RU2574648C1

RU2574648C1 - Pneumatic striker

Info

Publication number: RU2574648C1
Application number: RU2014153091/03A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Васильевич Сергеев; Борис Михайлович Битаров
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственно-коммерческое предприятие "МАВР"
Filing date: 2014-12-25
Publication date: 2016-02-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: device contains a casing-cylinder, a cylinder-striker installed with a possibility of movement inside the casing-cylinder, a piston-striker, installed with a possibility of movement inside the cylinder-striker, and a shank. The casing-cylinder and the cylinder-striker make an air distributing assembly with channels and holes for compressed air supply and removal. The strikers have working and idle cavities. The working cavity of the piston-striker is connected by a channel, made on the internal surface of the cylinder-striker, with the idle cavity of the cylinder-striker via the hole in the cylinder-striker. The idle cavity of the cylinder-striker is connected by a channel made in the casing-cylinder, with the working cavity of the cylinder-striker via the holes in the casing-cylinder. The holes for compressed air supply and removal are made in the casing of the casing-cylinder and the cylinder-striker at a distance from each other equal to the half of the strikers stroke. On the external surface of the cylinder-striker three ring grooves are made. One groove is made at the end of the bottom part, the second groove is at the level of the hole for compressed air supply at the extreme idle position of the cylinder-striker, and the third groove is at the distance of the striker stroke from the second groove. On the external surface of the cylinder-striker from the second groove a channel is made with the length equal to the half of the strikers stroke, from the third groove a channel is made with the length below the half of the strikers stroke, and on the internal surface of the casing-cylinder from the hole for compressed air supply a channel is made with the length below the half of the strikers stroke.

EFFECT: increased operation reliability, simplified device design, increased impact power, and creation of uniform impact loads.

2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам ударного действия с использованием движущегося возвратно-поступательно поршня, приводимого в действие давлением воздуха, и может быть использовано в виде отбойных молотков, пневмомолотов, выносных или погружных пневмоударников буровых станков для бурения скважин.The invention relates to impact devices using a moving reciprocating piston driven by air pressure, and can be used in the form of jack hammers, air hammers, remote or submersible air hammers of drilling rigs for drilling wells.

Известно устройство ударного действия, включающее корпус, два ударника и воздухораспределительный узел (см. а.с. СССР №785478, МПК³ Е21С 3/24, B25D 9/20, опубл. 07.12.80). Данное устройство имеет два последовательно расположенных цилиндра разделенных перегородкой, в каждом из которых установлен поршень. При этом в одном из поршней размещен шток, который имеет выход во второй цилиндр. А воздухораспределительный механизм выполнен в виде самостоятельного узла типа золотникового механизма.A shock device is known, including a body, two strikers and an air distribution unit (see AS USSR No. 785478, IPC ³ Е21С 3/24, B25D 9/20, publ. 07.12.80). This device has two sequentially arranged cylinders separated by a partition, in each of which a piston is installed. At the same time, a rod is placed in one of the pistons, which has an exit to the second cylinder. And the air distribution mechanism is made in the form of an independent unit such as a spool mechanism.

