Файл: Техника бурения при разработке месторождений полезных ископаемых..pdf

3. Воздухораспределительные устройства с откидным клапаном совершающим угловые перемещения, — мотылек (рис. 37). Досто­ инством воздухораспределительного устройства с откидным клапапом является надежность в работе. К недостаткам следует отнести

большой расход воздуха.

Анализ индикаторных диаграмм и перекидки клапана, записанных одно­ временно, показывает, что перемеще­ ние клапана начинается при равенстве давлений в рабочих камерах пневмати­ ческого цилиндра. Так как усилия, действующие на клапан, изменяются сравнительно медленно, то перекидка клапана происходит нечетко и с за­ позданием.

Таким образом, для обеспечения стабильной перекидки к клапану

необходимо приложить дополнительный импульс. В воздухораспре­ делительных устройствах II класса этот импульс создается в камере управления, питание которой осуществляется через дросселирующий зазор или дросселирующее отверстие (перфораторы фирмы «Медон»). Когда клапан находится в положении впуска воздуха на рабочий ход, камера управления 1 (рис. 38) заполняется сжатым воздухом. Термодинамические параметры в этой камере описываются уравне­ ниями, характеризующими заполнение глухой камеры. При рабочем ходе поршня-ударника, вследствие увеличения объема рабочей камеры 2, давление в ней понижается, что приводит к понижению давления и в воздухоприемной камере 3. Радиальный дросселиру­

«0

ющий зазор 4, который выполняет роль дросселя, должен быть выб­ ран таким, чтобы скорость падения давления в камере управления 1 была ниже, чем скорость падения давления в воздухоприемной камере 3. Термодинамические процессы периода истечения воздуха из камеры управления подчиняются адиабатическому закону.

Таким образом, в воздухораспределительных устройствах дан­

взаимодействующую с этой полостью площадку клапана. Как сказано выше, одновременно создается перепад давлений в камере управле­ ния 14 благодаря дросселирующему зазору 15. Двигаясь дальше, поршень-ударник открывает выхлопное окно 10, давление в камере рабочего хода 9 падает и вследствие разности давлений клапан переместится в положение на впуск воздуха в камеру обратного хода 11 (нижняя часть). Теперь сжатый воздух поступает в камеру обратного хода, однако поршень-ударник по инерции двигается вниз и наносит удар по буру 16. Совершив удар, поршень-ударник отскакивает от бура и, подхватываемый сжатым воздухом, начинает совершать обратный ход, поворачивая при этом буровую штангу.

61

Ход клапана обычно составляет 0,6—1,0 мы. Продолжительность перекпдкп клапана не превышает 0,004 с.

III. К третьему классу клапанных воздухораспределительны устройств относятся схемы воздухораспределения, у которых упра­ вление клапаном осуществляется давлением сжатого воздуха рабо­ чих камер и давлением сжатого воздуха на дополнительные площадки клапана, поступающего по системе каналов из воздухоприемиой

уменьшается. Одновременно увеличивается давление и на площадку

/3, камера которой заполняется сжатым воздухом.

Кмоменту нанесения удара клапан за счет повышенного давления на площадки / х и / 2 перекинется к седлу 3. При обратном ходе пор- пшя-ударника после того, как последний закроет выхлопное окно 6, будут возрастать давления на площадки клапана / 2 и /4. В момент открытия выхлопа из камеры обратного хода происходит перекидка клапана снова на рабочий ход, и цикл повторяется.

Введение камер управления, сжатый воздух которых действует на площадки / 3 и /4, дает возможность дополнительно влиять на перекидку клапана и увеличить сечение радиального зазора 4,

62

не нарушая стабильной работы воздухораспределения. С этой целью в клапанной коробке 7 и седле 5 сделаны отверстия 8 ж9, сообща­ ющие камеры площадок / 3 и /4 с воздухоподводящей камерой 10. Сечение отверстий 8 и 9 выбирается таким образом, чтобы к моменту перекидки клапана суммарное давление на площадки f 1 и / 3 было несколько выше давления на площадки / 2 и /4 в конце рабочего хода и, наоборот, ниже в конце обратного хода поршня-ударника. Ка­ меры площадок / 3 и /4 спсобствуют торможению клапана при по­ садке на клапанную коробку и седло, предохраняя пластмассовый клапан от разрушения.

