Заглибний пневмоударник (варіанти)

Винахід стосується гірничої справи, зокрема заглибних пневматичних ударних механізмів для буріння свердловин на підземних гірничих роботах. Відомим є заглибний пневмоударник, який містить перехідник з повітроподавальними каналами, корпус, поршень-ударник, камери прямого та зворотного ходу, і повітророзподільну систему, до складу якої входить клапанна коробка з клапаном, повітророзподільна трубка та сідло з каналами, що сполучаються з камерою прямого ходу [див. патент РФ №2010962, МПК 5 Ε21С3/24, Ε21С4/14, „Погружной пневмоударник”, опублікований 15.04.94р.]. У відомому пристрої клапанна коробка та сідло установлені у корпусі послідовно з перехідником, займаючи значну довжину корпуса пневмоударника й зменшуючи тим самим робочий хід поршня-ударника, у результаті чого при оптимальній довжині заглибного пневмоударника знижується його ударна потужність, а отже й продуктивність. Найбільш близьким за сукупністю суттєвих ознак є заглибний пневмоударник, який містить перехідник з повітроподавальними каналами, корпус з вихлопними отворами, розташований у ньому поршень-ударник, який розділяє його простір на камери прямого та зворотного ходу і повітророзподільну систему, до складу якої входять розташована у перехіднику клапанна коробка, клапан, сідло з пропускними отворами, що сполучаються з камерою прямого ходу, причому сідло установлене послідовно з перехідником, та жорстко закріплену у сідлі повітророзподільну трубку з рухомо установленим на ній клапаном [див. авторське свідоцтво СРСР №977760, МПК 3 Ε21С3/24, „Погружной пневматический ударный механизм для бурения скважин”, опубліковане 30.11.82р.]. Недоліком відомого заглибного пневмоударника є те, що частину довжини корпуса займає сідло, послідовно установлене з перехідником, що зменшує робочий хід поршня-ударника і, як наслідок, ударну потужність та продуктивність заглибного пневмоударника. Жорстке кріплення повітророзподільної трубки у сідлі для забезпечення роботоздатності клапана, рухомо установленого на ній, з одного боку, та її можливий згин під дією поршня-ударника, який виникає у результаті збільшення зазорів між корпусом та поршнем-ударником, з другого боку, приводять до поломки повітророзподільної трубки. Поломка повітророзподільної трубки вимагає виймання бурового постава, згвинчування заглибного пневмоударника, його розбирання, заміни повітророзподільної трубки і наступного їх збирання, що потребує великих затрат часу, і отже знижує продуктивність заглибного пневмоударника. Крім того, установлення та кріплення сідла у корпусі робить трудомістким процес збирання й розбирання заглибного пневмоударника. Технічний результат винаходу, що заявляється, передбачає підвищення ударної потужності, а отже й продуктивності заглибного пневмоударника шляхом збільшення ходу поршня-ударника, підвищення надійності його роботи шляхом збільшення ресурсу роботи повітророзподільної трубки, а також спрощення збираннярозбирання заглибного пневмоударника. Указаний технічний результат досягається тим, що у заглибному пневмоударнику, який містить перехідник з повітроподавальними каналами, корпус з вихлопними отворами, поршень-ударник, який розділяє корпус на камери прямого та зворотного ходу, і повітророзподільну систему, до складу якої входять розташована у перехіднику клапанна коробка, клапан, повітророзподільна трубка і сідло з пропускними отворами, які сполучаються з камерою прямого ходу, згідно з винаходом, сідло виконане з кільцевим виступом, оснащеним циліндричною розточкою, яка переходить у конусну опорну поверхню, на якій з зазором відносно сідла установлена повітророзподільна трубка, клапан установлено а зовнішній поверхні кільцевого виступу сідла, при цьому клапанна коробка виконана заодно з перехідником. Розташування сідла у перехіднику дозволяє збільшити хід поршня-ударника і, як наслідок - ударну потужність заглибного пневмоударника та його продуктивність. Розташування