ударный механизм для ударного устройства и способ вскрытия выпускного отверстия

Формула изобретения

1. Ударный механизм для работающего аксиально в обоих направлениях ударного устройства для вскрытия или закрытия выпускного отверстия металлургического резервуара, включающий в себя выполненный с возможностью перемещения посредством нагнетаемой среды в осевом направлении трубчатый поршень (1) в корпусе (2) ударного механизма и центральный, соответственно, проксимальный, выполненный с возможностью подвода, соединенный по меньшей мере с одним инструментом, имеющий с обеих сторон ударную пяту передающий блок энергии ударов, а также средство переключения нагружения давлением трубчатого поршня, при этом трубчатый поршень (1) имеет с обеих сторон нагружаемые нагнетаемой средой, по существу радиальные нагружаемые поверхности (11, 11') и между трубчатым поршнем (1) и корпусом (2) ударного механизма имеет канавки для переключения нагружения нагнетаемой средой нагружаемых поверхностей и устройство сброса, соответственно, возврата среды, отличающийся тем, что в трубчатом поршне (1) расположена управляющая выемка (12), а в корпусе (2) ударного механизма - аксиально смещенные по меньшей мере две управляющие канавки (3, 3') для переключения нагружения нагнетаемой средой нагружаемых поверхностей (11, 11') трубчатого поршня, при этом управляющие канавки (3, 3') выполнены с возможностью альтернативного активирования при помощи средства (4) управления посредством соединительных каналов (31, 31', 42, 42').

2. Ударный механизм по п.1, отличающийся тем, что средство (4) управления ударного механизма имеет цилиндрическую выемку (41) с соединительными каналами (42, 42') к управляющим канавкам (3, 3') в корпусе (2) ударного механизма и посредством осевого позиционирования распределительного поршня (43) в выемке (41) может быть активирована соответственно одна из управляющих канавок (3, 3').

3. Ударный механизм по п.1 или 2, отличающийся тем, что распределительный поршень (43) может быть позиционирован в выемке (41) средства (4) управления вручную или против действия усилия пружины посредством нагнетаемой среды.

4. Ударный механизм по п.3, отличающийся тем, что подвод и отвод ударного устройства осуществляется на месте соответственно посредством нагнетаемой среды и, таким образом, положение распределительного поршня (43) в средстве (4) управления может регулироваться в зависимости от направления ударов ударного устройства.

5. Способ вскрытия или закрытия выпускного отверстия в снабженной огнеупорной футеровкой стенке металлургического резервуара с использованием ударного механизма по п.1 в ударном устройстве, при котором движение вперед и движение назад инструмента осуществляют с различной энергией ударов и/или с различной частотой ударов.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что переключением энергии ударов и/или частоты ударов инструмента предпочтительным образом управляют посредством изменения движения ударного устройства вперед на движение назад.

7. Способ по п.5 или 6, отличающийся тем, что инструмент осуществляет движение вперед с более низкой энергией ударов и более высокой частотой ударов, а движение назад с более высокой энергией ударов и более низкой частотой ударов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к ударному механизму для работающего аксиально в обоих направлениях ударного устройства, в частности ударному механизму для бурильного молотка для вскрытия и, при известных условиях, закрытия выпускного отверстия металлургического резервуара, включающему перемещающийся посредством нагнетаемой среды в осевом направлении трубчатый поршень в корпусе ударного механизма и центральный, соответственно, проксимальный, подаваемый, соединенный, по меньшей мере, с одним инструментом, имеющий с обеих сторон ударную пяту передающий блок энергии ударов, а также средство переключения (реверсирования) нагружения давлением трубчатого поршня, при этом трубчатый поршень имеет с обеих сторон нагружаемые нагнетаемой средой, по существу радиальные нагружаемые (рабочие) поверхности давления и между трубчатым поршнем и корпусом ударного механизма имеет канавки для реверсирования нагружения нагнетаемой средой нагружаемых поверхностей и устройство сброса, соответственно, возврата среды.

Далее изобретение относится к способу вскрытия или закрытия выпускного отверстия в снабженной огнеупорной футеровкой стенке металлургического резервуара.

Из уровня техники известны и раскрыты, например, в ЕР 0 930 476 В1 пневматические или гидравлические молотки с ударным механизмом, который имеет нагружаемый соответственно аксиально с обеих сторон нагнетаемой средой трубчатый поршень. Такие ударные механизмы используются предпочтительно для устройств, которые обеспечивают в обоих направлениях движение инструмента вперед или назад, как средства для вскрытия или закрытия выпускных отверстий металлургических резервуаров и тому подобного.

