Отражатель волн сжатия

 

Использование: относится к машиностроению , в частности к машинам, прёдназначенным для ударного бурения и дробления горных пород. Сущность изобретения: отражатель выполнен в виде осесимметричного тела, надетого на волновод. При этом диаметр тела в 6-7 раз превышает диаметр волновода и имеет длину не менее длины ударника ударного устройства. В исходном состоянии отражатель уперт в стопор, жестко связанный с волноводом, и снабжен фиксирующим упругим элементом с осевым размером, выбранным больше заданного размера хода тела под воздействием отраженной ударной волны. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (н)з Е 21 C3/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

О

О

О

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4932500/03 (22) 29.04.91 (46) 07.03.93, Бюл. ¹ 9 (71) Институт физики и механики горных пород АН республики Кыргызстан (72) Л.Т.Дворников, Л.Н.Александров, С.Г,Пучинян и Г.В.Федотов (56) Алимов О.Д., Дворников Л.Г. Буриль- ные машины. M. Машиностроение, 1976, с. 29,5, Авторское свидетельство СССР

¹1448040,,кл. Е 21 С 5/00, 1986. . (54) ОТРАЖАТЕЛЬ ВОЛН СЖАТИЯ (57) Использование: относится к машиностроению, в частности к машинам, предназИзобретение относится к машиностроению, в частности к машинам, предназначенным для ударного бурения и дробления горных пород.

Целью изобретения является повышение КПД использования энергии ударных импульсов, а также защита ударного устройства от воздействия отраженных от забойной части скважины волн сжатия путем повышения эффективности их отражения от отражателя.

Поставленная цель достигается тем, что отражатель выполнен в виде осесимметричного тела, диаметр которого в 6-7 раз превышает диаметр волновода, и имеет длину не менее длины ударника ударного устройства, при этом отражатель снабжен фиксирующим упругим элементом с осевым размером, выбранным . больше заданного размера хода узла фиксации.

Неизвестен отражатель с подобной совокупностью признаков. Предлагаемое выполнение отражателя позволяет

„„5UÄÄ 1800017 À1 наченным для ударного бурения и дробления горных пород. Сущность изобретения: отражатель выполнен в виде осесимметричного тела, надетого на волновод. При этом диаметр тела в 6-7 раз превышает диаметр волновода и имеет длину не менее длины ударника ударного устройства. В исходном состоянии отражатель уперт в стопор, жестко связанный с волноводом, и снабжен фиксирующим упругим элементом с осевым размером, выбранным больше заданного размера хода тела под воздействием отраженной ударной волны. 3 ил. существенно увеличить КПД системы, а также защищенность ударного механизма от вредного воздействия отраженных от забоя волн сжатия.

В устройстве, принятом за прототип, отражение волн сжатия определяется совокупной акустической жесткостью втулки, надеваемой на волновод, и элементов конструкции ударного устройства. При этом для увеличения акустической жесткости отражательной системы втулка вплотную прилегает к корпусу ударного устройства. Вначале отражение волны сжатия происходит от втулки, далее через нее от корпуса и его внутренних элементов. Геометрия корпуса и других конструктивных элементов такова, .что они не могут иметь значительную аку° стическую жесткость, обеспечивающую эффективное отражение волн сжатия.

Описанная конструкция отражателя также не обеспечивает защиты ударного механизма от вибраций, так как элементы конструкции непосредственно являются элементами отражателя.

1800017

Отмеченные недостатки прототипа существенно уменьшают КПД ударной системы и не решают вопроса виброзащищенности элементов ее констРукции.

Предлагаемая конструкция отражателя позволяет увеличить эффективность отражения волн сжатия, что увеличивает КПД системы и снижает их вредное воздействие на узлы ударной машины.

Положительный эффект достигается за счет увеличения в 6-7 раз по сравнению с вол новодом диаметра осесимметричного тела, используемого в качестве отражателя.

При этом длина отражателя должна быть не менее длины ударника ударного устройства. Узел фиксации необходим для возврата тела — отражателя в исходное поло>кение до упора со стопором в промежутки времени между отражаемыми импульсами.

Как известно, эффективность отражения волн сжатия зависит от соотношения акустических жесткостей отражателя и волновода, пропорциональных квадратам их диаметров, Для .Л; образных или близких к ним волн, как правило, реализуемых в ударных технических устройствах, эффективность отражения энергии волны сжатия определяется соотношением

6=- — =- (-1), (1).

Е1 2 г

Е2 1 + (о1)2 с г где Е1 и Ег — соответственно энергии и падающей и отраженной от отражателя волны сжатия, Из (1) следует, что при соотношении диаметров поперечных сечений отражателя и волновода, равном 6 — 7, энергия, отражаемая в сторону забоя, составляет 90-92 от первоначальной энергии волны сжатия, упавшей на отражатель.

