RU2146753C1

RU2146753C1 - Hydraulic mechanism of percussive action

Info

Publication number: RU2146753C1
Application number: RU99111664A
Authority: RU
Inventors: В.П. Недиков
Original assignee: Недиков Владимир Петрович
Priority date: 1999-06-10
Filing date: 1999-06-10
Publication date: 2000-03-20

Abstract

FIELD: machinery and equipment of percussive action. SUBSTANCE: mechanism can be used in machines intended for crushing rock matter and frozen ground in mining and construction industry activities. Mechanism has body with gas chamber, cocking chamber which incorporates striker with head-piece and stepped valve. External surface of stepped valve in combination with body of mechanism creates overflow space which periodically communicates with cocking chamber and permanently communicates with return line. Gas chamber is partially filled with working liquid. Valve at side of gas chamber is provided with cover. Side profiled surface of cover in combination with gas chamber surface creates slot-type throttling unit. Level of working liquid in gas chamber is equal to height of valve lifting at cocking of mechanism. Aforesaid embodiment of mechanism allows for improving its operational reliability with prolonging service life. EFFECT: higher efficiency. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к ударным механизмам, которые могут быть использованы в машинах для разработки скальных пород и мерзлых грунтов в горной и строительной промышленностях. The invention relates to percussion mechanisms that can be used in machines for the development of rock and frozen soils in the mining and construction industries.

Известен гидравлический ударный механизм, кинематическая схема которого предусматривает последовательное расположение в корпусе подвижных звеньев клапана, бойка и инструмента. Механизм содержит корпус со взводящей камерой, в которой расположен боек и ступенчатый клапан, образующий своей наружной поверхностью и корпусом механизма переливную полость, периодически сообщающуюся со сливной магистралью посредством распределителя [1]. Распределитель выполнен в виде вентиля с плунжерным затвором и управляющей полости, которая периодически сообщается со сливной магистралью и взводящей камерой. A known hydraulic percussion mechanism, the kinematic diagram of which provides a sequential arrangement in the body of the moving parts of the valve, striker and tool. The mechanism comprises a housing with a cocking chamber, in which the firing pin and a step valve are located, forming an overflow cavity with its outer surface and the mechanism housing, periodically communicating with the drain line via a distributor [1]. The distributor is made in the form of a valve with a plunger lock and a control cavity, which periodically communicates with a drain line and a cocking chamber.

Недостатком данного механизма является то, что ограничителем хода клапана является головка бойка, а ограничителем хода бойка является корпус механизма. В процессе работы контактирующие поверхности клапана и бойка, бойка и корпуса подвергаются ударным нагрузкам, что приводит к их разрушению и потере работоспособности механизма. The disadvantage of this mechanism is that the valve stroke limiter is the striker head, and the striker stroke limiter is the mechanism body. In the process, the contacting surfaces of the valve and the striker, the striker and the body are subjected to shock loads, which leads to their destruction and loss of operability of the mechanism.

Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату является гидравлический механизм ударного действия, кинематическая схема которого предусматривает последовательное расположение в корпусе подвижных звеньев, содержащий корпус с газовым аккумулятором энергии и взводящую камеру, в которой расположен боек с головкой и ступенчатый клапан, образующий своей наружной поверхностью и корпусом переливную полость, периодически связанную со взводящей камерой. На внутренней поверхности корпуса в верхней части переливной полости выполнены канавки, образующие своей поверхностью и ступенчатым клапаном щель в виде лабиринта, при этом ступенчатый клапан установлен в корпусе с возможностью периодического перекрытия указанного лабиринта и образованием напорной полости. Внутренней поверхностью ступенчатого клапана и головкой бойка образована подклапанная полость, имеющая возможность сообщаться с напорной полостью. Переливная полость постоянно сообщена со сливной магистралью, а взводящая камера - с напорной магистралью [2]. The closest solution in terms of technical nature and the achieved result is a hydraulic shock mechanism, the kinematic scheme of which provides for the sequential arrangement of movable links in the housing, comprising a housing with a gas energy accumulator and a cocking chamber, in which the firing pin with a head and a stepped valve forming its outer surface are located and the body of the overflow cavity, periodically associated with the cocking chamber. Grooves are made on the inner surface of the housing in the upper part of the overflow cavity, forming a gap in the form of a labyrinth with their surface and a step valve, and the step valve is installed in the body with the possibility of periodically overlapping the labyrinth and the formation of a pressure cavity. An inner valve cavity is formed by the inner surface of the step valve and the striker head, which is able to communicate with the pressure cavity. The overflow cavity is constantly in communication with the drain line, and the cocking chamber with the pressure line [2].