Регулирование в границах энергии ударов, а также частоты ударов трубчатого поршня может осуществляться с большими издержками за счет средств перенастройки ударного устройства или путем регулирования расхода на единицу времени и/или давления подводимой нагнетаемой среды.

В металлургических резервуарах, таких как доменные печи и тому подобное, может быть выгодно для вскрытия выпускного отверстия (летки) в каменной кладке предусмотреть высокую частоту ударов и небольшую ударную силу инструмента.

При выведении после пробивки бурильного инструмента из летки, чтобы воспрепятствовать его зажатию, технологически предпочтительно использование максимально возможной силы обратных ударов, причем также с незначительной частотой ударов.

Задача изобретения состоит в том, чтобы устранить недостатки ударных механизмов вышеназванной конструкции для бурильного молотка и простым образом создать регулирование частоты ударов и силы ударов трубчатого поршня. Далее, при известных условиях, предполагается обеспечить переключение частоты ударов и ударной силы трубчатого поршня при изменении аксиального направления нагрузки инструмента в практическом применении, чтобы удовлетворить особые требования к бурильным устройствам, в частности, на металлургических производствах.

Далее, целью изобретения является предложить способ вскрытия или закрытия выпускных отверстий вышеназванного типа, который отличается усовершенствованной технологией при более высокой безопасности эксплуатации.

Эта задача решается за счет упомянутого ударного механизма, при этом в трубчатом поршне расположена управляющая выемка, а в корпусе ударного механизма - аксиально смещенные, по меньшей мере, две управляющие канавки для переключения нагружения нагнетаемой средой нагружаемых поверхностей трубчатого поршня, и переключающие канавки могут быть альтернативно (с чередованием) активированы при помощи средства управления посредством соединительных каналов.

Достигнутые благодаря изобретению преимущества видны по существу в том, что трубчатый поршень в зависимости от активации одной из смещенных в осевом направлении переключающих канавок выполняет различный путь смещения или ускорения и таким образом реализуются изменения в частоте ударов и ударной силе или энергии ударов. Таким образом, чем более длинным предусмотрен путь обратного хода трубчатого поршня для переключения нагружения нагнетаемой средой, тем меньше частота ударов и тем выше энергия ударов молотка, и наоборот.

В зависимости от желаемых критериев работы ударного механизма ударного устройства, простым средством управления можно регулировать эффективность переключающих канавок и, таким образом, устанавливать рабочие параметры.

Особенно простое и эффективное управление движением трубчатого поршня достигается, если соединенное с корпусом ударного механизма средство управления ударного механизма имеет цилиндрическую выемку с соединительными каналами к переключающим канавкам в корпусе ударного механизма и посредством осевого позиционирования распределительного поршня в выемке может быть активирована соответственно одна из переключающих канавок.

Эта форма осуществления средства управления имеет преимущество в том, что за счет простого смещения распределительного поршня в выемке создаются соответственно непосредственно эффективные, короткие соединения проточных каналов, которые обеспечивают точное переключение движения трубчатого поршня.

Согласно одному из вариантов исполнения согласно изобретению, распределительный поршень может быть позиционирован в выемке средства управления вручную или против усилия пружины посредством нагнетаемой среды.

Соответственно, как альтернатива может быть использовано автоматическое регулирование движения трубчатого поршня, если речь идет о гидравлическом или пневматическом ударном устройстве.

Если, в другом варианте исполнения изобретения, подвод и отвод ударного устройства осуществляется на месте соответственно посредством нагнетаемой среды и, таким образом, положение распределительного поршня устанавливается (настраивается) в средстве управления в зависимости от направления ударов ударного устройства, то на металлургических производствах, например, вскрытие или закрытие выпускного отверстия (летки) металлургических резервуаров может осуществляться оптимальным способом автоматически.

Другая цель изобретения в том, чтобы предложить предпочтительный способ с использованием уже раскрытого ударного механизма в ударном устройстве для вскрытия или, при известных условиях, закрытия выпускного отверстия в снабженной огнеупорной футеровкой стенке металлургического резервуара, достигается, если движение инструмента вперед или движение назад осуществляется с различной энергией ударов и/или с различной частотой ударов.