клапана на зовнішній поверхні кільцевого виступу сідла дозволяє виключити жорстке кріплення повітророзподільної трубки шляхом установлення її на конусній опорній поверхні у розточці кільцевого виступу сідла з зазором відносно сідла, що значно підвищує робочий ресурс, а отже й надійність роботи заглибного пневмоударника. Розташування сідла у перехіднику, а повітророзподільної трубки на конусній опорній поверхні у розточці кільцевого виступу сідла, дозволяє здійснити компактне збирання усієї повітророзподільної системи у перехіднику та забезпечити їх модульне збирання, що значно спрощує збирання-розбирання заглибного пневмоударника у разі необхідності заміни будь-якої деталі. Виконання клапанної коробки заодно з перехідником дозволяє збільшити робочий хід поршня-ударника та спростити збирання заглибного пневмоударника. На Фіг.1 зображено заглибний пневмоударник у розрізі (перший варіант). Заглибний пневмоударник містить перехідник 1 з повітроподавальними каналами 2, корпус 3 з вихлопними отворами 4 і 5, поршень-ударник 6, який розділяє корпус 3 на камери прямого ходу 7 та зворотного ходу 8, і повітророзподільну систему, до складу якої входить клапанна коробка 9, яка виконана заодно з перехідником 1, клапан 10, повітророзподільна трубка 11 і сідло 12 з пропускними отворами 13, які сполучаються з камерою прямого ходу 7. Сідло 12 розташоване у перехіднику 1 і виконане з кільцевим виступом 14, оснащеним циліндричною розточкою 15, що переходить у конусну опорну поверхню 16, на якій з зазором відносно сідла 12 установлена повітророзподільна трубка 11, а клапан 10 установлений на зовнішній поверхні кільцевого виступу 14 сідла 12. Для фіксації сідла 12 у перехіднику 1 установлене стопорне кільце 17. Перехідник 1 та повітророзподільну систему збирають у вигляді окремого модуля у такій послідовності. Заводять у сідло 12 повітророзподільну трубку 11, установлюючи її на конусну опорну поверхню 16 циліндричної розточки 15. При цьому між сідлом 12 та повітророзподільною трубкою 11 утворюється зазор, який забезпечує можливість радіального переміщення повітророзподільної трубки 11. Надівають на кільцевий виступ 14 сідла 12 клапан 10, а потім у зібраному вигляді заводять сідло 12 у перехідник 1 і фіксують стопорним кільцем 17. Зібраний таким чином модуль заводять у корпус 3 шляхом нарізного з'єднання переходника 1 з корпусом 3. Заглибний пневмоударник працює наступним чином. Повітря через повітроподавальні канали 2 надходить у клапанну коробку 9 і далі через повітророзподільну трубку 11 у камеру зворотного ходу 8. Поршень-ударник 6 під дією стисненого повітря підіймається уверх, відкриваючи вихлопні отвори 5 камери зворотного ходу 8 і закриваючи вихлопні отвори 4 камери прямого ходу 7. У камері прямого ходу 7 тиск підвищується, а у камері зворотного ходу 8 - знижується. Клапан 10 перекидається уверх, відкриваючи пропускні отвори 13 і перекриваючи доступ повітря у клапанну коробку 9 і далі - у повітророзподільну трубку 11. Доступ повітря у повітророзподільну трубку 11 припиняється. Під дією стисненого повітря камери прямого ходу 7 поршень-ударник 6 з заданим імпульсом енергії впливає на бурову коронку (на кресленні не показана). У разі необхідності розбирання пневмоударника у робочих умовах вигвинчують перехідник 1 з корпусу 3. При цьому виймають з корпусу З усю повітророзподільну систему. Знявши стопорне кільце 17, роз'єднують сідло 12 з перехідником 1, клапаном 10 та повітророзподільною трубкою 11. Винахід, що заявляється, у порівнянні з найбільш близьким аналогом, дозволяє підвищити надійність роботи заглибного пневмоударника, а також на 15-20% підвищити його продуктивність. Модульне збирання повітророзподільної системи у перехіднику 1 дозволяє значно спростити збираннярозбирання заглибного пневмоударника у робочих умовах. Згідно з другим варіантом виконання заглибного пневмоударника найбільш близьким за сукупністю суттєвих ознак є заглибний пневмоударник, який містить