Ударное устройство с передаточным элементом, сжимающим упругий накапливающий энергию материал
Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к импульсным устройствам ударного действия. Ударное устройство соединено со средствами для создания импульса напряжения в инструменте, которые включают пространство накопления энергии, расположенное в корпусе ударного устройства и ограниченное им, и отдельный передаточный элемент, размещенный с возможностью перемещения в аксиальном направлении инструмента относительно корпуса ударного устройства. Пространство накопления энергии заполнено упругим и обратимым сжимаемым накапливающим энергию материалом. Передаточный элемент выполнен с возможностью расположения в некотором положении относительно корпуса ударного устройства при заданном напряженном состоянии накапливающего энергию материала и перемещения из этого положения относительно корпуса ударного устройства к инструменту. Имеются также средства для перевода накапливающего энергию материала в напряженное состояние путем повышения давления и средства для резкого освобождения передаточного элемента для обеспечения его перемещения к инструменту. При этом устройство выполнено из условия обеспечения прочного прижатия к находящемуся в указанном положении передаточному элементу при заданном напряженном состоянии накапливающего энергию материала конца инструмента непосредственно или через отдельную передаточную деталь и подачи созданной в виде импульса волны напряжений через передаточный элемент к инструменту при резком снятии напряженного состояния накапливающего энергию материала. Повышается эффективность эксплуатации за счет повышения частоты ударов. 23 з.п. ф-лы, 8 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к ударному устройству, имеющему средства для создания импульса напряжения в инструменте, соединенном с ударным устройством.
Предпосылки создания изобретения
В известном ударном устройстве удар создается за счет использования совершающего возвратно-поступательное движение поршня ударного действия, движение которого, как правило, создается гидравлически или пневматически и в некоторых случаях электрически или посредством двигателя внутреннего сгорания (см., например, SU 1789683 A1). Импульс напряжения создается в инструменте, таком как буровая штанга, когда поршень ударного действия ударяет по поверхности удара переходного хвостовика или инструмента.
Известные ударные устройства имеют недостаток, заключающийся в том, что возвратно-поступательное движение поршня ударного действия приводит к образованию динамических ускоряющих сил, которые затрудняют управление устройством. По мере того как поршень ударного действия ускоряется в направлении удара, одновременно корпус ударного устройства стремится перемещаться в противоположном направлении с тем, чтобы уменьшить сжимающую силу бурового долота или режущей кромки инструмента по отношению к материалу, подлежащему обработке. Для поддержания достаточной сжимающей силы бурового долота или инструмента относительно материала, подлежащего обработке, необходимо толкать ударное устройство с достаточной силой к материалу. Это, в свою очередь, создает проблему, заключающуюся в том, что должна быть учтена дополнительная сила как в опорных конструкциях ударного устройства, так и в другом месте, в результате чего размер и масса устройства, а также затраты на изготовление будут возрастать. Инерция, возникающая из-за массы поршня ударного действия, ограничивает частоту возвратно-поступательного движения поршня ударного действия и, следовательно, частоту ударов, которая вместо этого должна быть существенно повышена по сравнению с современным уровнем для достижения более эффективного результата. Тем не менее, результатом современных решений является существенное снижение эффективности эксплуатации, и, следовательно, эти решения не применимы на практике.
Сущность изобретения
Цель настоящего изобретения состоит в создании ударного устройства предпочтительно для машины для бурения твердых пород или т.п., в котором отрицательные воздействия со стороны вызванных ударным действием динамических сил меньше, чем в известных решениях, и с помощью которого будет легче повысить частоту ударов по сравнению с современным уровнем.
Ударное устройство согласно изобретению содержит средства для создания импульса напряжения в инструменте, соединенном с ударным устройством, включающие пространство накопления энергии, расположенное в корпусе ударного устройства и ограниченное им, и отдельный передаточный элемент, размещенный с возможностью перемещения в аксиальном направлении инструмента относительно корпуса ударного устройства, при этом пространство накопления энергии заполнено упругим и обратимым сжимаемым накапливающим энергию материалом, средства для перевода накапливающего энергию материала в напряженное состояние путем повышения давления, при этом передаточный элемент выполнен с возможностью расположения в некотором положении относительно корпуса ударного устройства при заданном напряженном состоянии накапливающего энергию материала и перемещения из этого положения относительно корпуса ударного устройства к инструменту, а также средства для резкого освобождения передаточного элемента для обеспечения его перемещения к инструменту, при этом устройство выполнено из условия обеспечения прочного прижатия конца инструмента к находящемуся в указанном положении передаточному элементу при заданном напряженном состоянии накапливающего энергию материала непосредственно или через отдельную передаточную деталь и подачи созданной в виде импульса волны напряжений через передаточный элемент к инструменту при резком снятии напряженного состояния накапливающего энергию материала.
