RU2412324C1

RU2412324C1 - Hydraulic unit of impact action

Info

Publication number: RU2412324C1
Application number: RU2009127907/03A
Authority: RU
Inventors: Александр Викторович Щекочихин (RU); Александр Викторович Щекочихин; Леонид Семенович Ушаков (RU); Леонид Семенович Ушаков; Никита Дмитриевич Фабричный (RU); Никита Дмитриевич Фабричный
Priority date: 2009-07-20
Filing date: 2009-07-20
Publication date: 2011-02-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: unit consists of differential stepped piston-striker with case forming chambers of working and back strokes, of sleeve valve, of hydraulic pneumatic accumulator, of hydraulic channels, and of head and drain mains; also, unit is equipped with valve installed in case and forming three cavities. The first cavity is continuously communicated with the head main, hydraulic pneumatic accumulator and the chamber of backstroke. The second cavity is constantly connected with the chamber of the working stroke and alternately is connected with the head and drain mains. In the third controlled cavity there is installed a spring facilitating reliable valve closing at the end of the working stroke of the differential piston-striker. The second and the third controlled cavities of the valve are connected with the sleeve valve by means of the hydraulic channels; in the first position the sleeve valve connects the chamber of the working stroke with the drain main and the controlled cavity of the valve with the head main. In the second position the sleeve valve connects the controlled cavity of the valve with the drain main.

EFFECT: reduced local hydraulic losses during working stroke resulting in increase of energy of single impact and power of impact unit.

3 dwg

Description

Изобретение относится к гидравлическим устройствам ударного действия и предназначено для ударного разрушения горных и мерзлых пород, сооружений из бетона и других твердых материалов в строительной и горной промышленности.The invention relates to hydraulic shock devices and is intended for shock destruction of rocks and frozen rocks, concrete structures and other solid materials in the construction and mining industries.

Известно устройство ударного действия [Устройство ударного действия для образования скважин в грунте. Патент РФ №2134746, МКИ E02F 5/18 // Л.С.Ушаков, А.Н.Синько, А.В.Горин, Ю.Е.Котылев] с управляемой камерой обратного хода и клапанным распределителем, использующее гидропневматический привод [Лазуткин А.Г., Бодров Е.М., Волков В.В., Гольцов Г.А., Евлашин А.Н., Синько А.Н., Ушаков Л.С., Цель Ф.Э. Гидропневматический привод. Патент РФ №444878, кл. Е21С 31/00, 1974], содержащее золотниковый распределитель, который управляет клапанным распределителем. Он состоит из цилиндра, передней и задней крышек, поршня с гидрозамком, штока, клапана и клапанного конического седла, которые образуют газовую полость, взводящую, тормозную и доклапанную полости. Недостатками этого устройства является использование гидрокинематической схемы с управляемой камерой обратного хода и сложная конструкция клапанного распределителя.Known percussion device [percussion device for the formation of wells in the ground. RF patent №2134746, MKI E02F 5/18 // L.S. Ushakov, A.N. Sinko, A.V. Gorin, Yu.E. Kotylyov] with a controlled reverse chamber and valve distributor using a hydropneumatic actuator [Lazutkin A.G., Bodrov E.M., Volkov V.V., Goltsov G.A., Evlashin A.N., Sinko A.N., Ushakov L.S., Purpose F.E. Hydropneumatic drive. RF patent No. 444878, cl. E21C 31/00, 1974] containing a spool valve that controls the valve distributor. It consists of a cylinder, front and rear covers, a piston with a hydraulic lock, a stem, a valve and a valve conical seat, which form a gas cavity, cocking, brake and pre-valve cavities. The disadvantages of this device is the use of a hydrokinematic circuit with a controlled reverse chamber and the complex design of the valve distributor.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемому изобретению является гидравлическое ударное устройство [Гидравлическая ударная система горной машины. А.С. №1416683 (СССР), МКИ Е21С 3/20 // Б.П.Кретов, Е.И.Киселев, В.В.Горшков и Г.Э.Гюбнер. - №4163973/22-03. Заяв. 03.11.86], содержащее корпус, инструмент, дифференциальный ступенчатый поршень-боек и золотниковый распределитель. Недостатком устройства являются потери мощности при прохождении рабочей жидкости через золотниковый распределитель.The closest in technical essence and the achieved technical result to the claimed invention is a hydraulic shock device [Hydraulic shock system of a mining machine. A.S. No. 1416683 (USSR), MKI E21C 3/20 // B.P. Kretov, E.I. Kiselev, V.V. Gorshkov and G.E. Gyubner. - No. 4163973 / 22-03. Application 03.11.86], comprising a housing, a tool, a differential step piston-striker and a spool valve. The disadvantage of this device is the loss of power during the passage of the working fluid through the spool valve.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в увеличении удельной мощности гидравлического устройства ударного действия путем уменьшения гидравлических потерь в устройстве во время рабочего хода.The problem to which the invention is directed, is to increase the specific power of the hydraulic shock device by reducing hydraulic losses in the device during the stroke.

