|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] 1. Электромагнитный молот, содержащий корпус (1) с размещенными в нем симметрично относительно продольной оси корпуса двумя, тремя или четырьмя идентичными электромагнитными узлами (I, II), каждый из которых включает ферромагнитный якорь (2), размещенный внутри немагнитной направляющей трубы (3), на которой установлены силовые электромагниты прямого (4) и обратного (5) ходов, каждый из которых состоит из катушки (6) и охватывающего ее бокового магнитопровода (7) и двух торцевых магнитопроводов (8, 9), имеющих сквозные отверстия для прохождения якоря (2), боек (10), связанный с каждым из ферромагнитных якорей (2), например, коромыслом (11), с возможностью перемещения вдоль продольной оси корпуса и взаимодействия с рабочим инструментом (12), источник питания силовых электромагнитов с блоком коммутации, отличающийся тем, что коромысло выполнено плоским с центральным сквозным отверстием (17) для установки с зазором бойка и в зависимости от числа электромагнитных узлов, например двух, периферийными сквозными отверстиями (18) для установки с зазором ферромагнитных якорей (2), на бойке (10) и ферромагнитных якорях (2) с двух сторон на одинаковом расстоянии симметрично поверхности коромысла (11) установлены амортизаторы, каждый из которых выполнен в виде двух охватывающих боек колец (19, 20), между которыми размещен амортизирующий элемент (21), при этом одно кольцо (19) жестко связано с бойком, а второе (20), размещенное на бойке и ферромагнитных якорях ближе к коромыслу, подвижное, в нижней части торцевого магнитопровода (9) электромагнитов прямого хода (4) установлены амортизирующие устройства, выполненные в виде стаканов (22), жестко связанных с нижней частью торцевого магнитопровода и состоящих из двух связанных между собой цилиндров разного диаметра (23, 24) и амортизирующего элемента (25), при этом диаметр меньшего цилиндра (24) равен диаметру направляющей трубы (3), входит в нее не менее чем на толщину торцевого магнитопровода и выполнен из ферромагнитного материала, а цилиндр большего диаметра (23) связан с амортизирующим элементом (25).
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
1. Электромагнитный молот, содержащий корпус (1) с размещенными в нем симметрично относительно продольной оси корпуса двумя, тремя или четырьмя идентичными электромагнитными узлами (I, II), каждый из которых включает ферромагнитный якорь (2), размещенный внутри немагнитной направляющей трубы (3), на которой установлены силовые электромагниты прямого (4) и обратного (5) ходов, каждый из которых состоит из катушки (6) и охватывающего ее бокового магнитопровода (7) и двух торцевых магнитопроводов (8, 9), имеющих сквозные отверстия для прохождения якоря (2), боек (10), связанный с каждым из ферромагнитных якорей (2), например, коромыслом (11), с возможностью перемещения вдоль продольной оси корпуса и взаимодействия с рабочим инструментом (12), источник питания силовых электромагнитов с блоком коммутации, отличающийся тем, что коромысло выполнено плоским с центральным сквозным отверстием (17) для установки с зазором бойка и в зависимости от числа электромагнитных узлов, например двух, периферийными сквозными отверстиями (18) для установки с зазором ферромагнитных якорей (2), на бойке (10) и ферромагнитных якорях (2) с двух сторон на одинаковом расстоянии симметрично поверхности коромысла (11) установлены амортизаторы, каждый из которых выполнен в виде двух охватывающих боек колец (19, 20), между которыми размещен амортизирующий элемент (21), при этом одно кольцо (19) жестко связано с бойком, а второе (20), размещенное на бойке и ферромагнитных якорях ближе к коромыслу, подвижное, в нижней части торцевого магнитопровода (9) электромагнитов прямого хода (4) установлены амортизирующие устройства, выполненные в виде стаканов (22), жестко связанных с нижней частью торцевого магнитопровода и состоящих из двух связанных между собой цилиндров разного диаметра (23, 24) и амортизирующего элемента (25), при этом диаметр меньшего цилиндра (24) равен диаметру направляющей трубы (3), входит в нее не менее чем на толщину торцевого магнитопровода и выполнен из ферромагнитного материала, а цилиндр большего диаметра (23) связан с амортизирующим элементом (25).
