Пневматический перфоратор Советский патент 1982 года по МПК E21B6/04 B25D17/12 E21B1/00 

I

Изобретение относится к горным машинам, а более конкретно к пневматическим перфораторам.

Известна пневмомашина, выхлопной коллектор которой поджат к выхлопному отверстию и охвачен кожухом, образующим полость вокруг коллектора. К полости подведен трубопровод для подачи воды, которая обогревает коллектор и поступает далее на промывку шпура.или на сбросClТ.

Наиболее близким техническим рец1ением является пневматический перфоратор, включающий корпус с размещенным в нем цилиндром с крышками и поршнем, систему воздухораспределения, коллектор с кожухом для обогрева выхлопного отверстия и систему подбора теплоносителяC2J

Недостаток известных устройств заключается в необходимости подводить к пневматической машине проточную воду, что не всегда возможно, а для ручных машин вообще малоприемлемо.

К тому же расход воды должен быть большим ввиду неэффективности теплопередачи от воды к коллектору из-за малой разности их температур. По той же причине размеры полости вокруг выхлопного коллектора должны быть достаточно большими.

Целью изобретения является повышение эффективности обогрева выхлопных окон перфоратора.

to

Поставленная цель достигается тем, что между крышками цилиндра и поршнем выполнены полости, в которых размещены теплопроводные оболочки, соединеннь1е трубрпроводом с кожухом, а

ts внутренняя поверхность оболочек и трубопровода выполнена с капиллярнопористой структурой, при этом оболочка заполнена теплоносителем с низкой температурой кипения. В качестве тепло20носителя можно использовать фреон. I При возвратно-поступательном движении поршня в полость, выполненную в торце цилиндра, входит выступ поршня. В конце хода поршня в полости воз-и следовательно, достаточно высокую

дух сжимается до высоких давленийтемпературу. Так, если площадь пои вследствие этого нагревается доперечного сечения полостей 20 и 21

