UA111416C2 - Гідравлічний пристрій ударної дії - Google Patents

Abstract

Гідравлічний пристрій ударної дії призначено для ударного руйнування гірських порід і штучних матеріалів. Містить корпус з розташованими у ньому центрувальними й ущільнювальними втулками, гільзою та поршнем-бійчиком, які утворюють у корпусі камери робочого та холостого ходів, а також гідроакумулятори високого та низького тиску. Камера робочого ходу сполучена періодично через золотниковий розподільник з напірною магістраллю або з гідроакумулятором низького тиску, сполученим зі зливальною магістраллю. Камера холостого ходу постійно сполучена з гідроакумулятором високого тиску та напірною магістраллю. На поршні бійчика встановлене компресійне кільце. Між центрувальними й ущільнювальними втулками виконані дренажні камери та канали. У стінці гільзи виконано пусковий канал, який сполучає через розподільник камеру робочого ходу з напірною магістраллю. Технічний результат полягає в зниженні гідравлічного опору і ймовірність перетікань рідини поміж камерами.

Description

Винахід стосується гірничо-видобувної промисловості, призначений для ударного руйнування гірських порід і штучних матеріалів. Може бути використаний також для генерування у свердловині вібрацій, які перетворюються у силові ударні хвилі для дії ними крізь рідинний хвилевід на гірські породи.

Відомий (див. Авт. свідоцтво Мо 1187529 А, 5), заявка Мо 3732407/22-03 від 26.04.1984, не публ., МПК Е21С 3/20| гідравлічний ударний механізм із золотниковим розподільником, який встановлено співвісно у корпусі механізму. Корпус містить робочі порожнини, що утворюють разом із втулками камери прямого (робочого) і зворотного (холостого) ходу, а також гідроакумулятори високого та низького тиску. Камери робочого та зворотного ходу виконані з можливістю їхнього сполучення з відповідними гідроакумуляторами. Бійчик виконано у вигляді поршня із двома стрижнями (штоками) різних діаметрів, за допомогою яких він розміщений у корпусі на центрувальних втулках. Описаний гідравлічний ударний механізм має додаткову гальмову камеру, в яку вбудовано пристосування для гальмування та запуску поршня-бійчика.

Це пристосування виконане у вигляді кільцевого клапана із дросельними отворами.

Недоліками цього аналога є низька надійність пристосування для гальмування та запуску поршня-бійчика, а також висока ймовірність просочування робочої рідини крізь зазори між деталями механізму та відсутність можливості її автоматичного видалення (дренажування) з механізму в процесі його роботи.

Відомий також див. Авт. свідоцтво Мо 1804169 А, 5), заявка Мо 4881018/03 від 11.11.1990, зареєстрована 9.10.1992, не публ., МПК Е21С 3/201 гідравлічний ударний механізм, корпус якого виконано з робочими порожнинами та каналами. У корпусі розташовані гільза з каналами та центрувальні втулки з ущільненнями. На цих втулках своїми штоками різних діаметрів встановлено поршень-ударник (бійчик). Гільза, центрувальні втулки та тіло поршня-бійчика утворюють камери робочого та холостого ходу. При цьому камера холостого ходу виконана з можливістю її постійного сполучення з напірною гідромагістраллю, а камера робочого ходу - з можливістю її періодичного сполучення через розподільник з напірною та зливальною магістралями.

Недоліком цього аналога є обумовлена конструктивними особливостями ударного механізму велика ймовірність просочування (перетікання) робочої рідини поміж камерами.

Зо Тому, для зниження гідравлічних втрат, у цьому механізмі передбачена виточка на внутрішній поверхні гільзи та стабілізатор високого тиску, який гідравлічно пов'язаний з камерою холостого ходу. Істотним недоліком цього аналога є також складність запуску ударного механізму у випадку, якщо поршень-ударник у своєму вихідному положенні перекриває канал нагнітання робочої рідини до камери робочого ходу в момент запуску ударного механізму.

