RU209005U1

RU209005U1 - Double piston hammer

Info

Publication number: RU209005U1
Application number: RU2021128246U
Authority: RU
Inventors: Борис Михайлович Битаров
Priority date: 2021-09-27
Filing date: 2021-09-27
Publication date: 2022-01-26

Abstract

Полезная модель относится к буровой технике и может быть использована в горнорудной промышленности. Двухпоршневой пневмоударник включает корпус, состоящий из двух соосно расположенных цилиндров 1 и 2 с выхлопными каналами 3 и цилиндрической камерой, разделённой перегородкой 4, поршни 5, 6 и долото 7. Поршни 5, 6 снабжены штоком 8, расположенным между ними и снаружи них. Шток 8 вместе с поршнями 5 и 6 объединены в единую конструкцию. В штоке 8 и поршнях 5, 6 выполнен осевой воздушный канал 9, а в поршнях 5, 6 - радиальные отверстия 10 рабочего хода и наклонные 11 отверстия холостого хода. В цилиндрической камере выполнены уширения 12. С одной стороны цилиндрическая камера снабжена головкой 13 со шпонкой, в которой закреплено долото 7, а с другой стороны - переходником 14 с осевым каналом 15, сообщающимся с осевым каналом штока 9. Наружный диаметр штока 8 между поршнями 5, 6 соответствует внутреннему диаметру перегородки 4, установленной между цилиндрами 1, 2. Обеспечивается упрощение конструкции и процесса изготовления устройства, увеличение производительности бурения и коэффициента полезного действия пневмоударника. 2 ил.The utility model relates to drilling equipment and can be used in the mining industry. A double-piston pneumatic hammer includes a housing consisting of two coaxially located cylinders 1 and 2 with exhaust channels 3 and a cylindrical chamber divided by a partition 4, pistons 5, 6 and a bit 7. Pistons 5, 6 are equipped with a rod 8 located between them and outside them. Rod 8 together with pistons 5 and 6 are combined into a single structure. In the rod 8 and the pistons 5, 6, an axial air channel 9 is made, and in the pistons 5, 6 there are radial holes 10 of the working stroke and inclined 11 idle holes. Broadenings 12 are made in the cylindrical chamber. On the one hand, the cylindrical chamber is equipped with a head 13 with a key in which the bit 7 is fixed, and on the other hand, with an adapter 14 with an axial channel 15 communicating with the axial channel of the rod 9. The outer diameter of the rod 8 between the pistons 5 , 6 corresponds to the inner diameter of the baffle 4 installed between the cylinders 1, 2. EFFECT: simplification of the design and manufacturing process of the device, increase in drilling productivity and efficiency of the hammer. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к буровой технике и может быть использована в горнорудной промышленности.The utility model relates to drilling equipment and can be used in the mining industry.

Известен погружной пневмоударник ПП-105-2,2 (П1-75), включающий цилиндрический корпус, поршень, переходник, ударник, головку со шпонкой и долото (см. К.И. Иванов, В.А. Латышев, В.Д. Андреев, Техника бурения при разработке месторождений полезных ископаемых, М.: Недра, 1987).Known down-the-hole hammer PP-105-2,2 (P1-75), including a cylindrical body, a piston, an adapter, a striker, a head with a key and a chisel (see K.I. Ivanov, V.A. Latyshev, V.D. Andreev, Drilling technique in the development of mineral deposits, M.: Nedra, 1987).