перехідник з повітроподавальними каналами, корпус з вихлопними отворами, розташований у ньому поршень-ударник, що розділяє його простір на камери прямого та зворотного ходу, і повітророзподільну систему, до складу якої входить розташована у перехіднику клапанна коробка, клапан, сідло з пропускними отворами, які сполучаються з камерою прямого ходу, причому сідло установлене послідовно з перехідником, та жорстко закріплену у сідлі повітророзподільну трубку з рухомо установленим на ній клапаном [див. авторське свідоцтво СРСР №977760, МПК 3 Ε21С3/24, „Погружной пневматический ударный механизм для бурения скважин", опубліковане 30.11.82р.]. Недоліком відомого заглибного пневмоударника є те, що частину довжини корпусу займає сідло, послідовно установлене з перехідником, що зменшує робочий хід поршня-ударника і, як наслідок, ударну потужність та продуктивність заглибного пневмоударника. Жорстке кріплення повітророзподільної трубки у сідлі для забезпечення роботоздатності клапана, рухомо установленого на ній, з одного боку, та її можливий згин під дією поршня-ударника, який виникає у результаті збільшення зазорів між корпусом та поршнем-ударником, з другого боку, приводять до поломки повітророзподільної трубки. Поломка повітророзподільної трубки потребує виймання бурового постава, згвинчування заглибного пневмоударника, його розбирання, заміни повітророзподільної трубки і наступного їх збирання, що потребує великих затрат часу, і отже знижує продуктивність заглибного пневмоударника. Установлення та кріплення сідла у корпусі робить трудомістким процес збирання-розбирання заглибного пневмоударника. Виконання повітроподавальних каналів у вигляді отворів обмежує подавання повітря у повітророзподільну систему, що знижує ударну потужність та продуктивність заглибного пневмоударника. Крім того, у відомому заглибному пневмоударнику відсутня можливість регулювання ходу клапана в залежності від тиску повітря у магістралі, що також обмежує його продуктивність. Технічний результат винаходу, що заявляється, передбачає підвищення ударної потужності та продуктивності заглибного пневмоударника шляхом збільшення робочого ходу поршня-ударника, збільшення об'єму повітря, яке подається, регулювання ходу клапана, а також спрощення збирання-розбирання, підвищення надійності його роботи шляхом збільшення ресурсу роботи повітророзподільної трубки. Указаний технічний результат досягається тим, що у заглибному пневмоударнику, який містить перехідник з повітроподавальним каналом, корпус з вихлопними отворами, поршень-ударник, що розділяє корпус на камери прямого та зворотного ходу, і повітророзподільну систему, до складу якої входить розташована у перехіднику клапанна коробка, клапан, повітророзподільна трубка і сідло з пропускними отворами, які сполучаються з камерою прямого ходу, згідно з винаходом, сідло виконане з кільцевим виступом, оснащеним розточкою, що переходить у конусну опорну поверхню, на якій з зазором відносно сідла установлена повітророзподільна трубка, а клапан установлено на зовнішній поверхні кільцевого виступу сідла, повітроподавальний канал виконаний у вигляді кільцевого простору, розташованого між перехідником, оснащеним кільцевою проточкою, і клапанною коробкою, оснащеною пазами та виступами, при цьому останні розташовані у кільцевій проточці перехідника, а перехідник і сідло у місці їх з'єднання оснащені нарізкою. Розташування сідла у перехіднику дозволяє збільшити хід поршня-ударника, а отже й ударну потужність заглибного пневмоударника та його продуктивність. Розташування клапана на зовнішній поверхні кільцевого виступу сідла дозволяє виключити жорстке кріплення повітророзподільної трубки шляхом установлення її на конусній опорній поверхні у розточці кільцевого виступу сідла з зазором відносно сідла, що значно підвищує робочий ресурс, а отже й надійність роботи заглибного пневмоударника. Розташування сідла у перехіднику, а повітророзподільної трубки на