SU883395A1 - Double-piston pneumatic percussive device - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к горной промышленности, в частности,к пневмоударным буровым машинам примен емым дл  бурени  шпуров и скважин. Известен двухпоршневой пневмоуда ник, включающий два цилиндра-с порш н ми, заднюю и переднюю полости, воздухораспределительную коробку, седла, клапан, две подклапанные по лости ,. кажда  из которых сообщена с передней полостью одного и с задней полостью другого цилиндров, хво товик, переднюю и заднюю крьпаки 13 Недостатком устройства  вл етс  то, что задн   полость одного и передн   полость другого цилиндров через подклапанную полость воздухораспределительной коробки периоди чески сообщены между собой. Это сни жает энергию удара. Наиболее близким решением по тех нической сущности и достигаемому ре зультату  вл етс  двухпораневой пневмоударник, включающий два цилин ра, разделенные поршн ми на заднюю и переднюю полости, воздухоподводаций канал воздухораспределительной коробки, разделенной клапаном на две подклапанные полости 2J.. Его недостатком  вл етс  небольша  скорость бурени  из-за малой энергии удара поршней. Цель изобретени  - повышение скорости бурени  за счет увеличени  энергии удара поршней. Поставленна  цель достигаетс  тем, что пневмоударник имеет две дополнительные воздухораспределительные коробки, кажда  из которых разделена подпружиненным клапаном на две подклапанные полости и сообщена воздухоподвод щим каналом с одной из подклапанных полостей основной воздухораспределительной коробки, при этом подклапанные полости первой дополнительной воздухораспределительной коробки сообщены соответственно с задней полостью одного цилиндра и передней полостью другого цилиндра, а подключенные полости второй короб1 и - с передней полостью одного циЛиндраи задней полостью другого. На чертеже изображен двухпоршневой пневмоударник и его воздухораспределительный коробок, соответствующий концу противоположно направленного движени  поршней, разрез.The invention relates to the mining industry, in particular, to pneumatic impact drilling machines used for drilling holes and boreholes. A two-piston pneumatic hammer is known, including two cylinders with a piston, a rear and anterior cavity, an air distribution box, seats, a valve, two cavities,. each of which is communicated with the front cavity of one cylinder and the rear cavity of another cylinder, tailpiece, front and rear gear 13. The disadvantage of this device is that the rear cavity of one and the front cavity of the other cylinders periodically communicate with each other through the subvalvular cavity of the air distribution box. This reduces the impact energy. The closest solution to the technical essence and the achieved result is a two-stranded pneumatic hammer, including two cylinders, divided by pistons into the rear and front cavities, air supply duct of the air distribution box, divided by valve into two subvalvate cavities 2J. Its disadvantage is low speed drilling due to low impact energy of the pistons. The purpose of the invention is to increase the drilling rate by increasing the impact energy of the pistons. The goal is achieved by the fact that a pneumatic hammer has two additional air distribution boxes, each of which is divided by a spring-loaded valve into two subvalvate cavities and communicated by an air passage channel from one of the subvalval cavities of the main air distribution box. one cylinder and the front cavity of another cylinder, and the connected cavities of the second duct1 and - with n Independent user cavity tsiLindrai one rear cavity another. The drawing shows a double piston pneumatic hammer and its air distribution box, corresponding to the end of the oppositely directed movement of the pistons, section.

Двухпоршневой пневмоударник состоит из цилиндров 1 и 2, поршней 3 и 4, хвостовика 5, передней крышки 6 задней крышки 7, воздухораспределительной коробки 8 с клапаном 9, первой дополнительной воздухораспределительной коробки 10 с клапаном 11, в подклапанных полост х которой установлены пружины сжати  12 и 13, и второй дополнительной воздухораспределительной коробки 14 с клапаном 15, в подклапанных полост х которой установлены пружины сжати  16 и 17. Передн   полость 18 цилиндра 1 через подклапанную полость 19 воздухораспределительной коробки 10 и подклапанную полость 20 воздухораспределительной коробки 8 сообщена с воздушной сетью и через выхлопное отверстие 21 сообщена с атмосферой.The double piston impact hammer consists of cylinders 1 and 2, pistons 3 and 4, a shank 5, a front cover 6 of the rear cover 7, an air distribution box 8 with a valve 9, a first additional air distribution box 10 with a valve 11, in the under valve cavities of which compression springs 12 are installed and 13, and a second additional air distribution box 14 with a valve 15, in the subvalvular cavities of which compression springs 16 and 17 are installed. The front cavity 18 of the cylinder 1 through the valve valve 19 of the air distribution box 10 and along The valve valve 20 of the air distribution box 8 communicates with the air network and is connected with the atmosphere through the exhaust port 21.