Недостатком аналога является низкий коэффициент полезного действия (КПД) удара из-за ограниченности энергии удара давлением сжатого воздуха, применяемым в горнорудной промышленности, и недостаточной продолжительности ударного импульса.The disadvantage of analogue is the low efficiency (COP) impact due to the limited impact energy of compressed air pressure used in the mining industry, and insufficient duration of the shock pulse.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является двухпоршневой пневмоударник, включающий корпус, состоящий из двух соосно расположенных цилиндров с выхлопными каналами и цилиндрической камерой, разделенной перегородкой, два отдельных поршня, расположенных внутри цилиндров, и долото (описание изобретения к патенту RU 2630331, МПК (2006.01) E21B4/14, E21B1/24, E21B1/38, E21C37/24, B25D9/14, опубликованный 07.09.2017, Бюл. № 25). В данном пневмоударнике, под действием сжатого воздуха поршни движутся в противоположных направлениях, поочередно нанося удары. Синхронность работы поршней обеспечивается общим рабочим золотником, управляющим подачей и удалением сжатого воздуха из камер рабочего и холостого хода обоих поршней через каналы в цилиндрах и золотнике. При этом воздухораспределительные каналы выполнены внутри стенок корпуса, причем продольные каналы имеют значительную протяженность соизмеримую с длиной корпуса.The closest to the claimed technical solution is a two-piston pneumatic hammer, including a body consisting of two coaxially arranged cylinders with exhaust channels and a cylindrical chamber separated by a partition, two separate pistons located inside the cylinders, and a chisel (description of the invention to the patent RU 2630331, IPC (2006.01 ) E21B4/14, E21B1/24, E21B1/38, E21C37/24, B25D9/14, issued 07.09.2017, Bull. No. 25). In this hammer, under the action of compressed air, the pistons move in opposite directions, alternately striking. The synchronism of the pistons is ensured by a common working spool that controls the supply and removal of compressed air from the working and idling chambers of both pistons through the channels in the cylinders and the spool. At the same time, the air distribution channels are made inside the walls of the housing, and the longitudinal channels have a significant length commensurate with the length of the housing.

Недостатками прототипа являются сложность конструкции и изготовления, низкая надежность и КПД удара. Это связано с тем, что, во-первых, наличие коротких поршней ограничивает длительность силового ударного импульса. Во-вторых, протяженность воздушных каналов в стенках цилиндров от рабочего золотника до камер поршней усложняет конструкцию устройства и приводит к потере давления воздуха, поступающего в камеры. Кроме того, возможен сбой в работе при старте, так как золотник имеет относительно толкателя хвостовика заднего поршня свободный ход, а подача сжатого воздуха в камеры рабочего и холостого хода поршней осуществляется только при одном из двух крайних положений.The disadvantages of the prototype are the complexity of design and manufacture, low reliability and impact efficiency. This is due to the fact that, firstly, the presence of short pistons limits the duration of the power shock pulse. Secondly, the length of the air channels in the cylinder walls from the working spool to the piston chambers complicates the design of the device and leads to a loss of air pressure entering the chambers. In addition, a malfunction is possible at start-up, since the spool has free play relative to the pusher of the rear piston shank, and compressed air is supplied to the working and idling chambers of the pistons only in one of the two extreme positions.

Результатом предлагаемого технического решения является упрощение конструкции и процесса изготовления устройства, увеличение производительности бурения и коэффициента полезного действия пневмоударника.The result of the proposed technical solution is to simplify the design and manufacturing process of the device, increase drilling productivity and efficiency of the hammer.

Этот технический результат достигается тем, что пневмоударник с двойным поршнем, включающий корпус, состоящий из двух соосно расположенных цилиндров с выхлопными каналами и цилиндрической камерой, разделенной перегородкой, поршни, расположенные внутри цилиндрических камер, и долото, согласно полезной модели поршни снабжены штоком, расположенным между поршнями и снаружи поршней, объединенным вместе с поршнями в единую удлиненную конструкцию, при этом в штоке выполнен осевой воздушный канал, в поршнях осевой воздушный канал, радиальные отверстия рабочего хода и наклонные отверстия холостого хода, а в цилиндрической камере уширения, при этом с одной стороны цилиндрическая камера снабжена головкой со шпонкой, в которой закреплено долото, а с другой стороны - переходником с осевым каналом, сообщающимся с осевым каналом штока, причем наружный диаметр штока между поршнями соответствует внутреннему диаметру перегородки, установленной между цилиндрами.This technical result is achieved by the fact that the pneumatic hammer with a double piston, including a body consisting of two coaxially located cylinders with exhaust channels and a cylindrical chamber divided by a partition, pistons located inside the cylindrical chambers, and a chisel, according to the utility model, the pistons are equipped with a rod located between pistons and outside the pistons, combined with the pistons into a single elongated structure, while the rod has an axial air channel, the pistons have an axial air channel, radial openings of the working stroke and inclined idle openings, and in the cylindrical expansion chamber, while on one side the cylindrical chamber is equipped with a head with a key, in which the chisel is fixed, and on the other side with an adapter with an axial channel communicating with the axial channel of the rod, and the outer diameter of the rod between the pistons corresponds to the inner diameter of the partition installed between the cylinders.

