Двухпоршневой пневмоударник Советский патент 1982 года по МПК E21B1/30 E21B4/14 

(54) ДВУХПОРШНЕВОЙ ПНЕВМОУДАРНИК

Изобретение относится к буровой технике, используемой в горной промьшшенности.

Известны двухпоршневые пневмоударники, состоящие из соосно расположенных цилиндров с воздухоподводящими каналами, выхлопными отверстиями и поршнями, хвостовика и воздухораспределительной коробки с клапаном 1.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является двухпо миневой пневмоударник, содержащий разделенные перегородкой цилиндры с выхлопными отверстиями и воздухоподводящими каналами, поряини, выполненные с кольцевой проточкой и делящие внутреннее пространство кеокдого цилиндра на две рабочие-полости, воздухораспределительный механизм с подвижным воздухораспределяющим элементом, и хвостовик 2 .

Недостатками известных технических решений является то, что команда на перекид воздухораспределяющего элемента-клапана и изменение направления подачи сжатого воздуха подается поршнем, совериающим холостой ход, притом с большим опережением момента подхода другого поршня в точку соударения с хвостовиком. Вследствие сжатого воздуха спереди него (в переднюю полость цилиндра) на полпути и оставшуюся ч&сть пути рабочего хода до соударения с хвостовиком проходит, компрессионно сжимая сжатый воздух в передней полости цилиндра. После слабого соударения с хвостовиком поршень моментально меняет.направление свое10го перемещения и начинает холостой ход со скоростью, большей, чем скорость отскока.

Пока .второй поршень изменит направление своего перемещения после тормо15жения за счет компрессионного сжатия сжатого воздуха в задней полости цилиндра, первый поршень, изменивший направления своего перемещения за счет соударения с хвостовиком, прой20дет значительную часть пути холостого хода. Поэтому к моменту начала рабочего хода второго поршня первый поршень за счет отскока и под действием давления сжатого воздуха обретает значительную скорость. Поэтому в следующей половине цикла первый поршень откроет выхлопное отверстие со стороны передней полости цилиндра намного раньше, чей второй поршень

