидкости происходит затем через канал 9. 04 При дальнейшем движении поршеньударник 2 открывает своим разделительным поясом 3 канал 13, сообщая его с холостой камерой 5. Одновременно разделительный пояс 3 перекрывает канал 9. При движении поршняударника 2 давление в рабочей камере 4 повьш1ается и передается через канал 6, боковую полость 7 на ступень 19 клапана 18. После сообп ения холостой камеры 5 через канал 13 со сливной магистралью 17 через сливную клапанную полость 14 давление в холостой камере 5 и в центральной полости 12 падает. Теперь на клапан 18 действуют, с одной стороны, сила давления сжатой рабочей жидкости в боковой полости 7, с другой стороны - давление в полости 22 рабочей жидкости на поршень 21, передаваемое из напорной магистрали 16через канал 23. Падению давления в магистрали 16 после сообщения холостой полости 5, находящейся под давлением, со сливной магистралью препятствует дроссель 24. В остальных полостях распределительного устройства 8- /;авление рабочей жидкости соответствует давлению в сливной магистрали 17. Под действием силы со стороны боковой полости 7 клапан 18 перемещается влево и отсоединяет сроей ступенью 19 центральную полость 12 от напорной клапанной полости 15. Одновременно напорная клапанная полость 15 сообщается с боковой полостью 7, а центр.альная полость 12 оказывается сообщенной со сливной клапанной лолостью 14, при зтом ступень 20 клапана 18 отсекает боковую полость 10 от сливной клапанной полости 14. Теперь рабочая жидкость под давлением пЪступает из напорной клапанной лолости 15 в боковую лодость 7 и по каналу 6 в рабочую камеру 4 и аккумулятор 26. Под давлением рабочей жидкости поршень-ударник 2тормозится, останавливается и начинает движение влево (рабочий ход. Из холостой лолости 5 жидкость вытесняется в сливную магистраль 17и через канал 13 и сливную клапанную полость 14, а также через. канал 11, центральную лолость 12 и сливную клапанную лолость 14. По мере движения поршень-ударник 2 своим разделительным поясом 3перекрывает канал 13 и одновременно открывает канал 9, по которому рабочая жидкость под давлением поступает в боковую полость 10, запертую ступенью 20 клапана 18, В крайнем левом положении клапан 18 удерживает ся разностью cилJ действующих на ступени 19 и 20, поскольку площадь отверстия, перекрываемого ступенью 19, больше суммы площадей отверстия, перекрываемого ступенью 20, и поршня 21. В конце рабочего хода порщеньударник 2 разделительным поясом 3 открывает канал 13, сообщая рабочую полость 4 со сливной клапанной полостью 14 и сливной магистралью 17. В это же время поршень-ударник 2 наносит удар по инструменту 25. После сообщения рабочей полости 4 со сливной магистралью 17 давление в боковых полостях 7 и 10 и напорной клапанной полости 15 падает. Ступени 19 и 20 клапана 18 разгружены от давления, и клапан 18 под действием силы со стороны поршня 21 перемещается вправо, начинается холостой ход. Цикл повторяется.

Применение в автоколебательной распределительной системе двухопорного дифференциального клапана двухстороннего действия вместо золотника снижает требования к чистоте рабочей жидкости, повьшает надежность работы машины при попадании в рабочую жидкость твердых частио, которые вызывают заедание посадочных цилиндрических поверхностей золотников. По мере работы клапана возрастает герметичность перекрытия клапаном полостей, поскольку происходит приработка крьшьев клапана к торцу перекрывае- мых отверстий. В золотниковых распределителях по мере приработки рабочих поверхностей увеличиваются зазоры, что ведет к перетечкам рабочей жидкости и ухудшению параметров машины.

Таким образом, использование предлагаемого устройства повышает стабильность энергии удара и надежность рабо;ты гидроударной буровой машины за счет снижения числа отказов из-за заеданий и заклинивания распределителя, а также сохраняет в течение более дпительного времени, по сравнению с золотниковыми распределителями, начальные параметры машины.

Формула изобретения

Гидроударная буровая машина, корпус и размещенный в нем инструмент и поршень-ударник, распределительное устройство с поршневой, боковьми, напорной и сливной полостями, поочередно сообщаемыми с каме|рами рабочего и холостого ходов и напорной и сливиой магистралями, отличающаяся тем, что, с целью повышения стабильности энергии удара, распределительное устройство вьшолненр в виде дифференциального клапана, большая ступень которого расположена в напорной полости, а его поршневая полость сообщена с напорной магистралью.

Источнки информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 322492, кл. Е 21 С 1/12, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР № 466321, кл. Е 21 С 3/20, 1972 (прототип),.