ПЕРФОРАТОР
PERFORATOR

Изобретение относится к горной и строительной промышленности и может быть использовано для бурения шпуров в любых многоструктурных породах с твердыми включениями, например, апатитонефелиновой руды.
Известен двухпоршневой перфоратор (а.с. №140228, м. кл. E21C 3/04, БИ №7, 1989), включающий корпус, два поршня, кулачковую муфту, гранбуксу, воздухораспределительное устройство и уплотнительное кольцо. Такое устройство снабжается двухмассным ударником с целью снижения вибрации, передаваемой на корпус, и не способно решать задачи по повышению к.п.д. удара и интенсификации режимов бурения многоструктурных пород, состоящих из твердых и мягких компонентов.
2
1
2
Известен перфоратор по патенту Российской Федерации №2296850, м. кл. E21B 6/06, 19.10.2005), принятый за прототип, содержащий породоразрушающий инструмент, закрепленный на штанге, корпус с размещенным в нем поворотным механизмом и сдвоенным ударником, включающим основной и вспомогательный бойки, воздухораспределительную систему, поворотную и концевую буксы, при этом вспомогательный боек установлен в направляющих, его сечение имеет форму многогранника, а отношение длины бойка к его ширине выбирают из неравенства L/b≥1.5, причем соотношение масс сдвоенного ударника и штанги должно удовлетворять условию m>m(2R+R).
Однако в рассматриваемом перфораторе эффект «дребезга» вспомогательного бойка между основным бойком и штангой, позволяющий повысить к.п.д. удара и интенсифицировать процесс разрушения породы, не достаточно стабилен, вследствие «залипания» вспомогательного бойка и штанги. Боек не возвращается в исходное положение, так как давление в области соприкосновения бойка с основным ударником оказывается больше, чем давление в области штанги, в результате вспомогательный боек не отскакивает от штанги в конце рабочего хода.
Техническим результатом устройства является устранение указанных недостатков, а именно обеспечение надежного процесса «дребезга» вспомогательного бойка между основным бойком и штангой и отскок вспомогательного бойка от штанги в конце рабочего хода.
1
Технический результат достигается тем, что перфоратор, содержащий породоразрушающий инструмент, корпус с размещенным в нем поворотным механизмом и сдвоенным ударником, включающим основной и вспомогательный бойки, воздухораспределительную систему, поворотную и концевую буксы, согласно изобретению вспомогательный боек имеет внутреннюю полость с упругим элементом, выполненную в виде сужающейся и расширяющейся частей, причем минимальный диаметр полости D принимают больше диаметра правой концевой части воздухопроводной трубки, а максимальный диаметр D полости со стороны штанги выбирают из соотношения ,
1
где S - площадь контакта вспомогательного бойка со штангой;
2
S - площадь торцевого сечения штанги.
Такое выполнение перфоратора повышает надежность работы конструкции за счет обеспечения надежного процесса «дребезга» вспомогательного бойка между основным бойком и штангой и отскок вспомогательного бойка от штанги в конце рабочего хода.
Предлагаемый перфоратор поясняется чертежами. На фиг.1 показан перфоратор в момент удара основного бойка по вспомогательному; на фиг.2 показана конструкция вспомогательного бойка; на фиг.3 показано положение вспомогательного бойка и штанги в конце рабочего хода.
Перфоратор (фиг.1) содержит штангу 1 с закрепленной на ней коронкой 2, корпус 3 с размещенным в нем поворотным механизмом, сдвоенный ударник, состоящий из основного 4 и вспомогательного 5 бойков, воздухораспределительную систему, включающую воздухопроводную трубку 6, регулировочный вентиль 7, поворотную 8 и концевую 9 буксы, в последнюю входит хвостовик 10 штанги 1. Правая концевая часть 11 воздухопроводной трубки имеет уменьшенный по отношению к основной части диаметр.
1
Вспомогательный боек 5 (фиг.2) имеет внутреннюю полость, выполненную в виде сужающейся 12 и расширяющейся 13 частей, снабжен упругим элементом 14 (полиуретановая втулка) и твердосплавной шайбой 15, установленной перед упругим элементом, причем минимальный диаметр D полости принимают на 1 миллиметр больше диаметра правой концевой части 11 воздухопроводной трубки 6, для обеспечения свободного движения бойка вдоль трубки, а максимальный диаметр D полости со стороны штанги 1 выбирают из соотношения, при котором площадь контакта вспомогательного бойка не должна быть меньше 0,5 от площади торцевого сечения 16 штанги 1.
2
1
1
Работа перфоратора осуществляется следующим образом. Воздух из воздухораспределительной системы поступает в рабочую полость 17 перфоратора, давит на основной боек 4 и заставляет его двигаться слева навстречу вспомогательному бойку 5 и штанге 1. При этом основной боек 4 наносит удар по вспомогательному бойку (фиг.1), который, получив ударную энергию, отскакивает от него со скоростью, большей, чем скорость основного бойка, и самостоятельно наносит удар в торец 16 штанги 1 (фиг.3). С целью исключения «слипания» бойка и штанги и обеспечения надежного отскока вспомогательного бойка от штанги в конце рабочего хода давление P в полости со стороны штанги должно быть больше, чем давление P со стороны основного бойка, что обеспечивается тем, что правая полость вспомогательного бойка выполнена расширяющейся и площадь контакта бойка не должна быть меньше 0,5 площади торцевого сечения штанги. Давление P при этом регулируют при помощи вентиля 7.
В конце рабочего хода вспомогательный боек за счет обеспечения разности давлений отскакивает от штанги и движется в обратном направлении навстречу основному бойку, продолжающему свой ход навстречу штанге. Далее процесс повторяется.
Возникает серия повторяющихся кратковременных соударений вспомогательного бойка 5 со сближающимися основным бойком 4 и штангой 1, т.е. надежный эффект «дребезга».