30 подойдет в точку соударения с хвостовиком и успеет открыть выхлопное отверстие со стороны задней полости цилиндра. Второй поршень к моменту изменения направления подачи сжатого воздуха, т.е. поступления сжатого воздуха в переднюю полость цилиндра не успевает обрести достаточную скорость. Поэтому в указанных двухпоршневых пневмоударниках знергия удара меньше, чем при однопоршневом пневмоударнике с одинаковым диаметром и ходом поршня. Цель изобретения - увеличение энергии удара поршней двухпоршневого пневмоударника. Поставленная цель достигается тем что воздухораспределяющий элемент выполнен в виде ступенчатого поршнямаятника с лопастями, радиальными отверстиями и осевым каналом, при этом радиальные отверстия расположены BfcBiie уровня лопастей, выходят в осевой канал и периодически сообщены с рабочими полостями ци. гндров, а на уровне лопастей поршня-маятника в корпусе воздухораспределительного механизма смонтированы вкладьшш, образующие с лопастями пораня-маятника управляющие полости, причем пары, диаметрально расположенных управляющих полостей имеют возможность периодического сообщения с источником энергоносителя и аткосферой. На фиг. 1 показан двухпо И11невой пневмоударник, продольный разрез; на фиг,2 - поперечный разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - поперечный разрез по Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - поперечный разрез по В-В на фиг.1; на фиг.5 поперечный разрез по Г-Г на фиг.1. Двухпоршневой пневмоударник состо ит из соосно расположенных цилиндров 1 и 2, разделенных перегородкой 3, поршней 4 и 5 с кольцевой проточкой соответственно б и 7, делят полости цилиндров 1 и 2 на рабочие полости 8-11, периодически сообщенны с атмосферой через выхлопные отверстия 12-15 (см. фиг.1), воздухораспре делительный механизм, включающий кор пус 16, ступенчатый поршень-маятник 17с лопастями 18 (фиг.З), радиальными отверстиями 19 и 20 (фиг.2), вы полненными выше лопастей 18 и периодически сообщенными через воздухоподводящие каналы 21-24 (фиг.2) цилиндров 1 и 2 с его рабочими полост ми 8-11 (см. фиг.1) и радиальными отверстиями 25-28 (фиг.З), расположенными на уровне лопастей 18 и сооб а енными с осевыми каналами 29 (фиг. и шарикоподшипниками 30 и 31, полукольцевые вкладыши 32 и 33,закреплен ные на уровне расположениялопастей 18(фиг.1, фиг.З) поршня-маятника 17 с возможностью лбоазования между торцами вкладыщей и лопастями 18 и ступенями поршня-маятника 17 управ ляющих полостей 34-37, которые сообщены с воздушной сетью, через отверстия 25-28 (фиг.З) и попарно диаметрально расположенные управляющие полости 34-37 периодически сообщены соответственно через кольцевые проточки 38 и 39 в корпусе 16 (фиг.4,(фиг.5) воздухораспределительной коробки, командные каналы 40 и 41 и кольцевые проточки 6 и 7 по Я11ней 4 и 5 с выхлопными отверстиями 42 и 43 цилиндров 1 и 2 при крайне переднем положении поршней 4 и 5 когда они касаются хвостока 44. Воздухоподводящие 21-24 (фиг.2) и командные 40 и 41 (фиг.4,5) каналы, выполняются в стенках корпуса 16 воздухораспределительной коробки и цилиндров 1 и 2. Для упрсяцения изложения материала на чертеже все указанные каналы i выхлопные отверстия совмещены на плоскости одного продольного разреза устройства на (фиг.1). Устройство работает следующим образ ом. На фиг.1 показан момент завердения встречного движения поршней 4 и 5, когда по хвостовику 44 совершил удар поршень 4, а поршень 5, сжимая воздушную подушку в полости 10 между ним и перегородкой 3, проходит тормозной путь, и полости 8 и 11 цилиндра 1 и 2 через выхлопные отверстия 12 и 15 сообщены с атмосферой. При таком положении поршней 4 и 5 в цилиндрах 1 и 2, дис1метрально расположенные полости 34 и 36 воздухораспределительной коробки через кольцевую проточку 38, командный Ксшал 40 и кольцевую проточку 6 поршня 4 сообщены с выхлопным отверстием 42 цилиндра 1. Под действием силы сжатого воздуха, поступающего через радисшьные отверстия 26 и 27 пораня-маятника 17 в полости 35 и 37, поршень-маятник 17 с лопастями 18 сове.ршает на шарикоподаипниках 30 и 31 легкий поворот против часовой стрелки, обеспечивая тем самым сообщение полостей 9 и 10 цилиндров 1 и 2 через кансшы 22 и 23, радиальные отверстия 19 и 20 и осевой канал 29 поршня-маятника 17 с воздушной сетью. Начинается противоположное движение поршней 4 и 5, в кйнце которого происходит соударение с наковальней 44 поршня 5, сообщение полостей 9 и 10 цилиндров 1 и 2 через выхлопные отверстия 13 и 14 с атмосферой, сообщение диаметрально расположенной пары полостей 35 и 37 воздухораспределительной коробки через кольцевую проточку 39, командный канал 41, кольцевую проточку 7 поршня 5 с выхлопным отверстием 43 цилиндра 2. Под действием силы сжатого .воздуха, поступающего через радиальные отверстия 25 и 28 поршня-маятника 17 в диаметрально расположенные пары полостей 34, 36 воздухораспределительной коробки, по шень-маятник 17 соввЕниает поворот по часовой стрелке, обеспечивая тем саг квям поступление сжатого воздуха чере осевой 29, радиальные 19 и 20 каналы поршня-маятника, воздухоподводящие каналы 21 и 24 корпуса 16 и цилиндро Iи 2 в полости 8 и 11. После чего начинается встречное движение портней 4 и 5, в конце которого поршни 4 и 5 в цилиндрах 1 и 2 занимают положение« соответствующее показанному на фиг.1, т.е. поршень 4 совершает удар по наковальне 44, полости 8 и IIсообщаются через выхлопные отверстия 12 и 15 с атмосферой и диаметрально расположенные полости 34 и 36 воздухораспределительной коробки через кольцевую проточку 38, ксмандный канал 40, кольцевую проточку 6 порция 4 сообщаются с выхлопным отверстием 42. Предлагаемая схема воздухораспределения позволяет мсянент подачи команды на изменение направления подачи сжатого воздуха повороте поршнямаятника совместить во времени с моментами подхода порьтей в точку соударения с хвостовиком, что исключает вероятность циклов со слабым соударением или без соударения поршней с , хвостовике так как при STOM сжатый воздух в полость цилиндров сзади по ходу движения поршней в направлении рабочего хода подается непрерывно до мсллента соударения их с хвостовиком. Изобретение позволяет увеличить энергию удара двухпоршневого пневмоударника. Формула изобретения Двухпоршневой пневмоударник, содержащий разделенные перегородкой цилиндры с выхлопными отверстиями и воздухопсдводяйщми каналами, поршни, выполненные с кольцевой проточкой и делящие внутреннее пространство каждого цилиндра на две рабочие полости, воздухораспределительный механизм с подвижным воздухораспределяющим элементе и хвостовик, отличающийся тем, что, с целью увеличения энергии удара поршней, воздухе)раопределительный элемент выполнен в виде ступенчатого поршня-маятника с лопастями, радиальными отверстиями и осевым канале м, при радиальные отверстия располеякены выше уровня лопастей, Ш:1хо«дят в осевой канал и пе{тодически сообщены е:. рабочими полостями цилиндров, а на уровне лопс1стей поршня-маятиика в Kojsiyce воздухораспределительного механизма смонтированы вкладьши, е}бразующие с лопастями поршня-маятника управляющие nojjpcти, причем пары диаметрально распешоженных управляющих полостей имиот возможность периодического- сообщения с источником энергскносителя и атмосферой . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Теория и практика ударно-вращательного бурения. Труды МИНХ и ГП, вып. 63, М., Неяра, 1967, с.114, рис. 2а. 2.Теория и практика ударне -вращательного бурения. Труды МИНХ и ГП, вып.6,3, М. «Недра, 1967, с. 118, рис. 4 (прототип).