Передн   полость 22 цилиндра 2 через подклапанную полость 23 второй воздухораспределительной коробки 14 и подклапанную полость 24 основной воздухораспределительной коробки 8 сообщена с воздушной сетью и через выхлопное отверстие 25 сообщена с атмосферой,The front cavity 22 of cylinder 2 through the subvalvular cavity 23 of the second air distribution box 14 and the subvalval cavity 24 of the main air distribution box 8 is connected to the air network and through the exhaust port 25 is connected to the atmosphere,

Задн   полость 26 цилиндра 1 через подклапанную полость 27 дополнительной воздухораспределительной коробки 14 подклапанную полость 24 воздухораспределительной коробки 8 сообщена с воздушной .сетью и через выхлопное отверстие 21 сообщена с атмосферой.The rear cavity 26 of cylinder 1 through the subvalvular cavity 27 of the additional air distribution box 14 to the valve valve 24 of the air distribution box 8 communicates with the air network and through the exhaust port 21 is connected with the atmosphere.

Задн   полость 28 цилиндра 2 через подклапанную полость 29 дополнительной воздухораспределительной коробки 10 и подклапанную полость 20 воздухораспределительной коробки 8 сообщена с воздушной сетью и через выхлопное отверстие 25 сообщена с атмосферой.The rear cavity 28 of cylinder 2 through the subvalvular cavity 29 of the additional air distribution box 10 and the subvalval cavity 20 of the air distribution box 8 is connected to the air network and is communicated to the atmosphere through the exhaust port 25.

Воздухораспределительна  коробка 8 имеет воздухоподвод щий кангш 30. Подклапанные полости коробки 8 сообщены с воздухоподвод щими каналс1ми 31 и 32 с коробками 11 и 14.The plenum box 8 has an air supply flange 30. The subvalvular cavities of the box 8 are connected to the air supply ducts 31 and 32 with the boxes 11 and 14.

Работа устройства заключаетс  в следующем.The operation of the device is as follows.

В конце противоположно направленного движени  поршней, поршень 3 совершает удар по хвостовику 5, после чего за счет энергии отскока и под действием давлени  воздушной подушки в полости 18 начинает перемещатьс  в направлении холостого хода . В это врем  поршень 4 за счет энергии обретенной за врем  холостого хода в предьодущей половине цикла продолжает перемещатьс  вправо, все дс1льше удал  сь от выхлопного отверсти  24 и сжима  воздушную подушку в полости 28. Под действием, давлени  воздушной подушки в полости 28 клапаны 11 и 9 воздухораспределительных коробок 10 и 8 перемещаютс  влево , после чего сжатый воздух из сетиAt the end of the oppositely directed movement of the pistons, the piston 3 hits the shank 5, after which, due to the rebound energy and under the pressure of the airbag in the cavity 18, it begins to move in the direction of idling. At this time, the piston 4 continues to move to the right due to the energy acquired during idle in the oncoming half of the cycle, still moving away from the exhaust port 24 and compressing the air cushion in the cavity 28. Under the action of the pressure of the air cushion in the cavity 28, valves 11 and 9 air distribution boxes 10 and 8 are moved to the left, after which the compressed air from the network

поступает в полость 28. Поршень 4 после полного торможени  начинает перемещатьс  в сторону хвостовика 5 с наибольшим ускорением до тех пор, пока закроетс  выхлопное отверстие 25. В течение этого промежутка времени давление в полости 28 резко падает и клапан 11 под действием давлени  в полости 18 и пружин 12 и 13 перемещаетс  вправо и занимает промежуточное положение, обеспечивающее параллельное поступление сжатого воздуха в обе полости 28 и 18.enters cavity 28. The piston 4, after complete braking, begins to move toward the shank 5 with the greatest acceleration until the exhaust port 25 is closed. During this period of time, the pressure in cavity 28 drops sharply and valve 11 under the action of pressure in cavity 18 and the springs 12 and 13 move to the right and occupies an intermediate position, ensuring the parallel flow of compressed air into both cavities 28 and 18.

