Ударный механизм для бурильныхМАшиН Советский патент 1981 года по МПК E21B1/26 B25D9/00 

(54) УДАРНЫЙ МЕХАНИЗМ ДЛЯ БУРИЛЬНЫХ МАШИН

t

Изобретение относится к горнорудной и строительной отраслям промышленности и может использовано для бурения шпуров и скважин в горных породах.

известен ударный механизм, содержащий корпус, ударный поршень и золотниковое устройство. Механизм позволяет регулировать частоту ударов поскольку в качестве золотникового устройства применен вращаквдийся золотник, скорость вращения которого изменяется при помощи регулируемого дросселя l .

Однако регулирование только частоты ударов не позволяет оператору вести бурение в эффективном режиме, поскольку последний зависит от стабильности энергии единичного удара. В результате нагрева рабочей жидкости, а также износа уплотнений насоса снижается давление в напорной магистрали (иногда до 75% номинальной величины), что приводит к соответствуклцему падению энергии удара. Кроме того,устройство не позволяет автоматически стабилизировать энергию .удара, что требует постоянного внимания со стороны оператора и усложняет его работу.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является ударный механизм для бурильных машин, содержащий корпус с поршнем-ударником, распределительным устройством и буксой для инструмента, размещенной в кольцевой проточке и делящей ее своим выступом на две полости, в одной из которых со стороны, противоположной инструменту, размещена пружина, и магистрали-для подвода,и отвода энергоносителя 2.

Однако этот механизм не позволяет автоматически стабилизировать энергию ударов механизма при изменении давления сжатой среды -энергоносителя.

Цель изобретения - стабилизация энергии удара.

Поставленная цель достигается тем, что полость со стороны инструмента сообщена с магистралью для подвода энергоносителя, при этом в указанной магистрали монтирован регулируемый дроссель.

На фиг. 1 показан механизм,осевой разрез; на фиг. 2 - второй вариант выполнения.

