RU2734801C1 - Hammer - Google Patents
Hammer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2734801C1 RU2734801C1 RU2019126548A RU2019126548A RU2734801C1 RU 2734801 C1 RU2734801 C1 RU 2734801C1 RU 2019126548 A RU2019126548 A RU 2019126548A RU 2019126548 A RU2019126548 A RU 2019126548A RU 2734801 C1 RU2734801 C1 RU 2734801C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shell
- core
- armature
- receiver
- powder
- Prior art date
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000002889 diamagnetic material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 5
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 3
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 3
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- 241000273930 Brevoortia tyrannus Species 0.000 description 1
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 108091092456 miR-1985 stem-loop Proteins 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
- B21J7/00—Hammers; Forging machines with hammers or die jaws acting by impact
- B21J7/20—Drives for hammers; Transmission means therefor
- B21J7/22—Drives for hammers; Transmission means therefor for power hammers
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B1/00—Percussion drilling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Electromagnets (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в качестве кузнечного и прессового оборудования, в строительстве для забивки свай и проходки скважин, а также пневматических генераторов для очистки бункеров и вагонов.The proposed invention relates to the field of mechanical engineering and can be used as forging and pressing equipment, in construction for driving piles and driving wells, as well as pneumatic generators for cleaning bunkers and wagons.
Известен паровоздушный молот (Белецкий Б.Ф. «Строительные машины и оборудование» Ростов-на-Дону 2002 г. стр. 216 рис. 14.2а - прототип). Известное устройство содержит массивный чугунный корпус 1 с направляющими захватами 2, крышки 3, поршня 6 со штоком 7. Внутри крышки размещено распределительное устройство, состоящее из поворотного крана 5 и коромысла 4. После подъема корпуса 1 на заданную высоту открывается поворотный кран, который позволяет воздуху вытекать в атмосферу. В результате корпус молота под действием собственной силы тяжести падает вниз и наносит удар.Known steam-air hammer (Beletsky BF "Construction machines and equipment" Rostov-on-Don 2002, p. 216 Fig. 14.2a - prototype). The known device contains a massive cast-
Это устройство изображено на Фиг. 1 и принято за прототип. Оно имеет ряд существенных недостатков:This device is shown in FIG. 1 and taken as a prototype. It has a number of significant disadvantages:
- высокие затраты энергии на сжатие и расход воздуха;- high energy consumption for compression and air consumption;
- низкую частоту ударов.- low frequency of impacts.
Задачей предполагаемого изобретения является повышение частоты ударов и снижение расхода энергии.The object of the proposed invention is to increase the frequency of impacts and reduce energy consumption.
Поставленная задача имеет развитие в том, что сердечник и якорь электромагнита содержат оболочку из диамагнитного материала, причем в оболочке сердечника установлены электрические катушки и порошок из электротехнической стали, а на оболочке якоря установлены уплотнительные устройства, а внутри порошок из электротехнической стали.The problem posed has a development in that the core and the armature of the electromagnet contain a shell of a diamagnetic material, and electric coils and powder made of electrical steel are installed in the shell of the core, and sealing devices are installed on the shell of the armature, and inside the powder is made of electrical steel.
