Поршень-ударник

Поршень-ударник

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИС

ИЗОБРЕ

К АВТОРСКОМУ

659735

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное (22) Заявлено 12.01.77 с присоединением (23) Приоритет (43) Опубликовано 30 (45) Дата опубликова|

М. Кт

E 21С 3/06

В 25Р 17/02

Государственный комитет

УДК 622.233.52 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Б. Г. Бовдуй, Б. Ф. Барсуков, В. В. Кучма, А. Н. Москалев, В. А. Остапенко и О. В. Явтушенко

Завод горного оборудования «Коммунист» (71) Заявитель (54) ПОРШ Е Н Ь-УДАР Н И К

Изобретение относится к горному делу, в частности к пневматическим буровым машинам ударного действия, которые применяются для бурения взрывных шпуров и скважин и имеют в качестве исполнительного органа поршень-ударник (колонковые, телескопные, ручные перфораторы, отбойные молотки и т. д.).

Известна конструкция поршня-ударника, позволяющая при неизменных параметрах 10 поршня увеличить длительность ударного импульса. Такой поршень состоит из корпуса поршня и запрессованной в него втулки.

Удар по буровой штанге наносит передний торец корпуса поршня, а передний торец 15 втулки свободен и в контакт со штангой не вступает (1).

Отскок поршня-ударника наступает после того, как ударная волна пройдет к заднему торцу корпуса, перейдет во втулку и, отра- 20 зившись от свободного конца втулки, перейдет в корпус и достигнет cro ударного торца. Таким образом, путь и время прохождения ударной волны в поршне, а следовательно, и длительность ударного им- 25 пульса в буровой штанге увеличиваются вдвое. Создание достаточно плотного сопряжения между корпусом и втулкой, обеспечивающего переход ударной волны из одной детали в другую, является весьма 30 сложной технической проблемой. По этой причине такая конструкция поршня не нашла широкого промышленного применения.

Наиболее близким IIQ технической сущности и достигаемому результату к изобретению является поршень-ударник, состоящий из корпуса поршня и свободно установлснной в нем втулки-ударив а, которые имеют ступенчатук> форму и образуют между собои кольцевую камеру, сообщенную с атмосферой (2).

Линейные размеры перечисленных деталей выполнены так, что между ударными торцами корпуса поршня и втулки-ударника образуется торцовый зазор. Благодаря этому зазору корпус и втулка поочередно наносят удары по буровой штанге и формируют в ней два следующих друг за другом и налагающихся ударных импульса.

Зтот суммарный импульс превосходит по длительности импульсы, создаваемые каждой из деталей описываемого поршня илп же цсльным поршнем-ударником с такими жс конструктивными параметрами. Длитсli liocTI суммарного импульса регулируется псремещенисм винтовой втулки. При этом увеличивается или уменьшается величина торцового зазора б, а следовательно, изменяется время соударения поршня с буровой штангой. Оптимальная величина за659735 зора б устанавливается в зависимости от физико-механических свойств буримых пород.

Наибольший эффект использования энергии единичного удара и повышения скорости бурения достигается при условии, что ка>кдый удар поршня формируcT в буровой штанге импульс максимальной длительности. Для этого втулка-ударник должна псрсд каждым ударом фиксироваться в крайнем заднем положении относительно корпуса поршня и обеспечивать наибольший за 3ОР МсжДУ УДаРНЫМИ тОРЦаМИ.

1 з 13 с с т и а я к о и с т Г) у к ц и я 13 o p 111 II II - j)3, d j) H I I K <1 нс предусматривает взаимную фиксацию корпуса поршня и втулки-ударника в поло)кснии, обеспечивающем максимальный зазор. После соударения с буровой штангой втулка-ударник движется назад до контакта с жестко соединенной с корпусом винтовой втулкой, наносит по ней удар, совершает отскок и останавливается в произвольном положении относительно корпуса. Между ударными торцами устанавливается произвольный зазор. Длительность следующего импульса колеблется соответственно изменению величины зазора, эффективность использования энергии единичного удара снижается, что приводит в конечном счете к снижению скорости бурения.

Кроме того, втулка-ударник при взаимодействии с винтовой втулкой создает интенсивную ударную нагрузку, источником которой является высокая скорость отскока втулки-ударника от буровой штанги.

Под действием этой нагрузки винтовая втулка быстро разрушается и выводит из строя поршень-ударник.

Целью изобретения является повышение

КПД единичного удара.

Поставленная цель достигается тем, что в поршне-ударнике площадь рабочей поверхности втулки-ударника, находящейся под воздействием сжатого воздуха, больше площади этой же поверхности корпуса поршня, а сообщение кольцевой камеры с атмосферой образовано посредством канала, выполненного на цилиндрической поверхности меньшей ступени втулки-ударника. Г1ри этом канал для сообщения кольцевой камеры с атмосферой мо)кет быть выполнен в виде винтового паза или лысок.

