Устройство ударного действия

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИеспуБлик. О 7/12 НИЕ ИЗОБРЕТЕН О К АВТ У ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1219731, кл, Е 02 0 7/12, 1984,Авторское свидетельство СССРМ 831969, кл. Е 21 С 37/14, 1978.(54) УСТРОЙСТВО УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ 1.БА 2 , 1709019(57) Изобретение относится к устройствам для дробления льда, Цель изобретения - повышение надежности работы, Устройство содержит корпус из концентрично установленных цилиндров 2 и 3 с полостью между их верхними частями, в которой размещены эластичные оболочки со сжатым воздухом, газообразным топливом и маслом. В цилиндре 3 расположены поршень 4 с жестко присоединенным к нему рабочим инструментом1709019 40 45 5, две камеры сгорания в верхней и в нижней частях рабочего цилиндра. Каждая камера сгорания разделена выступами на торцовых поверхностях цилиндра и поршня на полости, одна из которых соединена с топливной системой, а другая - с сжатым Изобретение относится к устройствам для дробления льда и предназначено, пре имущественно, для использования на ледокольных судах, но может быть применено для забивки в грунт свай, для разрушения горных пород, а также для осуществления ковки и штамповки.Цель изобретения - повышение надежности работы.На фиг.1 и 2 дано устройство, разрез; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 - узелна фиг.1; на фиг,5- узел П на фиг.4; на фиг.б - узел 11 на фиг.4; на фиг.7 - сечение по Б-Б.Устройство ударного действия содержит установленный с возможностью пере.мещения относительно несущей конструкции 1 ледокола корпус. выполненный составным иэ концентрично установленных цилиндров 2, 3, размещенный в последнем рабочий цилиндр с поршнем 4, с которым жестко соединен рабочий инструмент 5. Между днищами цилиндров 2 и 3 имеется полость 6, в которой размещен бак со сжатым природным газом, кольцевая эластичная оболочка 7 со сжатымвоздухом и эластичная оболочка 8,для автомобильного картерного масла. На конструкции 1 установлейы два компрессора 9, связанные воздуховодом 10 с оболочкой 7, Полость б связана с баллоном 11 через газопровод 12,Вдоль газопровода 12 смонтирован кабель электропитания 13, Полость 6 связана с компрессором 14, Цилиндр 2 корпуса име. ет опорное кольцо 15, которым опирается на кольцевой уступ несущей конструкции 1.В головке 16 цилиндра 3 находится конусообразная камера 17 и отверстия 19 и 20 соответственно к центральной 21 и периферийной 22 частями плоскостей нижней поверхности головки 16, имеющей выступы 23, находящиеся против выступов 24, выполненных на верхнем торце поршня 4, Эти выступы 23.и 24 разделяют камеру сгорания на полость, заполняемую горючей смесью 25 и кольцевую полость 26,. заполняемуюсжатым воздухом из отверстий 20,От полости 6 к конусообразной камере 17 подходит газопроводная трубка 27, кото 5 10 15 20 25 30 35 воздухом. В верхней части цилиндра разме-. щено средство для смазки цилиндрической части поршня. Устройство содержит датчики положения поршня, каждый из которых выполнен иэ соосно установленных щупа и подпружиненного штыря, 1 з.п. ф-лы, 7 ил. рая связывает камеру 17 с баком 7 и камерами 17 и 18 посредством трубок 28. Трубки 27 и 28 имеют клапаны 29, перекрывающие их с помощью электрических исполнительных устройств по электрическим сигналам, которые формируются специальным распределительным устройством 30 с компьютером, управляющим работой всех механизмов, клапанов 29 и свечей зажигания 31.Между нижним торцом поршня 4 и дном цилиндра 3 имеется камера 32 для возврата рабочего инструмента - ударника; которая представляет собой камеру внутреннего сгорания. В. дне цилиндра 3 выполнены кольцевые камеры 33 и 34. соединенные с оболочками для сжатого воздуха газообразного топлива посредством трубок 35 и 36 с клапанами 29, камеры 33 и 34 сообщены посредством радиальных отверстий с камерой сгорания 32 и полостями 37, отделенными от нее выступами 38, затрудняющими возможность перемешивания горючей смеси и сжатого воздуха этих камер до воспламенения горючей смеси от свечей зажигания 31, В средней части корпуса цилиндра 3 имеются выхлопные отверстия 39 с клапанами 29 для выпуска в атмосферу продуктов сгорания в смеси с избытком воздуха,На торцовых частях цилиндра 3 в районе полостей 26 и 37 камер сгорания имеются датчики 40 положения поршня 4 в момент егоподхода к верхней и нижней торцовым поверхностям цилиндра 3.