Жесткость пружин 12 и 13 подбираетс  опытным путем так, чтобы снижение давлени  в полости 28 в результате ускоренного перемещени  поршн  4 в направлении рабочего хода было достаточно дл  перемещени  клапана 11 в среднее положение, обеспечивающее параллельное сообщение полостей 18 и 28 с воздушной сетью.The stiffness of the springs 12 and 13 is chosen experimentally so that the decrease in pressure in the cavity 28 as a result of the accelerated movement of the piston 4 in the direction of the working stroke is enough to move the valve 11 to the middle position, providing parallel communication of the cavities 18 and 28 with the air network.

Поршень 4 определенную часть пути рабочего хода большую, чем длина тормозного пути перемещаетс  при открытом выхлопном отверстии 25 с наибольшим ускорением. Поэтому в момент параллельного сообщени  полостей 18 и 28 с воздушной сетью поршень 4 имеет большую скорость, чем поршень 3.The piston 4, a certain part of the stroke, longer than the stopping distance, moves at the open exhaust port 25 with the greatest acceleration. Therefore, at the moment of parallel communication of the cavities 18 and 28 with the air network, the piston 4 has a greater speed than the piston 3.

К тому же в конце противоположного и, в начале встречного движени  поршней 3 и 4 выхлопное отверстие 25 открыто со стороны полости 22 цилиндра 2 более длительное врем , чем выхлопное отверстие 21 со стороны полости 26 цилиндра 1, поэтому в течение всего времени встречного движени  поршней противодавление в полости 26 цилиндра 1 и выше, чем в полости 22 цилиндра 2, и в результате чего до конца этой половины цикла клапан 15 занимает крайнее правое положение в воздухораспределительной коробке 14.Moreover, at the end of the opposite and, at the beginning of the oncoming movement of the pistons 3 and 4, the exhaust hole 25 is open from the side of the cavity 22 of the cylinder 2 for a longer time than the exhaust hole 21 from the side of the cavity 26 of the cylinder 1, therefore during the entire time of oncoming movement of the pistons back pressure in the cavity 26 of cylinder 1 and higher than in the cavity 22 of cylinder 2, and as a result, until the end of this half cycle, valve 15 occupies the extreme right position in the air distribution box 14.

Claims (2)