Огнеупорная облицовка, ее ремонт, а также набивная масса являются исключительно хрупкими и восприимчивы к образованию трещин. Следовательно, если при вскрытии выпускного отверстия металлургического резервуара инструмент приводится в действие с высокой энергией ударов, то в каменной кладке могут образоваться большие, воронкообразные сколы, требующие затратного ремонта. Переключение энергии ударов и/или частоты ударов инструмента позволяют выбрать соответственно наиболее благоприятную технологию ударного действия.

Если переключение энергии ударов и/или частоты ударов инструмента предпочтительным образом регулируется посредством изменения движения ударного устройства вперед на движение назад, то может быть достигнут усовершенствованный технологический способ обслуживания летки металлургического резервуара с большим экономическим эффектом.

Особенно благоприятным оказалось, когда инструмент осуществляет движение вперед с более низкой энергией ударов и более высокой частотой ударов, а движение назад с более высокой энергией ударов и более низкой частотой ударов.

Это позволяет оптимизировать бурильный процесс при обслуживании летки и практически исключает при движении вперед воронкообразный скол (отбой) в каменной кладке, а при обратном движении инструмента его удаление осуществляется без зажатия и с высокой скоростью.

Пример исполнения изобретения, который представляет собой лишь технический путь его осуществления, показан на чертеже и описывается ниже. При этом на фиг.1 показан ударный механизм со средством управления трубчатым поршнем.

Перечень позиций к чертежу призван облегчить взаимосвязь изображенных функциональных средств и деталей.

Представлено:

1 Трубчатый поршень

11, 11' Нагружаемые (рабочие) поверхности трубчатого поршня

12 Управляющая выемка в трубчатом поршне

13 Подвод нагнетаемой среды

2 Корпус ударного механизма

3, 3' Управляющие канавки в корпусе ударного механизма

31, 31' Соединительные каналы

4 Средство управления

41 Выемка в средстве управления

43 Распределительный поршень

5 Разгрузочная линия для разгруженной нагнетаемой среды

51 Разгрузочный канал в корпусе ударного механизма

На фиг.1 показан ударный механизм согласно изобретению, при этом не изображены передающий блок энергии ударов с расположенными с обеих сторон ударными пятами, а также инструмент/инструменты.

Трубчатый поршень 1 расположен с возможностью осевого перемещения в корпусе 2 ударного механизма и имеет дистальные нагружаемые (рабочие) поверхности 11 и 11 , которые каждый раз при нагружении одной поверхности нагнетаемой средой перемещают поршень 1.

Реверсирование нагружения давлением соответствующих нагружаемых поверхностей 11 и 11 трубчатого поршня 1 осуществляется обычным средством, при этом подача и отвод нагнетаемой среды переключается против действия усилия пружины посредством давления или сброса давления на исполнительном устройстве.

Для приведения в действие в ударном механизме согласно изобретению осуществляется подвод 13 нагнетаемой среды посредством выемки в корпусе 2 ударного механизма.

При нагружении нагружаемой поверхности 11 на трубчатом поршне 1 последний аксиально смещается в корпусе 2 до тех пор, пока не происходит соединение подвода 13 нагнетаемой среды с управляющей выемкой 12 в трубчатом поршне 1.

Это приводит к переключению нагружения давлением на нагружаемую поверхность 11, которая толкает трубчатый поршень в противоположном направлении.

Выемка 12 в трубчатом поршне переходит в две управляющие канавки 3, 3 с соединительными каналами 31, 31 к средству управления 4, в котором соединительные каналы 42, 42 идут дальше в выемку 41 с распределительным поршнем 43.

Распределительный поршень 43 имеет на наружной поверхности выемку, которая соединена с внутренней полостью и таким образом образует отводной канал для нагнетаемой среды, причем канал взаимодействует с отводящим средством 5 для разгруженной (т.е. при пониженном давлении) нагнетаемой среды.

Распределительный поршень 43 смещается пружиной, так что его выемка на наружной поверхности активирует либо соединительные каналы 31 в корпусе 2 ударного механизма и соединительные каналы 42 в средстве 4 управления, либо разнесенные в осевом направлении соединительные каналы 31 в корпусе 2 ударного механизма и соединительные каналы 42 в средстве 4 управления. Отсюда образуется альтернатива более короткого и более длинного пути перемещения трубчатого поршня 1 для переключения нагружения нагружаемых поверхностей 11 и 11 .

Позиционирование распределительного поршня 43 в средстве 4 управления предпочтительным образом может осуществляться соответственно нагнетаемой средой для придвигания и отвода бурильного молотка, так что достигается автоматически регулируемая его осевым направлением движения энергия ударов и/или частота ударов.