Гидравлическое устройство ударного действия
Владельцы патента RU 2412324:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) (RU)
Изобретение относится к гидравлическим устройствам ударного действия и предназначено для ударного разрушения горных и мерзлых пород, сооружений из бетона и других твердых материалов в строительной и горной промышленности. Устройство включает дифференциальный ступенчатый поршень-боек, образующий с корпусом камеры рабочего и обратного хода золотниковый распределитель, гидропневмоаккумулятор, гидравлические каналы, напорную и сливную магистрали и снабжено клапаном, установленным в корпусе с образованием трех полостей. Первая из которых постоянно сообщена с напорной магистралью, гидропневмоаккумулятором и камерой обратного хода. Вторая полость постоянно связана с камерой рабочего хода и поочередно - с напорной и сливной магистралью. В третьей управляемой полости установлена пружина, обеспечивающая надежное закрытие клапана в конце рабочего хода дифференциального ступенчатого поршня-бойка. Вторая и третья управляемая полость клапана соединены гидравлическими каналами с золотниковым распределителем, который в первой позиции соединяет камеру рабочего хода со сливной магистралью и управляемую полость клапана с напорной магистралью, а во второй позиции - управляемую полость клапана со сливной магистралью. Обеспечивает уменьшение местных гидравлических потерь во время рабочего хода, что ведет к увеличению энергии единичного удара и, как следствие, мощности ударного устройства. 3 ил.
Изобретение относится к гидравлическим устройствам ударного действия и предназначено для ударного разрушения горных и мерзлых пород, сооружений из бетона и других твердых материалов в строительной и горной промышленности.
Известно устройство ударного действия [Устройство ударного действия для образования скважин в грунте. Патент РФ №2134746, МКИ E02F 5/18 // Л.С.Ушаков, А.Н.Синько, А.В.Горин, Ю.Е.Котылев] с управляемой камерой обратного хода и клапанным распределителем, использующее гидропневматический привод [Лазуткин А.Г., Бодров Е.М., Волков В.В., Гольцов Г.А., Евлашин А.Н., Синько А.Н., Ушаков Л.С., Цель Ф.Э. Гидропневматический привод. Патент РФ №444878, кл. Е21С 31/00, 1974], содержащее золотниковый распределитель, который управляет клапанным распределителем. Он состоит из цилиндра, передней и задней крышек, поршня с гидрозамком, штока, клапана и клапанного конического седла, которые образуют газовую полость, взводящую, тормозную и доклапанную полости. Недостатками этого устройства является использование гидрокинематической схемы с управляемой камерой обратного хода и сложная конструкция клапанного распределителя.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемому изобретению является гидравлическое ударное устройство [Гидравлическая ударная система горной машины. А.С. №1416683 (СССР), МКИ Е21С 3/20 // Б.П.Кретов, Е.И.Киселев, В.В.Горшков и Г.Э.Гюбнер. - №4163973/22-03. Заяв. 03.11.86], содержащее корпус, инструмент, дифференциальный ступенчатый поршень-боек и золотниковый распределитель. Недостатком устройства являются потери мощности при прохождении рабочей жидкости через золотниковый распределитель.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в увеличении удельной мощности гидравлического устройства ударного действия путем уменьшения гидравлических потерь в устройстве во время рабочего хода.
Это достигается тем, что гидравлическое устройство ударного действия, включающее корпус, дифференциальный ступенчатый поршень-боек, образующий с корпусом камеры рабочего и обратного хода, золотниковый распределитель, гидропневмоаккумулятор, гидравлические каналы, напорную и сливную магистраль, в отличие от прототипа снабжено клапаном, установленным в корпусе с образованием трех полостей, первая из которых постоянно соединена с напорной магистралью, вторая полость соединена с камерой рабочего хода и поочередно соединяется с напорной и сливной магистралями, в третьей управляемой полости установлена пружина, обеспечивающая надежное закрытие клапана в конце рабочего хода дифференциального ступенчатого поршня-бойка, при этом вторая и третья управляемая полость клапана соединены гидравлическими каналами с золотниковым распределителем, который в первой позиции соединяет камеру рабочего хода со сливной магистралью и управляемую полость клапана с напорной магистралью, а во второй позиции - управляемую полость клапана со сливной магистралью.
Сущность изобретения проясняется чертежами: на фиг.1 - схематическое изображение устройства в фазе обратного хода, фиг.2 - устройство в фазе рабочего хода, фиг.3 - момент перехода устройства от фазы рабочего хода к обратному ходу.
Устройство содержит инструмент 1, корпус 2, в котором установлен дифференциальный ступенчатый поршень-боек 4, клапан 6, золотниковый распределитель 8, гидропневмоаккумулятор 9 (фиг.1).