Недостатками аналога являются низкая надежность и сложность конструкции, связанные, во-первых, со сложностью создания герметичного соединения между подвижным штоком и поршнем, внутри которого он размещен, а также между подвижным штоком и перегородкой между цилиндрами. Малейшая негерметичность приводит к перетоку сжатого воздуха в указанных соединениях и, следовательно, к снижению ударной мощности. Во-вторых, воздухораспределительный механизм имеет большое количество поворотов каналов для прохода воздушной струи, а малая масса поршня-золотника делает его чувствительным к загрязнениям сжатого воздуха. Такая особенность конструкции увеличивает сопротивление движению воздушной струи, снижает ее давление и, следовательно, ударную мощность. Кроме того, поршни имеют различную площадь, что приводит к неравномерной ударной мощности и один из поршней бьет сильнее другого.The disadvantages of the analogue are low reliability and design complexity, associated, firstly, with the difficulty of creating a tight connection between the movable rod and the piston inside which it is placed, as well as between the movable rod and the partition between the cylinders. The slightest leakage leads to an overflow of compressed air in these compounds and, consequently, to a reduction in impact power. Secondly, the air distribution mechanism has a large number of turns of the channels for the passage of the air stream, and the small mass of the piston-spool makes it sensitive to contamination of compressed air. This design feature increases the resistance to the movement of the air stream, reduces its pressure and, therefore, shock power. In addition, the pistons have a different area, which leads to uneven impact power and one of the pistons hits harder than the other.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является бесклапанный пневмоударник, включающий два соосно расположенных цилиндра, два ударника, размещенных внутри цилиндров, имеющих рабочие и холостые полости, хвостовик и воздухораспределительный узел с каналами и отверстиями для подвода и отвода сжатого воздуха (см. а.с. СССР №994714, МПК³ Е21С 3/24, опубл. 07.02.83). Данное устройство, так же как и аналог, имеет два последовательно расположенных цилиндра, разделенных перегородкой, в каждом из которых размещен поршень. Причем в первом поршне выполнено отверстие для прохода штока, жестко закрепленного на втором поршне. Воздухораспределительный механизм имеет большое количество каналов внутри корпуса, а также два канала для подвода сжатого воздуха и два выхлопных отверстия.Closest to the claimed technical solution is a valveless hammer, which includes two coaxially arranged cylinders, two strikers located inside the cylinders having working and idle cavities, a shank and an air distribution unit with channels and holes for supplying and discharging compressed air (see.with. USSR No. 994714, IPC ³ Е21С 3/24, publ. 07.02.83). This device, like an analogue, has two cylinders in series, separated by a partition, in each of which a piston is placed. Moreover, in the first piston a hole is made for the passage of the rod, rigidly fixed to the second piston. The air distribution mechanism has a large number of channels inside the housing, as well as two channels for supplying compressed air and two exhaust openings.

Прототипу свойственны такие же недостатками, как и аналогу, а именно сложность создания герметичного соединения между подвижным штоком и перегородкой между цилиндрами, что снижает надежность устройства и его ударную мощность. Также, из-за того что в одном из поршней выполнено отверстие для прохода штока, поршни имеют различную площадь и, следовательно, неравномерную ударную мощность. Кроме того, сложность конструкции и сложность в изготовлении, связанные с наличием в воздухораспределительном механизме большого количества каналов для прохода сжатого воздуха, двух каналов для его подвода и двух выхлопных отверстий.The prototype is characterized by the same disadvantages as the analogue, namely, the difficulty of creating a tight connection between the movable rod and the partition between the cylinders, which reduces the reliability of the device and its impact power. Also, due to the fact that one of the pistons has a hole for the passage of the rod, the pistons have a different area and, therefore, uneven impact power. In addition, the complexity of the design and the difficulty in manufacturing associated with the presence in the air distribution mechanism of a large number of channels for the passage of compressed air, two channels for its supply and two exhaust holes.

Результатом предлагаемого технического решения является повышение надежности работы, упрощение конструкции устройства, увеличение ударной мощности и создание равномерных ударных нагрузок.The result of the proposed technical solution is to increase the reliability, simplify the design of the device, increase the impact power and create uniform shock loads.