Евразийское ои 026610 (13) В1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2017.04.28
(21) Номер заявки 201400845
(22) Дата подачи заявки
2014.07.15
(51) Int. Cl. E21B1/22 (2006.01) E02D 7/02 (2006.01) E21C37/18 (2006.01)
(54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ МОЛОТ
(43) 2016.01.29 (56) KZ-A4-23525
(96) KZ2014/045 (KZ) 2014.07.15 Ш^шТбЗ
(71)(72)(73) Заявитель, изобретатель и патентовладелец:
ЕДЫГЕНОВ ЕРИК КАЗТАЕВИЧ
(KZ)
Изобретение относится к горным машинам и предназначено для разрушения горных пород в массиве, негабаритов, измельчения бетонных блоков, разрушения фундаментов, асфальта, забивки свай и т. д.
Известен электромагнитный молот (Малов А.Т., Ряшенцев Н.П. и др. Электромагнитные молоты. -Новосибирск: Наука, 1979, с. 15, рис. 1.4), включающий катушки рабочего и холостого ходов, установленные на немагнитной направляющей и заключенные в магнитопровод, состоящий из ярма (корпуса), выполненного в виде отрезка стальной трубы, закрытого с торцов ферромагнитными полюсами, внутри направляющей размещен ферромагнитный боек с возможностью осевого перемещения, а в крайних полюсах установлены датчики, управляющие подачей импульсов тока в катушки в зависимости от положения бойка в направляющей.
В данном устройстве повышение энергии единичного удара ограничено заданными геометрическими параметрами катушек и номинальным током в них. Это сужает область использования данного устройства.
Этот недостаток устранен в электромагнитной машине ударного действия (статья Ляшкова В.И., Джакупбаева А.Н. и др. "Многокаскадная электромагнитная машина возвратно-поступательного движения". В сб. "Электрические импульсные системы". Материалы III Всесоюз. совещания по проблеме "Силовые импульсные системы", Новосибирск, 1976, с. 137-141), которая состоит из n силовых электромагнитов, установленных вдоль продольной оси ударной машины на немагнитной направляющей трубе, концевых и промежуточных датчиков положения, обеспечивающих перемещение ферромагнитного якоря в направляющей трубе, и рабочего инструмента.
Установка n силовых электромагнитов вдоль продольной оси ударной машины увеличивает ее габарит по высоте, что ограничивает использование этого устройства в условиях горного производства и особенно в стесненных условиях подземных рудников.
Этот недостаток устранен в известном техническом решении (а.с. СССР № 398742, БИ № 38, 1973 г.), в котором устройство для образования скважин содержит корпус, внутри которого размещен электромагнитный ударный блок, питаемый посредством тиристорных ключей от источника питания, и рабочий инструмент с наковальнями, установленный по продольной оси устройства, при этом электромагнитный ударный блок состоит из идентичных электромагнитных ударных узлов, которые установлены параллельно друг другу и продольной оси устройства, равномерно размещены по окружности вокруг этой оси на одинаковом расстоянии от нее, а каждый ударный узел содержит силовые обмотки прямого и обратного ходов, установленные на своей немагнитной направляющей, внутри которой размещен составной боек с возможностью продольного перемещения в этой направляющей и взаимодействующий через свою наковальню с рабочим инструментом, установленным по продольной оси устройства, а все наковальни смещены относительно продольной оси устройства.
Смещение наковален относительно продольной оси устройства при установке рабочего инструмента по продольной оси устройства предопределяет нанесение нецентральных ударов каждым бойком по рабочему инструменту. Это снижает эффективность передачи энергии удара от рабочего инструмента к обрабатываемому объекту, а значит и производительность устройства.
Этот недостаток устранен в известном наиболее близком техническом решении (Инн.патент РК № 23525, опубл. 02.2011 г.), в котором электромагнитная машина ударного действия, содержащая корпус с размещенными в нем симметрично продольной оси двумя или несколькими идентичными электромагнитными узлами, каждый из которых включает ферромагнитный боек, размещенный внутри немагнитной направляющей, на которой установлены силовые электромагниты прямого и обратного ходов, рабочий инструмент, установленный по продольной оси ударной машины, источник питания силовых электромагнитов с блоком коммутации. В электромагнитных узлах, установленных симметрично относительно продольной оси ударной машины, ферромагнитные бойки соединены между собой, например, коромыслом, которое пропущено через дополнительный боек, установленный по продольной оси ударной машины с возможностью перемещения вдоль этой оси и взаимодействия с рабочим инструментом.
