[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2734801C1 - Hammer - Google Patents

Hammer Download PDF

Info

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
Application number
RU2019126548A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Роберт Александрович Болотов
Original Assignee
Роберт Александрович Болотов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Роберт Александрович Болотов filed Critical Роберт Александрович Болотов
Priority to RU2019126548A priority Critical patent/RU2734801C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2734801C1 publication Critical patent/RU2734801C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J7/00Hammers; Forging machines with hammers or die jaws acting by impact
    • B21J7/20Drives for hammers; Transmission means therefor
    • B21J7/22Drives for hammers; Transmission means therefor for power hammers
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B1/00Percussion 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

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: invention relates to machine building and can be used in construction for driving piles and driving wells, as well as for cleaning bins and cars. Hammer comprises housing accommodating air receiver connected with compressed air source, as well as armature and armature of electromagnet. Core is made in the form of shell from diamagnetic material, in which there are electric coils and powder from electrical steel. Anchor is made in the form of shell from diamagnetic material with powder from electrotechnical steel and with sealing elements on external surface. Anchor is installed with formation between its shell and shell core volume connected to receiver. Anchor moves in case until it contacts with core under action of magnetic force and in reverse direction before collision with impact plate under action of air pressure in receiver and own weight.
EFFECT: result is increased frequency of slaps.
1 cl, 2 dwg

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-iron body 1 with guide grips 2, cover 3, piston 6 with a rod 7. Inside the cover there is a distribution device consisting of a rotary valve 5 and a rocker arm 4. After lifting the body 1 to a predetermined height, a rotary valve opens, which allows air leak into the atmosphere. As a result, the hammer body falls down under its own gravity and strikes.

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 housing 1 made of a diamagnetic material, which is mounted on a shock plate 2. In the housing 1 there is a receiver 3, an opening 4, a core shell 5 and an armature shell 6. The core shell 5 contains electric coils 7 and powder 8 made of electrical steel. On the outer surface of the shell of the armature 6, sealing elements 9 are installed, and inside there is powder 8. The impact plate 2 is installed on the pipe 10, and holes 11 are used to discharge air into the atmosphere from the pipe 10 and housing 1.

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 armature 6 is installed in the lower part of the housing 1. Then air is pumped into the receiver 3, which, through hole 4, enters the volume between the shell of the armature 6 and the shell of the core 5, and the formed volume is equal to 10% of the volume of the receiver 3. After filling the internal volume to a specified minimum pressure, the compressed air source is disconnected from the receiver 3.

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:

Figure 00000001
Figure 00000001

где Рmin - минимальное давление воздуха в ресивере 3;where P min is the minimum air pressure in the receiver 3;

S1- площадь оболочки якоря 6.S 1 - the area of the shell of the armature 6.

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 electric coils 7, which sum up the magnetic fluxes of all electric coils 7 and induce a magnetic force between the shells of the core 5 and the armature 6. The magnetic force acting on the shell of the armature 6, according to Maxwell's formula, will be equal to:

Figure 00000002
Figure 00000002

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 core 5 and the armature 6;

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 core 5 to the area of the shell of the armature 6.

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 armature 6 begins to move towards the shell of the core 5, only when the current in the electric coil 7 after the transient process caused by the inductance of the coil 7 reaches a maximum value. Moreover, the upward movement occurs with an increase in magnetic force due to a decrease in the air gap between the powders 8 of the core 5 and the armature 6, as well as an increase in pressure in the receiver 3 due to a decrease in the volume between the shells of the rod 5 and the armature 6. After the contact of the shells of the armature 6 with the core 5, electrical the coils 7 are turned off, and the kinetic energy of the armature shell 6 is transferred to the core shell 5 and the air in the receiver 3 due to the pressure increase. After stopping the shell of the armature 6, it will begin its reverse movement to the impact plate 3 under the action of the force of the maximum air pressure in the receiver 3 and its own weight. At the moment of elastic collision of the armature shell 6 with the shock plate 2, the armature shell 6 transfers its kinetic energy to the shock plate 2 and the pipe 10. After the impact, the electric coils 7 are switched on and the process is repeated.

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 electrical powder 8 and the volume of air between the shells of the rod 5 and the armature 6 according to the ratios:

N=P⋅V=P⋅S1⋅L=с⋅В20⋅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 receiver 3;

V - максимальный объем между оболочками стержня 5 и якоря 6;V is the maximum volume between the shells of the rod 5 and the armature 6;

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 core 5 to the area of the shell of the armature 6;

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 powders 8 in the shells of the core 5 and the armature 6;

μ0 - магнитная постоянная;μ 0 - magnetic constant;

S1 - площадь оболочки якоря 6;S 1 - the area of the shell of the armature 6;

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 core 5 and the armature 6. The speed of the device depends on the rise time of the current in the electric coil 7 in the transient process, which will be equal to:

Figure 00000003
Figure 00000003

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 coil 7;

Δ - максимальный зазор между порошками 8 якоря 6 и сердечника 5;Δ is the maximum gap between the powders 8 of the armature 6 and the core 5;

wК - количество витков в электрической катушке 7;w K - the number of turns in the electric coil 7;

S2 - площадь порошка 8 в сердечнике 5.S 2 - area of powder 8 in the core 5.

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 electric coil 7 and its increased resistance.

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 powder 8 of electrical steel with a saturation induction of 2.18T, a particle size of 50-80 10 -6 m and a coefficient of C = 0.365, the proposed device contains:

- якорь электромагнита 6 массой 2100 кг, ресивер 3 объемом 1,9 м3,- an anchor of an electromagnet 6 with a mass of 2100 kg, a receiver 3 with a volume of 1.9 m 3 ,

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 hammer mass 8000 kg, impact energy of 100 kJ, the number of beats per minute 35-40 piston stroke of 1.37 meters, the compressed air flow 26 m 3 / min at a pressure of 1 MPa, electric power of 600 kW compressor, device dimensions × 4730 1070 × 1270 mm, weight 11000 kg.

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 pipe 10. After replacing the pipe 10 filled with soil, the drilling process can continue.

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)

Молот, содержащий корпус и ударную плиту, отличающийся тем, что он снабжен расположенными в корпусе воздушным ресивером, соединенным с источником сжатого воздуха, сердечником и якорем электромагнита, при этом сердечник выполнен в виде оболочки из диамагнитного материала, в которой расположены электрические катушки и порошок из электротехнической стали, а якорь выполнен в виде оболочки из диамагнитного материала с порошком из электротехнической стали и с уплотнительными элементами на наружной поверхности и установлен с образованием между его оболочкой и оболочкой сердечника объема, соединенного с ресивером, и с возможностью перемещения в корпусе до контакта с сердечником под действием магнитной силы и в обратном направлении до соударения с ударной плитой под действием давления воздуха в ресивере и собственного веса. A hammer containing a body and an impact plate, characterized in that it is equipped with an air receiver located in the body, connected to a compressed air source, a core and an electromagnet armature, while the core is made in the form of a shell of diamagnetic material, in which electric coils and powder are located electrical steel, and the armature is made in the form of a shell of diamagnetic material with powder of electrical steel and with sealing elements on the outer surface and is installed with the formation between its shell and the shell of the core of a volume connected to the receiver, and with the ability to move in the housing until contact with the core under the influence of a magnetic force and in the opposite direction until it hits the impact plate under the influence of air pressure in the receiver and its own weight.
RU2019126548A 2019-08-21 2019-08-21 Hammer RU2734801C1 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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