RU2121061C1

RU2121061C1 - Air perforator

Info

Publication number: RU2121061C1
Application number: RU96124469A
Authority: RU
Inventors: Борис Иванович Буртолик; Геннадий Михайлович Захариков; Владимир Яковлевич Свороба; Владимир Борисович Соколинский
Original assignee: Борис Иванович Буртолик; Геннадий Михайлович Захариков; Владимир Яковлевич Свороба; Владимир Борисович Соколинский
Priority date: 1996-12-27
Filing date: 1996-12-27
Publication date: 1998-10-27

Abstract

FIELD: percussive machines for drilling rocks from mountings or by hands in construction and mining industries. SUBSTANCE: air perforator has percussive unit which consists of cylinder with striker, valve air-distributing mechanism, mechanism of independent rotation of rod and valve unit. Valve air-distributing device has minimum cross-section area under valve equalling to 1/19.5-21.5 cylinder cross-section area. Such a ratio ensures high economic efficiency of percussive unit operation and reduced exhaust noise. EFFECT: higher economic efficiency of machine and reduced noise of exhaust. 1 dwg

Description

Заявляемое изобретение относится к машинам ударного действия для бурения горных пород с установочно-подающих устройств или с рук в горнорудной, строительной промышленности. The claimed invention relates to percussion machines for drilling rocks with installation-feeding devices or with hands in the mining, construction industry.

Известны пневматические перфораторы ПП54В и ПП63В, состоящие из цилиндра с ударником, клапанного воздухораспределительного устройства, геликоидального механизма вращения штанги, кинематически связанного с ударником, и кранового узла (1). Known pneumatic perforators PP54V and PP63V, consisting of a cylinder with a hammer, valve air distribution device, a helicoidal mechanism of rotation of the rod, kinematically connected with the hammer, and a crane unit (1).

При бурении шпуров скорость бурения такими перфораторами зависит от глубины шпура. С увеличением глубины бурения возрастает сопротивление вращению штанги и затрудняется движение вязанного кинематически с механизмом вращения ударника. В результате изменяются параметры удара, подают скорость бурения и экономичность машины. When drilling holes, the speed of drilling with such punchers depends on the depth of the hole. With increasing depth of drilling, the resistance to rotation of the rod increases and the movement of the projectile knitted kinematically with the rotation mechanism becomes difficult. As a result, the impact parameters are changed, the drilling speed and the efficiency of the machine are supplied.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является перфоратор с независимым вращением инструмента, содержащий цилиндр с ударником, клапанное воздухораспределительное устройство, механизм независимого вращения и крановый узел (2). The closest in technical essence and the achieved positive effect is a rotary hammer with independent rotation of the tool, containing a cylinder with a hammer, valve air distribution device, an independent rotation mechanism and a crane unit (2).

Применение этого перфоратора позволяет бурить глубокие шпуры без заметного уменьшения скорости бурения с ростом глубины шпура. Однако неоптимизированные проходные сечения в клапанном воздухораспределительном устройстве приводят к повышенному удельному расходу сжатого воздуха. The use of this drill allows you to drill deep holes without a noticeable decrease in drilling speed with increasing hole depth. However, non-optimized flow sections in the valve air distribution device lead to an increased specific consumption of compressed air.

В связи с этим уменьшение массы ударника для снижения вибрации приводит либо к падению энергии единичного удара, либо к непропорциональному увеличению расхода сжатого воздуха ударным узлом, и как следствие, к увеличению излучаемой звуковой мощности. In this regard, a decrease in the mass of the striker to reduce vibration leads either to a decrease in the energy of a single shock, or to a disproportionate increase in the flow of compressed air by the shock assembly, and, as a result, to an increase in the radiated sound power.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение экономичности перфоратора. The task of the invention is to increase the efficiency of the hammer.

