RU2018653C1

RU2018653C1 - Percussive device

Info

Publication number: RU2018653C1
Authority: RU
Inventors: П.Я. Фадеев; В.Я. Фадеев
Original assignee: Институт гидродинамики им.М.А.Лаврентьева СО РАН
Priority date: 1989-03-13
Filing date: 1989-03-13
Publication date: 1994-08-30

Abstract

FIELD: mining industry. SUBSTANCE: percussive device body 1 and striker 4 with piston form accumulating hollow, cocking chamber 7 and overflow chamber 8. Striker 4 has shoulder 13 and recess 14. Piston of striker is made in form of toroidal split ring 22, cylindrical bushing 15 with grooves on its inner and outer surfaces for sealing members, cylindrical split ring 18 and closing bushing 20 with recess 21. Split ring 22 is installed in recess 14 and cylindrical bushing 15, split ring 18 and bushing 20 are arranged on striker 4 successively between shoulder 13 and recess 14. Contacting each other, the end faces of cylindrical bushing 15 and split ring 18 are of cone shape with angle at cone vertex of at least 160 deg. During operation, striker 4 with piston reciprocates. Design of piston of striker 4 allows transfer of grooves for sealing members of piston projection from the surface loaded with intensive dynamic loads of striker 4 to cylindrical bushing 15 which due to presence of gap between it and outer surface of striker 4 is protected from effect of high-intensity shock waves. During blow, cylindrical bushing 15 undergoes only inertial loads which are minor in magnitude, as total mass of cylindrical bushing 15 and split ring 18 and bushing 20 contacting with it are less than mass of striker 4 conjugated with them by 1000 times. EFFECT: higher operate reliability of device and its service life due to reduced concentration of stresses in striker. 2 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к устройствам ударного действия для разрушения горных пород и искусственных материалов. The invention relates to the mining industry, and in particular to shock devices for the destruction of rocks and artificial materials.

Цель изобретения - повышение надежности в работе устройства и его долговечности за счет снижения концентрации напряжений в ударнике. The purpose of the invention is to increase the reliability of the device and its durability by reducing the concentration of stresses in the hammer.

На фиг. 1 изображено устройство ударного действия; на фиг.2 - поршень (узел I на фиг.1). In FIG. 1 shows a percussion device; figure 2 - piston (node I in figure 1).

Устройство ударного действия содержит корпус 1 с гидравлической 2 и газовой 3 полостями, в котором подвижно вдоль оси установлен ударник 4 со сменным инструментом 5. В своей средней части ударник 4 имеет поршень 6, разделяющий гидравлическую полость 2 корпуса 1 на взводящую 7 и переливную 8 камеры. Насос 9 через золотниковый распределитель 10 связан каналом 11 с камерой 7, а камера 8 сообщена каналом 12 со сливным баком. The impact device comprises a housing 1 with a hydraulic 2 and gas 3 cavities, in which a hammer 4 with a replaceable tool 5 is mounted movably along the axis. In its middle part, the hammer 4 has a piston 6 separating the hydraulic cavity 2 of the housing 1 into a cocking 7 and overflow 8 of the chamber . The pump 9 through the spool valve 10 is connected by a channel 11 with a chamber 7, and a chamber 8 is communicated by a channel 12 with a drain tank.

Ударник 4 выполнен с буртом 13 и проточкой 14. Поршень выполнен в виде цилиндрической втулки 15, имеющий на внутренней и наружной поверхностях канавки с размещенными в них уплотнительными элементами 16 и 17, разрезанного в диаметральной плоскости на две части разрезного цилиндрического кольца 18, торец 19 которого имеет конусную форму с углом при вершине конуса не менее 160^о и контактирует с ответной конусной поверхностью замыкающей втулки 20, имеющей расточку 21, которая охватывает установленное в кольцевой проточке 14 тороидальное разрезное кольцо 22. Наружные диаметры втулок 15, 20, кольца 18 соответствуют диаметру охватывающей их внутренней боковой поверхности полости 2 корпуса.The drummer 4 is made with a shoulder 13 and a groove 14. The piston is made in the form of a cylindrical sleeve 15, having grooves on the inner and outer surfaces with sealing elements 16 and 17 placed in them, cut in a diametrical plane into two parts of a split cylindrical ring 18, end face 19 of which has a conical shape with an apex angle of the cone is not less than ¹⁶⁰ and contacts the mating tapered surface of the closing sleeve 20 having a bore 21 which covers mounted in the annular groove 14 of the toroidal split stake 22. The outer diameters of the sleeves 15, 20, 18 correspond to the diameter of the ring embracing their inner lateral surface of the cavity 2 of the housing.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Рабочая жидкость от насоса 9 через золотниковый распределитель 10 по каналу 11 подается по взводящую камеру 7. Под действием давления жидкости ударник 4 движется вверх (по чертежу), дополнительно сжимая газ в газовой полости 3. При этом жидкость из переливной камеры 8 по каналу 12 свободно вытесняется в сливной бак. В верхнем положении ударник 4 своим поршнем 6 перекрывает канал 12, изолируя переливную камеру 8 от сливного бака. При дальнейшем движении ударника 4 вверх в переливной камере 8 возрастает давление жидкости, под действием которого золотниковый распределитель 10 переключается, соединяя между собой взводящую 7 и переливную 8 камеры. Под действием сжатого газа в газовой полости 3 ударник 4 ускоренно движется вниз, совершая рабочий ход и воздействуя на разрушаемую преграду. Остановка ударника 4 в крайнем нижнем положении служит сигналом для возврата золотника золотникового распределителя 10 в исходное положение. Далее цикл автоматически повторяется. The working fluid from the pump 9 through the spool valve 10 through the channel 11 is fed through the cocking chamber 7. Under the action of the fluid pressure, the hammer 4 moves upward (according to the drawing), additionally compressing the gas in the gas cavity 3. In this case, the liquid from the overflow chamber 8 through the channel 12 is free pushed into the drain tank. In the upper position, the hammer 4 with its piston 6 blocks the channel 12, isolating the overflow chamber 8 from the drain tank. With further movement of the hammer 4 upward in the overflow chamber 8, the fluid pressure increases, under the action of which the spool valve 10 switches, connecting between the cocking 7 and overflow 8 of the chamber. Under the action of compressed gas in the gas cavity 3, the striker 4 accelerates downward, making a working stroke and acting on the destructible barrier. The stop of the hammer 4 in the lowermost position serves as a signal to return the spool of the spool valve 10 to its original position. Next, the cycle automatically repeats.