Этот технический результат достигается тем, что в пневматическом ударнике, включающем два соосно расположенных цилиндра, два ударника, размещенных внутри цилиндров, имеющих рабочие и холостые полости, хвостовик и воздухораспределительный узел с каналами и отверстиями для подвода и отвода сжатого воздуха, согласно изобретению один из цилиндров выполнен в виде цилиндра-ударника с возможностью перемещения внутри корпуса-цилиндра, которые совместно составляют воздухораспределительный узел, при этом в цилиндре-ударнике размещен поршень-ударник с равнозначной рабочей поверхностью, причем рабочая полость поршня-ударника соединена каналом, выполненным на внутренней поверхности цилиндра-ударника, с холостой полостью цилиндра-ударника через отверстие в цилиндре-ударнике, а холостая полость поршня-ударника соединена каналом, выполненным в корпусе-цилиндре, с рабочей полостью цилиндра-ударника через отверстие в корпусе-цилиндре, при этом отверстия для подвода и отвода сжатого воздуха выполнены в корпусе-цилиндре и цилиндре-ударнике на расстоянии друг от друга половины хода ударников, а на наружной поверхности цилиндра-ударника выполнены кольцевые проточки, одна на конце цилиндра-ударника, вторая на уровне отверстия для подвода сжатого воздуха при крайнем холостом положении цилиндра-ударника, а третья от второй на расстоянии хода ударника, причем на наружной поверхности цилиндра-ударника от второй кольцевой проточки выполнен канал длиной, равной половине хода ударников, от третьей кольцевой проточки - длиной меньше половины хода ударников, а на внутренней поверхности корпуса-цилиндра от отверстия для подачи сжатого воздуха выполнен канал длиной меньше половины хода ударников.This technical result is achieved by the fact that in a pneumatic hammer, comprising two coaxially arranged cylinders, two impactors placed inside the cylinders having working and idle cavities, a shank and an air distribution unit with channels and holes for supplying and discharging compressed air, according to the invention, one of the cylinders made in the form of a drum cylinder with the ability to move inside the cylinder body, which together make up the air distribution unit, while the piston is placed in the drum cylinder a darnik with an equivalent working surface, and the working cavity of the piston-drummer is connected by a channel made on the inner surface of the cylinder-drummer, with the empty cavity of the cylinder-drummer through an opening in the cylinder-drummer, and the empty cavity of the piston-drummer is connected by a channel made in the cylinder body , with the working cavity of the cylinder-drummer through the hole in the cylinder-body, while the holes for supplying and discharging compressed air are made in the cylinder-cylinder and cylinder-drum at a distance from each other half way drummers, and on the outer surface of the drum cylinder, circular grooves are made, one at the end of the drum cylinder, the second at the level of the compressed air supply at the extreme idle position of the drum cylinder, and the third from the second at the stroke distance of the drummer, and on the outer surface of the cylinder -the hammer from the second annular groove is made a channel with a length equal to half the stroke of the strikers, from the third annular groove - the length is less than half the stroke of the strikers, and on the inner surface of the cylinder body from the hole for A compressed channel made less than half the stroke of the strikers.

Данный пневматический ударник позволит повысить надежность работы, упростить конструкцию устройства, увеличить ударную мощность и создать равномерные ударные нагрузки.This pneumatic impactor will improve reliability, simplify the design of the device, increase impact power and create uniform impact loads.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен пневматический ударник в момент удара поршня-ударника, а на фиг. 2 - то же в момент удара цилиндра-ударника.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a pneumatic hammer at the moment of impact of the piston hammer, and FIG. 2 - the same at the moment of impact of the cylinder-drummer.

