Імпульсний пристрій з приводом водою

1. Імпульсний пристрій, призначений для приводу водою, який містить поршень, що може ковзати у циліндрі й несе на собі бойкову частину для зачеплення з інструментом, який відрізняється тим, що принаймні частина поршня та/або циліндра має керамічне покриття. 2. Імпульсний пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що керамічне покриття містить оксид металу. 3. Імпульсний пристрій за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що керамічне покриття являє собою композит оксиду алюмінію і діоксиду титану. 4. Імпульсний пристрій за одним з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що поршень й циліндр є практично циліндричними. 5. Імпульсний пристрій за п. 4, який відрізняється тим, що зазор між внутрішнім діаметром циліндра і зовнішнім діаметром поршня дорівнює 8-10 мікрометрів. 6. Імпульсний пристрій за одним з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що внутрішня стінка циліндра утворена втулкою. 7. Імпульсний пристрій за одним з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що передбачений пристрій тиску, призначений для утворення потоку води під тиском і направлення потоку води під тиском до поверхні поршня. 8. Імпульсний пристрій за п. 7, який відрізняється 3 тим, що пристрій тиску заряджений 5-10 см газу під тиском 60-70 бар. 9. Імпульсний пристрій за п. 7 або 8, який відрізняється тим, що для регулювання потоку води до циліндра й з нього передбачений клапанний засіб. 2 (19) 1 3 Винахід належить до імпульсного пристрою з приводом водою, призначеного для використання як привод у відбійному молотку, ще відомому як відбійник, бурильному молотку або іншому ударному інструменті. У відомих технічних рішення для приводу відбійного або бурильного молотка використовується імпульсний пристрій. Імпульсний пристрій зазвичай приводиться гідравлічною системою з замкненим контуром, у якій як робоча рідина використовується масло або емульсія типу „вода в маслі". При цьому недолік полягає у тому, що у випадку витоку з гідравлічної системи масла або емульсії типу „вода в маслі", вони забруднюватимуть робоче середовище. Це особливо неприпустимо в замкнених робочих середовищах, таких, як глибокі шахти. При підземних гірничих роботах значну проблему представляє локальне нагрівання, оскільки температура землі зазвичай підвищується на 1,22,6°С через кожні 100 метрів спуску. Для шахти глибиною 4 000 або 5 000 метрів це може призвести до навколишньої температури приблизно +60°С, і тому, щоб уможливити роботу людей на таких глибинах, необхідно забезпечити потужне охолодження. Ще одна проблема полягає у тому, що необхідно охолоджувати ще й відбійні й бурильні молотки, які використовуються у глибоких шахтах. Використовувати воду як робочу рідину в імпульсному пристрої, призначеному для використання з маслом або емульсією типу „вода в маслі" як робочої рідини, неможливо, оскільки в'язкість води значно нижче, ніж в'язкість масла або емульсії типу „вода в маслі". Типовий імпульсний пристрій містить циліндр і поршень, який приводиться робочою рідиною. Зазор між діаметром циліндра і діаметром поршня в імпульсному пристрої, призначеному для використання з маслом або емульсією типу „вода в маслі", типово дорівнює 20-50 мікрометрів. Якщо такий пристрій використовуватиметься з водою, такі зазори є занадто великими для того, щоб в пристрої можна було підтримувати необхідний тиск води. Інакше кажучи, вода проходитиме у циліндр мимо поршня замість того, щоб приводити поршень. Крім того, вода не є мастилом, і тому навіть якщо зазори між частинами імпульсного пристрою достатньо зменшити, щоб ущільнити поршень відносно циліндра, ці компоненти, які рухаються відносно один одного, матимуть тенденцію до заїдання або зварювання між собою. Задачею винаходу є створення імпульсного пристрою, який може приводитися водою і який у суттєвій мірі усуває вищезазначені проблеми. Відповідно до першого аспекту цього винаходу, пропонується імпульсний пристрій, призначений для приводу водою, який містить поршень, що може ковзати у циліндрі, й у якому принаймні частина поршня та/або циліндра покрита керамікою. Переважно, поршень несе на собі бойкову частину. 