Газоимпульсное устройство ударного действия Советский патент 1982 года по МПК E21C37/00 

Изобретение относится к газоимпульсным устройствам ударного дейст вия и может быть использовано, в частности, для разрушения крепких горных пород. Известно газоимпульсное устройство ударного действия, в цилиндре которого размещен поршень-боек, разделяющий пространство цилиндра на камеру сгорания и буферную камер где расположен поршень штока, среди немного с рабочим инструментом. Кам ра сгорания устройства имеет выхлоп ной и продувочный каналы и периодически соединяется с продувочной емкостью сжатого воздуха ij. .При работе известного устройства наблюдаютсяпотери его ударной мощности , вызванные некачественной продувкой камеры сгорания и неполны сгоранием в ней топлива. Это объясняется применением в устройстве пет левой, бесклапанной системы продувки, при которой свежий воздух поступает в камеру сгорания через продувочный канал и сразу же выходит через выхЛопно канал, оставляя непроЛутой торцовую часть камеры сгорания. Наиболее близким к предлагаемому является газоимпульсное устройство ударного действия, включающее цилиндр с размещенным в нем поршнем-бойком, разделяющим его пространство на камеру сгорания, периодически сообщаемую с продувочной емкостью сжатого газа, и буферную камеру, в которой установлен поршень штока, соединенного с рабочим инструментом, при этом в ограничивающей камеру сгора-, ния торцовой крышке выполнен выхлопной коллектор с управляемым клапаном Г2 . В этом устройстве трудно обеспечить качественную продувку камеры сгорания из-за ненадежной работы управляемого клапана, что приводит к неполному сгоранию топлива и снижению ударной мощности. Ненгщежная работа клапана связана с тем, что управление им осуществляется сжатым воздухом из буферной камеры через канал, открываемый штоком рабочего инструмента. Положение же штока при работе устройства нестабильно и зависит от внедрения инструмента в массив породы. В результате работа выхлопного управляемого клапана не согласуется с соответствующим положением поршня-бойка. Кроме того, некачественная продувка вызвана тем, что продувочный:воздух попадае в продувочную емкость не сразу из атмосферы, а проходит через компрес сорную камеру и нагретый цилиндр. Таким образом, воздух предварительн нагревается и менее эффективно охла дает и продувает камеру сгорания. Цель изобретения - повышение уда ной мощности устройства путем улучшения продувки камеры сгорания. Эта цель достигается благодаря тому, что устройство снабжено элект генератором и соединенной с ним газовой турбиной, расположенной в вых лопном коллекторе, причем в электри ческую цепь электрогенератора включ ны контактные прерыватели и концево переключатель контактов, размещенны последовательно на внутренней повер нести цилиндрас возможностью взаим действия с поршнем-бойком, а также соленоид с подвижным сердечником, связ-анным с управляемым клапаном вы лопного коллектора. При этом продувочная емкость сое динена с атмосферой через обратный клапан. На чертеже приведено предлагаемое устройство, продольный разрез. Устройство ударного действия содержит корпус в виде цилиндра 1, внутри которого расположены поршень боек 2 и поршень 3 штока 4, соедине ного с рабочим инструментом 5. В ци линдре 1 установлен толкатель 6, вз имодействующий через тягу 7 с плунжерным топливнЕлм насосом 8, соедине ным топливопроводом 9 с форсункой 10,- установленной в торцовой крышке 11 цилиндра 1. Между крышкой 11 и прршенм-бойком 2 расположена камера 12 сгорания, а между поршнембойком 2 и поршем 3 штока 4 - буфер ная камера 13. Торцовая крышка 11 выполнена с выхлопным коллектором 14, где установлены подпружиненный клапан 15 и газовая турбина 16. Кро ме того, в крышке 11 встроен пусковой клапан 17. На корпусе 1 установлена продувочная емкость 18, соединенная каналом 1 с камерой 12 сгорания и через обратный клапан 20 - с атмосферой. Расположенная в выхлопном коллекторе 14 газовая турбина 16 соединена с валом электрогенератора 21, в электрическую цепь которого включены соленоид 22, своим сердечником 23 связанный с клапаном 15, и контактные прерыватели 24 и 25, а также параллельно включен концевой переключатель 26 контактов, в цепи которого предусмотрены реле 27 и 28 пере ключения контактных прерывателей 24 и 25. Прерыватели 24 и 25, а также концевой переключатель 26 контактов размещены на внутренней поверхности цилиндра 1. Устройство снабжено также пусковым механизмом 29 и клапаном 30 газовой турбины 16. Работает устройство следующим образом. Через пусковой клапан 17 в камеру 12 сгорания подается сжатый воздух, который перемещает поршеньбоек 2 в исходное для запуска положение. Одновременно через клапан 30 сжатый воздух