Пневматический ударник включает корпус-цилиндр 1, цилиндр-ударник 2, установленный с возможностью перемещения внутри корпуса-цилиндра 1, поршень-ударник 3, установленный с возможностью перемещения внутри цилиндра-ударника 2, и хвостовик 4. Корпус-цилиндр 1 и цилиндр-ударник 2 составляют воздухораспределительный узел с каналами и отверстиями для подвода и отвода сжатого воздуха. Ударники 2 и 3 имеют рабочие 5, 6 и холостые 7, 8 полости. Рабочая полость 6 поршня-ударника 3 соединена каналом 9, выполненным на внутренней поверхности цилиндра-ударника 2, с холостой полостью 7 цилиндра-ударника 2 через отверстие 10 в цилиндре-ударнике 2. Холостая полость 8 поршня-ударника 3 соединена каналом 11, выполненным в корпусе-цилиндре 1, с рабочей полостью 5 цилиндра-ударника 2 через отверстия 12 в корпусе-цилиндре 1. Отверстия для подвода 13 и отвода 14 сжатого воздуха выполнены в корпусе-цилиндре 1 и цилиндре-ударнике 2 на расстоянии друг от друга половины хода ударников. На наружной поверхности цилиндра-ударника 2 выполнены три кольцевые проточки 15, 16 и 17, причем проточка 15 выполнена на конце нижней части, проточка 16 на уровне отверстия 13 при крайнем холостом положении цилиндра-ударника 2, а проточка 17 на расстоянии хода ударника от проточки 16.The pneumatic hammer includes a cylinder-cylinder body 1, cylinder-hammer 2 mounted for displacement inside cylinder-cylinder 1, piston-cylinder 3 mounted for movement inside cylinder-hammer 2, and a shank 4. Body-cylinder 1 and cylinder-hammer 2 constitute an air distribution unit with channels and holes for supplying and discharging compressed air. Drummers 2 and 3 have working 5, 6 and idle 7, 8 cavities. The working cavity 6 of the piston-hammer 3 is connected by a channel 9, made on the inner surface of the cylinder-hammer 2, with a single cavity 7 of the cylinder-hammer 2 through the hole 10 in the cylinder-hammer 2. The empty cavity 8 of the piston-hammer 3 is connected by a channel 11 made in the cylinder body 1, with a working cavity 5 of the drum cylinder 2 through the holes 12 in the cylinder barrel 1. The holes for supplying 13 and exhaust 14 of compressed air are made in the cylinder barrel 1 and the cylinder drum 2 at a distance from each other of half the stroke of the drummers . Three ring grooves 15, 16 and 17 are made on the outer surface of the drummer cylinder 2, wherein the groove 15 is made at the end of the lower part, the groove 16 is at the level of the hole 13 at the extreme idle position of the drummer cylinder 2, and the groove 17 is at the distance of the striker stroke from the groove 16.