Такая конструкция поршня-ударника позволяет создавать максимальный торцовый зазор между втулкой-ударником и корпусом поршня персд каждым ударом по буровой штанге, с наибольшим эффектом использовать энергию каждого единичного удара и в конечном счете повысить производительность бурения. Фиксирование взаимного положения деталей поршня-ударника перед ударом осуществляется за счет разности сил, воздействующих на втулкуударник и корпус поршня как при рабочем, так и при холостом ходе, что устраняет не5

1О

3,)

3)

65 обходимостI> llj)II;ilcнсння деталей для ограничения осевого перемещения втулки-ударника в корпусе и позволяст увеличить срок службы поршня-ударника.

На фиг. 1 и 2 схематически изобра)кем предложенный поршень-ударник, разрез по оси (взаимное положение дсталей соответствует моменту удара по буровой штанге); на фиг. 3 — разрез Л вЂ” А на фиг. 2.

В корпусе 1 поршня размещена ступенчатая втулка-ударник 2. Кольцевая камера

3, образованная ступенями внутренней noI3c1)x floe Kop fix с;1 1 IlopIIIIISI II H3 p) )IilloÉ поверхности втулки-ударника 2, сообщается с атмосферой при помощи канала, выполненного в виде винтового паза 4 или лыски

5 на цилиндрической поверхности меньшей ступени втулки-ударника 2.

При рабочем ходе поршня-ударника давление сжатого воздуха воздействует на его задний торец — поверхности а и б. При этом площадь поверхности а больше, чем площадь поверхности б. Массы обеих деталей равны. Сила от давления воздуха на втулку-ударник 2 больше, чем сила, действующая на корпус 1 поршня. Втулка-ударник движется вперед с большим ускорением, чем корпус поршня и прижимается торцом в буртика к опорному торцу г корпуса.

Г1ри этом ударный торец д втулки-ударника опережает ударный торец е корпуса на всличину максимального зазора о=6„„„,.

При соударении с буровой штангой первой в контакт с ней вступает втулка-ударник 2 и формирует ударный импульс. Корпус 1 поршня продолжает движение вперед относительно втулки-ударника, пройдя путь, равный зазору 6„„„., так)ке вступает в контакт с буровой штангой и формирует в ней ударный импульс. Величина зазора 6 выбрана так, что моменты окончания ударного импульса от втулки-ударника и начала ударного импульса от корпуса совпадают.

Сформированный таким образом в буровой штанге суммарный ударный импульс передается породе.

По окончании соударения поршень-ударник возвращается в исходное положение действием давления с)катого воздуха на псрсдний торец лс корпуса 1 поршня. Втулка-ударник 2 при обратном ходе поршня изолирована от воздействия сжатого воздуха поверхностью ж и увлекается в исходное положение торцом г корпуса.

Воздух, заполняющий камеру 3, при уменьшении сс объема выходит в атмосферу по пазу 4 или лыске 5 и не оказывает противодавлсния втулке-ударнику при ее перемещении вперед относительно корпуса поршня.

Предложенное конструктивное решение поршня-ударника позволило обеспечить фиксацию взаимного положения его деталей перед каждым ударом в таком положении, при котором ме)кду ударными тор659735

Формула изобретения

Фиг.3

Фиа 2

Составитель B. Макаева

Корректоры: И. Позняковская и А. Галахова

Те. ре, I H. Строганова

1 eдактор 3. Ходакова

Заказ 694/22 11зд. М 301 Тирахк 680 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретешш и открытий

113035, Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 цамп втулки-ударника и корпг са поршня устанавливается мак

О = бмавс. HPIt ЭТОМ 3HePI IISI КажДОГО УДаРа используется с наибольшей эффективностью, что позволит повыс11ть производительность буровых машин ударного действия.

Отсутствие в конструкции поршня-ударника детали, ограни(ива(ошей перемещение втулки-ударника, 1 двергающсйся интенсивным ударным нагрузкам и имеющей уязвимое соединенис с корпусом поршня, позволит существенно увели!IITh срок службы поршня-ударника.

1. Поршень-ударник, состоящий из корпуса поршня и свободно установленной в нем втулки-ударника, которые имеют ступенчатую форму и образуют между собой кольцевую камеру, сообщенную с атмосферой, отличающийся тем, что. с целью повышения КПД едигп чного удара, плои(ил, рабочей поверхности втулки-ударника, находящейся под воздействием сжатого воздуха, больше площади этой же поверхности корпуса поршня, а сообщение кольцевой камеры с атмосферой образовано посрсдст(зом канала, выполненного на цилиндрической повсрхности меньшей ступсн и 13 T 3, 1 к и - у д я 13 н и и а.

2. Поршень-ударник по и. 1, о тл и ч а ю10 шийся тем, что канал для сообщения кольцевой камеры с атмосферой выполнсн в виде винтового паза.

3. Поршень-ударник по и. 1, о тл и ч à Ioшийся тем, что канал для сообщения

15 кольцевой камеры с атмосферой выполнен в виде лысок.

Исто шики информации, принятые Во внимание при экспертизе

1. Иванов К. И. и др. Техника бурения

20 при разработке месторождений полезных ископаемых. М., «Недра», 1966, с. 39, рис. 13.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 224442, кл. В 251:(17/02, 1967.