Это достигается тем, что гидравлическое устройство ударного действия, включающее корпус, дифференциальный ступенчатый поршень-боек, образующий с корпусом камеры рабочего и обратного хода, золотниковый распределитель, гидропневмоаккумулятор, гидравлические каналы, напорную и сливную магистраль, в отличие от прототипа снабжено клапаном, установленным в корпусе с образованием трех полостей, первая из которых постоянно соединена с напорной магистралью, вторая полость соединена с камерой рабочего хода и поочередно соединяется с напорной и сливной магистралями, в третьей управляемой полости установлена пружина, обеспечивающая надежное закрытие клапана в конце рабочего хода дифференциального ступенчатого поршня-бойка, при этом вторая и третья управляемая полость клапана соединены гидравлическими каналами с золотниковым распределителем, который в первой позиции соединяет камеру рабочего хода со сливной магистралью и управляемую полость клапана с напорной магистралью, а во второй позиции - управляемую полость клапана со сливной магистралью.This is achieved by the fact that the hydraulic shock device, which includes a housing, a differential step piston-hammer, forming a working and return chamber with a housing, a spool valve, a hydraulic accumulator, hydraulic channels, a pressure and a drain line, unlike the prototype, is equipped with a valve installed in housing with the formation of three cavities, the first of which is constantly connected to the pressure line, the second cavity is connected to the chamber of the stroke and alternately connected to the pressure and drain lines, a spring is installed in the third controlled cavity, which ensures reliable closing of the valve at the end of the stroke of the differential step piston-striker, while the second and third controlled valve cavities are connected by hydraulic channels to the spool valve, which in the first position connects the working chamber to the drain a line and a controlled valve cavity with a pressure line, and in the second position, a controlled valve cavity with a drain line.

Сущность изобретения проясняется чертежами: на фиг.1 - схематическое изображение устройства в фазе обратного хода, фиг.2 - устройство в фазе рабочего хода, фиг.3 - момент перехода устройства от фазы рабочего хода к обратному ходу.The invention is clarified by the drawings: in Fig. 1 is a schematic illustration of a device in the phase of a reverse stroke, Fig. 2 is a device in a phase of a stroke, Fig. 3 is a moment of transition of a device from a phase of a stroke to a reverse stroke.

Устройство содержит инструмент 1, корпус 2, в котором установлен дифференциальный ступенчатый поршень-боек 4, клапан 6, золотниковый распределитель 8, гидропневмоаккумулятор 9 (фиг.1).The device comprises a tool 1, a housing 2, in which a differential step piston-striker 4 is installed, a valve 6, a spool valve 8, a hydraulic accumulator 9 (Fig. 1).

Корпус 2 и дифференциальный ступенчатый поршень-боек 4, имеющий возможность осевого возвратно-поступательного движения, образуют камеры: обратного хода 3 и рабочего 5 хода. Камера 3 обратного хода постоянно сообщена с напорной магистралью и гидропневмоаккумулятором 9 через полость клапана 6.The housing 2 and the differential step piston-striker 4, having the possibility of axial reciprocating motion, form the chambers: reverse 3 and working 5 turns. The reverse chamber 3 is constantly in communication with the pressure line and the hydro-pneumatic accumulator 9 through the valve cavity 6.

Золотниковый распределитель 8 имеет две позиции. В первой он соединяет камеру рабочего хода со сливной магистралью и управляемую полость клапана с напорной магистралью. Во второй он соединяет управляемую полость клапана со сливной магистралью и перекрывает остальные гидравлические каналы.The spool valve 8 has two positions. In the first, it connects the working chamber with the drain line and the controlled valve cavity with the pressure line. In the second, it connects the controlled valve cavity to the drain line and blocks the remaining hydraulic channels.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При подаче рабочей жидкости по напорной магистрали производится зарядка гидропневмоаккумулятора 9, заполнение жидкостью камеры обратного хода 3, а также удержание клапана 6 в закрытом положении за счет соединения его третьей управляемой полости с напорной магистралью золотниковым распределителем, находящимся в первой позиции. Под действием давления жидкости дифференциальный ступенчатый поршень-боек 4 движется вправо и, одновременно, жидкость из камеры рабочего хода 5 вытесняется в сливную магистраль.When the working fluid is supplied through the pressure line, the hydro-accumulator 9 is charged, the return chamber 3 is filled with liquid, and the valve 6 is held in closed position by connecting its third controlled cavity to the pressure line with the spool valve in the first position. Under the action of fluid pressure, the differential step piston-striker 4 moves to the right and, at the same time, the fluid from the working chamber 5 is forced into the drain line.