На наружной поверхности цилиндра-ударника 2 от проточки 16 выполнен канал 18 длиной, равной половине хода ударников, от проточки 17 канал 19 длиной меньше половины хода ударников, а на внутренней поверхности корпуса-цилиндра 1 от отверстия 13 для подачи сжатого воздуха выполнен канал 20 длиной меньше половины хода ударников.On the outer surface of the drummer cylinder 2 from the groove 16, a channel 18 is made with a length equal to half the stroke of the strikers, from the groove 17 the channel 19 is shorter than half the stroke of the strikers, and on the inner surface of the cylinder body 1 from the hole 13 for supplying compressed air, the channel 20 is made in length less than half the stroke of the drummers.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При положении цилиндра-ударника 2 в крайнем холостом положении (фиг. 1), а поршня-ударника 3 к крайнем рабочем положении сжатый воздух через отверстие 13 для подачи сжатого воздуха, проточку 16 и канал 18 поступает в рабочую полость 5 цилиндра-ударника 2 и через канал 11 и отверстия 12 в холостую полость 8 поршня-ударника 3. Одновременно из холостой полости 7 цилиндра-ударника 2 и рабочей полости 6 поршня-ударника 3 через отверстие 10, канал 9 и отверстие 14 отработанный воздух выходит в атмосферу. При этом цилиндр-ударник 2 совершает рабочий ход, а поршень-ударник 3 - холостой ход. По достижении крайних положений цилиндр-ударник 2 наносит удар по хвостовику 4, а поршень-ударник 3 занимает крайнее положение холостого хода. При этом положении ударников 2 и 3 (фиг. 2) из холостой полости 8 поршня-ударника 3 и рабочей полости 5 цилиндра-ударника 2 происходит выхлоп отработанного воздуха через отверстие 12, канал 11, проточку 17 и отверстие 14, а в рабочую полость 6 поршня-ударника 3 и холостую полость 7 цилиндра-ударника 2 происходит подача сжатого воздуха через отверстие 13, канал 9 и отверстие 10. При этом поршень-ударник 3 наносит удар по хвостовику 4, а цилиндр-ударник 2 совершает холостой ход. В результате ударники 2 и 3 совершают возвратно-поступательное движение с попеременным нанесением ударов по хвостовику 4. Наличие каналов 18 и 20 обеспечивает поступление сжатого воздуха к рабочим полостям 5 и 6 ударников 2 и 3, вплоть до соударения их с хвостовиком 4. А канал 19 необходим для выпуска отработанного воздуха, причем его длина выполнена меньше половины хода ударников для того, чтобы в рабочей полости, из которой выпускается воздух в атмосферу, осталось некоторое количество воздуха в конце холостого хода ударников 2 и 3, сжатие которого обеспечивает смягчение удара в конце холостого хода, тем самым снижая отдачу и вибрацию.When the position of the cylinder-hammer 2 in the extreme idle position (Fig. 1), and the piston-hammer 3 to the extreme working position, compressed air through the hole 13 for supplying compressed air, the groove 16 and the channel 18 enters the working cavity 5 of the cylinder-hammer 2 and through the channel 11 and the holes 12 into the idle cavity 8 of the piston-hammer 3. At the same time, from the idle cavity 7 of the cylinder-hammer 2 and the working cavity 6 of the piston-hammer 3 through the hole 10, channel 9 and hole 14, the exhaust air enters the atmosphere. In this case, the cylinder-hammer 2 makes a stroke, and the piston-hammer 3 - idle. Upon reaching the extreme positions, the cylinder-hammer 2 strikes the shank 4, and the piston-hammer 3 occupies the extreme position of idling. With this position of the hammer 2 and 3 (Fig. 2) from the idle cavity 8 of the piston-hammer 3 and the working cavity 5 of the cylinder-hammer 2, exhaust air is exhausted through the hole 12, channel 11, the groove 17 and the hole 14, and into the working cavity 6 the piston-hammer 3 and the idle cavity 7 of the cylinder-hammer 2 is the supply of compressed air through the hole 13, channel 9 and the hole 10. In this case, the piston-hammer 3 strikes the shank 4, and the cylinder-hammer 2 makes an idle stroke. As a result, the impactors 2 and 3 make a reciprocating movement with alternate striking on the shank 4. The presence of channels 18 and 20 ensures the supply of compressed air to the working cavities 5 and 6 of the shock 2 and 3, up to their collision with the shank 4. A channel 19 necessary for the exhaust air, and its length is less than half the stroke of the projectiles so that in the working cavity from which the air is released into the atmosphere, there is some air left at the end of the idle of the projectiles 2 and 3, the compression of which o provides cushioning at the end of idle, thereby reducing recoil and vibration.

Конструкция данного пневматического ударника надежна при эксплуатации, так как нет дополнительных соединений подвижных частей и необходимости дополнительной герметизации узлов и деталей в этих соединениях, что исключает дополнительные перетоки сжатого воздуха. Также надежность повышается за счет снижения числа каналов из-за отсутствия дополнительного отдельного воздухораспределительного узла с большим количеством управляющих каналов малого сечения, которые увеличивают сопротивление, снижая давление сжатого воздуха и, следовательно, ударную мощность. Также снижение числа каналов значительно упрощает конструкцию. Упрощение конструкции достигается еще и тем, что цилиндр-ударник 2 и корпус-цилиндр 1 сами составляют воздухораспределительный узел с минимальным количеством каналов и максимальным их сечением, что одновременно с большой массой цилиндра-ударника 2 снижает чувствительность к загрязнению сжатого воздуха. Кроме того, ударники 2 и 3 объединены в пространстве, что позволяет уменьшить габариты устройства и, следовательно, его массу. Вместе с тем синхронное движение ударников в общем пространстве улучшает динамические характеристики, что приводит к снижению вибрации. Выполнение ударников 2 и 3 с равнозначной рабочей поверхностью обеспечивает равномерную ударную мощность на хвостовик 4.The design of this pneumatic hammer is reliable during operation, since there are no additional joints of moving parts and the need for additional sealing of nodes and parts in these joints, which eliminates additional overflow of compressed air. Reliability is also increased by reducing the number of channels due to the lack of an additional separate air distribution unit with a large number of control channels of small cross-section, which increase resistance, reducing the pressure of compressed air and, therefore, shock power. Also, reducing the number of channels greatly simplifies the design. Simplification of the design is also achieved by the fact that the drum cylinder 2 and the cylinder body 1 themselves constitute an air distribution unit with a minimum number of channels and their maximum cross-section, which simultaneously with the large mass of the drum cylinder 2 reduces the sensitivity to contamination of compressed air. In addition, the drummers 2 and 3 are combined in space, which allows to reduce the dimensions of the device and, consequently, its mass. However, the synchronous movement of the projectiles in the common space improves the dynamic characteristics, which leads to a decrease in vibration. The implementation of the impactors 2 and 3 with an equivalent working surface provides uniform impact power on the shank 4.