Уменьшение соотношения диаметров менее 6 приводит к снижению эффективности отражения, что соответственно снижает КПД системы и-увеличивает вибрацию ударного устройства. Так, при соотношении диаметров, равном 5, отраженная энергия составляет 85 от упавшей.

Увеличение соотношения диаметров более 7 также нецелесообразно, так как при значительном росте массы отражателя (бг) эффективность отражения увеличивается незначительно. Так, при — - 8(увеличение бг б1 массы отражателя 30%) эффективность отражения увеличивается 2%.

Через отражатель в ударное устройство попадает не более 8 — 10 энергии, что существенно снижает его вибрацию и значительно увеличивает надежность элементов

5 конструкции, Длина отражателя не может быть меньше длины ударника ударного устройства.

Это обусловлено тем, что длительность наиболее эффективного отражения волны сжа"0 тия от отражателя определяется моментом прихода волны растяжения от его противоположного торца. После этого момента все тело отражателя будет охвачено поступательным движением в направлении ударной

15 машины, и, вследствие этого, эффективность отражения уменьшится, Так как длительность наиболее эффективной (головной) части импульса определяется длиной ударника ударной машины, поэтому длина отра20 >кателя не может быть менее его длины. В тех случаях, когда генерируемый ударником импульс имеет многоступенчатую форму, отражатель может быть длиннее ударника.

Фиксирующий упругий элемент, соединенный с отражателем, служит для возврата отражателя в исходное положение, до упора со стопором, жестко связанным с волноводом, за время до прихода последующей волны сжатия, отраженной от забоя. Для

30 обеспечения необходимого для этого уси- лия, определяемого условиями работы, уп-. ругий элемент имеет осевые размеры, выбранные больше заданного размера хода узла фиксации.

35 Устройство, принятое за прототип, не обладает совокупностью перечисленных признаков, поэтому его работа малоэффективна, На фиг. 1 изображен отражатель в ис40 ходном состоянии; на фиг. 2 — в момент прохождения волны сжатия в сторону забоя; на фиг. 3 — в момент отражения.

Отражатель состоит из массивного тела

1, надетого на штангу-волновод 2, стопора

45 3, жестко связанного с волноводом, фиксирующего упругого элемента 4, имеющего возможность предварительного поджатия с помощью фланца 5; и фиксирующего винта

6.

50 Отражатель работает следующим образом.

В исходном состоянии тело отражателя

1 с помощью фиксирующего упругого элемента 4 поджато к стопору 3.

В мбмент удара ударником по штангеволноводу генерируется волна сжатия, которая беспрепятственно проходит в сторону, забоя, так как массивное тело отражателя в этом случае практически не взаимодействует с волноводом. При этом упругий элемент

1800017 фиксатора сжимается под действием инерционных сил тела отражателя (фиг. 2), До момента прихода из забойной части отраженных импульсов тело отражателя под действием упругого элемента 4 возвращается в исходное состояние, т,е. до упора со стопором 3, В момент отражения (фиг. 3)массивное тело отражателя взаимодействует через стопор с отраженной от забойной части волной сжатия. Наиболее интенсивное взаимодействие тела и отражаемой волны имеет место до прихода от противоположного торца отражателя волны разгрузки, после чего все тело отражателя охватывается поступательным движением в нап равлении ударника. Упругий элемент фиксатора сжимается.

После завершения отражения тело отражателя возвращается в исходное состояние до следующего цикла отражения.

В зависимости от условий работы степень поджатия упругого элемента узла фиксации может меняться перемещением фланцевого узла 5 с фиксирующим винтом

6.

Предлагаемый отражатель позволяет увеличить КПД ударного механизма, сниэить его вибрацию и повысить долговечность, а также существенно улучшить эргономические показатели при эксплуатации ударной машины в условиях производства.

Формула изобретения

Отражатель волн сжатия, включающий волновод со стопором и тело, которое уста10 новлено на волноводе с возможностью подвижного взаимодействия с упругим элементом узла фиксации, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения КПД использования энергии ударных импульсов

15 и повышения эффективности работы, тело имеет симметричную относительно оси волновода форму, при этом диаметр тела в 6-7 раз превышает диаметр волновода, а его

20 длина составляет не менее длины ударника ударного устройства, при этом узел фиксации закреплен на волноводе, а осевой размер упругого элемента превышает величину хода тела под воздействием отраженной

25 ударной волны, причем тело имеет повышенную по сравнению с волноводом акустическую жесткость, 1800017

Составитель Е.Столбцов

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Н.Ревская

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 1144 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5