поступает в выхлопной коллектор 14 и раскручивает газовую турбину 16 и соединенный с ней электрогенератор 21. Затем с помощью пуского механизма 29 в буферную камеру 13 подается сжатый воздух, который заставляет переместиться поршень-боек 2 вправо. При этом через продувочный канал 19 происходит нагнетание воздуха в продувочную емкость 18 при закрытом обратном клапане 20, а также сжатие воздуха в камере 12 сгорания. Двигаясь вправо, поршень-боек 2 воздействует на толкатель 6, который приводит в действие плунжерный топливный насос 8. Топливо по топливопроводу 9 через форсунку 10 впрыскивается в камеру 12 сгорания. При достижении в ней определенной степени сжатия топливо самовоспламеняется и начинает перемещать поршень-боек 2 влево. При этом кон-тактный перерыватель 24, находящийся в нейтральном положении, выключен, а контактный прерыватель 25 включен. Тока в основной цепи электрогенератора 21 нет. При подходе задней кромки поршня-бойка 2 к продувочному каналу 19 передняя кромка поршня-бойка 2 взаимодействует с контактным прерывателем 24 и включает его. Электрическая цепь электрогенератора 21 становится замкнутой, и к соленоиду 22 поступает ток, заставляя переместиться его сердечник 23 вправо и открыть подпружиненный клапан 15 выхлопного коллектора 14. Выхлопные газы из камеры 12 сгорания проходят через открытый клапан 15 и выхлопной коллектор 14, раскручивая турбину 16, в атмосферу. Затем при дальнейшем- продвижении поршнябойка 2 влево открывается продувочный канал 19 и сжатый воздух из продувочной емкости 18 устремляется в камеру 12 сгорания, продувает ее и через клапан 15, выхлопной коллектор 14 и газовую турбину 16 выходит в атмосферу. При дальнейшем движении поршня-бойка 2 влево свежий воздух из атмосферы через обратный клапан 20 поступает в продувочную емкость 18. При подходе к крайней левой точке поршень-боек 2 взаимодействует с контактным прерывателем 25 и выключа ет его. Цепь становится разомкнутой соленоид 22 обесточивается, клапан 1 закрывается. В крайнем левом положеНИИ поршень-боек 2 наносит удар по поршню 3 штока 4 рабочего инструмента 5, который вызывает разрушение горного массива или совершает другую полезную работу. Затем поршень-боек 2 под действием сжатого воздуха в буферной камере 13 начинает двигаться вправо, нагнетая очередную порцию воздуха в продувочную емкость 18 и сжимая воздух в камере 12 сгорания. Контактные прерыватели 25 и 24, еыхо дя из взаимодействия с поршнем-бойком 2, остаются в том же положении: прерыватель 25 выключен, прерыватель 24 включен. При подходе поршня-бойка 2 в крайнее правое положение его задняя кромка взаимодействует с переключателем2б контактов и включает его. В цепи переключателя 26 возникает электрический ток, который проходит через реле 27 и 28 и переключает прерыватели 24 и 25, которые за нимают свое исходное положение (24 выключен, 25 включен). Далее при движении поршня-бойка 2 влево переключатель 26 контактов выключается реле 27 и 28 обесточиваются. В дгшь нейшем циклы повторяются в той же последовательности, но без участия пускового механизма 29 и клапанов 17 и 30. Регулировка времени продувки камеры 12 сгорания достигается за сче изменения расстояния между прерывателями 24 и 25 контактов по длине цилиндра 1. Предлагаемое устройство ударного действия имеет повышенную ударную мощность на 50-60% по сравнению с известными устройствами того же при ципа.действия и при тех же диаметрах цилиндра. формула изобретения 1.Газоимпульсное устройство ударного действия, включающее цилиндр с размещенным в нем поршнем-бОйком, разделяющим его пространство на камеру сгорания, периодически сообщаелтую с продувочной емкостью сжатого газа, и буферную камеру,, в которой установлен поршень штока,соединенного с рабочим инструментом, при этом в ограничивающей камеру сгорания торцовсрй крышке выполнен выхлопной коллектор с управляемым клапаном, отличающееся тем, что, с целью повышения ударной мощности путем улучшения продувки камеры сгорания, оно снабжено электрогенератором и соединенной с ним газовой турбиной, расположенной в выхлопном коллекторе, причем в электрическую цепь электрогенератора включены контактные прерыватели и концевой переключатель контактов, размещенные последовательно на внутренней поверхности цилиндра с возможностью взаимодействия с поршнем-бойком, а также соленоид с подвижным сердечником,, связанным с управляемым клапаном выхлопного коллектора. 2.Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что продувочная емкость соединена с атмосферой через обратный клапан. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 432291, кл. Е 21 с 37/14, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР 381763, кл. Е 21 с 37/14, 1972 (прототип).