Рассмотренная схема позволяет избежать непроизводительных потерь сжатого воздуха на прямое продувание, так как дополни­ тельные площадки /3 и /4 позволяют управлять перекидкой клапана.

В табл. 14 приведена продолжительность перекидки клапана, изготовленного из различных материалов.

Т а б л и ц а 14

Продолжительность

Как видно из данных табл. 14, время перекидки алюминиевого клапана в 1,5 раза меньше времени перекидки стального клапана. Сокращение времени перекидки клапана позволяет улучшить термо­ динамический цикл перфоратора и снизить расход воздуха. Оче­ видно, что время перекидки капролонового клапана еще меньше, так как его масса в шесть раз меньше массы стального клапана.

IV. К четвертому классу относятся воздухораспределительны устройства, у которых управление регулирующим органом осуще­ ствляется давлением сжатого воздуха рабочих камер и давлением сжатого воздуха на дополнительные площадки фланца, поступаю­ щего по системе каналов из полостей рабочих камер.

Данный класс воздухораспределительных устройств относится к золотниковым воздухораспределениям. Он применяется в перфо­ раторах ПРЗО завода «Пневматика», в перфораторах фирмы «Ингерсол Ранд» (США) и перфораторах фирмы «Фурукава» (Япония). Схема золотникового воздухораспределения показана на рис. 41.

Золотник 1 имеет обычно трубчатую форму и выполнен по схеме принудительного управления, в связи с чем его конструктивные параметры имеют свои особенности. Золотник снабжен фланцем F, площадь которого значительно превышает площадь опорных торцов /,

63

находящихся во взаимодействии со сжатым воздухом в полостях, рабочего цилиндра. Благодаря этому для перекидки золотника требуется сравнительно небольшое давление сжатого воздуха, воз­ действующего на фланец F.

Трубчатый золотник 1 помещен в золотниковую коробку, кото­ рая состоит из корпуса 2, втулки 3 и седла 4. Из воздухоприемной камеры 5 по зазору между золотником, седлом и отверстиями 6 сжатый воздух поступает в камеру рабочего хода 7. Одновременно часть воздуха через отверстие 8 поступает в камеру фланца F и сме­ щает золотник влево (при запуске перфоратора). Поршень-удар- ипк 9 перемещается вправо, совершая рабочий ход. После перекрытия

Рис. 41. Схема золотникового воздухораспределения

выхлопного окна 10 в камере обратного хода происходит сжатие воздуха, который по каналам 11 поступает к золотнику, однако давление сжатого воздуха не передается на золотник, так как про­ точка 12 смещена от опорного торца корпуса 2 на 2—2,5 мм. Здесь имеет место так называемая «отсечка» сжатого воздуха. В первый период рабочего хода камеры фланца F сообщаются с атмосферой через отверстия 13 и 14, и золотник прижат к корпусу только уси­ лием, действующим на открытый торец.

После того как поршень-ударник откроет устье канала 15, сжа­ тый воздух поступит в левую камеру фланца F и переместит золотник вправо до упора в седло. Прежде чем сжатый воздух поступит в ка­ меру обратного хода 16, золотник проходит путь в 2—2,5 мм, на­ бирая при этом скорость для быстрого открытия щели. Это усовер­ шенствование введено для снижения непроизводительных утечек сжатого воздуха через выхлоп, так как в период перекидки сжатый воздух поступает одновременно в обе рабочие камеры, одна из кото­ рых соединена с атмосферой.

Для уменьшения времени перекидки золотника при заданном ходе h необходимо по возможности уменьшить массу золотника, увеличить силовой импульс на фланец F и снизить противодавление. Все же масса управляемого трубчатого золотника примерно в 2 раза

64