Все это обуславливает то, что при параллельном сообщении полостей 18 и 28 с воздушной сетью поршень 4 подойдет в точку соударени  с хвостови ,ком 5 и открывает выхлопное отверстие 25 со стороны полости 28 раньше чем поршень 3 откроет выхлопное отверстие 21 со стороны полости 18 цилиндра 1. После открыти  выхлопного отверсти  25 со стороны полости 28 клапан 11 под действием давлени  в полости 18 перемещаетс  вправо,, обеспечива  сообщение с воздушной сетью полости 18. Такое сообщение осуществл етс  с момента открыти  выхлопного отверсти  25 до момента открыти  выхлопного отверсти  21, воздухораспределительна  коробка 8 сообщена с полост ми 18, 28, 22 и 26 цилиндров 1 и 2 через дополнительные воздухораспределительные коробки 10 и 14, поэтому команда на изменение направлени  подачи сжатого воздуха в системе в воздухораспределительную коробку 8 пос тупает после открыти  выхлопных отверстий 21 и 25 со стороны разноименных полостей 18 и 28 (22 и 25 цилиндров 1 и 2. После перекидки клапана 9 воздухораспределительной коробки 8 вправо сжатый воздух через подклапанную полость 24 поступает в дополнительную воздухораспределительную коробку 14. Под действием давлени  воз- душной подушки в полости 26 цилиндра 1 клапан 15 перемещаетс  до упора вправо и сжатый воздух через под клапанные полости 24 и 27 поступает в полость 26. После торможени  поршень 3 до момента закрыти  выхлопного отверсти  21 с ускорением пере мещаетс  в направлении рабочего хода . Давление в полости 26 при этом йадает до уровн  близкого давлению в полости 22, после чего клапан 15 под действием пружин 18 и 17 в подклапанных полост х 23   27 перемеща с  в промежуточное положение, обеспечивающее параллельное сообщение полостей 22 и 26 с воздушной сетью. В конце противоположного движени  поршней 3 и 4 поршень 3 совершает удар по хвостовику 5, открывает вых лопное отверстие 21 и подает команду на перекидку клапана 9 влево. По ле чего сжатый воздух через подклапанные полости 20 и .29 воздухораспр делительных коробок 8 и 10 поступает в полость 28. Предлагемое устройство запускаетс  в рабЬту автоматически при лю- бом расположении поршней 3 и 4 в цилиндрах 1 и 2, В устройстве умень шаетс  удельный расход сжатого воздуха вдвое за счет увеличени  чистой скорости бурени . Формула изобретени  Двухпоршневой пневмоударник, включающий два цилиндра, разделенные поршн ми на зс1днкно и переднюю полости , .воздухоподвод щий канал возг духораспределитально  коробки, разделенной клапаном на две подклапанные полости, отличающий с   тем, что, с целью повышени  скорости . бурени  за счет увеличени  энергии удара поршней, пневмоударник имеет две дополнительные воздухораспределительные коробки, кажда  из которых разделена подпружиненным клапаном на две подклапанные полости, и сообщена воздухоподвод щим каналом с одной из подклапанных полостей основной воздухораспределительной коробки, при этом подклапанные полости первой дополнительнрй воздухораспределительной коробки сообщена соответственно с за;цней полостью одного цилиндра и передней полостью другого цилиндра,а подклапан .ные полости второй коробки - с передней полостью одного цилиндра и задней полостью другого. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Осетинский Б.Л. Исследование двухпоршневых пневматических ударников . Труды Московского ордена Трудового Красного Знамени института Нефтехимической и газовой промышленности им. И.М. Губкина. Вып. 63, М., Недра, 1967, с. 111-118, рис. 2. All this leads to the fact that with parallel communication of the cavities 18 and 28 with the air network, the piston 4 will come to the point of impact with the tail, ball 5 and open the exhaust port 25 on the side of the cavity 28 before the piston 3 will open the exhaust port 21 on the side of the cavity 18 of the cylinder 1 After opening the exhaust port 25 from the side of the cavity 28, the valve 11 under the action of pressure in the cavity 18 moves to the right, providing communication with the air network of the cavity 18. This message takes place from the moment the exhaust port 25 is opened until opening the exhaust port 21, the air distribution box 8 communicates with the cavities 18, 28, 22 and 26 of the cylinders 1 and 2 through the additional air distribution boxes 10 and 14, so the command to change the direction of compressed air supply in the system to the air distribution box 8 comes after opening the exhaust holes 21 and 25 on the side of opposite cavities 18 and 28 (22 and 25 cylinders 1 and 2. After the valve 9 of the air distribution box 8 is tossed to the right, the compressed air flows through the subvalval cavity 24 into the additional Air distribution box 14. Under pressure of an air cushion in the cavity 26 of the cylinder 1, the valve 15 moves to the right as far as it will go and compressed air flows through the valve cavities 24 and 27 into the cavity 26. After braking, the piston 3 until the exhaust port 21 is accelerated placed in the direction of the working stroke. The pressure in the cavity 26 at the same time reaches the level close to the pressure in the cavity 22, after which the valve 15 under the action of the springs 18 and 17 in the subvalvular cavity 23 27 moves to an intermediate position providing parallel communication of the cavities 22 and 26 with the air network. At the end of the opposite movement of the pistons 3 and 4, the piston 3 hits the shank 5, opens the bore hole 21 and issues a command to re-turn the valve 9 to the left. After that, the compressed air through the sub-valve cavities 20 and .29 of the air diffusion boxes 8 and 10 enters the cavity 28. The proposed device starts up automatically with any arrangement of pistons 3 and 4 in cylinders 1 and 2, the device decreases the specific flow rate compressed air doubled by increasing the net drilling rate. Claims of the invention A two-piston pneumatic hammer comprising two cylinders separated by pistons into 3 single and front cavities, an air channel leading to the air distribution box divided by a valve into two subvalvate cavities, so as to increase the speed. drilling by increasing the impact energy of the pistons, the pneumatic hammer has two additional air distribution boxes, each of which is divided by a spring-loaded valve into two valve cavities and communicated by an air passage channel from one of the valve cavities of the main air distributor box, while the cavities of the first air distribution box are communicated respectively with for; tsny cavity of one cylinder and the front cavity of another cylinder, and subvalvular cavities second th box - with the front cavity of one cylinder and the rear cavity of another. Sources of information taken into account in the examination 1. B. Ossetian. The study of double-piston pneumatic drummers. Proceedings of the Moscow Order of the Red Banner of Labor Institute of the Petrochemical and Gas Industry. THEM. Gubkin. Issue 63, M., Nedra, 1967, p. 111-118, fig. 2 2.Авторское свидетельство СССР 174155, кл. Е 21 С 3/24, 1964.2. Authors certificate of the USSR 174155, cl. E 21 C 3/24, 1964.