Данный пневматический ударник по сравнению с прототипом позволит повысить надежность работы, упростить конструкцию устройства, увеличить ударную мощность и создать равномерные ударные нагрузки.This pneumatic hammer, in comparison with the prototype, will increase the reliability, simplify the design of the device, increase the impact power and create uniform shock loads.

Claims

Пневматический ударник, включающий два соосно расположенных цилиндра, два ударника, размещенных внутри цилиндров, имеющих рабочие и холостые полости, хвостовик и воздухораспределительный узел с каналами и отверстиями для подвода и отвода сжатого воздуха, отличающийся тем, что один из цилиндров выполнен в виде цилиндра-ударника с возможностью перемещения внутри корпуса-цилиндра, которые совместно составляют воздухораспределительный узел, при этом в цилиндре-ударнике размещен поршень-ударник с равнозначной рабочей поверхностью, причем рабочая полость поршня-ударника соединена каналом, выполненным на внутренней поверхности цилиндра-ударника, с холостой полостью цилиндра-ударника - через отверстие в цилиндре-ударнике, а холостая полость поршня-ударника соединена каналом, выполненным в корпусе-цилиндре, с рабочей полостью цилиндра-ударника - через отверстие в корпусе-цилиндре, при этом отверстия для подвода и отвода сжатого воздуха выполнены в корпусе-цилиндре и цилиндре-ударнике на расстоянии друг от друга половины хода ударников, а на наружной поверхности цилиндра-ударника выполнены кольцевые проточки, одна - на конце цилиндра-ударника, вторая - на уровне отверстия для подвода сжатого воздуха при крайнем холостом положении цилиндра-ударника, а третья от второй на расстоянии хода ударника, причем на наружной поверхности цилиндра-ударника от второй кольцевой проточки выполнен канал длиной, равной половине хода ударников, от третьей кольцевой проточки - длиной меньше половины хода ударников, а на внутренней поверхности корпуса-цилиндра от отверстия для подачи сжатого воздуха выполнен канал длиной меньше половины хода ударников. Pneumatic hammer, including two coaxially arranged cylinders, two hammer placed inside the cylinders, having working and idle cavities, a shank and an air distribution unit with channels and holes for supplying and discharging compressed air, characterized in that one of the cylinders is made in the form of a cylinder-hammer with the possibility of movement inside the cylinder body, which together make up the air distribution unit, while in the cylinder drummer there is a piston drummer with an equivalent working surface, the working cavity of the piston-hammer is connected by a channel made on the inner surface of the cylinder-drum, with the empty cavity of the cylinder-hammer through the hole in the cylinder of the hammer, and the empty cavity of the piston-hammer is connected by a channel made in the cylinder body with the working cavity of the cylinder drummer through a hole in the cylinder body, while the holes for supplying and discharging compressed air are made in the cylinder body and cylinder drummer at a distance from each other half the stroke of the drummers, and on the outer surface of the cylinder Arnica made annular grooves, one at the end of the drummer cylinder, the second at the level of the hole for supplying compressed air at the extreme idle position of the drummer cylinder, and the third from the second at the stroke distance of the drummer, and on the outer surface of the drummer cylinder from the second ring groove a channel is made with a length equal to half the stroke of the strikers, from the third annular groove - less than half the stroke of the strikers, and a channel of less than more than half the stroke of the drummers.