Электромагнитный ударный механизм

 

Изобретение относится к области горного и дорожно-строительного машиностроения, а именно к электромагнитным ударным механизмам, и может быть использовано для разрушения горных пород, отделения шламовых образований в ковшах для разливки металлов, активации рабочих органов горных машин и т.п. Механизм включает корпус из ферромагнитного материала, якорь-ударник, состоящий из двух частей, одна из которых ферромагнитная, а вторая выполнена в виде немагнитного токопроводящего кольца, индукционную катушку и источник импульсного тока. Он также снабжен кожухом с крышкой с установленным на ней выпускным клапаном, задней головкой, на торце которой установлена клапанная коробка с всасывающим клапаном. На якоре-ударнике с наружной стороны выполнены продольные пазы, сопряженные с аксиальными отверстиями в немагнитном токопроводящем кольце, на переднем торце которого закреплен нагнетательный клапан. С наружной стороны корпуса выполнены продольные пазы, образующие с кожухом замкнутые каналы, закрытые с заднего торца крышкой. Изобретение обеспечивает повышение надежности электромагнитного ударного механизма. 4 ил.

Изобретение относится к области горного и дорожно-строительного машиностроения, а именно к электромагнитным ударным механизмам, и может быть использовано для разрушения горных пород, отделения шламовых образований в ковшах для разливки металлов, активизации рабочих органов горных машин и т.п.

Известно устройство для образования скважин в грунте (Электромагнитные импульсные системы. Под ред. Н.П. Ряшенцева.-Новосибирск. ИГД СО АН СССР, 1989, с. 173), включающее корпус с наковальней, привод с электромагнитными катушками и якорь-ударник, выполненный составным по длине с чередующимися звеньями из ферромагнитного и немагнитного материала.

Данное техническое решение обладает недостатком, заключающемся в низком кпд и, соответственно, в пониженной энергии единичного удара и повышенном нагреве при работе с частотой свыше 4 Гц (авт. свид. СССР 386092, Е 02 F 5/18, 1973).

Наиболее близким решением по технической сущности к предлагаемому техническому решению является электромагнитный ударный механизм (патент РФ, 2096610, кл. 6 Е 21 С 3/16, Е 02 F 5/18, 1994), который содержит корпус с размещенной в нем индукционной катушкой и якорь-ударник. В передней части якоря-ударника расположены кольца из немагнитного токопроводящего материала.

Недостатком этого механизма является быстрый нагрев электромагнитной системы при работе на частотах выше 4 Гц, что приводит к перегреву механизма, снижению продолжительности включения [ПВ] и, в конечном счете, к снижению надежности механизма в целом. Этот недостаток связан с тем, что из-за активного сопротивления индукционной катушки и токопроводящих колец, а также магнитного сопротивления корпуса и якоря-ударника часть электромагнитной энергии преобразуется в тепло, что и приводит к перегреву механизма в целом.

Цель изобретения - увеличение времени нагрева электромагнитной системы до допустимых пределов и, соответственно, увеличение ПВ и надежности электромагнитного ударного механизма.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве, состоящем из корпуса, выполненного из ферромагнитного материала, якоря-ударника, индукционной катушки, задней головки и источника импульсного тока, якорь-ударник выполнен из двух частей:

ферромагнитной и из немагнитного токопроводящего кольца. При этом на якоре-ударнике с наружной стороны, соосно с аксиальными отверстиями в токопроводящем кольце, выполнены продольные пазы, на переднем торце якоря-ударника закреплен нагнетательный клапан; на торце задней головки установлена клапанная коробка с всасывающим клапаном. С наружной стороны корпуса выполнены продольные пазы, образующие с кожухом замкнутые каналы, закрытые с заднего торца крышкой с установленным на ней выпускным клапаном.

Такое исполнение ударного механизма обеспечивает циркуляцию воздуха внутри ударного механизма через якорь-ударник и токопроводящее кольцо и по наружной части корпуса. В процессе циркуляции воздух отбирает тепло, которое выделяется при работе механизма в индукционной катушке, токопроводящем кольце и в магнитопроводе.

На прилагаемых чертежах показаны: на фиг. 1 - общий вид электромагнитного ударного механизма, на фиг. 2 - разрез по А-А, на фиг. 3 - выноска II, на фиг. 4 - выноска I.