Ударный механизм состоит из ударной части, золотникового распределительного устройства и регулируемого дросселя. Ударная часть содержит корпус 1 с размещенным в нем поршнем-ударником 2, камеры рабочего хода 3 и обратного хода 4, буксу 5 с кольцевым выступом б. В буксе 5 размещен инструмент - буровая штанга 7. В корпусе 1 выполнена кольцевая проточка, которая делится кольцевым выступом 6 буксы 5 на полости 8 и 9. В полости 9 распо ложенной со стороны, противоположной инструменту - штанги 7, помещена пру жина 10, упирающаяся одним торцом в кольцевой выступ б, а вторым - в торец кольцевой проточки. Полость 8, расположенная со стороны инструмента - штанги 7, соединена с каналом 1 В корпусе 1 выполнены кйналы 12, 13 и 14. На поршне-ударнике 2 имеется проточка 15. Камеры рабочего хода 3, обратного хода 4, полость 8 герметизирована уплотнениями 16. Золотниковое устройство содержит крышку 17 с отверстиями 18 и 19, вра щающийся золотник 20 с каналами 21, 22 и гидромотор 23. Регулируег ий дроссель содержит корпус 24 с проточками 25 и 26, золотник 27, образующий в корпусе 24 камеру 28 управления и подпружиненный пружиной 29. Камера 28 управления, канал 13 и отверстие 19 соеди нены с напорной магистралью 30 для подвода энергоносителя. Проточка 26 соединена с дополнительной напорной магистралью 31, про точка 25 соединена с входом в гидро мотор 23, сливной канал которого сое динен со сливной магистралью 32 для отвода энергоносителя, с которой та же соединено отверстие 18. В устройстве, показанном на фиг. полость 8 при помощи канала 33 постоянно соединена с камерой 3 рабочего хода, т.е. с напорной магистралью 30. Ударный механизм работает следую щим образом. Сжатую жидкость от двух насосов (не показаны) подают по напорной ма гистрали 30 в канал 13,.отверстие 1 .и камеру 28 управления, а по дополнительной напорной магистрали 31 - в проточку 26. Если механизм в начальный момент находится в положении, показанном на фиг. 1, рабочую жидкость по каналу 13 подают в каме ру 3 рабочего хода, а из отверстия по каналам 21 и 12 подают в камеру обратного хода. Площадь последней больше площади камеры 3 рабочего хо да, поэтому поршень-ударник 2 совер шает обратный ход. Одновременно с этим сила давлени жидкости в камере 28 управления дей ствует на золотник 27 и сжимает пру жину 29. При этом золотник 27 занимает положение в корпусе 24, соответ ствующее давлению .в напорной магистрали 30. Золотник 27 соединяет проточки 25 и 26 кольцевым отверстием, площадь которого также соответствует (прямо пропорциональна) давлению в камере 28 управления. Жидкость из дополнительной напорной магистрали 31 по проточкам 26 ч 25 подают в гидромотор 23. Гидромотор 23 вращает золотник 20, а поскольку скорость вращения гидромотора 23 прямо пропорциональна расходу проходящей через него жидкости (который в свою очередь зависит от йечения отверстия, образованного золотником 27 к корпусом 24 регулируемого дросселя), то скорость вращения прямо пропорциональна давлению в напорной магистрали 30. При повороте золотника 20 на 180®отверстие 18 соединяется каналом 22 с каналом 12 и жидкость из камеры 4 обратного хода через каналы 12, 22 и отверстие 18 попадает в сливную магистраль. Поршень-ударник 2, испытывая давление со стороны камеры 3 рабочего хода, совершает рабочий ход. .При его движении проточка 15 соединяет канал 14, 11 с полостью 8. Жидкость по каналам 13, 14, 11 поступает в полость 8, давит на кольцевой выступ 6 буксы 5, пружина 10 сжимается, и букса 5 со штангой 7 опускается вниз (по чертежу). Поршеньударник 2, продолжая рабочий ход, наносит удар по торцу буровой штанги 7. Пружина 10 компенсирует давление в полости 8, усилие подачи механизма, и гасит вибрации, возникающие при работе устройства. В то время, когда проточка 15 не соединяет каналы 11 и 14, в полости 8 находится замкнутый объем жидкости, который тоже выполняет роль гидравлического амортизатора. Гидромотор 2 3, продолжая вращать золотник 20, соединяет канеш 12 с отверстием 19 каналйм 21, поршеньударник 2 совершает обратный ход, и цикл повторяется снова. В течение обратного хода также п роисходит временное соединение полости 8 с напорной магистралью 30. При снижении давления в напорной магистрали 30 давление в камере 28 управления также снижается, пружина 29 перемещает золотник 27 вниз, поток жидкости, подаваемой в гидромотор 23, уменьшается. Скорость врагдения золотника 20 при этом также падает, следовательно, время сообщения ка.налов 21. к 22 с каналом 12 пропорционально, увеличивается. Кроме этого при сообщении полости б с напорной магистралью 30 в результате снижения давления в полости 8 пружина 10 приподнимает буксу 5 с буровой штангой 7 вверх на расстояние, пропорциональ ное снижению давления в полости 8. Таким образом, разгон поршня-ударника 2 до предударной скорости происходит за большее время, но при мень.шем давлении в камере 3 рабочего хода. Так как увеличение времени прямо пропорционально снижению давления, то произведение этих величин стано;вится величиной постоянной, а значит и энергия удара также не меняется. Изменяется число ударов за счет удли нения рабочего цикла. Работа устройства, показанного иа фиг. 2, отличается тем, что жидкость постоянно поступает из напорной магистрали 30 через камеру 3 рабочего хода в полость 8, а не периодически. Это упрощает конструкцию корпуса 1 и поршня-ударника 2, однако не позволяет использовать полость 8 в качестве гйдрог1мортизатора. В устройстве автоматически регулируется величина хода поршня-ударника и его число ударов. В результате регулирования этих паргьметров эне гия единичного удара остается неизменной с уменьшением давления сжатой cpe;i i, подаваемой в механизм, при этом уменьшается частота ударов, автсадатически регулируется точка соуда рения поршня-ударника со штангой. Поддержание энергий единичного .удара на постоянном уровне позволяет вести бурение с наибольшей скоростью даже при значительном износе насоса (т.е. при значительном падении давления в системе). Автоматический режим процесса регулирования позволяет облегчить работу оператора по управлению машиной. Формула изобретения Ударный механизм для бурильных машин, содержащий корпус с поршнемударником, распределительным устройством и буксой для инструмента, размещенной в кольцевой проточке и делящей ее своим выступом на две полости, в одной из которых со стороны, противоположной инструменту, размещена пружина, и магистрали для подвода и отвода энергоносителя, о тлйчающийся тем, что, с целью стабилизации энергии удара, полость со стороны инструмента сообщена с магистралью для подвода энергоносителя, при этом в указанной магистрали монтирован регулируеьый дЕЮссель. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 340775, кл. Е 21 С 3/20, 1965. 2.Горбунов В.Ф. и др. Ручные пневматические молотки. М., Машиностроение, 1967, с. 147-148, рис. 71 (прототип).

Фиг.