Предпочтительно средства для перевода накапливающего энергию материала в напряженное состояние включают в себя рабочий цилиндр, служащий в качестве пространства для рабочей жидкости, при этом передаточный элемент представляет собой передаточный поршень, расположенный в рабочем цилиндре и содержащий фланец, обращенный к рабочему цилиндру, и средства, соответственно, для подачи рабочей жидкости в рабочий цилиндр и сброса давления из рабочего цилиндра.
Предпочтительно устройство содержит расположенную между передаточным элементом, выполненным в виде мембраны, и инструментом отдельную передаточную деталь, находящуюся в прямом или косвенном контакте с инструментом, при этом устройство также содержит пространство для рабочей жидкости со стороны мембраны, обращенной к инструменту, и средства, соответственно, для подачи рабочей жидкости в пространство для рабочей жидкости и сброса давления из пространства для рабочей жидкости.
Предпочтительно устройство содержит поршень для усиления давления, сообщающийся с рабочим цилиндром, и средства для перемещения поршня для усиления давления к рабочему цилиндру для обеспечения уменьшения объема рабочего цилиндра и увеличения давления в рабочем цилиндре, и средства для отпускания поршня для усиления давления, обеспечивающие его перемещения в сторону от рабочего цилиндра для увеличения объема рабочего цилиндра и уменьшения в нем давления.
Предпочтительно передаточная деталь прикреплена к мембране.
Предпочтительно поршень для усиления давления выполнен с возможностью гидравлического перемещения к рабочему цилиндру или к пространству для рабочей жидкости.
Предпочтительно устройство содержит поршень для усиления давления, сообщающийся с пространством накопления энергии, средства для перемещения поршня, обеспечивающие усиление давления к пространству для рабочей жидкости для уменьшения объема пространства накопления энергии и повышения давления, соответственно в пространстве накопления энергии и в пространстве для рабочей жидкости, средства для отпускания поршня для усиления давления, обеспечивающие его перемещение в сторону от пространства накопления энергии после выделения накопленной энергии в виде волны напряжения, проходящей по инструменту для увеличения объема пространства накопления энергии и, соответственно, уменьшения давления в зоне накопления энергии, при этом накапливающий энергию материал представляет собой жидкость.
Предпочтительно накапливающий энергию материал представляет собой жидкость, причем площадь поверхности передаточного элемента, обращенной к пространству накопления энергии, меньше площади его поверхности, обращенной к пространству для рабочей жидкости со стороны инструмента, при этом устройство содержит средства для соединения пространства накопления энергии и пространства для рабочей жидкости, выполненные из условия возможности прохождения рабочей жидкости, имеющей более высокое давление, из пространства для рабочей жидкости в пространство накопления энергии, имеющее более низкое давление.
Предпочтительно накапливающий энергию материал представляет собой жидкость, и в пространстве накопления энергии содержится регулировочный поршень с регулировочными средствами для перемещения регулировочного поршня в пространство накопления энергии и, соответственно, из него для изменения объема пространства накопления энергии.
Предпочтительно пространство накопления энергии имеет постоянное поперечное сечение, а его протяженность имеет возможность регулировки путем перемещения регулировочного поршня.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления накапливающий энергию материал представляет собой эластомер.
В другом предпочтительном варианте осуществления накапливающий энергию материал представляет собой эластичный материал в виде резины.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления ударное устройство соединено с машиной для бурения твердых пород.
Предпочтительно передаточный элемент находится в заданном положении относительно корпуса ударного устройства при заданном напряженном состоянии накапливающего энергию материала.
Предпочтительно передаточный элемент расположен в положении, соответствующем заданному напряженному состоянию накапливающего энергию материала.