Недостатком данного механизма, как и предыдущего, является низкая надежность и долговечность вследствие того, что ограничителем хода клапана является корпус механизма. Ударные нагрузки, сопровождающие работу механизма, воспринимаются контактирующими поверхностями клапана и корпуса, клапана и бойка, что приводит к их преждевременному разрушению. Наибольший пик ударной нагрузки приходится на цикл работы механизма, когда сопротивление со стороны разрушаемой породы резко падает. При этом практически вся энергия движущихся звеньев воспринимается корпусом механизма, что приводит к его вибрации, разрушению контактирующих поверхностей и потере работоспособности. The disadvantage of this mechanism, as well as the previous one, is the low reliability and durability due to the fact that the valve body is a mechanism case. Shock loads accompanying the operation of the mechanism are perceived by the contacting surfaces of the valve and the housing, the valve and the hammer, which leads to their premature destruction. The greatest peak of the shock load falls on the cycle of the mechanism, when the resistance from the side of the rock being destroyed sharply decreases. In this case, almost all the energy of the moving links is perceived by the body of the mechanism, which leads to its vibration, destruction of the contacting surfaces and loss of performance.

Энергетические характеристики данного механизма в процессе работы снижаются из-за утечки газа из газового аккумулятора энергии, что объясняется трудностями уплотнения газовой среды при больших скоростях возвратно-поступательного движения. The energy characteristics of this mechanism during operation are reduced due to gas leakage from the gas energy accumulator, which is explained by the difficulties of compaction of the gas medium at high speeds of reciprocating motion.

При возвратно-поступательном движении клапана в корпусе механизма герметичность газа в газовой камере и герметичность рабочей жидкости в напорной полости обеспечивается уплотнительными элементами. Вследствие того что уплотнительный элемент со стороны газовой камеры работает в условиях недостаточной смазки, наблюдается его повышенный износ. Это приводит к необходимости частой дозаправки газового аккумулятора энергии и, в конечном итоге, к преждевременной потере работоспособности механизма. During the reciprocating movement of the valve in the mechanism body, the tightness of the gas in the gas chamber and the tightness of the working fluid in the pressure cavity are provided by sealing elements. Due to the fact that the sealing element on the side of the gas chamber operates in conditions of insufficient lubrication, its increased wear is observed. This leads to the need for frequent refueling of the gas energy accumulator and, ultimately, to premature loss of operability of the mechanism.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности и долговечности механизма. The aim of the invention is to increase the operational reliability and durability of the mechanism.

Цель достигается тем, что в гидравлическом механизме ударного действия газовая камера частично заполнена рабочей жидкостью, а клапан со стороны газовой камеры имеет крышку, боковая профилированная поверхность которой образует с внутренней поверхностью газовой камеры щелевой дроссель. При этом уровень рабочей жидкости в газовой камере равен высоте подъема клапана при взводе механизма. The goal is achieved in that in the hydraulic mechanism of the shock action, the gas chamber is partially filled with the working fluid, and the valve on the gas chamber side has a cover, the side profiled surface of which forms a slotted choke with the inner surface of the gas chamber. The level of the working fluid in the gas chamber is equal to the height of the valve when the cocking mechanism.

Частичное заполнение газовой камеры рабочей жидкостью позволяет устранить утечку газа из газовой камеры через уплотнительные элементы, уменьшить трение и повысить износостойкость уплотнительных элементов со стороны газовой камеры за счет смазывающего действия рабочей жидкости, что повышает эксплуатационную надежность и долговечность механизма при сохранении заданных энергетических характеристик. Partial filling of the gas chamber with the working fluid eliminates gas leakage from the gas chamber through the sealing elements, reduces friction and increases the wear resistance of the sealing elements on the side of the gas chamber due to the lubricating action of the working fluid, which increases the operational reliability and durability of the mechanism while maintaining the specified energy characteristics.

Установка крышки на клапане со стороны газовой камеры с образованием боковой профилированной поверхности крышки и внутренней поверхности газовой камеры щелевого дросселя позволяет снизить ударные нагрузки на сопрягаемые поверхности клапана и корпуса за счет гидравлического демпфирования рабочей жидкости в конце рабочего хода, что предотвращает их разрушение и приводит к повышению эксплуатационной надежности и долговечности механизма. The installation of the cover on the valve from the side of the gas chamber with the formation of a side profiled surface of the cover and the inner surface of the gas chamber of the slotted throttle reduces shock loads on the mating surfaces of the valve and the housing due to hydraulic damping of the working fluid at the end of the stroke, which prevents their destruction and leads to an increase operational reliability and durability of the mechanism.