94425 4 Встановлено, що при використанні керамічного покриття принаймні на частині поршня та/або циліндра зазори між поршнем і циліндром можна зменшити достатньо для того, щоб як робочу рідину можна було використовувати воду без заїдання компонентів. Вважається, що цей дивний ефект спричиняється частками води, які захоплюються пористою поверхневою структурою кераміки, і таким чином поршень й циліндр при роботі утримуються рознесеними. Таким чином, вода здатна змащувати поверхні так само ефективно, як й плівка звичайного масла. Переважно, керамічне покриття містить оксид металу. Найпереважніше, керамічне покриття представляє собою композит оксиду алюмінію і діоксиду титану. Переважно, поршень й циліндр є практично циліндричними. Внутрішня стінка циліндра може утворюватися втулкою. Зазор між внутрішнім діаметром втулки і зовнішнім діаметром поршня переважно дорівнює 8-10 мікрометрів. Переважно, передбачається пристрій тиску, призначений для утворення потоку води під тиском і направлення потоку води під тиском до поверхні поршня. Пристрій тиску переважно зарядже3 ний 5 - 10 см газу під тиском 60 - 70 барів. Для регулювання потоку води до циліндра й з нього може передбачатися клапанний засіб. Переважно, клапанним засобом є золотниковий клапан, який може ковзати відносно циліндра. Імпульсний пристрій може призначатися для роботи з водою під тиском з витратою 20-30 літрів на хвилину. Переважно, тиск води може підніматися до 100 -110 барів. Імпульсний пристрій може забезпечувати приблизно 1350 ударів на хвилину по інструменту при витраті води 20 літрів на хвилину. Альтернативно, при витраті води 30 літрів на хвилину імпульсний пристрій може забезпечувати приблизно 1900 ударів на хвилину по інструменту. Переважно, вода подається до імпульсного пристрою з джерела з замкненим контуром, яке може охолоджуватися та або фільтруватися фільтром 10 мікрометрів. Перевага винаходу полягає у тому, що у випадку витоку розливається лише вода, яка нетоксична й негорюча. Ще одна перевага винаходу полягає у тому, що усунена можливість корозії імпульсного пристрою, оскільки він утворює замкнений контур з практично відсутнім повітрям у ньому. Імпульсний пристрій може використовуватися у відбійному молотку, бурильному молотку або будь-якому іншому ударному інструменті. Відповідно до другого аспекту винаходу, пропонується система інструментів для використання в шахтах, яка містить принаймні один імпульсний пристрій з водяним приводом відповідно до першого аспекту винаходу. Переважно, на рухомій платформі встановлюється один або кілька інструментів з таким розрахунком, щоб ці інструменти можна було легко по 5 94425 6 давати вздовж робочого пласта. Переважно, плавколо втулки 36 бойка у циліндричному просторі, тформа містить стабілізуючі засоби, такі, як один обмеженому втулкою 36 бойка, корпусом 14 і кільабо кілька телескопічних елементів, які можуть цевими кріпильними елементами 38 і 40. Втулка висуватися для зачеплення з покрівлею, боками 36 бойка має кілька отворів, які вибірково закриабо підошвою ствола шахти для утримування плаваються і відкриваються або поршнем 34, або зотформи від руху або перекидання при використанлотниковим клапаном 42 для регулювання потоку ні імпульсних пристроїв. робочої рідини з робочої порожнини 56 і до неї. Відповідно до третього аспекту винаходу, проПоршень має звужену частину 58, передбачену понується гідравлічна система з замкненим контуміж частинами 60 і 62 поршня, які при користуванні ром, у якій робочою рідиною є вода. герметично ущільнені для робочої рідини у ковзПереважно, гідравлічна система з замкненим ному зачепленні з втулкою 36. контуром містить бачок для води, помпу для подаЧастини поршня 34, які знаходяться у ковзночі води під тиском з бачка до інструмента й засіб му зачепленні з внутрішніми поверхнями втулки для передачі води від інструмента назад до бачка. 36, покриті керамікою. Альтернативно, керамікою Бачок може перебувати під атмосферним тиспокриті частини втулки 36, які знаходяться у ковзком, тобто сполучатися з атмосферою. Альтернаному зачепленні з поршнем 34. Керамічне покриттивно, бачок може ущільнюватися від атмосфери тя містить оксид металу і, найпереважніше, предй підтримуватися під тиском, вищим або нижчим ставляє собою композит оксиду алюмінію і за атмосферний. діоксиду титану. Зазор між внутрішнім діаметром Переважно, інструментом є імпульсний привтулки 36 і зовнішнім діаметром поршня 34 дорівстрій. Імпульсним пристроєм може бути відбійний нює 8-10 мікрометрів. Цей зазор уможливлює пеабо бурильний молоток. реміщення між поршнем і втулкою, але при цьому Для кращого розуміння цього винаходу і для є достатньо малим, щоб забезпечити ущільнення того, щоб показати, як його можна здійснити на для води під високим тиском, яка діє на кінець попрактиці, далі робитимуться посилання, лише для ршня 34. прикладу, на додані креслення, на яких Пристрій тиску 16 ущільнений гнучкою діафрафіг. 