RU2186968C2

RU2186968C2 - Hydropneumatic pulse drive

Info

Publication number: RU2186968C2
Application number: RU2000128419A
Authority: RU
Inventors: В.А. Кравченко; С.Н. Семенюк; Л.С. Ушаков
Original assignee: Орловский государственный технический университет
Priority date: 2000-11-13
Filing date: 2000-11-13
Publication date: 2002-08-10

Abstract

FIELD: power pulse systems; designed for development of drilling machines, pneumatic picks, hydropercussive members of tunneling and mining machines in ore and coal mining industries. SUBSTANCE: hydropneumatic pulse drive has cylinder, gas cavity and resetting cavity and cavity before valve communicated through external distributor with pressure and return lines. Cavities are formed in cylinder by piston and rod embraced by bushing in which brake cavity is formed and valve distributor with seat and shutoff member are installed for communicating the resetting chamber with return system. Seat is made with conical contact surface. Valve distributor is located in channel made at angle to cylinder axis. Its shutoff member has axial channel receiving check valve and with sealing member enclosed by cavity formed by its rigid part and flexible shell members installed for coming in contact with seat. EFFECT: higher airtightness of valve distributor and reliability of hydropneumatic drive due to use of flexible members (two shell and one sealing) and valve installation in individual channel not coaxial to rod. 2 dwg

Description

Изобретение относится к силовым импульсным системам и предназначено для создания бурильных установок, отбойных молотков, гидроударников, проходческих и очистных машин, используемых в горнорудной и угольной промышленности. The invention relates to power pulsed systems and is intended to create drilling rigs, jack hammers, hammers, sinking and cleaning machines used in the mining and coal industries.

Известен гидропневматический привод, включающий цилиндр с газовой и жидкостными полостями, поршень со штоком и распределитель с клапаном [1]. Known hydropneumatic actuator, comprising a cylinder with gas and liquid cavities, a piston with a rod and a distributor with a valve [1].

Указанный привод не обеспечивает достаточной надежности в условиях воздействия высокого давления среды. The specified drive does not provide sufficient reliability under conditions of high pressure medium.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является гидропневматический привод, содержащий цилиндр, переднюю и заднюю крышку, поршень с гидрозамком, шток, клапан со спиральными каналами и коническим седлом, образующие при сборке газовые и жидкостные полости [2]. The closest in technical essence to the proposed solution is a hydropneumatic actuator containing a cylinder, a front and a back cover, a piston with a hydraulic lock, a stem, a valve with spiral channels and a conical seat, which form gas and liquid cavities during assembly [2].

Недостатком прототипа является низкая герметичность клапанного распределителя, поскольку контакт металла по металлу (клапана и седла) не обеспечивает полной герметизации из-за технологической сложности получения единой линии контакта, неравномерного износа участков поверхности, возможности поворота клапана вокруг оси в процессе эксплуатации, наличие утечки части жидкости через конструктивный зазор между клапаном и штоком в период соединения доклапанной полости со сливом. В результате утечек понижается начальное давление в газовой полости, что снижает энергию удара. Нарушение соосности клапана и штока приводит к интенсивному износу клапана по поверхности, задирам, снижению работоспособности и его заклиниванию. The disadvantage of the prototype is the low tightness of the valve distributor, since the metal-to-metal contact (valves and seats) does not provide complete sealing due to the technological complexity of obtaining a single contact line, uneven wear of surface areas, the possibility of rotation of the valve around the axis during operation, the presence of leakage of part of the liquid through the structural clearance between the valve and the stem during the period of connection of the pre-valve cavity with the drain. As a result of leaks, the initial pressure in the gas cavity decreases, which reduces the impact energy. Violation of the alignment of the valve and the stem leads to intensive wear of the valve on the surface, scoring, reduced performance and jamming.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении герметичности клапанного распределителя и надежности гидропневматического привода за счет использования в уплотнительном соединении упругих элементов (двух оболочечных и одного уплотнительного) и установки клапана в индивидуальном канале, несоосном со штоком. The problem to which the invention is directed is to increase the tightness of the valve distributor and the reliability of the hydropneumatic actuator by using elastic elements (two shell and one sealing) in the sealing connection and installing the valve in an individual channel that is not aligned with the stem.

