Двухпоршневой пневмоударник Советский патент 1981 года по МПК E21B1/30 B25D9/00 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности,к пневмоударным буровым машинам применяемым для бурения шпуров и скважин. Известен двухпоршневой пневмоуда ник, включающий два цилиндра-с порш нями, заднюю и переднюю полости, воздухораспределительную коробку, седла, клапан, две подклапанные по лости,. каждая из которых сообщена с передней полостью одного и с задней полостью другого цилиндров, хво товик, переднюю и заднюю крьпаки 13 Недостатком устройства является то, что задняя полость одного и передняя полость другого цилиндров через подклапанную полость воздухораспределительной коробки периоди чески сообщены между собой. Это сни жает энергию удара. Наиболее близким решением по тех нической сущности и достигаемому ре зультату является двухпораневой пневмоударник, включающий два цилин ра, разделенные поршнями на заднюю и переднюю полости, воздухоподводаций канал воздухораспределительной коробки, разделенной клапаном на две подклапанные полости 2J.. Его недостатком является небольшая скорость бурения из-за малой энергии удара поршней. Цель изобретения - повышение скорости бурения за счет увеличения энергии удара поршней. Поставленная цель достигается тем, что пневмоударник имеет две дополнительные воздухораспределительные коробки, каждая из которых разделена подпружиненным клапаном на две подклапанные полости и сообщена воздухоподводящим каналом с одной из подклапанных полостей основной воздухораспределительной коробки, при этом подклапанные полости первой дополнительной воздухораспределительной коробки сообщены соответственно с задней полостью одного цилиндра и передней полостью другого цилиндра, а подключенные полости второй короб1 и - с передней полостью одного циЛиндраи задней полостью другого. На чертеже изображен двухпоршневой пневмоударник и его воздухораспределительный коробок, соответствующий концу противоположно направленного движения поршней, разрез.

Двухпоршневой пневмоударник состоит из цилиндров 1 и 2, поршней 3 и 4, хвостовика 5, передней крышки 6 задней крышки 7, воздухораспределительной коробки 8 с клапаном 9, первой дополнительной воздухораспределительной коробки 10 с клапаном 11, в подклапанных полостях которой установлены пружины сжатия 12 и 13, и второй дополнительной воздухораспределительной коробки 14 с клапаном 15, в подклапанных полостях которой установлены пружины сжатия 16 и 17. Передняя полость 18 цилиндра 1 через подклапанную полость 19 воздухораспределительной коробки 10 и подклапанную полость 20 воздухораспределительной коробки 8 сообщена с воздушной сетью и через выхлопное отверстие 21 сообщена с атмосферой.

Передняя полость 22 цилиндра 2 через подклапанную полость 23 второй воздухораспределительной коробки 14 и подклапанную полость 24 основной воздухораспределительной коробки 8 сообщена с воздушной сетью и через выхлопное отверстие 25 сообщена с атмосферой,

Задняя полость 26 цилиндра 1 через подклапанную полость 27 дополнительной воздухораспределительной коробки 14 подклапанную полость 24 воздухораспределительной коробки 8 сообщена с воздушной .сетью и через выхлопное отверстие 21 сообщена с атмосферой.

Задняя полость 28 цилиндра 2 через подклапанную полость 29 дополнительной воздухораспределительной коробки 10 и подклапанную полость 20 воздухораспределительной коробки 8 сообщена с воздушной сетью и через выхлопное отверстие 25 сообщена с атмосферой.

Воздухораспределительная коробка 8 имеет воздухоподводящий кангш 30. Подклапанные полости коробки 8 сообщены с воздухоподводящими каналс1ми 31 и 32 с коробками 11 и 14.

Работа устройства заключается в следующем.

В конце противоположно направленного движения поршней, поршень 3 совершает удар по хвостовику 5, после чего за счет энергии отскока и под действием давления воздушной подушки в полости 18 начинает перемещаться в направлении холостого хода. В это время поршень 4 за счет энергии обретенной за время холостого хода в предьодущей половине цикла продолжает перемещаться вправо, все дс1льше удаляясь от выхлопного отверстия 24 и сжимая воздушную подушку в полости 28. Под действием, давления воздушной подушки в полости 28 клапаны 11 и 9 воздухораспределительных коробок 10 и 8 перемещаются влево, после чего сжатый воздух из сети

поступает в полость 28. Поршень 4 после полного торможения начинает перемещаться в сторону хвостовика 5 с наибольшим ускорением до тех пор, пока закроется выхлопное отверстие 25. В течение этого промежутка времени давление в полости 28 резко падает и клапан 11 под действием давления в полости 18 и пружин 12 и 13 перемещается вправо и занимает промежуточное положение, обеспечивающее параллельное поступление сжатого воздуха в обе полости 28 и 18.