1 представляє собою схематичний розріз гмою 64 і перебуває під тиском 60-70 барів, ствоімпульсного пристрою, вбудованого в відбійний рюваним газом, типово, азотом. Пристрій тиску 3 молоток, містить 5-10 см газу під цим тиском. фіг. 2 представляє собою загальний вигляд При користуванні вода під високим тиском, тибурильного молотка, який містить імпульсний припово, 100-110 барів, подається у відбійний молострій, і ток 10 з витратою 20-30 літрів/хв. Вода під високим фіг. 3 представляє собою покомпонентний затиском проходить через регулюючий клапан 24 до гальний вигляд бурильного молотка, показаного на камери 76 перед гнучкою діафрагмою 64. У прифіг. 2. строї тиску 16 газ стискається, і при цьому утворюЗвернемося спочатку до 1, на якій відбійний ється заряд води, який підтримується під тиском. молоток або відбійник позначений загальною поКоли заряд води досягає певного об'єму й тиску, зицією 10. Імпульсний пристрій, позначений загазолотниковий клапан 42 зміщується у поздовжльною позицією 12, міститься практично у корпусі ньому напрямку, і заряд води направляється до 14. До одного кінця корпуса 14 прикріплений приробочої порожнини 56 і діє на кінець поршня 34. стрій або акумулятор тиску 16, а до другого кінця Це примушує поршень сковзати в аксіальному корпуса 14 прикріплена направляюча 18 інструменапрямку у втулці 36 до інструмента (не показанонта, призначена для направлення ударного інго), утримуваного у направляючій інструмента. струмента. На кінці направляючої інструмента пеКінець поршня б'є по кінцю інструмента, примушуредбачений тримач 20 інструмента, призначений ючи інструмент переміщатися уперед. Золотникодля тримання з можливістю вивільнення інструмевий клапан 40 управляє поверненням поршня 34 нта, наприклад, долота, у направляючій інструмедля іншого циклу. нта. Імпульсний пристрій забезпечує приблизно До боку корпуса 14 прикріплений головний ре1350 ударів на хвилину по інструменту при витраті гулюючий клапан 24 робочої рідини, який управля20 літрів/хв. Якщо витрата води збільшується до ється вручну пусковим пристроєм 30. До головного 30 літрів/хв., імпульсний пристрій забезпечує прирегулюючого клапана 24 робочої рідини підключеблизно 1900 ударів на хвилину по інструменту. ні лінія подачі 26 робочої рідини й зворотна лінія Вода подається до імпульсного пристрою 12 з 28. Відбійний молоток 10 має дві рукоятки 22, одна джерела з замкненим контуром, яке охолоджуєтьз яких прикріплена болтом до головного регулююся й фільтрується фільтром 10 мікрометрів. Вода чого клапана 24 робочої рідини, а друга прикріпфільтрується у зворотній лінії, у якій тиск низький. лена болтом безпосередньо до корпуса 14. Можливість використовувати воду як робочу рідиКорпус 14 має внутрішню камеру 32, яка утвону має переваги, які полягають у тому, що у випарює циліндр, у якому містяться робочі частини дку витоків з джерела з замкненим контуром неімпульсного пристрою 12. Поршень 34, який несе має ризику для здоров'я або безпеки, оскільки на собі бойкову частину 35, утримується співвісно вода нетоксична й негорюча. в камері 32 у корпусі 14. Поршень 34 встановлеНа 2 й 3 імпульсний пристрій 12 показаний у ний у ковзному зачепленні в втулці 36 бойка, яка бурильному молотку, позначеному позицією 80. прикріплена до корпуса кільцевими кріпильними Імпульсний пристрій 12 утримується у такому саелементами 38 і 40 відповідно. Ковзний золотнимому корпусі 14 і діє точно таким самим чином з ковий клапан 42 встановлений концентрично напристроєм або акумулятором тиску 16. Однак кор 7 94425 8 пус 14 прикріплений до направляючої 70 інструмеся кілька інструментів (не показаних) з таким рознта, яка містить гідромотор, який знов-таки приворахунком, щоб ці інструменти можна було легко диться водою, для обертання молотка. Поршень подавати вздовж робочого пласта. Платформа 34 діє на кінець інструмента у вигляді свердла може стабілізуватися телескопічними елементами, точно таким самим чином, як на інструмент відбійякі можуть висуватися для зачеплення з покрівному молотку 10. лею, боками або підошвою ствола шахти для Для того, щоб підвищити продуктивність у шаутримування платформи від руху або перекидання хті, на рухомій платформі можуть встановлюватипри використанні імпульсних пристроїв. 9 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 94425 Підписне 10 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601