Основная идея изобретения заключается в том, что энергия, накапливаемая в упругом и обратимом сжимаемом материале, сжимаемость которого является сравнительно низкой, таком как текучая среда, резина, эластомер и т.д., используется для обеспечения удара. Энергия передается инструменту за счет резкого освобождения сжатого материала из напряженного состояния, в результате чего материал стремится восстановить свой объем в состоянии покоя, и посредством накопленной энергии напряжения он подает удар, то есть импульс напряжения, к инструменту.
Изобретение имеет преимущество, заключающееся в том, что подобное импульсам движение при ударе, обеспечиваемое таким образом, не требует совершающего возвратно-поступательное движение поршня ударного действия, и поэтому большие массы не перемещаются взад и вперед в направлении удара, и динамические силы остаются небольшими в сравнении с динамическими силами тяжелых совершающих возвратно-поступательное движение поршней ударного действия в известных решениях. Кроме того, конструкция согласно настоящему изобретению обеспечивает возможность использования повышенной частоты ударов без существенного снижения эффективности эксплуатации.
Краткое описание чертежей
Ниже изобретение будет описано более подробно со ссылкой на приложенные чертежи, на которых
фиг.1 схематично показывает принцип работы ударного устройства согласно изобретению;
фиг.2 - один вариант осуществления ударного устройства согласно изобретению;
фиг.3 - второй вариант осуществления ударного устройства согласно изобретению;
фиг.4 - третий вариант осуществления ударного устройства согласно изобретению;
фиг.5 - четвертый вариант осуществления ударного устройства согласно изобретению;
фиг.6 - пятый вариант осуществления ударного устройства согласно изобретению;
фиг.7 - шестой вариант осуществления ударного устройства согласно изобретению; и
фиг.8 - седьмой вариант осуществления ударного устройства согласно изобретению.
Подробное описание изобретения
Фиг.1 схематично показывает принцип работы ударного устройства согласно изобретению. На чертеже пунктирная линия обозначает ударное устройство 1 и его корпус 2, на одном конце которого смонтирован инструмент 3, который выполнен с возможностью перемещения в его продольном направлении относительно ударного устройства 1. Внутри корпуса 2 имеется пространство 4 накопления энергии, которое заполнено упругим и обратимым сжимаемым накапливающим энергию материалом 4а. Пространство 4 накопления энергии частично ограничено передаточным элементом 5 между накапливающим энергию материалом 4а и инструментом 3, причем указанный элемент может перемещаться в аксиальном направлении инструмента 3 относительно корпуса 2. Текучая среда, которая образует в качестве примера накапливающий энергию материал 4а, сжимается с такой силой, что ее объем, то есть в данном случае ее аксиальная протяженность в направлении инструмента 3, изменяется в сравнении с протяженностью в состоянии покоя. Соответственно, давление текучей среды изменяется, то есть повышается, пропорционально сжатию. Естественно, для создания напряжения в накапливающем энергию материале требуется энергия, которую "заставляют" воздействовать на накапливающий энергию материал 4а гидравлически различными способами, при этом, например, практические примеры реализации данных способов показаны на фиг.2 и 3.
Когда в накапливающем энергию материале создается напряжение, например он сжимается, как на чертеже, ударное устройство 1 толкают вперед так, что конец инструмента 3 прочно прижимается к передаточному элементу 5 или непосредственно, или через отдельную передаточную деталь, такую как переходный хвостовик или т.п. При резком "снятии" напряженного состояния материала создается волна напряжений, которая распространяется в направлении стрелки А в буровой штанге или другом инструменте и которая подает удар при достижении переднего конца инструмента в материале, подлежащем обработке, таким же образом, как в известных ударных устройствах.
Длина и интенсивность распространяющейся волны напряжений пропорциональны объему и соответствуют напряженному состоянию накапливающего энергию материала, а также физическим свойствам инструмента и накапливающего энергию материала.