Это достигается тем, что в гидропневмоприводе, содержащем цилиндр, газовую, взводящую и сообщенную через внешний распределитель с напорной и сливной магистралями доклапанную полость, образованные размещенными в цилиндре поршнем со штоком, охваченным втулкой, в которой выполнена тормозная полость, и клапанный распределитель с седлом и запирающим элементом, установленным с возможностью сообщения взводящей полости со сливом, седло выполнено с конической поверхностью контакта, клапанный распределитель расположен в канале, выполненном под углом к оси цилиндра, его запирающий элемент выполнен с осевым каналом, в котором размещен обратный клапан, и с уплотнительным элементом, заключенным в полость, образованную его жесткой частью и упругими оболочечными элементами, установленными с возможностью контактирования с седлом. This is achieved by the fact that in a hydraulic actuator containing a cylinder, gas cocking and communicating via an external distributor with pressure and drain lines, a pre-valve cavity formed by a piston placed in the cylinder with a rod covered by a sleeve in which the brake cavity is made, and a valve distributor with a seat and a locking element installed with the possibility of communication of the cocking cavity with a drain, the saddle is made with a conical contact surface, the valve distributor is located in the channel made by d angle to the axis of the cylinder, its locking element is made with an axial channel in which the check valve is placed, and with a sealing element enclosed in a cavity formed by its rigid part and elastic shell elements installed with contact with the seat.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 изображен гидропневматический привод, на фиг.2 изображен клапан. The invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows a hydropneumatic actuator, figure 2 shows a valve.

Гидропневматический привод состоит из цилиндра 1, в котором расположен поршень 2, имеющий возможность перемещаться в осевом направлении. К поршню 2 жестко закреплен шток 5, охваченный втулкой 3, в которой выполнена тормозная полость 4. В канале, выполненном под углом к оси цилиндра, размещено седло 6 с запирающим элементом клапанного распределителя 7, оснащенным уплотнительным 10 и упругими оболочечными 8 и 9 элементами. В осевом канале запирающего элемента клапанного распределителя 7 размещен обратный клапан 11. Цилиндр 1 в совокупности с поршнем 2 образуют газовую 13 и взводящую 14 полости, а с запирающим элементом клапанного распределителя 7 - доклапанную полость 12, которая периодически сообщается с напорной и сливной магистралью посредством внешнего распределителя. Обратный клапан 11 обеспечивает свободное движение жидкости из доклапанной полости 12 во взводящую полость 14 и препятствует движению жидкости в обратном направлении. The hydropneumatic drive consists of a cylinder 1, in which a piston 2 is located, having the ability to move in the axial direction. A piston 2 is rigidly fixed to the rod 5, enclosed by a sleeve 3, in which the brake cavity 4 is made. In the channel, made at an angle to the axis of the cylinder, a saddle 6 is placed with a locking element of the valve distributor 7, equipped with a sealing 10 and elastic shell 8 and 9 elements. A non-return valve 11 is placed in the axial channel of the locking element of the valve distributor 7. Cylinder 1 together with the piston 2 form a gas 13 and cocking cavity 14, and with a locking element of the valve distributor 7 they form a pre-valve cavity 12, which periodically communicates with the pressure and drain line through an external distributor. The non-return valve 11 provides free movement of fluid from the pre-valve cavity 12 to the cocking cavity 14 and prevents the fluid from moving in the opposite direction.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Рабочая жидкость под давлением поступает от насоса через внешний распределитель поступает в доклапанную полость 12. Под действием давления жидкости запирающий элемент клапанного распределителя 7 закрывается, а обратный клапан 11 открывается, и жидкость поступает во взводящую полость 14. Под действием жидкости поршень 2 со штоком 5 перемещается в направлении газовой полости 13, в которой происходит сжатие газа, то есть накопление энергии для рабочего хода. В момент соприкосновения запирающего элемента клапанного распределителя 7 с седлом 6 первыми вступают в контакт упругий оболочечный элемент 8 или 9, в зависимости от точности изготовления профиля седла. Под действием скоростного потока жидкости происходит упругая деформация тонкостенного 8 или 9 и уплотнительного 10 элементов, компенсирующая погрешности формы и расположения конической поверхности контакта 13. При этом уплотнительный элемент 10 несколько выдавливается в кольцевой зазор 15, образуемый упругими элементами, и вступает в контакт с седлом 6. В результате действия рабочей жидкости на запирающий элемент клапанного распределителя 7 упругие оболочечные элементы 8 и 9 способствуют лучшему заполнению микронеровностей конической поверхности контакта 13 уплотнительным элементом 10 и улучшению герметизации. Силы, действующие на поршень 2, при завершении взвода уравновешиваются, и он останавливается. Затем переключается внешний распределитель, и доклапанная полость 12 сообщается со сливной магистралью. Под действием давления жидкости во взводящей полости 14 обратный клапан 11 закрывается, а запирающий элемент клапанного распределителя 7 открывается, сообщая полость со сливом. Давление жидкости во взводящей полости 14 падает до минимума, близкому к нулю. Поршень 2 со штоком 5 под действием давления газа, расширяющегося в полости 13, совершает рабочий ход (на фиг.1 вправо) и вытесняет жидкость из взводящей полости 14 в сливную магистраль. После завершения рабочего хода внешний распределитель переключается и сообщает доклапанную полость 12 с напорной магистралью. Цикл повторяется. The working fluid under pressure flows from the pump through an external distributor into the pre-valve cavity 12. Under the action of the fluid pressure, the locking element of the valve distributor 7 closes and the check valve 11 opens and the fluid flows into the cocking cavity 14. Under the action of the fluid, the piston 2 with the rod 5 moves in the direction of the gas cavity 13, in which the gas is compressed, that is, the accumulation of energy for the working stroke. At the moment of contact of the locking element of the valve distributor 7 with the seat 6, the elastic shell element 8 or 9 first comes into contact, depending on the accuracy of the manufacture of the saddle profile. Under the action of a high-speed fluid flow, elastic deformation of a thin-walled 8 or 9 and sealing 10 elements occurs, compensating for errors in the shape and location of the conical contact surface 13. In this case, the sealing element 10 is extruded somewhat into the annular gap 15 formed by the elastic elements and comes into contact with the seat 6 As a result of the action of the working fluid on the locking element of the valve distributor 7, the elastic shell elements 8 and 9 contribute to a better filling of the microroughnesses of the conical surface rhnosti 13 contact the sealing element 10 and to improve sealing. The forces acting on the piston 2, when the platoon is completed, are balanced, and it stops. Then the external distributor switches, and the pre-valve cavity 12 communicates with the drain line. Under the action of fluid pressure in the cocking cavity 14, the check valve 11 closes, and the locking element of the valve dispenser 7 opens, communicating the cavity with a drain. The fluid pressure in the cocking cavity 14 drops to a minimum close to zero. The piston 2 with the rod 5 under the action of gas pressure expanding in the cavity 13, makes a working stroke (Fig. 1 to the right) and displaces the liquid from the cocking cavity 14 into the drain line. After completion of the stroke, the external distributor switches and communicates the pre-valve cavity 12 with the pressure line. The cycle repeats.