Найбільш близьким (див. Авт. свідоцтво Мо 1293328 АТ, 5), опубл. 28.02.1987, бюл. Мо 8,

МПК Е21С 33/20 за сукупністю суттєвих ознак до заявленого винаходу є пристрій ударної дії, корпус якого виконано з порожнинами і в ньому розташовані гільза з каналами та центрувальні втулки з ущільненнями. На втулках встановлено штоками різних діаметрів поршень-бійчик.

Гільза, центрувальні втулки та тіло поршня-бійчика утворюють камери робочого та холостого ходу. При цьому камера холостого ходу виконана з можливістю її постійного сполучення з напірною магістраллю, а камера робочого ходу виконана з можливістю її періодичного сполучення з напірною та зливальною магістралями через розподільник.

Недоліком найближчого аналога є велика ймовірність просочування робочої рідини поміж камерами робочого та холостого ходу. Тому, для забезпечення можливості збирання рідини, що просочується, у гільзі виконано кільцеву виточку, яка утворює з корпусом порожнину керування.

Автоматичне видалення (дренаж) робочої рідини з цієї порожнини здійснюється за допомогою додаткового відводу у розподільнику. Цей відвід виконано з можливістю сполучення порожнини керування з напірною магістраллю в період здійснення поршнем-бійчиком холостого ходу, а зі зливальною магістраллю - в період здійснення робочого ходу. Істотним недоліком найближчого аналога є також складність запуску ударного механізму у випадку, якщо поршень у своєму вихідному положенні перекриває сполучення камери робочого ходу з напірною магістраллю.

В основу винаходу поставлена задача вдосконалити гідравлічний пристрій ударної дії шляхом оснащення його додатковими ущільнювальним і пусковим елементами, а також простими й ефективними засобами для збирання й автоматичного виведення з механізму робочої рідини, що просочується. Ці вдосконалення знижують імовірність перетікання робочої рідини поміж камерами, знижують гідравлічний опір, підвищують к.к.д. пристрою.

Поставлена задача вирішується тим, що в гідравлічному пристрої ударної дії, який містить корпус із робочими порожнинами та каналами, розташовані у корпусі гільзу з каналами та втулки, що утворюють із корпусом гідроакумулятор високого тиску, який виконано з можливістю бо постійного сполучення з напірною гідромагістраллю, і гідроакумулятор низького тиску, який виконано з можливістю постійного сполучення зі зливальною магістраллю та періодичного сполучення через розподільник з напірною магістраллю, встановлений на центрувальних втулках своїми штоками різних діаметрів поршень-бійчик, утворені гільзою, центрувальними втулками та поршнем-бійчиком камера холостого ходу з можливістю її сполучення з гідроакумулятором високого тиску, та камера робочого ходу з можливістю її сполучення через розподільник з гідроакумулятором низького тиску або з напірною магістраллю, пропонується на поршні бійчика встановити компресійне кільце з можливістю його ковзання усередині гільзи.

Гільзу та центрувальні втулки пропонується встановити в корпусі за допомогою ущільнювальних втулок. Між центрувальними й ущільнювальними втулками пропонується виконати дренажні камери з можливістю їхнього сполучення з дренажною та зливальною магістралями. У стінці гільзи пропонується виконати пусковий канал з можливістю його постійного сполучення з камерою робочого ходу та через розподільник - з напірною магістраллю. Як додатковий варіант пропонується на торцевій поверхні центрувальної втулки, що утворює камеру робочого ходу, виконати виточку таким чином, щоб її порожнина була постійно сполучена з порожниною пускового каналу.

Запропоноване оснащення поршня компресійним кільцем з можливістю його ковзання усередині гільзи знижує ймовірність швидкого зношування гільзи та поршня, перетікання робочої рідини поміж камерами робочого та холостого ходу. Одночасно компресійне кільце є додатковою центрувальною опорою для поршня-бійчика, що сприяє зниженню навантажень на сальники центрувальних втулок і, як наслідок - зменшенню їхнього зношування.

Запропоноване розміщення гільзи та центрувальних втулок у корпусі за допомогою ущільнювальних втулок забезпечує можливість технологічно нескладного виконання дренажних камер між центрувальними й ущільнювальними втулками. Наявність цих камер забезпечує можливість збирання робочої рідини, що видавлюється з камер через зазори. Сполучення дренажних камер із дренажною та зливальною магістралями забезпечує автоматичне видалення робочої рідини, що просочилася крізь зазори, з ударного механізму в процесі його роботи.