При работе вышеуказанной машины наибольшие динамические нагрузки получает коромысло, через которое передается возвратно-поступательное движение от ферромагнитных бойков (якорей) дополнительному бойку. В процессе нанесения удара и некоторое время после жесткого удара боек испытывает отскок и одновременно по нему проходит обратная ударная волна. Возникающая за счет отскока и обратной ударной волны отрицательная динамическая энергия передается от бойка коромыслу. Одновременно с этим ферромагнитные бойки (якоря) некоторое время после отключения от электроэнергии электромагнитов прямого хода продолжают свое движение в прямом направлении по инерции, в результате чего возникает у коромысла так называемый "консольный эффект", создающий для коромысла изгибающий момент. Возникновение двух разнонаправленных сил, действующих на коромысло от действия обратной ударной волны и "эффекта консоли", способно вызвать большие деформации коромысла и привести к ее поломке, а, следовательно, и к снижению надежности ударной машины в работе.
Задачей изобретения является повышение надежности устройства в работе.
Технический результат изобретения - повышение надежности устройства в работе за счет снижения динамических нагрузок на коромысло.
Для этого в предлагаемом электромагнитном молоте, содержащем корпус с размещенными в нем
симметрично относительно продольной оси корпуса двумя, тремя или четырьмя идентичными электромагнитными узлами, каждый из которых включает ферромагнитный якорь, размещенный внутри немагнитной направляющей трубы, на которой установлены силовые электромагниты прямого и обратного ходов. Каждый из силовых электромагнитов состоит из катушки и охватывающего ее бокового магнито-провода и двух торцевых магнитопроводов, имеющих сквозные отверстия для прохождения якоря. Боек связан с каждым из ферромагнитных якорей, например, коромыслом, с возможностью перемещения вдоль продольной оси корпуса и взаимодействия с рабочим инструментом. Электромагнитный молот имеет источник питания силовых электромагнитов с блоком коммутации. Коромысло выполнено плоским с центральным сквозным отверстием для установки с зазором бойка и в зависимости от числа электромагнитных узлов, например двух, периферийными сквозными отверстиями для установки с зазором ферромагнитных якорей. На бойке и ферромагнитных якорях с двух сторон на одинаковом расстоянии симметрично поверхности коромысла установлены амортизаторы, каждый из которых выполнен в виде двух охватывающих боек и ферромагнитные якоря колец, между которыми размещен амортизирующий элемент, при этом одно кольцо жестко связано с бойком и с ферромагнитным якорем, а второе, размещенное на бойке и ферромагнитных якорях ближе к коромыслу, подвижное. В нижней части торцевого магнитопровода электромагнитов прямого хода установлены амортизирующие устройства, выполненные в виде стаканов, жестко связанных с нижней частью торцевого магнитопровода и состоящих из двух цилиндров разного диаметра и амортизирующего элемента, при этом диаметр меньшего цилиндра равен диаметру направляющей трубы, входит в нее не менее чем на толщину торцевого магнитопровода и выполнен из ферромагнитного материала, а цилиндр большего диаметра связан с амортизирующим элементом.
В результате упомянутых отличительных признаков электромагнитный молот приобрел иное свойство, которым он не обладал раньше, и суть которого заключается в том, что появилась возможность исключить при работе молота динамические нагрузки на коромысло и, кроме этого, увеличить предударную скорость движения бойка и повысить, тем самым, надежность молота в работе, энергию единичного удара и его производительность.
Выполнение коромысла плоским с центральным сквозным отверстием для установки бойка в отверстие с зазором и в зависимости от числа электромагнитных узлов, например двух, периферийными сквозными отверстиями для установки ферромагнитных якорей с зазором позволяет разгрузить коромысло в центральной части от динамического воздействия обратной ударной волны и отскока, а в периферийной части - от "эффекта консоли".
Установление на бойке и ферромагнитных якорях с двух сторон на одинаковом расстоянии симметрично поверхности коромысла амортизаторов позволяет синхронно осуществлять возвратно-поступательное движение бойка и ферромагнитныых якорей, что обеспечивает это движение без перекосов, а, следовательно, без повреждения направляющей трубы, что повышает надежность молота.
Выполнение амортизаторов в виде двух охватывающих боек и ферромагнитные якоря колец, между которыми размещен амортизирующий элемент, при этом одно кольцо жестко связано с бойком и с ферромагнитными якорями, а второе, размещенное на бойке и ферромагнитных якорях ближе к коромыслу, подвижное, позволяет при возвратно-поступательном движении ферромагнитных якорей и бойка, связанного с ними через коромысло, смягчить динамику взаимодействия этих подвижных элементов и, следовательно, повышает надежность машины в работе.
Установка в нижней части торцевого магнитопровода электромагнитов прямого хода амортизирующих устройств позволяет гасить кинетическую энергию якоря, которой тот еще обладает при подходе ферромагнитного якоря к нижнему торцевому магнитопроводу в момент отключения электромагнита прямого хода от электрической сети, и препятствовать дальнейшему движению якоря, что устраняет "эффект консоли", а, следовательно, повышает надежность устройства.
