Перфоратор

ОП ИСАНИЕ ,994711ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик.(51) М К, з Е 21 С 3/24 Гесуллрстеееый комитет Опубликовано 07.02.83. Бюллетень 5 СССР(53) УДК 622.233. .52-85 (088.8) по делам каооретеннй и открытийДата опубликования описания 17.02.83 К. М, Дусалиев, В. К, Вороненко и Г. У. Уфев(72) Авторы изобретения Институт горного дела АН Казахской ССР(54) ПЕРФОРАТОР 1Изобретение относится к горной промышленности, в частности к пневмоударным устройствам для бурения шпуров.Известен перфоратор, включающий ударный поршень со штоком, направляющую втулку ударного поршня, вращатель с механизмом воздухораспределения и храповым колесом с буксой 1.Недостатком перфоратора является то, что работа ударно-импульсного врашателя происходит независимо от режима работы ударного механизма, и это приводит к повышению расхода воздуха, снижению надежности работы конструкции вследствие возможности заклинивания инструмента в шпуре при остановке врашателя.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является перфоратор, включающий ударный поршень со штоком и механизмом воздухораспределения, установленный на направляющей втулке поршня механизм воздухораспределения вращателя, который выполнен в виде цилиндра с камерами рабоче- го и холостого хода и размещенного в нем поршне вращателя, установленного с возможностью сообщения возвратно-поворот 2ного движения храповику прерывистого вращения буксы. В перфораторе предусмотрена синхронизация работы ударного механизма и вращателя 12.Недостатком перфоратора является то,что вследствие наличия совмещенного воздухораспределения для ударного порншя и вращателя снижается мощность последнего, а выхлоп из камеры холостого хода цилиндра врашателя происходит через цилиндр ударного механизма и его выхлопные окна, что приводит к увеличению расхода воздуха.Цель изобретения - снижение расходасжатого воздуха с одновременным повышением мощности синхронно работающего 1 с ударным механизмом вращателя.Эта цель достигается тем, что перфоратор, включающий ударный поршень со штоком и механизмом воздухораспределения, установленный на направляюгцей втулке поршня механизм воздухораспределения п врашателя, который выполнен в виде цилиндра с камерами рабочего и холостого ходов и размещенного в нем поршне вращателя, установленного с возможностью сообщения возвратно-поворотного движения хра 994711повику прерывистого вращения буксы, перфоратор снабжен стаканом с толкателями, который размещен в направляющей втулке поршня, а механизм воздухораспределейия вращателя выполнен в виде седел с полу- кольцевыми пазами и мотылькового клапана с ползунами, в которых выполнены выточки, причем толкатели размещены в выточках ползунов, а ось вращения клапана перпендикулярна продольной оси ударного поршня, при этом камера рабочего хода цилиндра вращателя сообщена с полукольцевыми пазами, а камера холостого хода - с сетевым каналом.Кроме того, ползуны размещены с обеих сторон относительно оси вращения мотылькового клапана, а основания выточек ползунов выполнены наклонными относительно друг друга.На фиг. 1 изображен перфоратор, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А - А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б - Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В - В на фиг. 1; на фиг. 5 - разрез Г - Г на фиг. 1; на фиг. 6 - разрез С - С на фиг. 1.Перфоратор состоит из цилиндра 1, в котором ударный поршень со штоком 2 делит его полость на камеры рабочего хода 3 и холостого хода 4, направляющей вту,"ки 5, механизма воздухораспрелеления 6,дарного механизма поршня 2. Цилиндр 1 имеет впускные отверстия 7 и 8 в камеры рабочего хода 3 и холостого хода 4 и выхлопное окно 9. На штоке поршня 2 выполнены канавки продольная 10 и винтовая 11. На внутренней поверхности направляющей втулки 5 установлен стопор 12, выступающий в продольную канавку 10.