SU1709019A1 - Устройство ударного действи - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  х устройствам дл  дроблени  льда. Цель изобретени  - повышение надежности работы. Устройство содержит корпус из концентрично установленных цилиндров 2 и 3 с полостью между их верхними част ми, в которой размещены эластичные оболочки со сжатым воздухом, газообразным топливом и маслом. В цилиндре 3 расположены поршень 4с жестко присоединенным к нему рабочим инструментом125^\Фиъ.1-Я-г 'feXIоЮ Ою>&

Description

5, две камеры сгорани  в верхней и в нижней част х рабочего цилиндра. Кажда  камера сгорани  разделена выступами на торцовых поверхност х цилиндра и поршн  на полости, одна из которых соединена с топливной системой, а друга  - с сжатым

воздухом, В верхней части цилиндра размещено средство дл  смазки цилиндрической части поршн . Устройство содержит датчики положени  поршн , каждый из которых выполнен из соосно установленных щупа и подпружиненного штыр . 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относитс  к устройствам дл  дроблени  льда и предназначено, преимущественно , дл  использовани  на ледокольных судах, но может быть применено дл  забивки в грунт свай, дл  разрушени  горных пород, а также дл  осуществлени  ковки и штамповки.

Цель изобретени  - повышение надежности работы.

Нафиг.1 и 2 дано устройство, разрез; на фиг.З - разрез А-А на Фиг.2: на фиг.4 - узел I нафиг.1; нафиг.5- узел II на фиг.4; нафиг.6 -узел III на фиг.4, на фиг.7-сечение по Б-Б.

Устройство ударного действи  содержит установленный с возможностью перемещени  относительно несущей конструкции 1 ледокола корпус, выполненный составнь1м из концентрично установленных цилиндров 2, 3, размещенный а последнем рабочий цилиндр с поршнем 4, с которым жёстко соединен рабочий инструмент 5. Между днищами цилиндров 2 и 3 имеетс  полость б, в которой размещен бак со сжатым природным газом, кольцева  эластична  оболочка 7 со сжатымвоздухом и эластична  оболочка 8|Дл  автомобильного чартерного масла.На конструкции 1 установлены два компрессора 9, св занные воздуховодом 10 с оболочкой 7. Полость б св зана с баллоном 11 через газопровод 12.

Вдоль газопровода 12 смонтирован кабель электропитани  13. Полость 6 св зана с компрессором 14, Цилиндр 2 корпуса имеет опорное кольцо 15, которым опираетс  на кольцевой уступ несущей конструкции 1.

В головке 16 цилиндра 3 находитс  конусообразна  камера 17 и отверсти  19 и 20 соответственно к центральной 21 и периферийной 22 част ми плоскостей нижней поверхности головки 16, имеющей выступы 23, наход щиес  против выступов 24, выполненных на верхнем торце поршн  4. Эти выступы 23 и 24 раздел ют камеру сгорани  на полость, заполн емую горючей смесью 25 и кольцевую полость 26. заполн емую сжатым воздухом из отверстий 20.

От полости 6 к конусообразной камере 17 подходит газопроводна  трубка 27, котора  св зывает камеру 17 с баком 7 и камерами 17 и 18 посредством трубок 28. Трубки 27 и 28 имеют клапаны 29, перекрывающие их с помощью электрических исполнительных устройств по электрическим сигналам, которые формируютс  специальным распределительным устройством 30 с компьютером , управл ющим работой всех механизмов, клапанов 29 и свечей зажигани 31 .

Между нижним торцом поршн  4 и дном цилиндра 3 имеетс  камера 32 дл  возврата рабочего инструмента - ударника, котора  представл ет собой камеру внутреннего

сгорани . В дне цилиндра 3 выполнены кольцевые камеры 33 и 34. соединенные с оболочками дл  сжатого воздуха газообразного топлива посредством трубок 35 и 36 с клапанами 29, камеры 33 и 34 сообщены

посредством радиальных отверстий с камерой сгорани  32 и полост ми 37, отделенными от нее выступами 38. затрудн ющими возможность перемешивани  горючей смеси и сжатого воздуха этих камер до воспламенени  горючей смеси от свечей зажигани  31. В средней части корпуса цилиндра 3 имеютс  выхлопные отверсти  39 с клапанами 29 дл  выпуска в атмосферу проду тов сгорани  в смеси с избытком воздуха .