Датчик 40 имеет щуп 41, контактные пластины 42 и 43 электросигнала открытия клапанов 29 трубок 27 и 28, контактный штырь 44 включения свечей зажигания 31, контактное кольцо 45, пружинный контакт 46, изолятор 47 контактной пластины 43 и контактного кольца 45, изолятор 48 контактного штыря 44, пружину 49, изолированные электрические провода 50,Аналогичный датчик установлен на торцовой поверхности дна цилиндра 3, но его ориентировка верх-низ)отличается на 180 от ориентировки датчика 40.Датчик 40 позволяет определить момент открытия клапанов 29, трубок 27 и 28,а также включения свечей зажигания 31.При прохождении ледяных полей различной толщины для работы устройстваударного действия в оптимальном режиметребуется различное количество природного газа, для автоматического определениятолщины льда в устройстве установленазубчатая рейка 51, установленная рядом струбкой 52 подачи природного газа, и зубчатая шестерня 53, входящая в зацеплениес рейкой 51. Шестерня 53 связана с датчиком электрических сигналов например,электрических импульсов).Для подьема корпуса на конструкции 1установлена электрическая лебедка 54 стросом 55,В устройстве ударного действия для работы поршня 4 предусмотрено устройствосмазки поршня, соединенное с эластичнойоболочкой 8 с постоянным давлением масла, равным давлению воздуха в баке 7 иимеющим штыревой маслопровод 56.Устройство для смазки поршня содержит маслопровод 57, соединяющий оболоч ку 8 с цилиндром 58, перекрываемыйподпружиненным клапаном 59, препятствующим перетеканию масла из цилиндра 58 вбак 8 поршень 60 со штоком 61 и пружиной62. камерой 63 и подпружиненным клапаном 64, имеющим пружину 65, ограничительные выступы 66, конические камеры 67и 68; маслопровод 69; подпружиненныйпоршень со штоком 70 с маслопроводом 71и пружиной 72, сжатую давлением подпружиненного штока 61; маслопровод 73, идущий от маслопровода 71 к центральнойкамере 74 с шарообразной эластичной камерой 75, наполненной газом или воздухом;радиальный маслопровод 76, идущий от камеры 74 к маслосьемному кольцу 77.Устройство работает следующим образом,Устройство под действием силы тяжести опускается на ледяную полосу и.скользит по ней, природный. газ поступает в,конусообразную распределительную камеру 17 по газовой трубке 27 из бака 6. вкоторой с помощью компрессора 14 поддерживается постоянное давление,Из камеры 17 природный газ поступаетв полость 25 верхней камеры сгорания вместе с воздухом радиальным отверстиям 19,а иэ кольцевой камеры 18 сжатый воздуходновременно поступает в дополнительнуюкольцевую полость 26. В последний моментзаполнения полостей 25 и 26 трубка с газомперекрывается клапаном 29 и в полость 25,поступает только сжатый воздух с целью50 55 5 продувки и устранения иэ камеры 17 и трубок 19 горючей смеси. По окончании продувки клапаны 29 трубок 27 и 28 закрываются и горючая смесь в полости 25 камеры сгорания воспламеняется включением свечей сжигания 31, При этом в полости 25 в начальный момент воспламенения горючей смеси возникает температура продуктов сгорания более 2000 и давление более 1000 атм. Однако в следующий момент уже через тысячную долю секунды удельное давление и температура газов в полости 25 снижается вдвое за счет прохода почти половины продуктов сгорания из полости 25 в полость 26, в результате удельное давление в последней повышается на столько, на сколько оно снижается в полости 25, а общее давление на поршень 4 остается почти неизменным до тех пор, пока под действием этого давления поршень 4 вместе с рабочим инструментом - ударником 5 не начнет двигаться вниз,10 15 20 25 30 35 40 45 совершая удар по ледяной глыбе и раскалывая ее. При проходе продуктов горения из полости 25, где была создана обогащенная горючая смесь для лучшего