На направляющей втулке 5 ударного поршня 2 расположен механизм воздухораспределения вращателя, включающий клапанную коробку 13, мотыльковый клапан 14, селла 15 и 16, в которых выполнены полу- кольцевые пазы 17 и 18 и стакан 19 с толкателями 20 и 2. Стакан 19 установлен на штоке ударного поршня 2 и на внутренней поверхности направляющей втулки 5, выступ 22 (фиг. 5) по внутренней поверхности стакана 19 входит в винтовую канавку 11 на штоке поршня 2. Выступающие части толкателей 20 и 21, которые ока нчи ваются полусферическими поверхностями, входят в выточки 23 и 24 ползунов 25 и 26.Вращатель состоит из цилиндров 27, поршней 28, штоки которых кинематически связаны с плечиками храповика 29, храповой буксы 30, в которой установлены подпружиненные собачки 31. Храповая букса 30 соединена с хвостовиком инструмента 32, Головки поршней 28 делят полости цилиндров 27 вращателя на камеры рабочего 33 и холостого хода 34, камеры рабочего хода 33 сообщены каналами 35 с полукольцевым пазом 17 и каналами 36 с полукольцевым45 50 55 5 о 5 2 о 25 зо 35 40 пазом 18. Камеры холостого хода 34 сообщены с сетевым каналом 37.На клапанной коробке 13 механизма возду хораспределения вращателя выполнены впусковые отверстия 38 и выхлопное окно 39.Опорная плита 40, установленная в клапанной коробке 13, на которую опирается ось вращения мотылькового клапана 14, предотвращает перетекание воздуха, поступающего через впускное отверстие 38, в выхлопное окно 39 и атмосферу.Перфоратор работает следующим образом.Ударный поршень 2 занимает положение, показанное на фиг. 1.При холостом ходе под действием поступающего сжатого воздуха из сети через механизм воздухораспределения 6 впускное отверстие 7 в камеру холостого хода 4 цилиндра 1 воздух из камеры рабочего хода 3 через выхлопное окно 9 выходит в атмосферу, При холостом (рабочем) ходе поршень 2 совершает только поступательное движение, поскольку стопор 12, установленный на внутренней поверхности направляющей втулки 5, выступает в продольную канавку 10 на штоке поршня 2 и предотвращает его вращение вокруг своей продольной оси.При этом положении поршня 2 толкатели 20 и 21, установленные на стакане 19, занимают положения, показанные на фиг. 3 и фиг. 4, т. е. толкатель 21 своей левой кромкой и полусферической поверхностью касается левого торца и основания выточки 24 ползуна 26, а толкатель 20 своей левой кромкой и полусферической поверхностью касается левого торца и основания выточки 23 ползуна 25. При этих положениях толкателей 20 и 21 и ползунов 25 и 26 мотыльковый клапан 14 сидит на седле 16 и полукольцевой паз 18 (фиг. 1 и фиг. 6) и сообщенный с ним канал 36 перекрыты, Поэтому сжатый воздух из сети через впускное отверстие 38, полукольцевой паз 17, каналы 35 начинает поступать в камеры рабочего хода 33 цилиндров 27 вращателя (фиг. 2). Камеры холостого хода 34 цилиндров 27 вращателя постоянно сообщены с сетью каналами 37.Сжатый воздух, поступающий в камеры 33, давит на поршни 28, штоки которых кинематически связаны с плечиками храповика 29.Так как площади торцов головок поршней 28 со стороны рабочего хода 33 больше плошадей торцов головок поршней 28 со стороны камеры холостого хода 34, то усилие давления сжатого воздуха на поршни 28 в камерах 33 больше усилия давления сжатого воздуха на эти же поршни 28 в камерах 34, и поэтому поршни 28 начинают совершать рабочий ход, поворачивая храповик 29 по часовой стрелке (фиг. 2). Поскольку подпружиненные собачки 31 упираются в зубья храповика 29, то поворот храповика 29 передается храповой буксе 30 и соединенному с ней хвостовику инструмента 32.При движении поршня 2 при холостом ходе его шток, кинематически связанный со стаканом 19,так как в винтовую канавку 11 на штоке поршня 2 входит выступ 22 стакана 19 (фиг. 5), поворачивая последний против часовой стрелки (фиг. 3 и фиг. 4),Угол поворота стакана 19 зависит от хода поршня 2 ударного механизма и углаподъема винтовой канавки 11 на штоке поршня 2. Угол подъема й винтовой канавки 11 в существующих перфораторах изменяется в пределах 5 - 15.