Виконання у стінці гільзи додаткового пускового каналу, що постійно сполучає через розподільник камеру робочого ходу з напірною магістраллю, забезпечує можливість запуску

Зо пристрою у випадку, якщо у вихідному положенні поршень повністю перекриває виконані у втулці радіальні канали, що призначені для подавання рідини у камеру робочого ходу.

Виконання на торцевій поверхні центрувальної втулки, що утворює камеру робочого ходу, додаткової виточки з можливістю постійного сполучення її порожнини з порожниною пускового каналу, забезпечує можливість запуску пристрою навіть у випадку, якщо поршень знаходиться у своєму крайньому (найвищому) вихідному положенні.

Суть винаходу пояснюється кресленням, на якому зображено поздовжній розріз одного з можливих варіантів виконання заявленого гідравлічного пристрою ударної дії. Цей розріз суміщений з принциповою схемою живлення пристрою рідким енергоносієм (робочою рідиною).

Гідравлічний пристрій ударної дії містить корпус 1 з порожнинами 2, 3, 4, 5 і каналами 6, 7, 8.

Канал 6 призначений для підключення порожнини 2 до напірної (нагнітаючої робочу рідину) магістралі 9, канал 7 - для підключення порожнини З через золотниковий розподільник 10 до зливальної магістралі 11, а канал 8 - для підключення пристрою до дренажної магістралі 12.

Порожнина 4 підключена через розподільник 10 до напірної магістралі 13 або до зливальної магістралі 14 (на кресленні показана пунктирною лінією). Цифрою 15 позначено гідромотор (привод золотникового розподільника 10). У корпусі 1 встановлена гільза 16 з радіальними каналами 17, 18 і центрувальні втулки 19, 20. Гільза 16 і втулки 19, 20 розташовані у корпусі 1 за допомогою ущільнювальних втулок 21 і 22 із сальниками 23. Втулка 22 виконана у вигляді кришки-заглушки. У центрувальних втулках 19 і 20 розташований своїми штоками 24 і 25 поршень-бійчик 26. Діаметр штока 24 виконано більшим за діаметр штока 25. За рахунок різниці в розмірі цих діаметрів площі бічних (робочих) поверхонь поршня 26 також різні. У кільцевій канавці поршня 26 розташоване компресійне кільце 27 з можливістю його ковзання усередині гільзи 16. Гільза 16 з порожниною 2 утворюють у корпусі 1 гідроакумулятор високого тиску.

Гільза 16, ущільнювальна втулка 22 і порожнина З утворюють у корпусі 1 гідроакумулятор низького тиску. Внутрішня стінка гільзи 16, торцева поверхня центрувальної втулки 20, тіло штока 25 і бічна поверхня поршня 26 утворюють камеру 28 робочого ходу. Ця камера виконана з можливістю сполучення крізь канали 17 і через розподільник 10 з напірною магістраллю 13 або з порожниною З гідроакумулятора низького тиску. На торцевій поверхні центрувальної втулки 20 виконано кільцеву виточку 29. У стінці гільзи 16 виконано похилий пусковий канал 30 таким чином, що вхід у цей канал знаходиться у порожнині 4 корпуса 1, а вихід - у порожнині бо виточки 29. Внутрішня стінка гільзи 16, торцева поверхня центрувальної втулки, 19, тіло штока

24 і бічна поверхня поршню 26 утворюють камеру 31 холостого ходу. Ця камера виконана з можливістю сполучення крізь канали 18 з порожниною 2 гідроакумулятора високого тиску. На торцевих поверхнях ущільнювальних втулок 21 і 22, що звернені у бік центрувальних втулок 19 і 20, виконано кільцеві виточки. У такий спосіб між втулками 21 і 19, а також між втулками 22 і 20 утворені дренажні камери 32 і 33. Камера 32 виконана з можливістю сполучення крізь дренажний канал 34 з каналом 8. Камера 33 виконана з можливістю сполучення крізь дренажні канали 35 ущільнювальної втулки 22 з порожниною З гідроакумулятора низького тиску.