На фиг.2 схематично показан вариант осуществления ударного устройства согласно изобретению. В данном варианте осуществления передаточный поршень служит в качестве передаточного элемента 5 между накапливающим энергию материалом 4а и инструментом 3. Между передаточным поршнем 5' и корпусом 2 имеется отдельный рабочий цилиндр 6, в который может быть подана рабочая среда под давлением, чтобы создать напряжение. Рабочая жидкость подается из насоса 7 для нагнетания рабочей жидкости по каналу 9 к рабочему цилиндру 6, управляемому клапаном 8 для создания напряжения. Таким образом, давление рабочей жидкости вызывает принудительное смещение передаточного поршня 5' влево, как показано на фиг.2, в результате чего текучая среда, образующая накапливающий энергию материал 4а, сжимается в аксиальном направлении инструмента 3, и ее давление повышается. Когда предварительное напряжение достигнет заданного уровня, положение клапана 8 изменяется так, что рабочая жидкость может быть выпущена из рабочего цилиндра 6 в контейнер 10 для рабочей жидкости, и давление текучей среды в сжатом накапливающем энергию материале 4а стремится переместить передаточный поршень к инструменту 3. Поскольку усилие F подачи обеспечивает толкание ударного устройства 1 самим по себе известным образом к инструменту 3 и посредством накапливающего энергию материала через передаточный поршень обеспечивается толкание инструмента 3 к материалу, подлежащему разрушению и непоказанному, в инструменте 3 создается импульс напряжения, и этот импульс напряжения распространяется через инструмент 3 к материалу, подлежащему разрушению, и заставляет материал разрушаться. В варианте осуществления по фиг.2 поверхность передаточного поршня 5', обращенная к рабочему цилиндру 6, имеет большее поперечное сечение, чем поверхность, обращенная к накапливающему энергию материалу 4а. Тем не менее, это никоим образом не является ограничивающим в данном варианте осуществления, но поверхности могут быть одинакового размера, иметь те же соотношения, что и на фиг.2, или наоборот. Кроме того, на фиг.2 не показаны определенные уплотнения, известные сами по себе в связи с передаточным поршнем и рабочим цилиндром или стенками, ограничивающими пространство 4 накопления энергии, содержащее накапливающий энергию материал 4а, поскольку уплотнения широко известны сами по себе и очевидны для специалиста в данной области техники, и они не имеют отношения к настоящему изобретению. Для решений, относящихся к уплотнению, может быть применена любая пригодная конструкция, известная сама по себе.
На фиг.3 показан второй вариант осуществления ударного устройства согласно изобретению. В данном варианте осуществления создание напряжений в накапливающем энергию материале осуществляется с помощью состоящего из двух частей передаточного поршня. В этом варианте осуществления передаточный поршень 5'' содержит отдельный рабочий фланец 5а, который закрывает с одного конца пространство 4 накопления энергии, содержащее текучую среду, которая служит в качестве накапливающего энергию материала 4а. Соответственно, передаточный поршень 5'' проходит за пределы пространства 4 накопления энергии на конце, противоположном инструменту 3, в пространство 6 отдельного рабочего цилиндра, в котором имеется отдельный вспомогательный поршень 5b, связанный с передаточным поршнем 5''. В данном варианте осуществления передаточный поршень втягивается посредством вспомогательного поршня 5b за счет подачи рабочей жидкости в рабочий цилиндр 6, в результате чего текучая среда, служащая в качестве накапливающего энергию материала 4а, сжимается. В то же время часть энергии также накапливается в передаточном поршне 5'' в виде растягивающего напряжения. В других отношениях работа устройства согласно данному решению соответствует работе устройства по фиг.2.
На фиг.4 схематично показан третий вариант осуществления изобретения. В нем предложена конструкция, с помощью которой величина импульса напряжения может быть увеличена, и при этом насос 7 для нагнетания рабочей жидкости не должен обеспечивать особо высокое давление рабочей жидкости. Данный вариант осуществления содержит один или несколько отдельных поршней 11 для усиления давления, сообщающихся с рабочим цилиндром 6. В случае, показанном на фиг.4, усиливающий поршень находится в его исходном положении. Рабочая жидкость под давлением в этом случае может быть подана в рабочий цилиндр 6 ранее описанным образом. Когда давление рабочей жидкости в рабочем цилиндре 6 станет достаточным, подача рабочей жидкости прекращается с помощью клапана 12, и одновременно подача рабочей жидкости осуществляется по каналу 13 к поршню 11 для усиления давления. За счет подачи рабочей жидкости обеспечивается толкание поршня 11 для усиления давления в пространстве рабочего цилиндра 6, в результате чего давление в рабочем цилиндре 6 дополнительно увеличивается, и, следовательно, объем текучей среды, служащей в качестве накапливающего энергию материала 4а, дополнительно уменьшается, и давление соответственно повышается. После толкания поршня 11 для усиления давления до заданного места поток рабочей жидкости резко выпускается из рабочего цилиндра 6 позади поршня 11 для усиления давления, в результате чего импульс напряжения создается в инструменте ранее описанным образом.