На торцовых част х цилиндра 3 в районе полостей 26 и 37 камер сгорани  имеютс  датчики 40 положени  поршн  4 в момент егоподхода к верхней и нижней торцовым

поверхност м цилиндра 3.

Датчик 40 имеет щуп 41. контактные

пластины 42 и 43 электросигнала открыти 

клапанов 29 трубок 27 и 28. контактный

штырь 44 включени  свечей зажигани  31.

контактное кольцо 45, пружинный контакт 46, изол тор 47 контактной пластины 43 и контактного кольца 45, изол тор 48 контактного щтыр  44, пружину 49, изолированные электрические провода 50.

Аналогичный датчик установлен на торцовой поверхности дна цилиндра 3, но его ориентировка (верх-низ)отличаетсй на 180° от ориентировки датчика 40.

Датчик 40 позвол ет определить момент открыти  клапанов 29, трубок 27 и 28. а также включени  свечей зажигани  31.

При прохождении лед ных полей различной толщины дл  работы устройства ударного действи  в оптимальном режиме требуетс  различное количество природного газа, дл  автоматического определени  толщины льда в устройстве установлена зубчата  рейка 51, установленна  р дом с трубкой 52 подачи природного газа, и зубчата  шестерн  53, вход ща  в зацепление с рейкой 51. Шестерн  53 св зана с датчиком электрических сигналов (например, электрических импульсов).

Дл  подъема корпуса на конструкции 1 установлена электрическа  лебедка 54 с тросом 55.

В устройстве ударного действи  дл  работы поршн  4 предусмотрено устройство смазки поршн , соединенное с эластичной оболочкой 8 с посто нным давлением масла , равным давлению воздуха в баке 7 и имеющим штыревой маслопровод 56.

Устройство дл  смазки поршн  содержит маслопровод 57, соедин ющий оболочку 8 с цилиндром 58, перекрываемый подпружиненным клапаном 59. преп тствующим перетеканию масла из цилиндра 58 в бак 8; поршень 60 со штоком 61 и пружиной 62, камерой 63 и подпружиненным клапаном 64, имеющим пружину 65, ограничительные выступы 66, конические кймеры 67 и 68; маслопровод 69; подпружиненный поршень со штоком 70 с маслопроводом 71 и пружиной 72, сжатую давлением подпружиненного штока 61; маслопровод 73, идущий от маслопровода 71 к центральной камере 74 с шарообразной эластичной камерой 75, наполненной газом или воздухом; радиальный маслопровод 76, идущий от камеры 74 к маслосьемному кольцу 77.

Устройство работает следующим образом .

Устройство под действием силы т жести опускаетс  на лед ную полосу и скользит по ней, природный газ поступает в .конусообразную распределительную камеру 17 по газовой трубке 27 из бака 6, в которой с помощью компрессора 14 поддерживаетс  посто нное давление.

Из камеры 17 природный газ поступает в полость 25 верхней камеры сгорани  вместе с воздухом радиальным отверсти м 19, а из кольцевой камеры 18 сжатый воздух одновременно поступает в дополнительную кольцевую полость 26. В последний момент заполнени  полостей 25 и 26 трубка с газом перекрываетс  клапаном 29 и в полость 25, поступает только сжатый воздух с целью

продувки и устранени  из камеры 17 и трубок 19 горючей смеси. По окончании продувки клапаны 29 трубок 27 и 28 закрываютс  и горюча  смесь в полости 25 камеры сгорани  воспламен етс  включением свечей сжигани  31. При этом в полости 25 в начальный момент воспламенени  горючей смеси возникает температура продуктов сгорани  более 2000° и давление более 1000 атм. Однако в следующий момент уже через тыс чную долю секунды удельное давление и температура газов в полости 25 снижаетс  вдвое за счет прохода почти половины продуктов сгорани  из полости 25 в полость 26, в результате удельное давле чие в последней повышаетс  на столько, на сколько оно

снижаетс  в полости 25, а общее давление на поршень 4 остаетс  почти неизменным до тех пор, пока под действием этого давлени  поршень 4 вместе с рабочим инструментом - ударником 5 не начнет двигатьс  вниз,

0 соверша  удар по лед ной глыбе и раскалыва  ее. При проходе продуктов горени  из полости 25, где была создана обогащенна  горюча  смесь дл  лучшего ее воспламенени  в полость 26 со сжатым воздухом, будет