Корпус 2 и дифференциальный ступенчатый поршень-боек 4, имеющий возможность осевого возвратно-поступательного движения, образуют камеры: обратного хода 3 и рабочего 5 хода. Камера 3 обратного хода постоянно сообщена с напорной магистралью и гидропневмоаккумулятором 9 через полость клапана 6.
Золотниковый распределитель 8 имеет две позиции. В первой он соединяет камеру рабочего хода со сливной магистралью и управляемую полость клапана с напорной магистралью. Во второй он соединяет управляемую полость клапана со сливной магистралью и перекрывает остальные гидравлические каналы.
Устройство работает следующим образом.
При подаче рабочей жидкости по напорной магистрали производится зарядка гидропневмоаккумулятора 9, заполнение жидкостью камеры обратного хода 3, а также удержание клапана 6 в закрытом положении за счет соединения его третьей управляемой полости с напорной магистралью золотниковым распределителем, находящимся в первой позиции. Под действием давления жидкости дифференциальный ступенчатый поршень-боек 4 движется вправо и, одновременно, жидкость из камеры рабочего хода 5 вытесняется в сливную магистраль.
При движении вправо дифференциальный ступенчатый поршень-боек сначала закрывает канал управления золотниковым распределителем, а затем, после прохождения расстояния, равного длине среднего пояска, открывает этот канал и соединяет его через проточку с напорной магистралью. Под действием давления жидкости золотниковый распределитель переходит во вторую позицию и соединяет управляемую торцевую камеру клапана 6 со сливной магистралью (фиг.2). При этом вытеснение жидкости из камеры рабочего хода 5 прекращается. Под действием давления жидкости клапан отрывается от седла и ускоренно перемещается вправо, соединяя напорную магистраль с камерой рабочего хода 5. Обе камеры ударного механизма оказываются под напорным давлением. Из-за разностей площадей поперечных сечений поясков дифференциального ступенчатого поршня-бойка происходит его торможение и полная остановка.
В дальнейшем, под действием силы со стороны камеры рабочего хода 5, дифференциальный ступенчатый поршень-боек ускоренно перемещается влево, совершая рабочий ход, наносит удар по торцу инструмента 1.
Незадолго до соударения, средний поясок дифференциального ступенчатого поршня-бойка открывает канал управления и соединяет его со сливной магистралью. Золотниковый распределитель перебрасывается в первую позицию и соединяет управляемую торцевую камеру клапана 6 с напорной магистралью. Теперь на клапан действует давление жидкости с обеих сторон. Его гарантируемое перемещение влево и отсечение напорной магистрали от камеры рабочего хода происходит за счет действия пружины 7. Также золотниковый распределитель обеспечивает соединение камеры рабочего хода со сливной магистралью. Механизм приводится в исходное положение, и его цикл повторяется.
Причем при переключении золотникового распределителя из второй позиции в первую он сначала соединяет управляемую торцевую камеру клапана с напорной магистралью (фиг.3), а затем камеру рабочего хода со сливной магистралью.
Применение клапана 6 позволяет направить жидкость во время рабочего хода дифференциального ступенчатого поршня-бойка из камеры обратного хода 3 и гидропневмоаккумулятора 9, минуя золотниковый распределитель 8, что снижает местные гидравлические потери.
Данная конструкция гидравлического ударного устройства, содержащего клапан, соединяющий обе его камеры во время рабочего хода, позволяет уменьшить местные гидравлические потери во время рабочего хода дифференциального ступенчатого поршня-бойка, что ведет к увеличению энергии единичного удара и, как следствие, мощности ударного устройства.
Гидравлическое устройство ударного действия, включающее дифференциальный ступенчатый поршень-боек, образующий с корпусом камеры рабочего и обратного хода, золотниковый распределитель, гидропневмоаккумулятор, гидравлические каналы, напорную и сливную магистрали, отличающееся тем, что оно снабжено клапаном, установленным в корпусе с образованием трех полостей, первая из которых постоянно сообщена с напорной магистралью, гидропневмоаккумулятором и камерой обратного хода, вторая полость постоянно связана с камерой рабочего хода и поочередно с напорной и сливной магистралями, в третьей управляемой полости установлена пружина, обеспечивающая надежное закрытие клапана в конце рабочего хода дифференциального ступенчатого поршня-бойка, при этом вторая и третья управляемые полости клапана соединены гидравлическими каналами с золотниковым распределителем, который в первой позиции соединяет камеру рабочего хода со сливной магистралью и управляемую полость клапана с напорной магистралью, а во второй позиции - управляемую полость клапана со сливной магистралью.