Как показано на фиг.4, существует возможность толкания поршня для усиления давления посредством отдельного клапана 12 управления, использующего давление, создаваемое насосом 7 для нагнетания рабочей жидкости. В том случае, когда клапан 12 переключен вниз из положения, показанного на фиг.4, канал 9 для рабочей жидкости, ведущий к рабочему цилиндру 6, закрыт, и рабочая жидкость проходит к поршню 11 для усиления давления. Соответственно, когда клапан 8 переключен вверх из положения, показанного на фиг.4, и клапан 12 возвращен в положение, как показано на чертеже, рабочая жидкость может быть выпущена как из рабочего цилиндра 6, так и позади поршня 11 для усиления давления, в результате чего создается импульс напряжения.
На фиг.5 схематично показан четвертый вариант осуществления изобретения. В данном варианте осуществления давление рабочей жидкости в рабочем цилиндре используется для увеличения импульса напряжения, подлежащего созданию в инструменте. В данном варианте осуществления в начале рабочей фазы передаточный поршень 5' перемещается к уступам 13 слева на фиг., и рабочая жидкость из насоса 7 подается в рабочий цилиндр 6, и рабочая жидкость будет выпускаться из пространства 4 накопления энергии в контейнер 10 для рабочей жидкости. После этого клапан 8 переключается вниз на фиг. в его самое среднее положение, в результате чего канал 9, ведущий к рабочему цилиндру 6, закрывается, и образуется замкнутое пространство с рабочей жидкостью. Одновременно рабочая жидкость подается из насоса 7 в пространство 4 накопления энергии, и рабочая жидкость в нем сжимается до меньшего объема по сравнению с исходным за счет воздействия вводимой рабочей жидкости, и давление в пространстве 4 повышается. Поскольку поверхность давления передаточного поршня 5 больше на стороне пространства 4 накопления энергии, чем на стороне рабочего цилиндра 6, давление в рабочем цилиндре повышается в большей степени, чем давление от насоса 7, обратно пропорционально площадям поверхностей давления. После подачи достаточного количества рабочей жидкости под давлением, служащей в качестве накапливающего энергию материала 4а, из насоса 7 в пространство 4 накопления энергии, клапан переключается дальше вниз в его третье положение, в котором блокируется подача рабочей жидкости из насоса 7, и рабочая жидкость, находящаяся под большим давлением, может проходить из рабочего цилиндра 6 в пространство 4 накопления энергии, пока давления не сравняются. Поскольку это выполняется резко, передаточный поршень 5' стремится переместиться в направлении инструмента 3, тем самым создавая импульс напряжения в инструменте 3 ранее описанным образом.
На фиг.6 показан пятый вариант осуществления ударного устройства согласно изобретению. В данном варианте осуществления пространство накопления энергии отличается по форме от предыдущих вариантов осуществления. Пространство 4 накопления энергии ограничено отдельной мембраной 4b, что приводит к образованию замкнутого пространства 4 накопления энергии. С другой стороны мембраны 4b имеется отдельная передаточная деталь 5''', которая служит в качестве передаточного элемента и находится в прямом или косвенном контакте с инструментом 3. Кроме того, имеется пространство 6' для рабочей жидкости с той стороны мембраны 4b, которая обращена к инструменту 3. Когда рабочую жидкость подают в пространство 6' для рабочей жидкости, и, соответственно, когда давление в пространстве для рабочей жидкости сбрасывается, в инструменте создается импульс напряжения ранее описанным образом.