5 происходить дожигание воепламененной смеси с наиболее полным выгоранием природного газа в конечные продукты горени . Толщина льда определ етс  автоматически с помощью шестерни 53, наход щейс  в зацеплении с зубчатой рейкой 51, котора  поднимаетс  или опускаетс  при увеличении или уменьшении толщины льда вместе с элементом 2 корпуса. Соответствующие электрические импульсы от шестерни

5 53 поступают по кабелю 13 в компьютер распределительного устройства 30, определ ющего поправку во времени открыти  и закрыти  клапана 29 на трубке 27 подачи природного газа в полость 25. Моменты времени открыти  и закрыти  всех клапанов 29 и зажигани  горючей смеси с помощью свечей зажигани  31 определ ютс  с помощью датчиков 40 положени  поршн  4. Поршень 4 при движении вверх толкает щуп 41 датчика 40 и поднимает его до соприкосновени  контактной пластины 42 с контактной пластиной 43 штыр  44. При этом возникает электрический сигнал, поступающий по проводу 50 в распределительное устройство

0 30, которое выдает команду на исполнительные механизмы клапанов 29 на трубках 27, 28 и 41 и откроет их. Затем, с учетом поправки компьютера на толщину льда, устройство 30 выдает вначале команду на перекрытие

5 клапаном 29 трубки 27 подачи газа, а затем (через тыс чную долю секунды) на перекрытие клапанами 29 трубок 28 подачи воздуха, Дальнейшее движение поршн  4 вверх (до

уровн  Н) и вместе с ним движение щупа 41 вверх сожмет пружину 49 и замкнет контакт 46 зажигани  свечей 31, которые воспламен т горючую смесь в полости 25. Поршень 4 начнет движение вниз, а пружины вернут детали 42,43. 44 и 41 датчика 40 в исходное положение.

После открыти  клапана 29 на трубке 39 из объема цилиндра ниже поршн  4 будут выходить продукты сгорани  - выхлопные газы, ранее толкавшие поршень вверх. Истечениювыхлопных газов будет содействовать движение поршн  4 вниз до тех пор, пока поршень 4 не перекроет выходные отверсти  трубок 39. В этот момент, определ емый распределительным устройством 30 по расчетному времени, подаетс  команда наперекрытие клапаном 29 выхлопных трубок 39. Дл  лучшего удалени  выхлопных газов до команды на перекрытие трубок 39 производитс  кратковременное открытие трубок со сжатым воздухом в нижней части цилиндра дл  его продувки по командам распределительного устройства 30. Дальнейшее движение поршн  4 вниз будет производить сжатие воздуха в нижней части цилиндра и замедл тьс  из-за возрастающего давлени  сжимаемого поршнем 4 воздуха в нижней части цилиндра 3 и из-за сопротивлени  льда, раскалываемого ударником 5. После удара о льдину, поршень 4 с ударником 5 возвращаютс  в исходное положение , при этом поршень 4 контактирует с таким же датчиком, что и датчик 40, установленном в дне цилиндра 3 и, дойд  до соответствующего нижнего уровн , после заполнени  камер 32 и 37 соответственно сжатым воздухом и орючей смесью и воспламенени  горючей смеси свечами зажигани  31 устремитс  вверх с повторением всех этапов, рассмотренных до этого положени .

При работе устройства ударного действи  сущестбенное значение имеет устройство смазки поршн . Масло в устройство смазки поступает по маслопроводу 57 из эластичного бака 8 с маслом, наход щегос  внутри бака 7 с воздухом, сжатым до 200 атм. В результате такого устройства масло в баке 8 также будет иметь посто нное давление в 200 атм.

В исходном положении, когда поршень 4 движетс  снизу вверх, давление масла преодолевает сопротивление пружины клапана 59 и масло заполн ет весь объем цилиндра 58, отжима  поршень 60 вниз до упора давлением масла и пружины 62. При этом пружинный клапан 64 под действием пружины 65 плотно закрывает горловину конусной камеры 63.

Пружинный шток 70 поршн  4 пружиной 72 подн т до упора в крайнее верхнее положение. При этом маслопровод 71 штока 70 и маслопровод 73 перекрыты соответственно поршнем 4 и штоком 70.