Данное техническое решение позволит упростить конструкцию и процесс изготовления устройства, увеличить производительности бурения и коэффициента полезного действия пневмоударника за счет увеличения энергии удара и продолжительности ударного импульса при сохранении стандартного диаметра устройства и обычного рабочего давления сжатого воздуха без увеличения частоты ударов.This technical solution will simplify the design and manufacturing process of the device, increase drilling productivity and efficiency of the air hammer by increasing the impact energy and duration of the impact impulse while maintaining the standard diameter of the device and the normal operating pressure of compressed air without increasing the frequency of impacts.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен пневмоударник при холостом ходе поршней, на фиг.2 - пневмоударник при рабочем ходе поршней.The essence of the utility model is illustrated by drawings, where figure 1 shows a hammer when the pistons are idling, figure 2 - hammer when the working stroke of the pistons.

Пневмоударник с двойным поршнем включает корпус, состоящий из двух соосно расположенных цилиндров 1 и 2 с выхлопными каналами 3 и цилиндрической камерой, разделенной перегородкой 4, поршни 5, 6 и долото 7. Поршни 5, 6 снабжены штоком 8, расположенным между ними и снаружи них. Шток 8 вместе с поршнями 5 и 6 объединены в единую удлиненную конструкцию. При этом в штоке 8 и поршнях 5, 6 выполнен осевой воздушный канал 9, а в поршнях 5, 6 - радиальные отверстия 10 рабочего хода и наклонные 11 отверстия холостого хода. В цилиндрической камере выполнены уширения 12. При этом с одной стороны цилиндрическая камера снабжена головкой 13 со шпонкой, в которой закреплено долото 7, а с другой стороны - переходником 14 с осевым каналом 15, сообщающимся с осевым каналом штока 9. Причем наружный диаметр штока 8 между поршнями 5, 6 соответствует внутреннему диаметру перегородки 4, установленной между цилиндрами 1, 2.Pneumatic hammer with a double piston includes a body consisting of two coaxially located cylinders 1 and 2 with exhaust channels 3 and a cylindrical chamber divided by a partition 4, pistons 5, 6 and a chisel 7. Pistons 5, 6 are equipped with a rod 8 located between them and outside them . Rod 8 together with pistons 5 and 6 are combined into a single elongated structure. At the same time, an axial air channel 9 is made in the rod 8 and pistons 5, 6, and in the pistons 5, 6 there are radial holes 10 of the working stroke and inclined 11 idle holes. Broadenings 12 are made in the cylindrical chamber. At the same time, on the one hand, the cylindrical chamber is equipped with a head 13 with a key in which the bit 7 is fixed, and on the other hand, with an adapter 14 with an axial channel 15 communicating with the axial channel of the rod 9. Moreover, the outer diameter of the rod 8 between pistons 5, 6 corresponds to the inner diameter of the partition 4 installed between the cylinders 1, 2.

Пневмоударник работает следующим образом.Pneumatic hammer works as follows.