Благодаря описанной конструкции ударного устройства появляется возможность канавки для уплотнительных элементов 16 и 17 поршня 6 перенести с поверхности нагруженного интенсивными динамическими нагрузками ударника 4 на втулку 15, которая вследствие кольцевого зазора между нею и наружной поверхностью ударника 4 защищена от воздействия распространяющихся вдоль оси ударника ударных волн большой интенсивности. Втулка 15 во время удара испытывает только инерционные нагрузки, которые по величине невелики, так как суммарная масса втулки 15 и контактирующих с нею кольца 18 и втулки 20 на три порядка меньше массы сопряженного с ними ударника 4. Для исключения нежелательного соударения втулки 15 с торцовой поверхностью большей степени поршневого выступа необходимо обеспечить надежную фиксацию осевого положения втулки 15. Это достигается благодаря тому, что втулка 15 своим нижним торцом надежно прижимается к торцовой поверхности большей ступени поршневого выступа кольцом 18. Благодаря наличию конической поверхности на верхнем торце кольца 18 последнее при радиальном перемещении в направлении к оси ударника 4 одновременно смещается вдоль оси ударника, скользя по коническому торцу цилиндрической втулки 20, которая при этом другим своим торцом упирается в тороидальное кольцо 22, установленное в кольцевой канавке. Due to the described design of the percussion device, it is possible to transfer the grooves for the sealing elements 16 and 17 of the piston 6 from the surface of the hammer 4 loaded with intense dynamic loads to the sleeve 15, which, due to the annular gap between it and the outer surface of the hammer 4, is protected from the impact of large shock waves propagating along the axis of the hammer intensity. The sleeve 15 during impact only experiences inertial loads, which are small in magnitude, since the total mass of the sleeve 15 and the rings 18 and the sleeve 20 in contact with it are three orders of magnitude smaller than the mass of the impactor 4 associated with them. To prevent undesired collision of the sleeve 15 with the end surface a greater degree of the piston protrusion, it is necessary to ensure reliable fixation of the axial position of the sleeve 15. This is due to the fact that the sleeve 15 with its lower end is firmly pressed against the end surface of a larger piston stage the protrusion by the ring 18. Due to the presence of a conical surface on the upper end of the ring 18, the latter, while radially moving towards the axis of the hammer 4, is simultaneously displaced along the axis of the hammer, sliding along the conical end of the cylindrical sleeve 20, which then abuts against the toroidal ring 22 with its other end in the annular groove.

Для исключения выпадания во время удара из проточки 14 тороидального кольца 22 последнее снаружи охватывается боковой цилиндрической поверхностью расточки 21, образованной на внутренней боковой поверхности втулки 20 со стороны ее верхнего торца. To exclude the loss of a toroidal ring 22 during impact from the groove 14, the latter is externally covered by the lateral cylindrical surface of the boring 21 formed on the inner side surface of the sleeve 20 from the side of its upper end.

Поперечные сечения уплотнительного элемента 17 и тороидального кольца 22 имеют форму круга. Это позволяет обеспечить плавный радиусный переход от малой ступени к большей ступени поршня 6, а также от дна к боковым стенкам кольцевой проточки 14. Благодаря этому исключаются концентрации напряжений на указанных переходах, что способствует существенному повышению надежности ударника 4 и устройства в целом. The cross sections of the sealing element 17 and the toroidal ring 22 are circular in shape. This allows for a smooth radial transition from a small stage to a larger stage of the piston 6, as well as from the bottom to the side walls of the annular groove 14. This eliminates stress concentrations at these junctions, which contributes to a significant increase in the reliability of the hammer 4 and the device as a whole.

Claims

IMPACT DEVICE, comprising a housing forming an accumulating cavity, a cocking and overflow chamber with a hammer, having a piston with sealing elements, characterized in that, in order to increase the reliability of the device and its durability by reducing the stress concentration in the hammer, the hammer is made with a shoulder and a groove, and the piston is made in the form of a cylindrical sleeve installed between the shoulder and a groove of the striker with grooves on its outer and inner surfaces for sealing elements, cyl -cylindrical split ring and the closing sleeve bore with a toroidal split ring which is mounted in the groove impactor, wherein the contacting with one another the ends of the closing sleeve and a cylindrical split ring have a tapered shape with an apex angle of the cone is not less than 160 ^o.