Двухпоршневой пневмоударник
DOUBLE-PISTON AIR HAMMER

Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам ударного действия с использованием движущегося возвратно-поступательного поршня, приводимого в действие давлением воздуха.
Известен двухпоршневой пневмоударник, включающий корпус, состоящий из двух соосно расположенных цилиндров с цилиндрическими камерами, разделёнными перегородкой с отверстиями, поршни, расположенные внутри цилиндрических камер, продольный и радиальный каналы, боек, установленный соосно с поршнями и воздухораспределительный узел (см. описание изобретения к патенту RU 2630325, МПК (2006.01)  E21B4/14, E21B1/24, E21B1/38, E21C37/24, B25D9/14, опубликованный 07.09.2017, Бюл. № 25). В данном пневмоударнике для воздухораспределения используют рабочий и командный золотники. Рабочий золотник обеспечивает синхронность работы поршней. Сам рабочий золотник управляется подачей и удалением сжатого воздуха из камер рабочего и холостого хода обоих поршней. Положение рабочего золотника определяет командный золотник, находящийся на хвостовике заднего поршня. Продольные и радиальные воздушные каналы выполнены внутри корпуса.
Недостатками аналога является сложность конструкции, низкая надежность, повышенная масса и размер устройства. Это связано с использованием в пневмоударнике золотникового воздухораспределения. Золотник имеет сравнительно большую массу и габариты, требует большого хода, что усложняет конструкцию и задерживает работу устройства. Наличие трущейся поверхности может привести к заклиниванию золотника, что снижает надежность работы. Кроме того, устройство сложно в изготовлении, так как необходимо внутри стенок корпуса выбрать воздушные каналы, которые имеют значительную протяженность, особенно продольные, что требует осуществления дополнительных сложных технологических операций.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является двухпоршневой пневмоударник, включающий корпус, состоящий из двух соосно расположенных цилиндров с цилиндрическими камерами, разделёнными перегородкой с отверстиями, поршни, расположенные внутри цилиндрических камер, продольный и радиальный каналы, боек, установленный соосно с поршнями и воздухораспределительный узел (см. описание изобретения к патенту RU 2630331, МПК (2006.01)  E21B4/14, E21B1/24, E21B1/38, E21C37/24, B25D9/14, опубликованный 07.09.2017, Бюл. № 25). В данном пневмоударнике, также как и в аналоге, используется золотниковое воздухораспределение. Рабочий золотник обеспечивает синхронность работы поршней, а командный золотник, находящийся на хвостовике заднего поршня, определяет положение рабочего золотника. Воздухораспределительные продольные и радиальные каналы выполнены внутри стенок корпуса, причем продольные каналы имеют значительную протяженность соизмеримую с длиной корпуса.
Прототипу свойственны те же недостатки, что и аналогу, а именно, сложность конструкции, низкая надежность, повышенная масса и размер устройства из-за применения в воздухораспределительном узле золотников, а также сложность изготовления протяженных воздушных каналов внутри стенок корпуса.
Результатом предлагаемого технического решения является упрощение конструкции, снижение массы и размера устройства, повышение надёжности работы и упрощение процесса изготовления устройства.
Этот технический результат достигается тем, что двухпоршневой пневмоударник, включающий корпус, состоящий из двух соосно расположенных цилиндров с цилиндрическими камерами, разделёнными перегородкой с отверстиями, поршни, расположенные внутри цилиндрических камер, продольный и радиальные каналы, боек, установленный соосно с поршнями и воздухораспределительный узел, согласно изобретению, в одном из поршней выполнена полость, в которой установлен боек, а во втором поршне выполнены осевой и радиальные каналы, при этом пневмоударник дополнительно снабжен головкой с долотом, установленной на цилиндре полого поршня, и переходником с осевым отверстием, установленным на цилиндре поршня с каналами, причем в цилиндре полого поршня выполнена расточка в верхней его части, в цилиндре поршня с каналами выполнены расточки в верхней и нижней его частях и выхлопное радиальное отверстие в центральной его части, а продольный канал, соединяющий цилиндрические камеры, установлен внутри цилиндров.