Толкатели 20 и 21, установленные на стакане и касающиеся левыми кромками левых торцов выточек 23 и 24 ползунов 25 и 26, а также полусферическими поверхностями оснований этих же выточек, передвигают ползуны 25 и 26 по поверхности мотылькового клапана 14, которые держат мотыльковый клапан в том же первоначальном положении.Поэтому сжатый воздух, поступающий из сети через впускное отверстие 38, полу- кольцевой паз 17 на седле 15, каналы 35 в камеры рабочего хода 33 цилиндров 27 вращателя, воздействует на поршни 28 вращателя, а камеры холостого хода 34 цилиндров 27 постоянно сообщены с сетью через каналы 37 (фиг. 2), Поскольку усилие от давления сжатого воздуха на поршни 28 со стороны камеры 33 больше усилия противо- давления со стороны камеры 34, то поршни 28 совершают рабочий ход.Поршень 2 ударного механизма в конце холостого хода затормаживается (фиг. 1). В это же время поршни 28 вращателя под действием усилия давления сжатого воздуха со стороны камер рабочего хода 33 цилиндров 27 завершают рабочий ход, перекрыв каналы 37, постоянно сообщающие камеры 34 с сетью и сжимают воздух в камерах 34 цилиндров 27. Завершается поворот храповика 29 по часовой стрелке (фиг. 2).Поршень 2 ударного механизма, затормозившись под действием воздуха в камере 3 цилиндра 1 и поступающего сжатого воздуха в эту камеру из механизма воздухораспределения 6 через впускное отверстие 8, начинает совершать рабочий ход. Из камеры 4 воздух выходит через выхлопное окно 9 в атмосферу.При рабочем ходе поршня 2 его шток с винтовой канавкой 11, в которую входит выступ 22 втулки 19 кулачка (фиг. 5), начинает поворачивать стакан 19 по часовой стрелке. В начале поворота стакана 19 толкатели 20 и 21 проскальзывают по основаниям выточек 23 и 24 ползунов 25 и 26 (фиг. 3 и 4). Полусферическая поверхность толкателя 21 при повороте стакана 19 по часовой стрелке скользит по наклонной (угол наклона /3) поверхности основания выточки 24 ползуна 26 к поверхности ползуна 26 (фиг. 3), а полусферическая поверхность толкателя 20 - по наклонной поверхности основания выточки 23 ползуна 25 к поверхности ползуна 25 .(угол наклона ф которой противоположен другой выточки 24, фиг. 4).Угол 13 между плоскостями, проходящимичерез основание выточек 23 и 24 и основаниями ползунов 25 и 26, контактирующих с поверхностями мотылькового клапана 14, выбираются в зависимости от угла су поворота мотылькового клапана 14.Поскольку ползуны 25 и 26 расположены по разные стороны от оси вращения мотылькового клапана 14, то за счет разности расстояний от концов толкателей 20 и 21 до поверхности мотылькового клапана 1514, последний начинает перекидываться, т. е. левая сторона мотылькового клапана 14 (фиг. 1) опускается, а правая сторона его поднимается. И когда толкатели 20 и 21 проскальзывая по основаниям выточек 23 20 24, своими правыми кромками касаются соответственно правых торцов выточек 23 и 24, перекидка мотылькового клапана 14 заканчивается и он правой стороной (фиг. 1) садится на седло 15 и перекрывает полукольцевой паз 17, а левой стороной открывает полукольцевой паз 18.Поэтому воздух из камеры 33 цилиндра27 по каналам 36, полукольцевой паз 18, выхлопное окно 39 выходит в атмосферу.Л сжатый поршнями 28 воздух в камерах що 34 начинает перемещать поршни 28 вращателя, совершая холостой ход, При этом храповик 29 вращателя свободно проворачивается против часовой стрелки, проскальзывая по собачкам 31.