ее воспламенения в полость 26 со сжатым воздухом, будет происходить дожигание воспламененной смеси с наиболее полным выгоранием природного газа в конечные продукты горения,Толщина льда определяется автоматически с помощью шестерни 53, находящейся в зацеплении с зубчатой рейкой 51, которая поднимается или опускается при увеличении ипи уменьшении толщины льда вместе с элементом 2 корпуса. Соответствующие электрические импульсы от шестерни 53 поступают по кабелю 13 в компьютер распределительного устройства 30, определяющего поправку во времени открытия и закрытия клапана 29 на трубке 27 подачи природного газа в полость 25. Моменты времени открытия и закрытия всех клапанов 29 и зажигания горючей смеси с помощью свечей зажигания 31 определяются с помощью датчиков 40 положения поршня 4. Поршень 4 при движении вверх толкает щуп 41 датчика 40 и поднимает его до соприкосновения контактной пластины 42 с контактной пластиной 43 штыря 44, При этом возникает электрический сигнал, поступающий по проводу 50 в распределительное устройство 30, которое выдает команду на исполнительные механизмы клапанов 29 на трубках 27, 28 и 41 и откроет их. Затем, с учетом поправки компьютера на толщину льда, устройство 30 выдает вначале команду на перекрытие клапаном 29 трубки 27 подачи газа, а затем (через тысячную долю секунды) на перекрытие клапанами 29 трубок 28 иодачи воздуха, Дальнейшее движение поршня 4 вверх (доуровня Н) и вместе с ним движение щупа 41 вверх сожмет пружину 49 и замкнет контакт 46 зажигания свечей 31, которые воспламенят горючую смесь в полости 25, Поршень 4 начнет движение вниз, а пружины вернут детали 42, 43, 44 и 41 датчика 40 в исходное положение.После открытия клапана 29 на трубке 39 из объема цилиндра ниже поршня 4 будут выходить продукты сгорания - выхлопные газы, ранее толкавшие поршень вверх, Истечению выхлопных газов будет содействовать движение поршня 4 вниз до тех пор, пока поршень 4 не перекроет выходные отверстия трубок 39, В этот момент, определяемый распределительным устройством 30 по расчетному времени, подается команда наперекрытие клапаном 29 выхлопных трубок 39. Для лучшего удаления выхлопных газов до команды на перекрытие трубок 39 производится кратковременное открытие трубок со сжатым воздухом в нижней части цилиндра для его продувки по командам распределительного устройства 30. Дальнейшее движение поршня 4 вниз будет производить сжатие воздуха в нижней части цилиндра и замедляться из-за возрастающего давления сжимаемого поршнем 4 воздуха в нижней части цилиндра 3 и из-за сопротивления льда, раскалываемого ударником 5, После удара о льдину, поршень 4 с ударником 5 возвращаются в исходное положение, при этом поршень 4 контактирует с таким же датчиком, что и датчик 40, установленном в дне цилиндра 3 и, дойдя до соответствующего нижнего уровня, после заполнения камер 32 и 37 соответственно сжатым воздухом и горючей смесью и воспламенения горючей смеси свечами зажигания 31 устремится вверх с повторением всех этапов, рассмотренных до этого положения,При работе устройства ударного действия существенное значение имеет устройство смазки поршня, Масло в устройство смазки поступает по маслопроводу 57 из эластичного бака 8 с маслом, находящегося внутри бака 7 с воздухом, сжатым до 200 атм. В результате такого устройства масло в баке 8 также будет иметь постоянное давление в 200 атм,В исходном положении, когда поршень 4 движется снизу вверх, давление масла преодолевает сопротивление пружины клапана 59 и масло заполняет весь объем цилиндра 58, отжимая поршень 60 вниз до упора давлением масла и пружины 62, При этом пружинный клапан 64 под действием пружины 65 плотно закрывает горловину конусной камеры 63,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Пружинный шток 70 поршня 4 пружиной 72 поднят до упора в крайнее верхнее положение. При этом маслопровод 71 штока 70 и маслопровод 73 перекрыты соответственно поршнем 4 и штоком 70.При дальнейшем движении вверх поршня 4 пружинные штоки 61 и 70 придут в соприкосновение своими торцами друг с другом, а затем вначале шток 70 будет утоплен в крайнее нижнее положение штоком 61, при этом маслопроводы 71. 