На Фиг. 2 представлено предлагаемое устройство, например для проходки скважин большого диаметра, (вид фронтальный). Оно содержит корпус 1, выполненный из диамагнитного материала, который установлен на ударную плиту 2. В корпусе 1 установлены ресивер 3, отверстие 4, оболочка сердечника 5 и оболочка якоря 6. Оболочка сердечника 5 содержит электрические катушки 7 и порошок 8 из электротехнической стали. На наружной поверхности оболочки якоря 6 установлены уплотнительные элементы 9, а внутри порошок 8. Ударная плита 2 установлена на трубу 10, а для сброса воздуха в атмосферу из трубы 10 и корпуса 1 служат отверстия 11.FIG. 2 shows the proposed device, for example, for drilling large-diameter wells (frontal view). It contains a
Молот работает следующим образом. В исходном положении оболочка якоря 6 установлена в нижней части корпуса 1. Затем в ресивер 3 закачивают воздух, который через отверстие 4 поступает в объем между оболочкой якоря 6 и оболочкой сердечника 5, причем образованный объем равен 10% объема ресивера 3. После заполнения воздухом внутреннего объема до заданного минимального давления источник сжатого воздуха отключают от ресивера 3.The hammer works as follows. In the initial position, the shell of the
После заполнения внутреннего объема сжатым воздухом на оболочку якоря 6 действует сила:After filling the internal volume with compressed air, the force acts on the shell of the armature 6:
где Рmin - минимальное давление воздуха в ресивере 3;where P min is the minimum air pressure in the
S1- площадь оболочки якоря 6.S 1 - the area of the shell of the
Затем подается напряжение на электрические катушки 7, которые суммируют магнитные потоки всех электрических катушек 7 и индуцируют магнитную силу между оболочками сердечника 5 и якоря 6. Магнитная сила, действующая на оболочку якоря 6, согласно формуле Максвелла будет равна:Then voltage is applied to the
где В - индукция магнитного поля в воздушном зазоре между оболочками сердечника 5 и якоря 6;where B is the magnetic induction in the air gap between the shells of the
μ0 - магнитная постоянная;μ 0 - magnetic constant;
с - коэффициент равный отношению площади оболочки сердечника 5 к площади оболочки якоря 6.c - coefficient equal to the ratio of the area of the shell of the
Под действием магнитной силы согласно формуле (2) оболочка якоря 6 начинает движение к оболочке сердечника 5, только тогда когда ток в электрической катушке 7 после переходного процесса, вызванного индуктивностью катушки 7, достигнет максимальной величины. Причем движение вверх происходит с увеличением магнитной силы за счет уменьшения воздушного зазора между порошками 8 сердечника 5 и якоря 6, а также увеличением давления в ресивере 3 за счет уменьшения объема между оболочками стержня 5 и якоря 6. После контакта оболочек якоря 6 с сердечником 5 электрические катушки 7 отключаются, а кинетическая энергия оболочки якоря 6 передается оболочке сердечника 5 и воздуху в ресивере 3 за счет роста давления. После остановки оболочки якоря 6 она начнет обратное движение к ударной плите 3 под действием силы максимального давления воздуха в ресивере 3 и собственного веса. В момент упругого соударения оболочки якоря 6 с ударной плитой 2, оболочка якоря 6 передает свою кинетическую энергию ударной плите 2 и трубе 10. После удара электрические катушки 7 включаются и процесс повторяется.Under the influence of the magnetic force according to the formula (2), the shell of the
В предлагаемом устройстве энергия удара существенно зависит от величины индукции насыщения электротехнического порошка 8 и объема воздуха между оболочками стержня 5 и якоря 6 согласно соотношениям:In the proposed device, the impact energy significantly depends on the value of the saturation induction of the
N=P⋅V=P⋅S1⋅L=с⋅В2/μ0⋅S1⋅L [Дж]N = P⋅V = P⋅S 1 ⋅L = s⋅V 2 / μ 0 ⋅S 1 ⋅L [J]
где Р - максимальное давление в ресивере 3;where P is the maximum pressure in the
V - максимальный объем между оболочками стержня 5 и якоря 6;V is the maximum volume between the shells of the