высокой температуры. В оболочке, при-будет в десять и более раз меньше

мыкающей к камере, теплоноситель испа-5площади поршня 5 то вполне допусряется, переносит тепло к выхлопному коллектору, конденсируется и по кап лярному покрытию трубопровода возвращается в оболочку, примыкающую к камере. На чертеже показан перфоратор, об щий вид. В корпусе 1 пневматического перф ратора укреплен цилиндр 2, закрытый по торцам стенками 3 и . Внутри ци линдра с возможностью возвратно-поступательного перемещения размещен поршень 5. Система воздухораспределения перфоратора образована отверстиями 6,7,8,9 и 10 о цилиндре и корпусе, а также проточкой 11 поршня 5. Для выпуска отработанного воздуха служат выхлопное отверстие и коллектор 13. К торцевой стенке Ц крепится вращатель, состоящий из- роторного пневмодвигателя Н и- планетарного редуктора 15, приводящего во вращение хвостовик 16 с резьбой для подсоединения буро&ых штанг с долотом (не показаны). Штуцер 17 сл жит для подачи воды с целью промывки шпура. На торцах поршня 5 выполнены выс пы 18 и 19i а в торцевых стенках ци линдра 3 и - ответные полости 20 и 21 соответственно. В боковых стен ках цилиндра просверлено по несколь ку сквозных отверстий 22 и 23- Выст пы 18 и 19 поршня входят в полости 20и 21, а длина выступов выбрана таким образом, что в крайнем положении поршня одни из отверстий (22 или 23) открыты, а другие закрыты выступом.,Так, на чертеже поршень находится в крайнем правом положений и отверстия 22 открыты. При это между торцами выступа 19 и полостью 21существует определенный зазор, обеспечивающий выбранную степень сжатия воздуха в полости, т.е. обеспечивающий достижение заданного уровня температуры. Площадь поршня значительно больше площади поперечного сечения полостей 20 и 21, поэт му в полостях можно создать достаточно большое давление при перемещении поршня воздухом с нормальным рабочим давлением в магистрали. имо принять степень сжатия в камеах примерно равным 5. Если считать процесс сжатия в камерах адиабатическим, то температура в них в конце ода поршня будет около 100®С прирабочей температуре подаваемого в перфоратор сх атого воздуха . В контакте со стенками полостей 20- и 21 в зоне сжатия в них воздуха находятся выполненные из тонкостенного, хорошо проводящего тепло материала (например, латуни) оболочки 2 и 25. К этим оболочкам подключены трубопроводы 26 и 27, которые далее соединены в один общий трубопровод 28, введенный в полость 29, образуемую кожухом 30, охватывающим выхлопной коллектор 13. Предусмотрен вариант, при котором трубопроводы 26 и 27 не объединяются общим трубопроводом 28, а подводятся к полости 29 отдельно. Внутренние поверхности оболочек 2,25 и кожуха 30, а также трубопроводов 26, 27 и 28 выполнены из материала с капиллярно-пористой структурой, например перфорированной фольги. Оболочки 2 и 25, а также частично трубопроводы заполнены теплоносителем с низкой температурой кипения, например фреоном. В случае, если для обогрева выхлопного коллектора 13 достаточно будет тепла, переносимого теплоносителем из горячей зоны только одной полости (20 или 21), то в конструкции перформатора надобность в одной из полостей отпадает. Перфоратор работает следующим образом. Сжатый воздух из пневмомагистрали подводится к отверстию 7 и попадает в полость между поверхностью ЦилинДра 2 и проточки 11 поршня 5. Если поршень находится в крайнем правом положении, как показано на чертеже, то воздух далее поступает через отверстие 8 в камеру обратного хода, т.е. в камеру, образованную между торцем поршня и стенкой k цилиндра. Здесь он расширяется, что приводит к движению поршня влево. В кбнце хода поршня открывается отверстие 10 и отработанный в камере.обратного хода воздух через его отверстие п ступает к выхлопному отверстию 12 и через выхлопной коллектор 13 выв дится в атмосферу. Проточка 11 пор ня соединяет отверстие 7 с отверстием 6 и воздух из магистрали проходит в камеру прямого хода, обра зованную другим торцем поршня и стенкой .3 цилиндра 2. Расширение воздуха заставляет поршень перемещаться вправо. В конце хода поршень 5 ударяет по хвостовику 1б, который передает импульс удара рабочему органу 8. В это время откры вается отверстие 9 и отработанный воздух выводится в атмосферу. Проточка 11 соединяет отверстие 7 с отверстием 8, направляя воздух из магистрали в камеру обратного хода Таким образом, поршень 5 приводится в возвратно-поступательное движение. Одновременно часть воздуха подается на вход роторного пневмодвигателя Tt, который с помощью редуктора 15 псэворачивает хвостовик 1б с рабочим органом, обеспечивая эффект ное разрушение горной породы. Когда поршень з пеофооатооа нахо дится в крайнем правом положении, ка показано на чертеже, отверстия 22 от крыты. В начале движения поршня влево выступ 18 перекрывает эти отверстия и при дальнейшем движении сжимает оставшийся в полости 20 воздух. В конце хода между .выступом 18 и торцем полости 20 останется зазор L , а температура воздуха вслед ствие сжатия значительно повысится. Температура стенок полости 20 в зоне сжатия повысится, теплоноситель в примыкающей оболочке и трубопроводе начнет испаряться и отнимет от стенок тепло, потребное на парообразова ние. Такой же процесс произойдет при движении поршня вправо. Отработанный воздух, расширяясь на выхлопе перфоратора, Охлаждает стенки коллектора 13 и примыкающий к нему кожух 30. Поэтому в зоне полости 29 пары теплоносителя конденсируются. Перенос жидкого теплоносителя из низкотемпературной зоны в высокотемпературную по внутреннему покрытию трубопроводов 26,27 и 28 происходит за счет сил капиллярного давления. В зоне высоких температур (в оболочках 2 и 25) теплоноситель испаряется, отнимает от стенок тепло, переносит его к коллектору и т.д. Обмерзания выхлопных органов перфоратора не происходит. Применение предложенного перфоратора позволит повысить надежность работы пневмомашин, увеличить коэффициент использования их машинного времени и в Итоге повысить производительность буровых работ. Непосредственный экономический эффект в денежном выражении может быть подсчитан после продолжительных шахтных испытаний предлагаемого перфоратора. Формула изобретения Пневматический перфоратор, включающий корпус с размещенным в нем цилиндром с крышками и поршнем, систему воздухораспределения, коллектор с кожухом для обогрева выхлопного отверстия и систему подвода теплоносителя, отли чающийся тем, что, с целью повышения эффективности обогрева выхлопного отверстия, между крышками цилиндра и поршнем выполнены полости, в которых размещены тепло-, проводные оболочки, соединенные трубопроводом с кожухом, а внутренняя поверхность оболочек и трубопровода выполнена с капиллярно-пористой структурой, при этом оболочка заполнена теплоносителем с низкой температурой кипения. 2. Перфоратор по п.1, о т л ичающийся тем, что в качестве теплоносителя используется фреон. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 209370,-кл. Е 21 С 3/2, 1968. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № , кл. Е 21 С 3/2, Ot.0.80.