Гидравлическая бурильная машина Советский патент 1981 года по МПК E21B1/26 E21B6/02 

Изобретение относится к области бурильной техники и может быть использовано F горной и строительной отраслях народного хозяйства. Известна гидравлическая бесклапа ная бурильная машина, включающая врзщггтель и ударный механизм. Ударный механизм машины содержит корпус напорный сливной аккумулятор, две р бочие камеры и поршень-ударник. Напорный и сливной аккумуляторы выполнены в виде емкостей в корпусе машины и заполнены рабочей жидкостью. Жидкость, сжимаясь под действием давления, развиваемого насосом, запа сается в напорном аккумуляторе и пос тупает в рабочие камеры для разгона поршня Г } Недостатком.этой машины является невысокий импульс давления в рабочих камерах, т.е. нерациональное использование знергии сжатой жидкости. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату являетсягидравлическая бурильная машина, содержащая корпус с рабочими камерами и каналами для подвода и слива жидкости, поршень-ударник и устагновленную на нем с возможностью осевого перемещения втулку, между которой и буртом поршня ударника размещена пружина Г2. В этой машине упругая связь между втулкой и поршнем-ударкиком образована только с одной стороны. Такая конструкция при обратном ходе поршняударника не обеспечивает его задержку, т.к. втулка упирается в корпус. Это не позволяет эффективно использовать энергию сжатой среды, рабочих камер, сто снижает энерп1ю единичного удара. Целью изобретения является увеличение энергии единичного удара. Поставленная цель достигается в результате того, что на хвостовой части поршня-ударника вьшолнен упор, при этом между указанным зшором и :втулкой вмонтирована дополнительная цр ужина . На чертеже показан осевой разрез предлагаемой машины. Гидравлическая бесклапанная бурил ная MaiuHHa состоит из вращателя 1 и ударного механизма. Вращатель-1 представляет собой известньш гидравл ческий двигатель, например шестеренный, широко применяемый в технике, Ударный механизм включает корпус 2, поршень-ударзшк 3, на квостовой части которого выполнен шток 4. На штоке 4 размеш;ены пружина 5 и дополнительная прзшина 6, между которыми находятся втулка-масса 7. На хвостовой части поршня-ударника 3 вьшолнен упор 8, расположенный на конце штока 4., Во вращатель 1 вмонтирован хвосто вик 9, который может контактировать с поршнем-ударником 3. Ударньй Mexaiffl3M имеет сливной аккумулятор 10, рабочие камеры 11 и 12, перегородку 13, в которой каналы 14-18 выполнены для подвода и слива жидкости,соединенные с проточками 19В средней части поршня-ударника 3, находяш;ейся в перегородке 13, име -ется утолщенная часть 24 с проточкам 25 и 26, На поршне-ударнике 3 выполне бурт 27. Устройство работает следу ош;им образом. Устройство подсоединяют каналами 14 и 18 к напорной магистрали гидросистемы, а сливной аккумулятор 10 соединяют со сливной магистралью гид pocиcтe ы. Рабочую жидкость под давлением по дают из напорной магистрали через каналы 14 и 18 к проточкам 19 и 23. Если поршень-ударник 3 находится в таком положении, как показано на че -теже, проточка 19 блокирована и жид кость через канал 18, проточки 23, 26, 22, канал 17 поступает в рабочую камеру 12. Здесь жидкость аккумулируется и, воздействуя на утолщенную часть 24 поршня-ударника 3, заставляет его двигаться вперед (на черте вверх). При этом втулка 7 под дейст ем сил инерции движется назад относ тельно штока 4 и сяшмает дополнитеш ную пружину 6. Л(идкость из рабочей камеры 1 1 вы тесняется йоршнем-ударником 3 и по каналу 15, проточкам 20,25,21 к кан у 16 поступает в сливной аккумуля- / тор 10, из которого отводится в сливную магистраль. Продолжая двигаться вперед, поршень- удар ш-ж 3 перекрывает проточки 21 и 23, и давление в камере 12 падает, а Врабочей камере 11 возрастает. В дальнейшем канал 14 через проточку 19, 25, 20 и канал 15 соединяется с рабочей камерой- 11, одновременно с этим рабочая камера 2 через канал 17, проточки 22,26,21 и канал 16 сообщается со сливным аккумулятором 10, Происходит впуск жидкости в рабочую камеру 11 и слив из рабочей камеры 12. Поршень-ударник 3 продолжает двигаться по инерции до точки соударения с хвостовиком 9. При соударении поршня-ударника 3 с хвостовиком 9 втулка 7 под действием силы инерции и пружины 6 начинает двигаться вперед по штоку 4. Поскольку удар происходит почти мгновенно, втулка 7 перемещается от точки своего крайнего заднего положения вперед по штоку 4 под действием силы инерции, а также вследствие ОТСКОК поршня-ударника 3. Втулка 7 наносит удар через прулсину 5 по поршню-ударнику 3 (при этом пружина 5 сжимается) и затормаживает его движение холостого хода. В результате динамического взаимодействия подпружиненной втулки 7 с поршнем-ударником 3 происходит задержка (зависание) поршня-ударника 3 в передней крайней точке (или вблизи ее). Задержка периода впуска в рабочую камеру 11 способствует возрастанию давления в этой камере, т,е, аккумулированию энергия сжатой жидкости для удара. Втулка 7 и жесткость пружин 6 и 5 обеспечивают рост давления в рабочей камере 11 за счет производительности насосной станции. После этого начинается обратный ход поршня-ударника 3. При обратном ходе втулка 7 под действием силы инерции (до этого она колеблется на штоке 4 после отскока), перемещаясь по штоку 4, сжимает пружину 5. В конце периода впуска поршеньударник 3 одновременно перекрывает проточки 19,21 и продолжает двигаться за счет энергии жидкости, запасенной в рабочей камере 1, причем давление в этой камере несколько снижается, а в рабочей камере 12 повьш ается. При дальнейшем движе1си и поршеньударник 3 занимает такое положение, i когда рабочая камера 11 чеоез канал 15, проточку 20,25,21 и канал 16 соединяется со сливной магистралью и одновременно с этим рабочая камера