Механизм содержит корпус 1 (фиг. 1), в котором размещена индукционная катушка 2. В корпусе 1 установлены передний 3 и задний 4 полюсы. В передней части якоря-ударника 5 расположено кольцо 6 из немагнитного токопроводящего материала. С тыльной части корпус 1 закрыт задней головкой 7 с втулкой 8. В передней части корпуса 1 установлена распорная втулка 9 с втулкой 10. Втулки 8 и 10 служат направляющими для якоря-ударника 5. В передней головке 11, закрепленной на корпусе 1, установлен рабочий инструмент 12, зафиксированный стопором 13. На якоре-ударнике 5 выполнены продольные пазы 14 (фиг. 2), которые сопрягаются с аксиальными отверстиями 15 в токопроводящем кольце 6. На переднем торце этого кольца закреплен нагнетательный клапан 16, который поджимается к нему пружиной 17 (фиг. 3). На торце задней головки 7 установлена клапанная коробка с всасывающим клапаном 18 (фиг. 4). На верхнем конце якоря-ударника 5 гайками 19 закреплен фланец 20, на который опирается возвратная пружина 21. Корпус 1 помещен в кожух 22, закрытый крышкой 23 с установленным на ней выпускным клапаном 24. Между задней головкой 7 и крышкой 23 установлен полый цилиндр 25. Питание индукционной катушки 2 осуществляется от источника импульсного тока 26.

Механизм работает следующим образом.

От источника импульсного тока 26 в индукционную катушку 2 подается импульсный ток. В катушке и в магнитопроводе, образуемом корпусом 1, полюсами 3 и 4, якорем-ударником 5, возникает переменное электромагнитное поле, которое при пересечении токопроводящего кольца 6 возбуждает в нем ЭДС индукции, которая прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока. При этом в кольце 6 под действием ЭДС возбуждается электрический ток и в соответствии с законом Лоренца возникает сила, действующая на якорь-ударник 5, выталкивая его в направлении рабочего инструмента 12. Одновременно с этим на ферромагнитную часть якоря-ударника 5 действует сила Максвелла, которая при уменьшении рабочего зазора Д существенно возрастает и продолжает втягивать верхнюю ферромагнитную часть якоря-ударника 5 в катушку 2 и сообщать ему дополнительную кинетическую энергию. В конце рабочего хода нижняя - рабочая часть ударника 5 ударяет по рабочему инструменту 12, постоянно прижатому к разрушаемой поверхности. Возврат якоря-ударника в исходное состояние (холостой ход) осуществляется под действием пружины 21, которая сжимается при рабочем ходе якоря-ударника. Далее рабочий цикл повторяется.

При рабочем ходе якоря-ударника 1 вниз объем камеры 27 увеличивается, давление в ней падает, при этом открывается всасывающий клапан 18, а нагнетательный клапан 16 закрыт, поэтому воздух из полости цилиндра 25 через всасывающий клапан 18 и канал 28 поступает в камеру 27 (фиг. 4). Одновременно с этим воздух из полости 29 через радиальные каналы 30, и 31 поступает в каналы 32 корпуса 1. Далее, проходя по кольцевому зазору между кожухом 22 и цилиндром 25 по каналам 33 и 34 через выпускной клапан 24, выбрасывается в атмосферу. При холостом ходе якоря-ударника 1 вверх всасывающий клапан 18 закрывается, а нагнетательный клапан 16 под действием повышенного давления, создаваемого в камере 27, открывается. Воздух из камеры 27 через каналы 14 и отверстия 35, клапан 18 и радиальный канал 36 (фиг. 3) поступает в полость 29. Так как объем камеры 27 многократно превышает объем полости 29, избыточный воздух, поступающий из камеры 27 в полость 29, по каналам 32, 33, 34 и через выпускной клапан 24 вытесняется в атмосферу. Таким образом обеспечивается циркуляция воздуха внутри ударного механизма через якорь-ударник и токопроводящее кольцо и по наружной части корпуса. В процессе циркуляции воздух отбирает тепло, которое выделяется при работе механизма в магнитопроводе и в токопроводящем кольце.

Предлагаемое техническое решение позволяет в сравнении с прототипом увеличить время нагрева электромагнитной системы до допустимых пределов и, соответственно, увеличить допустимую продолжительность включения механизма и, как следствие, значительно повысить надежность электромагнитного ударного механизма.

Формула изобретения

Электромагнитный ударный механизм, включающий корпус из ферромагнитного материала, якорь-ударник, состоящий из двух частей, одна из которых ферромагнитная, а вторая выполнена в виде немагнитного токопроводящего кольца, индукционную катушку и источник импульсного тока, отличающийся тем, что он снабжен кожухом с крышкой, с установленным на ней выпускным клапаном, задней головкой, на торце которой установлена клапанная коробка с всасывающим клапаном, при этом на якоре-ударнике с наружной стороны выполнены продольные пазы, сопряженные с аксиальными отверстиями в немагнитном токопроводящем кольце, на переднем торце которого закреплен нагнетательный клапан, а с наружной стороны корпуса выполнены продольные пазы, образующие с кожухом замкнутые каналы, закрытые с заднего торца крышкой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2