При движении вправо дифференциальный ступенчатый поршень-боек сначала закрывает канал управления золотниковым распределителем, а затем, после прохождения расстояния, равного длине среднего пояска, открывает этот канал и соединяет его через проточку с напорной магистралью. Под действием давления жидкости золотниковый распределитель переходит во вторую позицию и соединяет управляемую торцевую камеру клапана 6 со сливной магистралью (фиг.2). При этом вытеснение жидкости из камеры рабочего хода 5 прекращается. Под действием давления жидкости клапан отрывается от седла и ускоренно перемещается вправо, соединяя напорную магистраль с камерой рабочего хода 5. Обе камеры ударного механизма оказываются под напорным давлением. Из-за разностей площадей поперечных сечений поясков дифференциального ступенчатого поршня-бойка происходит его торможение и полная остановка.When moving to the right, the differential step piston-striker first closes the control channel of the spool valve, and then, after passing a distance equal to the length of the middle belt, opens this channel and connects it through the groove to the pressure line. Under the action of fluid pressure, the spool valve moves to the second position and connects the controlled end chamber of the valve 6 to the drain line (figure 2). In this case, the displacement of fluid from the chamber of the stroke 5 stops. Under the influence of fluid pressure, the valve breaks away from the seat and accelerates to the right, connecting the pressure line to the working chamber 5. Both chambers of the percussion mechanism are under pressure. Due to differences in cross-sectional areas of the zones of the differential step piston-striker, its braking and complete stopping occur.

В дальнейшем, под действием силы со стороны камеры рабочего хода 5, дифференциальный ступенчатый поршень-боек ускоренно перемещается влево, совершая рабочий ход, наносит удар по торцу инструмента 1.Subsequently, under the action of force from the side of the working stroke chamber 5, the differential step piston-striker accelerates to the left, making a working stroke, strikes the end of the tool 1.

Незадолго до соударения, средний поясок дифференциального ступенчатого поршня-бойка открывает канал управления и соединяет его со сливной магистралью. Золотниковый распределитель перебрасывается в первую позицию и соединяет управляемую торцевую камеру клапана 6 с напорной магистралью. Теперь на клапан действует давление жидкости с обеих сторон. Его гарантируемое перемещение влево и отсечение напорной магистрали от камеры рабочего хода происходит за счет действия пружины 7. Также золотниковый распределитель обеспечивает соединение камеры рабочего хода со сливной магистралью. Механизм приводится в исходное положение, и его цикл повторяется.Shortly before the collision, the middle belt of the differential step piston-striker opens the control channel and connects it to the drain line. The spool valve moves to the first position and connects the controllable end chamber of valve 6 to the pressure manifold. Now the valve is affected by fluid pressure on both sides. Its guaranteed movement to the left and the pressure line is cut off from the working chamber is due to the action of the spring 7. The spool valve also provides the connection of the working chamber to the drain line. The mechanism is brought to its original position, and its cycle is repeated.

Причем при переключении золотникового распределителя из второй позиции в первую он сначала соединяет управляемую торцевую камеру клапана с напорной магистралью (фиг.3), а затем камеру рабочего хода со сливной магистралью.Moreover, when switching the spool valve from the second position to the first, it first connects the controllable end chamber of the valve to the pressure line (Fig. 3), and then the travel chamber to the drain line.

Применение клапана 6 позволяет направить жидкость во время рабочего хода дифференциального ступенчатого поршня-бойка из камеры обратного хода 3 и гидропневмоаккумулятора 9, минуя золотниковый распределитель 8, что снижает местные гидравлические потери.The use of valve 6 allows you to direct the fluid during the stroke of the differential stepped piston-striker from the reverse chamber 3 and the hydraulic accumulator 9, bypassing the spool valve 8, which reduces local hydraulic losses.

Данная конструкция гидравлического ударного устройства, содержащего клапан, соединяющий обе его камеры во время рабочего хода, позволяет уменьшить местные гидравлические потери во время рабочего хода дифференциального ступенчатого поршня-бойка, что ведет к увеличению энергии единичного удара и, как следствие, мощности ударного устройства.This design of a hydraulic percussion device containing a valve connecting both of its chambers during the stroke makes it possible to reduce local hydraulic losses during the stroke of the differential step piston-striker, which leads to an increase in the energy of a single stroke and, as a result, the power of the percussion device.

Claims

A hydraulic shock device, including a differential step piston-striker, forming a working and return chamber with a housing, a spool valve, a hydraulic accumulator, hydraulic channels, a pressure and a drain line, characterized in that it is equipped with a valve installed in the housing with the formation of three cavities, the first of which is constantly connected with the pressure line, a hydro-pneumatic accumulator and a reverse chamber, the second cavity is constantly connected with the working chamber and rare with pressure and drain lines, a spring is installed in the third controlled cavity, which ensures reliable closing of the valve at the end of the stroke of the differential step piston-hammer, while the second and third controlled valve cavities are connected by hydraulic channels to the spool valve, which in the first position connects the working chamber stroke with a drain line and a controlled valve cavity with a pressure line, and in the second position - a controlled valve cavity with a drain line.