На фиг.7 схематично показан шестой вариант осуществления ударного устройства согласно изобретению. Данный вариант осуществления соответствует решению по фиг.5 во всех других отношениях за исключением того, что пространство накопления энергии предусмотрено с отдельным поршнем 16 для регулирования объема, который в данном случае в качестве примера обеспечивает регулирование протяженности пространства накопления энергии, имеющего постоянное поперечное сечение. Положение поршня может быть изменено с помощью регулировочных средств, таких как механический винт, который схематично проиллюстрирован в виде винта 17. Когда винт поворачивают в любом из двух направлений, как показано стрелкой В, регулировочный поршень 16 смещается в пространстве 4 накопления энергии, так что объем пространства 4 уменьшается или увеличивается в зависимости от направления поворота винта 17. Вместо винта 17 можно использовать любое другое решение, известное само по себе, для смещения регулировочного поршня 16 и тем самым для регулирования объема пространства 4 накопления энергии. Изменение объема можно использовать для регулирования характеристик импульса напряжения, таких как амплитуда и длительность.
На фиг.8 показан седьмой вариант осуществления ударного устройства согласно изобретению. Данный вариант осуществления частично соответствует варианту, показанному на фиг.4. Однако в данном варианте осуществления поршень 11 для усиления давления расположен со стороны пространства 4 накопления энергии. Операция происходит таким образом, что, когда клапан 8 находится в положении, показанном на фиг.8, рабочая жидкость проходит из насоса 7 для нагнетания рабочей жидкости в рабочий цилиндр 6, толкая передаточный поршень 5' к пространству 4а накопления энергии. В то же время рабочая жидкость может проходить из-за поршня 11 для усиления давления в контейнер 10 для рабочей жидкости таким образом, что это создает возможность поджима фланца передаточного поршня 5' к уступам. После этого клапан 8' переключается из положения, показанного на фиг.8, в среднее положение, то есть вверх на фиг., в результате чего рабочий цилиндр 6 будет в замкнутом пространстве, и рабочая жидкость будет проходить из насоса 7 по каналу 13 в пространство за поршнем 11 для усиления давления, толкая его к пространству 4а накопления энергии, и, следовательно, давление в пространстве накопления энергии повышается по мере уменьшения объема. Одновременно давление в рабочем цилиндре также повышается, поскольку рабочая жидкость не может быть выпущена из него. После того как давление в пространстве 4 накопления энергии достигнет достаточно высокого уровня, клапан 8 переключается в его третье положение, что создает возможность выпуска рабочей жидкости, находящейся в рабочем цилиндре 6, в контейнер для рабочей жидкости, и импульс напряжения создается в инструменте ранее описанным образом. В ситуации, показанной на фиг.8, продолжается подача рабочей жидкости в пространство за поршнем 11 для усиления давления при третьем положении клапана 8, но при желании можно прекратить подачу рабочей жидкости в указанной ситуации. Тем не менее, в данном варианте осуществления подача рабочей жидкости в пространство за поршнем 11 для усиления давления немного повышает эффективное значение мощности импульса напряжения.
В представленных выше вариантах осуществления изобретение описано только схематично, а также клапаны и соединения, связанные с подачей рабочей жидкости, описаны только схематично. Для реализации изобретения можно использовать любые пригодные решения, относящиеся к клапанам и известные сами по себе, и, например, клапаны 8 и 12 могут образовывать один единственный клапан управления, как схематично показано пунктирной линией 14. Клапаны 8 и 12 также могут представлять собой независимые, по отдельности управляемые клапаны, имеющие один или несколько каналов соответственно для подачи рабочей жидкости в рабочий цилиндр 6 и выпуска ее из него. Вместо гидравлического устройства для усиления давления можно использовать любое механическое или гидромеханическое устройство для толкания поршня 11 для усиления давления. Соответственно, решение, относящееся к усилителю давления, может также быть применено для варианта осуществления по фиг.3 и других вариантов осуществления изобретения, определенных в формуле изобретения.