73 и 69 соединятся между собой. Далее движением поршня 4 вверх поршень 60, сжимая пружину 62, откроет увеличивающимся давлением масла верхнюю конусную камеру 67, утопив клапан 64 и масла из цилиндра 58 через конусную камеру 63, камеру 67 маслопроводы 69, 70 и 73 устремится в центральную камеру 74. При этом шарообразная емкость 75, наполненнаягазом или воздухом, уменьшит свой объем под возросшим давлением масла, которое заполнит расчетный порцией масла камеру 74, В последующее время всего цикла работы поршня 4 между двумя его верхними положениями. масло будет равномерйо поступать через радиальные маслопроводы 76 к маслосъемному кольцу 77 поршня 4,На ледокольном судне устройство ударного действия рекомендуется устанавливать с наклоном в сторону носа судна под углом в 30" от отвесной линии. Благодаря этому наклону во время удара рабочего инструмента 5 по полосе льда лед получает продольную составляющую импульса силы удара направленную в сторону слипа, а конструкция 1 - продольную составляющую импульса реактивной силы в направлении носа судна, т,е, в направлении его движения.Кроме того, при обратном - холостом ходе рабочего инструмента 5 горизонтальная составляющая скорости движения будет близка скорости движения льда и следовательно не будет тормозить движение льда, т,е. не будет иметь горизонтальной составляющей силы. направленной против хода судна.При движении поршня 4 вниз после воспламенения горючей смеси в полости 25 в результате давления газов подвижные цилиндры 2 и 3 начнут двигаться вверх со скоростью меньшей скорости движения рабочего инструмента 5 вниз, т.к, они имеют большую массу и их движение противоположно направлению силы тяжести. При движении поршня 4 вверх движение вниз корпуса будет ограничено тросом 55 и давлением нижнего торца корпуса на поверхность льда. Уменьшению . скорости1709019 10 3 3 Фиа 2 реактивного движения корпуса будет содействовать также вязкая смазка.При движении судна во вспомогательном режиме (во время шторма) корпуса поднимается лебедкой 54 с помощью троса 55 и закрепляется в таком положении. Формула изобретения 1. Устройство ударного действия, включающее корпус с рабочим цилиндром, имеющим выхлопные отверстия, размещенный в нем поршень, камеры сгорания, расположенные в верхней и нижней частях цилиндра, систему для подачи и воспламенения топлива с блоком управления, рабочий инструмент, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности в работе, оно снабжено размещенным в верхней части цилиндра средством для подачи смазки цилиндрической части поршня, а блок управления оснащен расположенными в верхней и нижних частях цилиндра датчиками положения поршня, каждый иэ которых выполнен из соосно установленных щупа и подпружиненного штыря, при этом корпус устройства выполнен составным из концентрично установленных цилиндров с полостью между их верхними торцами и размещенными в ней эластичными оболочками со сжатым воздухом, газообразным топливом 5 и маслом, а каждая камера сгорания разделена на полости образованными на торцовых поверхностях цилиндра и поршня выступами, расположенными друг напротив друга, причем одна полость соединена с 10 топливной системой, а другая - со сжатымвоздухом, при этом выхлопные отверстия. выполнены в средней части цилиндра, а рабочий инструмент жестко связан с поршнем.15 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что средство для смазки выполнено в виде камеры для масла с подпружиненным клапаном и соосной пары подпружиненных поршней со штоками, размещенных соот ветственно на контактирующих поверхностяхрабочего цилиндра и поршня, размещенной в последнем эластичной шарообразной емкости, заполненной воздухом, маслосьемного кольоа и маслопроводов, соединяющих ка меры между собой и с маслосъемным кольцом.1709019 Составитель Н.ЗаболоцкаяТехред М.Моргентал Корректор И.Муска РедакторМ.Товтин Производственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 Заказ 412 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж, Раушская наб 4/5