Хвостовик пристрою, по якому наносить удари поршень-бійчик 26, позначено цифрою 36. На кресленні положення поршня-бійчика 26 зображено в момент нанесення ним удару по хвостовику 36.

Запропонований гідравлічний пристрій ударної дії працює таким чином. Робоча рідина по напірній магістралі 9, крізь канал 6 у корпусі 1, порожнину 2 гідроакумулятора високого тиску та крізь канал 18 у гільзі 16 нагнічується у камеру 31 холостого ходу. Одночасно, через розподільник 10, порожнину 4 та радіальні канали 17 робоча рідина нагнічується у камеру 28 робочого ходу. За рахунок того, що площа бічної (робочої) поверхні поршня 26 у камері 28 робочого ходу більше бічної поверхні поршня 26 у камері 31 холостого ходу, поршень-бійчик 26 здійснює свій робочий хід (на кресленні - донизу) і завдає удару по хвостовику 36. Під час здійснення робочого ходу камера 28 і порожнина З гідроакумулятора низького тиску роз'єднані.

Після нанесення удару розподільник 10 перемикається, сполучуючи камеру 28 через розподільник 10 з акумулятором низького тиску та зі зливальною магістраллю 14. При цьому тиск у камері 28 робочого ходу падає. Тому, під дією тиску робочої рідини, що нагнічується з магістралі 9 у камеру 31, поршень-бійчик 26 здійснює холостий хід (на кресленні - догори).

Перетіканням робочої рідини поміж камерами 28 і 31 перешкоджає компресійне кільце 27. Після завершення холостого ходу розподільник 10 перемикається, сполучуючи камеру 28 робочого ходу з напірною магістраллю 13. Знову, за рахунок різниці площ бічних поверхонь поршня 26, бійчик здійснює робочий хід (на кресленні - донизу). Далі цикли повторюються.

При здійсненні робочого ходу тіло поршня 26 перекриває радіальний канал 18, а при здійсненні холостого ходу - радіальний канал 17. Таким чином у камерах 28 і 31 створюється тиск робочої рідини, необхідний для гальмування поршня-бійчика 26 та для запобігання ударів

Зо бічних поверхонь поршня 26 по торцевим поверхням центрувальних втулок 19 і 20.

У випадку, якщо перед запуском пристрою тіло його поршня 26 повністю перекриває радіальні канали 17, робоча рідина нагнічується у робочу камеру 28 прямо крізь пусковий канал або крізь канал 30 і додатково - крізь виточку 29.

Робоча рідина, що просочується, збирається у дренажних камерах 32 та 33. Вона виводиться з камери 32 у дренажну магістраль 12 крізь канали 34 і 8, а з камери 33 у зливальну магістраль 11 - крізь канали 35.

Claims (2)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Гідравлічний пристрій ударної дії, що містить корпус з робочими порожнинами та каналами, встановлені у корпусі гільзу з каналами та втулки, що спільно утворюють із корпусом гідроакумулятор високого тиску, який виконано з можливістю постійного сполучення з напірною гідромагістраллю, і гідроакумулятор низького тиску, який виконано з можливістю постійного сполучення зі зливальною магістраллю та періодичного сполучення через розподільник з напірною магістраллю, встановлений на центрувальних втулках своїми штоками різних діаметрів поршень-бійчик, утворені центрувальними втулками, гільзою та поршнем-бійчиком камера холостого ходу з можливістю її сполучення з гідроакумулятором високого тиску, та камера робочого ходу з можливістю її сполучення через розподільник з гідроакумулятором низького тиску або з напірною магістраллю, який відрізняється тим, що на поршні бійчика встановлене компресійне кільце з можливістю його ковзання усередині гільзи, гільза та центрувальні втулки встановлені в корпусі за допомогою ущільнювальних втулок, між центрувальними та ущільнювальними втулками виконані дренажні камери з можливістю їхнього сполучення із дренажною та зливальною магістралями, а у стінці гільзи виконано пусковий канал, який сполучає через розподільник камеру робочого ходу з напірною магістраллю.

2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що на торцевій поверхні центрувальної втулки, що утворює камеру робочого ходу, виконана виточка, порожнина якої постійно сполучена з порожниною пускового каналу.