В приведенном выше описании и на чертежах изобретение представлено только в виде примера и не ограничено ими никоим образом. Для создания импульса напряжения в инструменте существенное значение имеет использование упругого и обратимого сжимаемого материала, сжимаемость которого является сравнительно небольшой, который находится в отдельном пространстве накопления энергии и который сжимается с помощью заданной силы для создания заданного напряженного состояния, то есть давления, после чего накапливающий энергию материал резко освобождается, так что давление в нем "сбрасывается" прямым или косвенным образом к концу инструмента и дальше через инструмент в материал, подлежащий разрушению. Вместо жидкости упругий и обратимый сжимаемый материал может представлять собой по существу твердый или пористый материал, такой как резина, полиуретан, эластомер или аналогичный эластичный материал, коэффициент сжимаемости которого существенно ниже, чем коэффициент сжимаемости газов. Передаточный поршень может быть выполнен отдельным от инструмента, но в некоторых случаях он может также представлять собой неотъемлемую часть инструмента. Передаточный элемент, такой как передаточный поршень, толкают к накапливающему энергию материалу, как описано, например, со ссылкой на фиг.2, до тех пор, пока не будет достигнут заданный уровень сжатия и тем самым заданное напряженное состояние, в результате чего передаточный элемент будет находиться в положении, соответствующем заданному напряженному состоянию. Кроме того, передаточный элемент или передаточный поршень можно толкать, как описано, например, со ссылкой на фиг.8, к заданному месту, которое определяется уступами или соответствующими механическими средствами, которые обеспечивают останов передаточного элемента в заданном месте относительно корпуса ударного устройства независимо от того, каково состояние энергии, накопленной в накапливающем энергию материале.
1. Ударное устройство, содержащее средства для создания импульса напряжения в инструменте, соединенном с ударным устройством, включающие пространство накопления энергии, расположенное в корпусе ударного устройства и ограниченное им, и отдельный передаточный элемент, размещенный с возможностью перемещения в аксиальном направлении инструмента относительно корпуса ударного устройства, при этом пространство накопления энергии заполнено упругим и обратимым сжимаемым накапливающим энергию материалом, средства для перевода накапливающего энергию материала в напряженное состояние путем повышения давления, передаточный элемент выполнен с возможностью расположения в некотором положении относительно корпуса ударного устройства при заданном напряженном состоянии накапливающего энергию материала и перемещения из этого положения относительно корпуса ударного устройства к инструменту, а также средства для резкого освобождения передаточного элемента для обеспечения его перемещения к инструменту, отличающееся тем, что оно выполнено из условия обеспечения прочного прижатия к находящемуся в указанном положении передаточному элементу при заданном напряженном состоянии накапливающего энергию материала конца инструмента непосредственно или через отдельную передаточную деталь и подачи созданной в виде импульса волны напряжений через передаточный элемент к инструменту при резком снятии напряженного состояния накапливающего энергию материала.
2. Ударное устройство по п.1, отличающееся тем, что средства для перевода накапливающего энергию материала в напряженное состояние включают рабочий цилиндр, служащий в качестве пространства для рабочей жидкости, при этом передаточный элемент представляет собой передаточный поршень, расположенный в рабочем цилиндре и содержащий фланец, обращенный к рабочему цилиндру, и средства, соответственно, для подачи рабочей жидкости в рабочий цилиндр и сброса давления из рабочего цилиндра.
3. Ударное устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит расположенную между передаточным элементом, выполненным в виде мембраны, и инструментом отдельную передаточную деталь, находящуюся в прямом или косвенном контакте с инструментом, пространство для рабочей жидкости со стороны мембраны, обращенной к инструменту, и средства, соответственно, для подачи рабочей жидкости в пространство для рабочей жидкости и сброса давления из пространства для рабочей жидкости.
4. Ударное устройство по п.2, отличающееся тем, что оно содержит поршень для усиления давления, сообщающийся с рабочим цилиндром, средства для перемещения поршня для усиления давления к рабочему цилиндру для обеспечения уменьшения объема рабочего цилиндра и увеличения давления в рабочем цилиндре, и средства для отпускания поршня для усиления давления, обеспечивающие его перемещения в сторону от рабочего цилиндра для увеличения объема рабочего цилиндра и уменьшения в нем давления.
5. Ударное устройство по п.3, отличающееся тем, что передаточная деталь прикреплена к мембране.
6. Ударное устройство по п.3, отличающееся тем, что оно содержит поршень для усиления давления, сообщающийся с пространством для рабочей жидкости, и средства для перемещения поршня, обеспечивающие усиление давления к пространству для рабочей жидкости для уменьшения объема пространства для рабочей жидкости и повышения давления в пространстве для рабочей жидкости, и средства для отпускания поршня для усиления давления для обеспечения его перемещение в сторону от пространства для рабочей жидкости для увеличения объема пространства для рабочей жидкости и соответственного уменьшения давления в пространстве для рабочей жидкости.