В исходном положении поршней 5 и 6 (фиг.1) сжатый воздух через осевые каналы 15 и 9, наклонные отверстия 11 холостого хода поступает в кольцевые зазоры уширений 12 в камеры холостого хода поршней 5, 6 и пневмоударник, который совершает холостой ход, занимая рабочее положение (фиг. 2). При этом воздух из камер рабочего хода поршней 5 и 6 удаляется через выхлопные каналы 3.In the initial position of the pistons 5 and 6 (figure 1) compressed air through the axial channels 15 and 9, inclined holes 11 idling enters the annular gaps widenings 12 in the idle chamber of the pistons 5, 6 and the pneumatic hammer, which idles, taking the work position (Fig. 2). In this case, air is removed from the working stroke chambers of pistons 5 and 6 through exhaust channels 3.

В рабочем положении ударника (фиг. 2) сжатый воздух через осевые каналы 15 и 9, радиальные отверстия 10 рабочего хода и кольцевые зазоры уширений 12 поступает в камеры рабочего хода поршней 5, 6 и пневмоударник, который совершает рабочий ход, нанося удар по долоту 7. При этом воздух из камер холостого хода удаляется через те же выхлопные каналы 3.In the working position of the drummer (Fig. 2), compressed air through the axial channels 15 and 9, the radial holes 10 of the working stroke and the annular gaps of the widenings 12 enters the chambers of the working stroke of the pistons 5, 6 and the pneumatic hammer, which makes a working stroke, striking the bit 7 In this case, the air from the idle chambers is removed through the same exhaust channels 3.

Данная конструкция пневмоударника позволяет повысить энергию удара за счет совместной работы двух поршней и увеличить продолжительность ударного импульса за счет удлинения конструкции цельного штока с поршнями. На основании того, что энергоемкость разрушения породы уменьшается (средний размер фракций увеличивается) и скорость бурения увеличивается в степенной зависимости (показатель степени больше единицы) и существенного влияния на эффективность разрушения пород оказывает длительность силового импульса, которая увеличивается за счет удлинения поршневого устройства и его массы, скорость бурения КПД устройства значительно увеличится. Для коротких ударников коэффициент передачи энергии в разрушаемую среду равен 0,1÷0,22, для длинных ударников 0,4÷0,82 и величина теряемой отраженной энергии удара уменьшается.This design of the hammer makes it possible to increase the impact energy due to the joint work of two pistons and to increase the duration of the impact impulse due to the lengthening of the one-piece rod with pistons. Based on the fact that the energy intensity of rock destruction decreases (the average size of fractions increases) and the drilling speed increases in a power law dependence (the exponent is greater than one) and the duration of the power pulse, which increases due to the lengthening of the piston device and its mass, has a significant effect on the efficiency of rock destruction , the drilling speed of the efficiency of the device will increase significantly. For short strikers, the coefficient of energy transfer to the medium being destroyed is 0.1÷0.22, for long strikers it is 0.4÷0.82, and the value of the lost reflected impact energy decreases.

Данная конструкция пневмоударника с двойным поршнем по сравнению с прототипом позволит упростить конструкцию и процесс изготовления устройства, увеличить производительности бурения и коэффициента полезного действия пневмоударника.This design of the double-piston hammer compared to the prototype will simplify the design and manufacturing process of the device, increase drilling performance and the efficiency of the hammer.

Claims

A two-piston pneumatic hammer, including a body consisting of two coaxially located cylinders with exhaust channels and a cylindrical chamber divided by a partition, pistons located inside the cylindrical chambers, and a chisel, characterized in that the pistons are equipped with a rod located between the pistons and outside the pistons, combined with pistons into a single structure, while in the rod there is an axial air channel, in the pistons - an axial air channel, radial openings of the working stroke and inclined idle openings, and in the cylindrical chamber - widenings, while on one side the cylindrical chamber is equipped with a head with a key, in which the bit is fixed, and on the other side - an adapter with an axial channel communicating with the axial channel of the rod, and the outer diameter of the rod between the pistons corresponds to the inner diameter of the partition installed between the cylinders.