22через канал 17, проточки 22,26

23и канал 18 соединяется с напорной магистралью.

Начинается период впуска в рабочую камеру 12, а поршень-ударник 3 начинает тормозиться и движется к задней крайней точке по инерции. В это же время втулка 7 начинает двигаться по штоку 4, сжимая пружину 6. В раионе задней крайней точки втулка 7 наносит удар по упору 8 и через шток 4 передает поршню-ударнику 3 энергию, которая обеспечивает зависание поршня-ударника 3 в задней крайней точке,

Удар удлиняет ход поршня-ударгшка 3, увеличивает время впуска в рабочу о камеру 12, в результате чего давление в ней подымается до давле шя, развиваемого в гидросистеме. В результате зависания давление в рабочей камере 12 поднимается, а в рабочей камере 11 давление падает и рабочий ход следующего цикла начинается с наибольшим перепадом давления в рабочих камерах 12 и 1 1 .

Поршень-ударник 3 начинает двигаться вперед, и цикл начинается снова.

Врашатель 1 непрерывно вращает хвостовик 9 бурильной машины, а поршень.ударник 3 периодически наносит удары по торцу квостсвика 9, который через долото (на чертеже не показано разрушает породу.

Выполнение гидравлической машины предложенной конструкции позволяет yвeлIiчить давление в цикле впуска в рабочих камерах ударного механизма и увеличить длительность рабочего цикла. Это позволит получить большую энергию единичного удара с меньшей частотой ударов.

Формула изобрете шя

Гидравлическая бурильная машина, содержащая корпус с рабочими камерами, и каналами для подвода и слива жидкости, поршень-ударьшк и установленную на нем с ВОЗРМОЖНОСТЬЮ осевого перемещения втулку, между которой и буртом поршня-ударника размещена пружина, отличающаяся тем, что, с целью увеличения энергии единичного удара на хвостовой части поршня-ударзл ка выполнен удар, при этом между указанным упором и втулкой монтирована дополнительная пруйо-ша.

Йcтoчшiки информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3620312, кл. 73-138 опублик. 1969.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 51030, кл. Е 21 С 3/20, 1935 прототип).

10

/