Пневматический перфоратор по заявляемому изобретению содержит цилиндр с ударником, клапанное воздухораспределительное устройство, механизм независимого вращения штанги и крановый узел. Отличительным признаком является то, что клапанное воздухораспределительное устройство имеет минимальное проходное сечение под клапаном, составляющее 1/19,5 - 1/21,5 площади поперечного сечения цилиндра. Такое соотношение со скоростью ударника в 13-14 м/с (использование "легкого" ударника) обеспечивает достаточное среднеиндикаторное давление в рабочей полости цилиндра для получения необходимой энергии единичного удара и минимальное давление сжатого воздуха в камерах цилиндра перед выхлопом. В сравнении с прототипом (1) и (2) экономичность ударного узла перфоратора повышается, как показали эксперименты на 14-18%, кроме того снижается уровень шума за счет уменьшения давления в камерах цилиндра перед выхлопом. The pneumatic hammer drill according to the claimed invention contains a cylinder with a hammer, valve air distribution device, an independent rotation mechanism of the rod and a crane unit. A distinctive feature is that the valve air distribution device has a minimum bore under the valve, comprising 1 / 19.5 - 1 / 21.5 of the cross-sectional area of the cylinder. This ratio with a projectile speed of 13-14 m / s (using a “light” projectile) provides a sufficient average indicator pressure in the working cavity of the cylinder to obtain the necessary energy of a single impact and the minimum pressure of compressed air in the chambers of the cylinder before exhaust. Compared with the prototype (1) and (2), the efficiency of the percussion shock assembly increases, as experiments showed by 14-18%, in addition, the noise level is reduced by reducing the pressure in the cylinder chambers before exhaust.

При изучении других технических решений в данной области технические признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены. In the study of other technical solutions in this field, technical features that distinguish the claimed invention from the prototype were not identified.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлен перфоратор в разрезе. The invention is illustrated in the drawing, which shows a perforator in section.

Пневматический перфоратор содержит ударный узел, включающий цилиндр 1, ударник 2, клапанное воздухораспределительное устройство 3 с клапаном 4, который перекрывает попеременно клапанные отверстия 5 и 6, перемещаясь в поперечном направлении в зазоре 7. Клапанное устройство 3 соединяется каналом 8 в цилиндре с рабочей полостью 9 и каналом 10 с полостью холостого хода 11. Пневматический перфоратор содержит также крановый узел 12 с пробковым краном 13, который подает сжатый воздух в клапанное воздухораспределительное устройство 3 по каналу 14 и к механизму независимого вращения штанги 15 по каналу 16. Пневматический перфоратор снабжен буровой штангой 17, приводимой во вращение через буксу 18 механизмом независимого вращения штанги 15. В цилиндре 1 имеется также выхлопное отверстие 19. The pneumatic hammer drill includes a shock assembly comprising a cylinder 1, a hammer 2, a valve air distribution device 3 with a valve 4, which alternately closes the valve holes 5 and 6, moving laterally in the gap 7. The valve device 3 is connected by a channel 8 in the cylinder with a working cavity 9 and a channel 10 with an idle cavity 11. The pneumatic hammer drill also includes a crane assembly 12 with a plug valve 13, which supplies compressed air to the valve air distribution device 3 through the channel 14 and to the fur the bottom of the independent rotation of the rod 15 along the channel 16. The pneumatic drill is equipped with a drill rod 17, driven through the axle box 18 by an independent rotation mechanism of the rod 15. In the cylinder 1 there is also an exhaust hole 19.

Пневматический перфоратор действует следующим образом. Pneumatic hammer drill operates as follows.

Сжатый воздух подается в крановый узел 12 и из пробкового крана 13 поступает по каналу 14 в клапанное воздухораспределительное устройство 13. Клапан 4, прижимаясь к клапанному отверстию 6, открывает доступ воздуху к клапанному отверстию 5 по зазору 7. Ударник находится вверху. Воздух по каналу 8 поступает в рабочую полость 9 и заставляет ударник 2 двигаться вниз. В конце хода ударник 2 открывает выхлопное отверстие 19 в цилиндре 1 и наносит удар по хвостовику буровой штанги 17. Клапан 4 перебрасывается в другое крайнее положение, отверстие 6 и закрывая клапанное отверстие 5. Теперь сжатый воздух поступает по каналу 10 в полость холостого хода 11 и перемещает ударник 2 вверх. При движении вверх ударник 2 открывает выхлопное отверстие 19 и, двигаясь по инерции, сжимает воздух в рабочей полости 9, заставляя клапан 4 переместиться в другое крайнее положение, и обеспечивает тем самым начало следующего цикла ударника 2. Compressed air is supplied to the crane assembly 12 and from the plug valve 13 enters through the channel 14 into the valve air distribution device 13. The valve 4, pressing against the valve hole 6, opens the air to the valve hole 5 through the gap 7. The hammer is at the top. Air through channel 8 enters the working cavity 9 and makes the drummer 2 move down. At the end of the stroke, the hammer 2 opens the exhaust outlet 19 in the cylinder 1 and strikes the shank of the drill rod 17. The valve 4 is thrown to another extreme position, the hole 6 and closing the valve hole 5. Now the compressed air flows through the channel 10 into the idle cavity 11 and moves drummer 2 up. When moving upward, the firing pin 2 opens the exhaust outlet 19 and, moving by inertia, compresses the air in the working cavity 9, forcing the valve 4 to move to another extreme position, and thereby ensures the beginning of the next cycle of the firing pin 2.