При дальнейшем совершении поршнем 2 35 рабочего хода стакан 19, кинематически связанный со штоком поршня 2, поворачивается по часовой стрелке. При этом толкатели 20 и 21, касающиеся правыми кромками правых торцов выточек 23 и 24, передвигают ползуны 25 и 26 по поверхности мотылькового клапана 14, который держится в этом же положении. Поэтому воздух из камер 33 цилиндра 27, канала 36, полукольце вой паз 18, выхлопное окно 39 выходит в атмосферу. Поршни 28 под действием сжатого 4 воздуха в камерах 34, а затем по мереоткрывания каналов 37, сообщенных с сетью, и поступающего сжатого воздуха в эти же камеры совершают холостой ход.Поршень 2 заканчивает рабочий ход ударом по хвостовику инструмента 32. Под 50 действием поступающего сжатого воздухатолько в камеру 4 цилиндра 1 из механизма воздухораспределения 6 через впускное отверстие 7 и отскока поршень 2 начинает совершать холостой ход. Воздух из камеры 3 через выхлопное окно 9 выходит в атмосферу. При этом стакан 19 начинает поворачиваться против часовой стрелки.Толкатели 20 и 21 полусферическими концами начинают проскальзывать по наклон 994711ным поверхностям оснований выточек 23 и 24, вследствие чего сторона мотылькового клапана 14, контактирующая с ползуном 25, цачицает опускаться, а сторона, контактирующая с ползуном 26, подниматься, т. е. начинается перекидка мотылькового клапана 14.При дальнейшем совершении поршнем 2 холостого хода и повороте стакана 19 толкатели 20 и 21, проскальзывая по наклонным поверхностям основании выточек 23 и 24, своими левыми кромками соответственно касактся левых торцов этих выточек. Г 1 ерскидка мотылькового клапана 4 заканчивается и он левой стороной садится на седло 16 и перекрывает полукольцевой паз 18 (фиг. ), а правой стороной открывает 15 полукольцевой цаз 7.Поэтому сжатый воздух из сети через впускное отверстие 38, полукольцевой цаз 17, каналы 35 поступает в камеру 33 цилиндра 27, а ка меры 34 постоянно сообгцецы через каналы 37 с сетью. Начинается рабочии ход поршней 28 под действием поступающего сжатого воздуха в камеры 33, поворот цо часовой стрелке храцовика 29, храцово буксы 30, инструмента 32. Начинается новый цикл работы перфоратора. 25Г 1 ри использовании предлагаемого изобретения за счет кицематической связи ударного механизма с клапанным воздухораспределителем вращателя повышается его мощность и снижается расход рабочего агента.30Формула изобретения. Г 1 ерфоратор, включающий ударный поршень со штоком и механизм воздухораспредслеция, установленный на направляющей втулке поршня механизм воздухораспределения вращателя, который выполнен в виде цилиндра с камерами рабочего, холостого ходов и размещенного в нем поршня вращателя, установленного с возможностью сообщения возвратно-поворотного движения храцовику прерывистого вращения буксы, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода сжатого воздуха с одновременным повышением мощности синхронно работающего с ударным механизмом вращателя, перфоратор снабжен стаканом с толкателями, который размещен в направляюгцей втулке поршня, а механизм воздухораспределения вращателя выполнен в виде седел с полукольцевыми пазами и мотылькового клапана с ползуцами, в которых выполнены выточки, причем толкатели размещены в выточках ползунов, а ось вращения клапана перпендикулярна продольной оси ударного поршня, при этом камера рабочего хода цилиндра вращателя сообщена с полукольцевыми пазами, а камера холостого хода - с сетевым каналом.2. Герфоратор по п. 2, отличающийся тем, что ползуцы размещены с обеих сторон относительно оси вращения мотылькового клапана, а основания выточек ползунов выполнены наклонными относительно друг друга.Источники информации,принятыс во внимание прии экспертизе 1. Есин Н. Н. Пневматические машины ударного действия для бурения шнуров. Новосибирск, Наука, 198, с. 44.2. Есин Н. Н. Там же, с. 36 (прототип).едактор И. Митровкааказ 559/15ВНИИПпо113035,Филиал ПП В. Захаровр М. Косе СоставителТехред И. ВеТираж 601дарственногоизобретенийЖ - 35, Раунт, г. Ужго ес КорректоПодписнокомитета СССРи открытийшская наб., д. 4/5од ул Проектная И Госу деламМосква,П Пате