с - коэффициент равный отношению магнитной площади оболочки сердечника 5 к площади оболочки якоря 6;c - coefficient equal to the ratio of the magnetic area of the shell of the
В - индукция магнитного поля в воздушном зазоре между порошками 8 в оболочках сердечника 5 и якоря 6;B - magnetic field induction in the air gap between the
μ0 - магнитная постоянная;μ 0 - magnetic constant;
S1 - площадь оболочки якоря 6;S 1 - the area of the shell of the
L - расстояние между оболочками сердечника 5 и якоря 6. Быстродействие устройства зависит от времени роста тока в электрической катушке 7 в переходном процессе, которое будет равно:L is the distance between the shells of the
где τ - постоянная времени цепи состоящей из индуктивности и резистора;where τ is the time constant of a circuit consisting of an inductance and a resistor;
R - электрическое сопротивление катушки 7;R is the electrical resistance of the
Δ - максимальный зазор между порошками 8 якоря 6 и сердечника 5;Δ is the maximum gap between the
wК - количество витков в электрической катушке 7;w K - the number of turns in the
S2 - площадь порошка 8 в сердечнике 5.S 2 - area of
Таким образом, согласно формуле (3) в предлагаемом устройстве можно легко добиться быстродействия за счет малого количества витков электрической катушки 7 и ее повышенным сопротивлением.Thus, according to formula (3) in the proposed device, you can easily achieve speed due to the small number of turns of the
Согласно расчетам, при использовании порошка 8 из электротехнической стали с индукцией насыщения 2,18Т, размером частиц 50-80 10-6 м и коэффициенте С=0,365 предлагаемое устройство содержит:According to calculations, when using
- якорь электромагнита 6 массой 2100 кг, ресивер 3 объемом 1,9 м3,- an anchor of an
максимальное давление в ресивере 3 1,05МПа и минимальное давление 0,945 МПа. Электрическая мощность, потребляемая устройством 29410 Вт, число ударов в минуту 372 при ходе оболочки якоря 6 0.065 м. Энергия удара 100 кДж при диаметре 1420 мм, длине 2500 мм и массе 10000 кг.the maximum pressure in the receiver is 1.05 MPa and the minimum pressure is 0.945 MPa. The electrical power consumed by the device is 29410 W, the number of strokes per minute is 372 with an armature shell stroke of 6 0.065 m. The impact energy is 100 kJ with a diameter of 1420 mm, a length of 2500 mm and a mass of 10000 kg.
Аналогичные параметры устройства прототипа С-812 А соответственно равны:Similar parameters of the device of the prototype C-812 A are respectively equal:
- масса ударной части 8000 кг, энергия удара 100 кДж, число ударов в минуту 35-40, ход поршня 1,37 м, расход сжатого воздуха 26 м3/мин при давлении 1 МПа, электрическая мощность компрессора 600 кВт, габариты устройства 4730×1070×1270 мм, масса 11000 кг.- the
Сравнительный анализ показывает, что предлагаемое устройство, используя якорь электромагнита в качестве ударной части молота имеет высокую частоту ударов и практически на порядок меньше энергетические затраты. Также устройство при использовании его в качестве бурового станка не потребует буровые растворы и специальные насосы высокого давления для удаления грунта из скважины в процессе бурения, так как грунт в виде керна будет удаляться вместе с трубой 10. После замены заполненной грунтом трубы 10, процесс проходки можно продолжать.Comparative analysis shows that the proposed device, using an electromagnet armature as the striking part of the hammer, has a high frequency of strikes and almost an order of magnitude less energy consumption. Also, the device, when used as a drilling rig, will not require drilling fluids and special high-pressure pumps to remove soil from the well during drilling, since the soil in the form of a core will be removed along with
ЛитератураLiterature
1. Г.В. Буткевич, В.Г. Дегтярь, А.Г. Сливинская « Задачник по электрическим аппаратам» М. ВЫСШАЯ ШКОЛА 1977 г. стр. 111.1. G.V. Butkevich, V.G. Degtyar, A.G. Slivinskaya "Problem book on electrical devices" M. HIGH SCHOOL 1977 p. 111.