В течение всего времени работы ударного узла сжатый воздух из пробкового крана 13 по каналу 16 поступает в узел независимого вращения штанги 15, который через буксу 18 осуществляет непрерывное вращение буровой штанги 17. Энергия единичного удара при работе пневматического перфоратора определяется величиной среднеиндикаторного давления в рабочей полости 9, а удельный расход сжатого воздуха - давлением в рабочей полости 9 и полости холостого хода 11 через открытие ударником 2 выхлопного отверстия 19. Чрезмерное увеличение этого давления приводит к перерасходу сжатого воздуха, т.к. не используется энергия дорасширения сжатого воздуха, и увеличению звуковой мощности при выхлопе. Throughout the entire operation time of the shock assembly, compressed air from the plug valve 13 through the channel 16 enters the independent rotation assembly of the rod 15, which through the axle box 18 carries out continuous rotation of the drill rod 17. The energy of a single impact during operation of a pneumatic hammer drill is determined by the average indicator pressure in the working cavity 9 and the specific flow rate of compressed air is the pressure in the working cavity 9 and the idle cavity 11 through the opening of the exhaust hole 19 by the drummer 2. an overrun of compressed air, as the energy of expansion of compressed air is not used, and the increase in sound power during exhaust.

Уменьшение давления в камерах 9 и 11 перед выхлопом, уменьшает расход сжатого воздуха и уровень шума, но снижает энергию и частоту ударов, т.е. ударную мощность перфоратора. Давление в камерах 9 и 11 перед выхлопом определяется соотношением минимального проходного сечения под клапаном и площадью поперечного сечения цилиндра. Минимальное проходное сечение под клапаном S определяется величиной периметра отверстий 5 и 6 и ходом клапана, зазором 7, т.е. S = п•x_o, см², где П - периметр клапанного отверстия, см; X_o - ход клапана, см.The decrease in pressure in the chambers 9 and 11 before the exhaust reduces the compressed air consumption and noise level, but reduces the energy and frequency of impacts, i.e. percussion power The pressure in the chambers 9 and 11 before the exhaust is determined by the ratio of the minimum flow area under the valve and the cross-sectional area of the cylinder. The minimum bore under the valve S is determined by the size of the perimeter of the holes 5 and 6 and the valve travel, clearance 7, i.e. S = n • x _o , cm ² , where P is the perimeter of the valve hole, cm; X _o - valve stroke, see

Экспериментально установлено, что соотношение минимального проходного сечения под клапаном к площади поперечного сечения цилиндра должно находиться в пределах
1/19,5 - 1/21,5.It was experimentally established that the ratio of the minimum bore under the valve to the cross-sectional area of the cylinder should be within
1 / 19.5 - 1 / 21.5.

Это обеспечивает снижение по сравнению с прототипом удельного расхода сжатого воздуха на 14-18%, и снижение уровня шума на 3-4 ДВ. This provides a reduction compared to the prototype specific consumption of compressed air by 14-18%, and a decrease in noise level by 3-4 DW.

Источники информации:
1. Перфораторы ПП36В, ПП54В, ПП54ВВ, ПП63В, ПП63ВВ, ПП63С. Руководство по эксплуатации, Б/О "Машиноэкспорт". - М.: Внешториздат, изд. N ЛО-6278, с. 40-43.Sources of information:
1. Perforators PP36V, PP54V, PP54VV, PP63V, PP63VV, PP63S. Operation manual, B / O "Mashinoeksport". - M .: Vneshtoryzdat, ed. N LO-6278, p. 40-43.

2. Авторское свидетельство СССР N 983266, кл. E 21 C 3/04, 1982. 2. USSR author's certificate N 983266, cl. E 21 C 3/04, 1982.

Claims

A pneumatic hammer drill containing a cylinder with a piston, a valve air distribution device, an independent rotation mechanism of the rod and a crane unit, characterized in that the valve air distribution device has a minimum passage section under the valve equal to 1 / 19.5 - 1 / 21.5 of the cross-sectional area of the cylinder .