Эффект демпфирования определяется высотой уровня рабочей жидкости в газовой камере. Установка уровня рабочей жидкости в газовой камере равным высоте подъема клапана при взводе механизма исключает потерю кинетической энергии клапаном в процессе разрушения породы и только при падении сопротивления со стороны разрушаемой породы крышка клапана входит в рабочую жидкость и происходит рассеивание кинетической энергии клапана за счет гидравлического демпфирования жидкости в конце рабочего хода клапана. The damping effect is determined by the height of the working fluid level in the gas chamber. Setting the level of the working fluid in the gas chamber equal to the height of the valve during cocking eliminates the loss of kinetic energy by the valve in the process of rock destruction and only when the resistance decreases from the side of the rock being destroyed, the valve cover enters the working fluid and the kinetic energy of the valve is dissipated due to hydraulic damping of the fluid in end of valve travel.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен разрез механизма. Механизм включает корпус 1 с газовой камерой 2, частично заполненной рабочей жидкостью 3, взводящую камеру 4, в которой расположен боек 5 с головкой 6 и ступенчатый клапан 7, имеющий крышку 8, которая ограничивает его рабочий ход (вниз по чертежу). Боковая поверхность 9 крышки 8 образует с внутренней поверхностью газовой камеры 2 щелевой дроссель 10. Наружная поверхность клапана 7 и внутренняя поверхность корпуса 1 образует переливную полость 11, которая периодически связана со взводящей камерой 4. На внутренней поверхности корпуса 1 между газовой камерой 2 и переливной полостью 11 образована напорная полость 12, которая имеет возможность периодически сообщаться с переливной полостью 11 посредством выполнения на внутренней поверхности корпуса 1 канавок 13, образующих между поверхностью клапана 7 и корпуса 1 щель в виде лабиринта 14. Ступенчатый клапан 7 установлен в корпусе 1 с возможностью периодического перекрытия лабиринта 14 и напорной полости 12. Внутренней поверхностью ступенчатого клапана 7 и головкой 6 бойка 5 образована подклапанная полость 15, которая сообщается при взводе бойка 5 каналами 16 в клапане 7 с напорной полостью 12. Переливная полость 11 постоянно сообщена со сливной магистралью 17, а взводящая камера 4 - с напорной магистралью 17. The invention is illustrated in the drawing, which shows a section of the mechanism. The mechanism includes a housing 1 with a gas chamber 2 partially filled with a working fluid 3, a cocking chamber 4, in which a striker 5 with a head 6 is located, and a step valve 7 having a cover 8 that limits its working stroke (down the drawing). The lateral surface 9 of the cover 8 forms a slotted inductor 10 with the inner surface of the gas chamber 2. The outer surface of the valve 7 and the inner surface of the housing 1 forms an overflow cavity 11, which is periodically connected with the cocking chamber 4. On the inner surface of the housing 1 between the gas chamber 2 and the overflow cavity 11, a pressure cavity 12 is formed, which has the ability to periodically communicate with the overflow cavity 11 by making grooves 13 forming on the inner surface of the housing 1 forming between the surface apana 7 and case 1, the gap is in the form of a labyrinth 14. Step valve 7 is installed in case 1 with the possibility of periodically blocking the labyrinth 14 and pressure cavity 12. An undervalve cavity 15 is formed by the inner surface of step valve 7 and the head 6 of the striker 5, which communicates when the striker 5 is cocked channels 16 in the valve 7 with the pressure cavity 12. The overflow cavity 11 is constantly in communication with the drain line 17, and the cocking chamber 4 - with the pressure line 17.

Механизм работает следующим образом. The mechanism works as follows.

