Анализ изобретений в области пневматических перфораторов

Анализ изобретений в области пневматических перфораторов
Козловский Д.А.
Дальневосточный Федеральный Университет
Владивосток, Россия
Analysis of the inventions in the field of pneumatic drills
Kozlovskiy D.A.
Far Eastern Federal University
Vladivostok, Russia
Пневматический перфоратор относится к машинам ударного действия
для бурения горных пород с установочно-подающих устройств или с рук в
горнорудной,
дорожно-строительной,
строительной
промышленности.
Существуют разные конструкции перфорирующих устройств, но, несмотря
на это, находят новые пути модификации, для улучшения их.
Рассмотрим патентное изобретение РФ №2065043 пневматический
перфоратор с независимым вращением инструмента, содержащий корпус с
крышкой, ударный механизм с поршнем ударником и механизмом
воздухораспределения, и вращатель [1]. Сущность изобретения: предлагается
пневматический перфоратор с независимым вращением инструмента,
содержащий корпус с крышкой, ударный механизм с поршнем, ударником и
механизмом
воздухораспределения,
и
вращатель,
механизм
воздухораспределения которого выполнен в виде системы каналов, один из
которых сообщается с воздухораспределительным устройством и выбирается
из соотношения 9...12 Нм максимального вращательного момента на 1 мм2
сечения, а второй - с вращателем и выбирается из соотношения 5...7 Вт
ударной мощности на 1 мм2 сечения.
Сущность изобретения поясняется рисунком 1, на котором представлен
перфоратор в разрезе.
Рис.1. Пневматический перфоратор с независимым вращением инструмента
1 – ударный узел, 2 - ударник, 3 - воздухораспределительное устройство ударного
узла, 4 – вращатель, 5 – букса, 6 – шестигранный хвостовик, 7 – корпус, 8 – пробковый
кран, 9 – внутренняя полость пробкового крана, 10 – рукоятка выбора режима работы, 11
– канал, связывающий пробковый кран с вращателем, 12 – канал, связывающий кран с
воздухораспределителем, 13,14 – отверстия.
Пневматический перфоратор работает следующим образом. Сжатый
воздух поступает в крановый узел 7 через внутреннюю полость 9 крана 8,
управляемого рукояткой 10. Работа в режиме "Отбойный молоток"
осуществляется поворотом рукоятки 10 до совмещения отверстия 13 в кране
8
с
каналом
12,
по
которому
сжатый
воздух
поступает
в
воздухораспределительное устройство 3 ударного узла 1 с ударником 2.
Ударник 2 совершает возвратно-поступательные движения, нанося удары по
хвостовику инструмента 6. Работа в режиме "Вращательное бурение шпуров"
осуществляется рукояткой 10 до совмещения отверстия 13 в кране 8 с
каналом 11, по которому сжатый воздух поступает во вращатель 4
независимого вращения штанги. Ротор вращателя 4 соединен с буксой 5,
передающей вращение хвостовику инструмента 6.
Работа
в
режиме
"Ударно-вращательное
вращение
шпуров"
осуществляется поворотом рукоятки 10, при котором отверстие 14 крана 8
одновременно совмещается с каналами 13 и 11. Сжатый воздух поступает как
в ударный узел 1, заставляя перемещаться ударник 2, так и во вращатель 4
независимого вращения штанги. Ударник 2 наносит удары по вращающемуся
хвостовику инструмента 6, и происходит бурение шпура. Этот режим
используется для бурения шпуров в крепких породах.
Таким образом, имеющееся дополнительное отверстие 13 с каналами
12 и 11 обеспечивает включение ударного узла или вращателя 4
независимого вращения штанги, позволяя использовать перфоратор либо в
качестве отбойного молотка, либо машины для вращательного бурения в
мягких породах. Отверстие 14 в кране 8 позволяет осуществлять
одновременную работу ударного узла 1 и вращателя 4 независимого
вращения штанги, то есть производить перфораторное ударно-вращательное
бурение шпуров в породах крепких и весьма крепких.
Рассмотрим другое известное техническое решение, а. с. СССР
№142973, отличает высокая вибрация, которая нарушает режим работы,
вызывает утомление людей и их заболевание [2]. Перфоратор состоит из
ударного и вращательного механизмов, рис. 2.
Рис. 2. Перфоратор с золотниковым воздухораспределителем и независимым вращением
бура.
1 – поршень, 2 – фигурный шток, 3 – кран, 4 – выхлопное отверстие, 5 –
внутренний канал поршня, 6 – хвостовик, 7 – пневматический двигатель, 8 – корпус; 9, 10,
11, 12 – шестерни; 13, 14 – шарикоподшипники, 15 – крышка, 16 – штуцер, 17 – крышка;
А – нижняя полость, Б – верхняя полость.
Ударный механизм выполнен в виде поршня 1 с фигурным штоком 2.
который одновременно осуществляет роль воздухораспределительного
устройства. Сжатый воздух через кран 3 поступает в нижнюю полость А
цилиндра и двигает поршень вверх. Воздух, находящийся в верхней камере
Б, выходит через выхлопное отверстие 4. При движении вверх утолщенная
часть штока 2 закрывает входное отверстие крана 3 и затем открывает его.
Тогда сжатый воздух по внутреннему каналу 5 поршня поступает в верхнюю
камеру Б сжатия и поршень 1 начинает перемещаться вниз. Сжатый воздух
из нижней полости А будет выходить через выхлопное отверстие наружу.
Пройдя входное отверстие крана 3, утолщенная часть штока открывает путь
сжатому воздуху в полость А, поршень, совершив удар по хвостовику 6,
начинает двигаться вверх, и цикл, таким образом, повторяется. Механизм
вращения представляет собой пневматический двигатель 7 шестеренчатого
или ротационного типа, помещенный в одном корпусе 8 с ударным
механизмом. Поворотом крана 3 сжатый воздух поступает в роторы
двигателя 7, которые начинают вращаться и через шестерни 9, 10, 11 и 12
передают
крутящий
момент
хвостовику
6.
Роторы
вращаются
в
шарикоподшипниках 13 и 14 и фиксируются крышками 15. Вода для
промывки поступает по штуцеру 16 в крышку 17, а затем по штангам к
забою. Перфоратор укрепляется на салазках, по которым он перемещается с
помощью автоподатчика.
При работе таким перфоратором невозможно раздельное включение
узлов ударного и вращательного из-за их кинематической связи. Это сужает
область применения, исключает возможность использования перфораторов в
качестве отбойного молотка для разрушения негабаритов, подчистки и
поддирки почвы.
Проанализировав патентную документацию, связанную с новшествами
в области пневматических перфораторов, можно прийти к выводу, что их
конструкция усовершенствуется и меняется под влиянием времени. В
настоящее время пневматические перфораторы широко применяются и спрос
на них растет.
Список использованных источников:
1. Авторское свидетельство РФ N 2065043. [Электронный ресурс] – Режим
доступа: http://www.findpatent.ru/
2. Авторское свидетельство СССР N 142973. [Электронный ресурс] – Режим
доступа: http://www.findpatent.ru/