При дальнейшем движении оверх поршн  4 пружинные штоки 61 и 7U придут в соприкосновение своими торцами друг с другом, а затем вначале шток 70 будет утоплен в крайнее нижнее положение штоком 61, при этом маслопроводы 71, 73 и 69 соедин тс  между собой. Далее движением поршн  4 вверх поршень 60, сжима  пружину 62, откроет увеличивающимс  давлением

масла верхнюю конусную камеру 67, утопив клапан 64 и масло из .цилиндра 58 через конусную камеру 63, камеру 67 маслопроводы 69, 70 и 73 устремитс  Q центральную камеру 74. При этом шарообразна  емкость

75, наполненна  газом или воздухом, уменьшит свой объем под возросшим давлением масла, которое заполнит расчетный порцией масла камеру 74. В последующее врем  всего цикла работы поршн  4 между

двум  его верхними положени ми, масло будет равномерно поступать через радиальные маслопроводы 76 к маслосъемному кольцу 77 поршн  4.

На ледокольном судне устройство ударного действи  рекомендуетс  устанавливать с наклоном в сторону носа судна под углом в 30 от отвесной линии. Благодар  этому наклону во врем  удара рабочего инструмента 5 по полосе льда лед получает

продольную составл ющую импульса силы удара направленную в сторону слипа, а конструкци  1 - продольную составл ющую импульса реактивной силы в направлении носа судна, т.е. в направлении его движени .

Кроме того, при обратном - холостом ходе рабочего инструмента 5 горизонтальна  составл юща  Скорости движени  будет близка скорости движени  льда и следовательно не будет тормозить движение льда, т.е. не будет иметь горизонтальной составл ющей силы, направленной против хода судна.

При движении поршн  4 вниз после воспламенени  горючей смеси в полости 25 в

результате давлени  газов подвижные цилиндры 2 и 3 начнут двигатьс  вверх со скоростью меньшей скорости движени  рабочего инструмента 5 вниз. т.к. они имеют большую массу и их движение противоположно направлению силы т жести. При движении поршн  4 вверх движение вниз корпуса будет ограничено тросом 55 и давлением нижнего торца корпуса на поверхность льда. Уменьшению скорости

реактивного движени  корпуса будет содействовать также в зка  смаэка.

При движении судна во вспомогательном режиме (во врем  шторма) корпуса поднимаетс  лебедкой 54 с помощью троса 55 и закрепл етс  в таком положении.

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Устройство ударного действи , включающее корпус с рабочим цилиндром, имеющим выхлопные отверсти , размещенный в нем поршень, камеры сгорани , расположенные в верхней и нижней част х цилиндра , систему дл  подачи и воспламенени  топлива с блоком управлени , рабочий инструмент , о т л и ч а ю щ е е с  .- тем, что, с целью повышени  надежности в работе, оно снабжено размещенным в верхней части цилиндра средством дл  подачи смазки цилиндрической части поршн , а блок управпени  оснащен расположенными в верхней и нижних част х цилиндра.датчиками поло жени  поршн , каждый из которых в полнен из соосно установленных щупа и подпружиненного штыр , при этом корпус устройства выполнен составным из концом

   Ш(1.2

   трично установленных цилиндров с полостью между их верхними торцами и размещенными в ней эластичными оболочками со сжатым воздухом, газообразным топливом и маслом, а кажда  камера сгорани  разделена на полости образованными на торцовых поверхност х цилиндра и поршн  выступами, расположенными друг напротив друга, причем одна полость соединена с топливной системой, а друга  - со сжатым воздухом, при этом выхлопные отверсти  выполнены в средней части цилиндра, а рабочий инструмент жестко св зан с поршнем .
2. 2. Устройство по П.1, о т л и ч а ю ще ес   тем, что средство дл  смазки выполнено в виде камеры дл  масла с подпружиненным клапаном и соосной пары подпружиненных поршней со штоками, размещенных соответственно на контактирующих поверхност х рабочего цилиндра и поршн , размещенной в последнем эластичной шарообразной емкости , заполненной воздухом, маслосьемного кольиа и маслопроводов, соедин ющих камеры между собой и с маслосъемным кольцом .

   К-А

   37

   38

   35

   35

   ШгЗ 21 7lf 7531 252ff 26 J 29 27 /7 Ю A..J-J. Фиг. 4 73

   Фиг.5

   Фигб

   Фиг 7