7. Ударное устройство по п.5, отличающееся тем, что оно содержит поршень для усиления давления, сообщающийся с пространством для рабочей жидкости, и средства для перемещения поршня, обеспечивающие усиление давления к пространству для рабочей жидкости для уменьшения объема пространства для рабочей жидкости и повышения давления в нем, и средства для отпускания поршня для усиления давления для обеспечения его перемещения в сторону от пространства для рабочей жидкости так для увеличения объема пространства для рабочей жидкости и соответственного уменьшения в нем давления.
8. Ударное устройство по п.4, отличающееся тем, что поршень для усиления давления выполнен с возможностью гидравлического перемещения к рабочему цилиндру или к пространству для рабочей жидкости.
9. Ударное устройство по любому из пп.3-8, отличающееся тем, что оно содержит поршень для усиления давления, сообщающийся с пространством накопления энергии, средства для перемещения поршня для усиления давления к пространству накопления энергии, для уменьшения объема пространства накопления энергии и повышения давления, соответственно, в пространстве накопления энергии и в пространстве для рабочей жидкости, средства для отпускания поршня для усиления давления, обеспечивающие его перемещение в сторону от пространства накопления энергии после выделения накопленной энергии в виде волны напряжений, проходящей к инструменту для увеличения объема пространства накопления энергии и, соответственно, уменьшения давления в зоне накопления энергии, при этом накапливающий энергию материал представляет собой жидкость.
10. Ударное устройство по пп.1-8, отличающееся тем, что накапливающий энергию материал представляет собой жидкость, площадь поверхности передаточного элемента, обращенной к пространству накопления энергии, меньше площади его поверхности, обращенной к пространству для рабочей жидкости со стороны инструмента, при этом устройство содержит средства для соединения пространства накопления энергии и пространства для рабочей жидкости, выполненные из условия возможности прохождения рабочей жидкости, имеющей более высокое давление из пространства для рабочей жидкости в пространство накопления энергии, имеющее более низкое давление.
11. Ударное устройство по пп.1-8, отличающееся тем, что накапливающий энергию материал представляет собой жидкость, и в пространстве накопления энергии содержится регулировочный поршень с регулировочными средствами для перемещения регулировочного поршня в пространство накопления энергии и, соответственно, из него для изменения объема пространства накопления энергии.
12. Ударное устройство по п.11, отличающееся тем, что пространство накопления энергии имеет постоянное поперечное сечение, а его протяженность имеет возможность регулировки путем перемещения регулировочного поршня.
13. Ударное устройство по пп.1-8, отличающееся тем, что накапливающий энергию материал представляет собой жидкость.
14. Ударное устройство по пп.1-8, отличающееся тем, что накапливающий энергию материал представляет собой эластомер.
15. Ударное устройство по пп.1-8, отличающееся тем, что накапливающий энергию материал представляет собой эластичный материал в виде резины.
16. Ударное устройство по пп.1-8, отличающееся тем, что ударное устройство соединено с машиной для бурения твердых пород.
17. Ударное устройство по любому из пп.1-8, отличающееся тем, что передаточный элемент находится в заданном положении относительно корпуса ударного устройства при заданном напряженном состоянии накапливающего энергию материала.
18. Ударное устройство по пп.1-8, отличающееся тем, что передаточный элемент расположен в положении, соответствующему заданному напряженному состоянию накапливающего энергию материала.
19. Ударное устройство по п.9, отличающееся тем, что ударное устройство соединено с машиной для бурения твердых пород.
20. Ударное устройство по п.10, отличающееся тем, что ударное устройство соединено с машиной для бурения твердых пород.
21. Ударное устройство по пп.1-8, отличающееся тем, что оно содержит средства для восприятия усилия подачи и передачи его к инструменту через накапливающий энергию материал и указанный передаточный элемент.
22. Ударное устройство по п.9, отличающееся тем, что оно содержит средства для восприятия усилия подачи и передачи его к инструменту через накапливающий энергию материал и указанный передаточный элемент.
23. Ударное устройство по п.10, отличающееся тем, что оно содержит средства для восприятия усилия подачи и передачи его к инструменту через накапливающий энергию материал и указанный передаточный элемент.
24. Ударное устройство по п.11, отличающееся тем, что оно содержит средства для восприятия усилия подачи и передачи его к инструменту через накапливающий энергию материал и указанный передаточный элемент.