конусній опорній поверхні у розточці кільцевого виступу сідла, дозволяє здійснити компактне збирання усієї повітророзподільної системи у перехднику та забезпечити їх модульне збирання, що значно спрощує збирання-розбирання заглибного пневмоударника у разі необхідності заміни будь-якої деталі. Виконання повітроподавального каналу у вигляді кільцевого простору дозволяє значно збільшити об'єм повітря, яке подається, і, як результат, продуктивність заглибного пневмоударника. Нарізне з'єднання перехідника з сідлом дозволяє установлювати останнє з можливістю осьового переміщення, регулюючи хід клапана в залежності від об'єму повітря, яке подається, та його тиску у магістралі. На Фіг.2 зображено заглибний пневмоударник у розрізі (другий варіант). Заглибний пневмоударник містить перехідник 1 з кільцевим повітроподавальним каналом 2, корпус 3 з вихлопними отворами 4 і 5, поршень-ударник 6, який розділяє корпус 3 на камери прямого ходу 7 та зворотного ходу 8, і повітророзподільну систему, до складу якої входить клапанна коробка 9, клапан 10, повітророзподільна трубка 11, сідло 12, оснащене пропускними отворами 13, які сполучаються з камерою прямого ходу 7. Сідло 12 розташоване у перехіднику 1 з можливістю осьового переміщення і виконане з кільцевим виступом 14, оснащеним розточкою 15, що переходить у конусну опорну поверхню 16, на якій з зазором відносно сідла 12 установлена повітророзподільна трубка 11, а клапан 10 установлений на зовнішній поверхні кільцевого виступу 14 сідла 12. Клапанна коробка 9 містить виступи 18, які входять у кільцеву проточку 19 перехідника 1. Для фіксації сідла 12 у перехіднику 1 встановлений штифт 20. Клапанна коробка 9 оснащена також пазами 21 для подачі повітря у кільцевий канал 2. Перехідник 1 та повітророзподільну систему збирають у вигляді окремого модуля у такій послідовності. Установлюють у перехідник 1 клапанну коробку 9, суміщаючи її виступи 18 з кільцевою проточкою 19 перехідника 1. Заводять у сідло 12 повітророзподільну трубку 11, установлюючи її на конусну опорну поверхню 16 циліндричної розточки 15. При цьому між сідлом 12 та повітророзподільною трубкою 11 утворюється зазор, який забезпечує можливість радіального переміщення повітророзподільної трубки 11. Надівають на кільцевий виступ 14 сідла 12 клапан 10, а потім у зібраному стані заводять сідло 12 у перехідник 1 і фіксують штифтом 20. Зібраний таким чином модуль заводять у корпус 3 шляхом нарізного з'єднання перехідника 1 з корпусом 3. Заглибний пневмоударник працює наступним чином. Повітря через пази 21 клапанної коробки 9 поступає у кільцевий повітроподавальний канал 2, а потім у клапанну коробку 9 і далі через повітророзподільну трубку 11 у камеру зворотного ходу 8. Поршень-ударник 6 під дією стисненого повітря підіймається уверх, відкриваючи вихлопні отвори 5 камери зворотного ходу 8 і закриваючи вихлопні отвори 4 камери прямого ходу 7. У камері прямого ходу 7 тиск підвищується, а у камері зворотного ходу 8 - знижується. Клапан 10 перекидається уверх, відкриваючи канали 13 і перекриваючи доступ повітря у клапанну коробку 9 і далі - у повітророзподільну трубку 11. Доступ повітря у повітророзподільну трубку 11 припиняється. Під дією стисненого повітря камери прямого ходу 7 поршеньударник 6 з заданим імпульсом енергії впливає на бурову коронку (на кресленні не показана). У разі необхідності розбирання заглибного пневмоударника у робочих умовах вигвинчують перехідник 1 з корпусу 3. При цьому виймають з корпусу 3 усю повітророзподільну систему. Знявши штифт 20, роз'єднують сідло 12 з перехідником 1, клапаном 10 та повітророзподільною трубкою 11. Винахід, що заявляється, у порівнянні з найбільш близьким аналогом, дозволяє підвищити надійність роботи заглибного пневмоударника, а також на 15-20% підвищити його продуктивність. Модульне збирання повітророзподільної системи у перехіднику 1 дозволяє значно спростити збираннярозбирання заглибного пневмоударника у робочих умовах.