При включении ударного механизма в работу боек 5 поджимается, например, рабочим инструментом (на чертеже не показан), до момента взаимодействия головки 6 бойка 5 с внутренним конусом клапана 7. При этом образовавшаяся подклапанная полость 15 герметично отделяется от взводящей камеры 4. Рабочая жидкость, поступающая из напорной магистрали 18 во взводящую камеру 4, преодолевая сопротивление газа, находящегося в газовой камере 2, начинает перемещать боек 5 и клапан 7 в верхнее положение. При этом жидкость из переливной полости 11 вытесняется в сливную магистраль 17. При взводе бойка 5 с клапаном 7 и перекрытием лабиринта 14 в напорной полости 12 и подклапанной полости 15 образуется повышенное давление, превышающее давление в переливной полости 11, что разъединяет клапан 7 и боек 5. При этом давление во взводящей камере 4 упадет и боек 5 под действием энергии сжатого в газовой камере 2 газа переместится вниз на удар, а взводящая камера 4 через подклапанную полость 15, каналы 16 и переливную полость 11 соединится со сливной магистралью 17. Под действием давления газа в газовой камере 2 клапан 7 набегает на головку 6 бойка 5 и сопрягается с ней. Далее цикл повторяется. When the percussion mechanism is turned on, the striker 5 is pressed, for example, with a working tool (not shown in the drawing) until the head 6 of the striker 5 interacts with the inner cone of valve 7. In this case, the resulting valve cavity 15 is hermetically separated from the cocking chamber 4. The working fluid, coming from the pressure line 18 to the cocking chamber 4, overcoming the resistance of the gas in the gas chamber 2, begins to move the hammer 5 and valve 7 to the upper position. In this case, the liquid from the overflow cavity 11 is displaced into the drain line 17. When the striker 5 is cocked with a valve 7 and the labyrinth 14 is closed in the pressure cavity 12 and the subvalvular cavity 15, an increased pressure is formed that exceeds the pressure in the overflow cavity 11, which disconnects the valve 7 and the striker 5 In this case, the pressure in the cocking chamber 4 will drop and the hammer 5 under the action of the energy of the gas compressed in the gas chamber 2 will move downward by impact, and the cocking chamber 4 will be connected to the drain line 17 through the under-valve cavity 15, channels 16 and overflow cavity 11. d the gas pressure in the gas chamber 2. Valve 7 impinges on the head 6 of the striker 5 and interfaced with it. Next, the cycle repeats.

В конце рабочего хода крышка 8 клапана 7 на большой скорости входит в рабочую жидкость 3 и вытесняет ее через зазор 10, образованный боковой профилированной поверхностью 9 крышки 8 и внутренней поверхностью газовой камеры 2. В процессе вытеснения жидкости происходит диссипация кинетической энергии клапана 7, в результате чего жесткие удары на сопрягаемой поверхности клапана и корпуса снижаются, что исключает их разрушение и приводит к повышению эксплуатационной надежности и долговечности механизма. At the end of the stroke, the cover 8 of the valve 7 enters the working fluid 3 at high speed and displaces it through the gap 10 formed by the side profiled surface 9 of the cover 8 and the inner surface of the gas chamber 2. During the displacement of the fluid, the kinetic energy of the valve 7 is dissipated, resulting whereby hard blows on the mating surface of the valve and the housing are reduced, which eliminates their destruction and leads to increased operational reliability and durability of the mechanism.

При падении сопротивления со стороны разрушаемой породы крышка 8 ограничивает рабочий ход клапана 7. При этом кинетическая энергия клапана 7 поглощается дросселируемой жидкостью, в результате чего предотвращается жесткое соударение сопрягаемых поверхностей крышки 8 и корпуса 1 и их разрушение, что обеспечивает повышение надежности и долговечности механизма. When the resistance decreases from the side of the rock being destroyed, the cap 8 limits the working stroke of the valve 7. At the same time, the kinetic energy of the valve 7 is absorbed by the throttled liquid, as a result of which the hard mating of the mating surfaces of the cover 8 and the housing 1 and their destruction are prevented, which ensures increased reliability and durability of the mechanism.

Таким образом, несложные конструктивные изменения и введение в газовую камеру рабочей жидкости позволяет уменьшить утечку газа из газовой камеры, снизить трение и повысить износостойкость уплотнительных элементов, снизить динамические нагрузки на сопрягаемые поверхности клапана и бойка, клапана и корпуса, благодаря чему эксплуатационная надежность и долговечность механизма значительно повышаются. Thus, simple structural changes and the introduction of a working fluid into the gas chamber can reduce gas leakage from the gas chamber, reduce friction and increase the wear resistance of the sealing elements, reduce the dynamic loads on the mating surfaces of the valve and the hammer, valve and body, due to which the operational reliability and durability of the mechanism significantly increase.

Источники информации, принятые во внимание
1. Авторское свидетельство СССР N 866161, кл. E 21 C 3/20, 1981.Sources of information taken into account
1. USSR author's certificate N 866161, cl. E 21 C 3/20, 1981.

2. Патент РФ N 2071560, кл. E 21 C 3/20, 1995. 2. RF patent N 2071560, cl. E 21 C 3/20, 1995.

Claims

1. A hydraulic shock mechanism with a sequential arrangement of movable links, comprising a housing with a gas chamber and a cocking chamber, in which a striker with a head and a step valve are located, forming an overflow cavity periodically connected to the cocking chamber and constantly connected with the cocking chamber drain line, characterized in that the gas chamber is partially filled with a working fluid, and the valve on the side of the gas chamber has a cover, side profiled surface which forms a slit choke with the inner surface of the gas chamber.

2. The hydraulic shock mechanism according to claim 1, characterized in that the level of the working fluid in the gas chamber is equal to the height of the valve when the mechanism is cocked.