Использование в гидропневматическом приводе клапана с уплотнительным элементом и упругими оболочечными элементами позволяет уменьшить ударную нагрузку в месте контакта клапана с седлом, снизить требования к точности изготовления геометрической формы поверхности контакта седла и клапана, снизить износ клапанного распределителя, продлить срок службы гидропневмопривода. Использование данной конструкции клапанного распределителя повышает его надежность и долговечность, а также эффективность работы гидропневмопривода. The use of a valve with a sealing element and elastic shell elements in a hydropneumatic actuator can reduce the shock load at the place of contact of the valve with the seat, reduce the requirements for the accuracy of the geometric shape of the contact surface of the seat and valve, reduce wear on the valve distributor, and extend the life of the hydraulic actuator. Using this design of the valve distributor increases its reliability and durability, as well as the efficiency of the hydraulic actuator.

Источники информации
1. А. С. 889838 Гидравлическое устройство ударного действия.Sources of information
1. A. S. 889838 Hydraulic shock device.

2. А. С. 444878 Гидропневматический привод (прототип). 2. A. S. 444878 Hydropneumatic drive (prototype).

Claims

Hydropneumatic pulse drive containing a cylinder, gas cocking and communicating through an external distributor with pressure and drain lines pre-valve cavities formed by a piston placed in the cylinder with a rod covered by a sleeve in which the brake cavity is made, and a valve distributor with a seat and a locking element installed with the possibility of communication of the cocking cavity with a drain, characterized in that the seat is made with a conical contact surface, the valve distributor is located in the channel, Making a angle to the cylinder axis, its locking member is formed with an axial passage, wherein a check valve, and with a sealing element enclosed in a cavity formed by its rigid part and a resilient shell elements, mounted with the possibility of contact with the valve seat.