2. Х. Кухлинг « Справочник по ФИЗИКЕ» М. МИР 1985 г. стр. 112.2. H. Kuhling "Handbook of Physics" M. MIR 1985, p. 112.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019126548A RU2734801C1 (en) | 2019-08-21 | 2019-08-21 | Hammer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019126548A RU2734801C1 (en) | 2019-08-21 | 2019-08-21 | Hammer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2734801C1 true RU2734801C1 (en) | 2020-10-23 |
Family
ID=72948976
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019126548A RU2734801C1 (en) | 2019-08-21 | 2019-08-21 | Hammer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2734801C1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU281340A1 (en) * | ELECTROMAGNETIC HAMMER | |||
SU717311A2 (en) * | 1978-12-01 | 1980-02-25 | Институт Автоматики Ан Киргизской Сср | Electromagnetic impact member for drilling |
SU1119765A1 (en) * | 1983-04-05 | 1984-10-23 | Челябинский Филиал Научно-Исследовательского Института Технологии Тракторного И Сельскохозяйственного Машиностроения | Electric magnetic hammer |
WO1999032266A1 (en) * | 1997-12-19 | 1999-07-01 | Furukawa Co., Ltd. | Impact machine |
RU2502855C1 (en) * | 2012-04-11 | 2013-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" | Electromagnetic impact mechanism |
RU2630026C1 (en) * | 2016-05-24 | 2017-09-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Морской государственный университет имени адмирала Г.И. Невельского" | Electromagnetic hammer with linear electric motor drive |
EP2191095B1 (en) * | 2007-08-28 | 2018-01-24 | Flexidrill Limited | Magnetic hammer |
-
2019
- 2019-08-21 RU RU2019126548A patent/RU2734801C1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU281340A1 (en) * | ELECTROMAGNETIC HAMMER | |||
SU717311A2 (en) * | 1978-12-01 | 1980-02-25 | Институт Автоматики Ан Киргизской Сср | Electromagnetic impact member for drilling |
SU1119765A1 (en) * | 1983-04-05 | 1984-10-23 | Челябинский Филиал Научно-Исследовательского Института Технологии Тракторного И Сельскохозяйственного Машиностроения | Electric magnetic hammer |
WO1999032266A1 (en) * | 1997-12-19 | 1999-07-01 | Furukawa Co., Ltd. | Impact machine |
EP2191095B1 (en) * | 2007-08-28 | 2018-01-24 | Flexidrill Limited | Magnetic hammer |
RU2502855C1 (en) * | 2012-04-11 | 2013-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" | Electromagnetic impact mechanism |
RU2630026C1 (en) * | 2016-05-24 | 2017-09-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Морской государственный университет имени адмирала Г.И. Невельского" | Electromagnetic hammer with linear electric motor drive |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4799557A (en) | Electromagnetic pile driver | |
EA014201B1 (en) | Reciprocating electric machine | |
CA2912115C (en) | Oil-submersible linear motor oil extraction system | |
RU2734801C1 (en) | Hammer | |
CN109211305A (en) | High-speed ejection device for marble array | |
CN106246454B (en) | A kind of Pneumatic type wave energy generating device | |
WO2005072074A3 (en) | Working machine with an electromechanical converter | |
CN209483263U (en) | A kind of cable type hydraulic shock device with anti-rotation structure | |
CN103016291A (en) | Piston pump arranged in tube | |
CN110700257A (en) | High-energy ramming machine | |
CN103091704B (en) | Light air-pressure type shallow water area earthquake wave full-automatic trigger | |
RU173522U1 (en) | Percussion Internal Combustion Engine | |
CN212817122U (en) | Shoulder and neck massager | |
CN205596036U (en) | External force impacted style piezoelectric power generating device | |
SU397609A1 (en) | DEVICE FOR FORMATION WELLS IN GROUND | |
RU54381U1 (en) | ELECTRIC HAMMER | |
US3400534A (en) | High energy drive unit | |
RU2563577C1 (en) | Electromagnetic motor of back-and-forth movement | |
RU2148463C1 (en) | Pneumatic vibration-suppressing apparatus of forging hammer | |
RU162786U1 (en) | SHOCK DEVICE FOR DESTRUCTION OF VALVES IN BUNKERS | |
RU2381330C1 (en) | Electro-hammer | |
CN104265732A (en) | Air chamber buffer hydraulic cylinder | |
RU2480587C1 (en) | Impact action device | |
CN106444342A (en) | Hydraulic gravity type clocked flip-flop | |
CN2690455Y (en) | Electromagnetic soil beater |