Жесткость пружин 12 и 13 подбирается опытным путем так, чтобы снижение давления в полости 28 в результате ускоренного перемещения поршня 4 в направлении рабочего хода было достаточно для перемещения клапана 11 в среднее положение, обеспечивающее параллельное сообщение полостей 18 и 28 с воздушной сетью.

Поршень 4 определенную часть пути рабочего хода большую, чем длина тормозного пути перемещается при открытом выхлопном отверстии 25 с наибольшим ускорением. Поэтому в момент параллельного сообщения полостей 18 и 28 с воздушной сетью поршень 4 имеет большую скорость, чем поршень 3.

К тому же в конце противоположного и, в начале встречного движения поршней 3 и 4 выхлопное отверстие 25 открыто со стороны полости 22 цилиндра 2 более длительное время, чем выхлопное отверстие 21 со стороны полости 26 цилиндра 1, поэтому в течение всего времени встречного движения поршней противодавление в полости 26 цилиндра 1 и выше, чем в полости 22 цилиндра 2, и в результате чего до конца этой половины цикла клапан 15 занимает крайнее правое положение в воздухораспределительной коробке 14.

Все это обуславливает то, что при параллельном сообщении полостей 18 и 28 с воздушной сетью поршень 4 подойдет в точку соударения с хвостови,ком 5 и открывает выхлопное отверстие 25 со стороны полости 28 раньше чем поршень 3 откроет выхлопное отверстие 21 со стороны полости 18 цилиндра 1. После открытия выхлопного отверстия 25 со стороны полости 28 клапан 11 под действием давления в полости 18 перемещается вправо,, обеспечивая сообщение с воздушной сетью полости 18. Такое сообщение осуществляется с момента открытия выхлопного отверстия 25 до момента открытия выхлопного отверстия 21, воздухораспределительная коробка 8 сообщена с полостями 18, 28, 22 и 26 цилиндров 1 и 2 через дополнительные воздухораспределительные коробки 10 и 14, поэтому команда на изменение направления подачи сжатого воздуха в системе в воздухораспределительную коробку 8 пос тупает после открытия выхлопных отверстий 21 и 25 со стороны разноименных полостей 18 и 28 (22 и 25 цилиндров 1 и 2. После перекидки клапана 9 воздухораспределительной коробки 8 вправо сжатый воздух через подклапанную полость 24 поступает в дополнительную воздухораспределительную коробку 14. Под действием давления воз- душной подушки в полости 26 цилиндра 1 клапан 15 перемещается до упора вправо и сжатый воздух через под клапанные полости 24 и 27 поступает в полость 26. После торможения поршень 3 до момента закрытия выхлопного отверстия 21 с ускорением пере мещается в направлении рабочего хода. Давление в полости 26 при этом йадает до уровня близкого давлению в полости 22, после чего клапан 15 под действием пружин 18 и 17 в подклапанных полостях 23 я 27 перемеща ся в промежуточное положение, обеспечивающее параллельное сообщение полостей 22 и 26 с воздушной сетью. В конце противоположного движения поршней 3 и 4 поршень 3 совершает удар по хвостовику 5, открывает вых лопное отверстие 21 и подает команду на перекидку клапана 9 влево. По ле чего сжатый воздух через подклапанные полости 20 и .29 воздухораспр делительных коробок 8 и 10 поступает в полость 28. Предлагемое устройство запускается в рабЬту автоматически при лю- бом расположении поршней 3 и 4 в цилиндрах 1 и 2, В устройстве умень шается удельный расход сжатого воздуха вдвое за счет увеличения чистой скорости бурения. Формула изобретения Двухпоршневой пневмоударник, включающий два цилиндра, разделенные поршнями на зс1днкно и переднюю полости, .воздухоподводящий канал возг духораспределитальноя коробки, разделенной клапаном на две подклапанные полости, отличающий с я тем, что, с целью повышения скорости . бурения за счет увеличения энергии удара поршней, пневмоударник имеет две дополнительные воздухораспределительные коробки, каждая из которых разделена подпружиненным клапаном на две подклапанные полости, и сообщена воздухоподводящим каналом с одной из подклапанных полостей основной воздухораспределительной коробки, при этом подклапанные полости первой дополнительнрй воздухораспределительной коробки сообщена соответственно с за;цней полостью одного цилиндра и передней полостью другого цилиндра,а подклапан.ные полости второй коробки - с передней полостью одного цилиндра и задней полостью другого. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Осетинский Б.Л. Исследование двухпоршневых пневматических ударников. Труды Московского ордена Трудового Красного Знамени института Нефтехимической и газовой промышленности им. И.М. Губкина. Вып. 63, М., Недра, 1967, с. 111-118, рис. 2. 2.Авторское свидетельство СССР 174155, кл. Е 21 С 3/24, 1964.