Данное техническое решение позволит упростить конструкцию, снизить массу и уменьшить размер устройства, повысить надёжность работы, а также упростить процесс изготовления устройства.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображён пневмоударник в исходном положении поршней, на фиг.2 – пневмоударник в положении рабочего хода поршня с осевым и радиальным каналами, на фиг.3 – пневмоударник в положении холостого хода поршня с осевым и радиальным каналами и рабочего хода полого поршня, на фиг.4 – разрез по А-А, на фиг.5 – разрез по Б-Б, на фиг.6 – разрез по В-В.
Двухпоршневой пневмоударник включает корпус, состоящий из двух соосно расположенных цилиндров 1 и 2 с цилиндрическими камерами 3 и 4, разделёнными перегородкой 5 с отверстиями 6, поршни 7 и 8, продольный канал 9 и боек 10. В поршне 7 выполнена полость, в которой установлен боек 10. В поршне 8 выполнены осевой канал 11 и радиальные каналы 12 и 13, выполняющие функцию воздухораспределительного узла. Пневмоударник дополнительно снабжен головкой 14 с долотом 15, установленной на цилиндре 1 и переходником 16 с осевым отверстием 17, установленным на цилиндре 2. В верхней части цилиндра 1 выполнена расточка 18. В цилиндре 2 в верхней его части выполнена расточка 19, в нижней его части расточка 20, а  в центральной его части выхлопное радиальное отверстие 21. Продольный канал 9, соединяющий цилиндрические камеры 3 и 4, установлен внутри цилиндров 1 и 2.
Двухпоршневой пневмоударник работает следующим образом.
В исходном положении, например, как при бурении восходящих скважин оба поршня 7 и 8 расположены в нижнем положении (см. фиг.1). После подачи сжатого воздуха внутрь пневмоударника через осевое отверстие 17 переходника 16, воздух поступает в осевой канал 11, радиальные каналы 12 и 13 поршня 8, далее внутрь расточки 20 подпоршневой части камеры 4 поршня 8, который совершает рабочий ход. Одновременно воздух по продольному каналу 9 поступает в надпоршневую часть камеры 3 поршня 7, не оказывая на него никакого влияния, в то время, как поршень 8 наносит удар по бойку 10 (см. фиг.2). В этом положении поршень 8, открывает выхлопное радиальное отверстие 21, выпуская воздух из подпоршневой части камеры 4 и надпоршневой части камеры 3. Одновременно открывается радиальный канал 12, и воздух поступает в расточку 19 надпоршневой части камеры 4, а через отверстия 6 перегородки 5 в подпоршневую часть камеры 3 и поршень 7 совершает рабочий ход, а поршень 8 холостой ход. В конце хода поршень 7 наносит удар по бойку 10, а поршень 8 перемещается вниз (см. фиг.3), открывая выхлопное радиальное отверстие 21 и воздух из надпоршневой части камеры 4 и подпоршневой части камеры 3 выходит в атмосферу. В этом положении закрывается радиальный канал 12 и открывается радиальный канал 13, из которого воздух поступает в расточку 20. Далее цикл повторяется. В данной конструкции воздухораспределительным узлом является сам поршень 8, так как воздухораспределение осуществляется за счет наличия в нем внутренних каналов 11, 12 и 13. Кроме того, по сравнению с прототипом, воздушный продольный канал 9 выполнен внутри цилиндров 1 и 2, а не в стенках корпуса, что позволяет исключить сложные технологические операции при изготовлении пневмоударника. Так как исключается необходимость внутри стенок корпуса растачивать протяженные воздушные каналы, а достаточно лишь выбрать в поршнях 7 и 8 по наружной поверхности прорези под размер продольного канала 9.
Данная конструкция двухпоршневого пневмоударника по сравнению с прототипом проста и надежна, имеет меньшую массу и габариты, а также проста в изготовлении.