Выполнение амортизирующих устройств в виде стаканов, жестко связанных с нижней частью торцевого магнитопровода электромагнита прямого хода и состоящих из двух цилиндров разного диаметра и амортизирующего элемента, при этом диаметр меньшего цилиндра равен диаметру направляющей трубы, входит в нее не менее чем на толщину торцевого магнитопровода и выполнен из ферромагнитного материала, а цилиндр большего диаметра связан с амортизирующим элементом, позволяет гасить остаточную кинетическую энергию ферромагнитного якоря на амортизирующий элемент и объединенную массу связанных между собой цилиндров. При этом вхождение меньшего цилиндра с диаметром, равным диаметру направляющей трубы, на глубину не менее чем на толщину торцевого магнитопровода электромагнита прямого хода и выполнение его из ферромагнитного материала позволит увеличить скорость якорей при их движении внутри электромагнита за счет магнитного притяжения двух намагниченных ферромагнитных тел - якоря и цилиндра меньшего диаметра, а, следовательно, и бойка к моменту его взаимодействии с рабочим инструментом, что повышает надежность устройства в работе.
Таким образом, выполнение коромысла плоским с центральным сквозным отверстием для установки с зазором бойка и периферийными сквозными отверстиями для установки с зазором ферромагнитных якорей, установка на бойке и ферромагнитных якорях с двух сторон на одинаковом расстоянии симметрично поверхности коромысла амортизаторов, каждый из которых выполнен в виде двух охватывающих
боек колец, между которыми размещен амортизирующий элемент, установка в нижней части торцевого магнитопровода электромагнитов прямого хода амортизирующих устройств, выполненных в виде стаканов, жестко связанных с нижней частью торцевого магнитопровода и состоящих из двух связанных между собой цилиндров разного диаметра и амортизирующего элемента, при этом диаметр меньшего цилиндра равен диаметру направляющей трубы, входит в нее не менее чем на толщину торцевого магнитопро-вода и выполнен из ферромагнитного материала, а цилиндр большего диаметра связан с амортизирующим элементом, необходимы для снижения динамических нагрузок на подвижные элементы (коромысло, боек, ферромагнитные якоря) и обеспечения при этом увеличение скорости движения бойка к моменту взаимодействия его с рабочим инструментом, что, в свою очередь, повышает надежность и эффективность в работе электромагнитного молота.
Устройство поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематически изображен электромагнитный молот (продольный разрез), на фиг. 2 - элемент А фиг. 1, а на фиг. 3 - элемент Б фиг. 1.
Электромагнитный молот содержит (фиг. 1) корпус 1, в котором симметрично продольной оси ОО1 молота установлены идентичные электромагнитные узлы I и II (фиг. 1). Каждый электромагнитный узел включает ферромагнитный якорь 2, размещенный внутри немагнитной направляющей трубы 3, на которой установлены силовые электромагниты прямого 4 и обратного 5 ходов. Каждый силовой электромагнит включает силовую обмотку 6, заключенную в боковой магнитопровод 7 и закрытую с торцов торцевыми магнитопроводами: верхним 8 и нижним 9.
Ферромагнитные якоря 2 электромагнитных узлов I и II соединены между собой и бойком 10 при помощи коромысла 11. Боек 10 установлен по продольной оси OO1 молота с возможностью перемещения вдоль этой оси и взаимодействия с рабочим инструментом 12.
Импульсы тока в силовые обмотки 6 подаются от источника питания 13, а коммутация тока в этих обмотках осуществляется блоком коммутации 14. На приведенных чертежах источник питания 13 и блок коммутации 14 показаны схематически.
Коромысло 11 выполнено в виде жесткой стальной пластины с центральным 17 и периферийными 18 отверстиями. На бойке 10 и ферромагнитных якорях 2 с двух сторон на одинаковом расстоянии симметрично поверхности коромысла 11 установлены амортизаторы, выполненные в виде двух охватывающих боек 10 и ферромагнитные якоря 2 неподвижного 19 и подвижного 20 колец, между которыми размещен амортизирующий элемент 21 (фиг. 2).
В нижнем торцевом магнитопроводе 9 электромагнитов прямого хода 4 установлены амортизирующие устройства, выполненные в виде стаканов 22, жестко связанных с нижним торцевым магнито-проводом 9 и состоящих из двух связанных между собой цилиндров большого 23 и меньшего 24 диаметров и амортизирующего элемента 25 (фиг. 3).
Устройство работает следующим образом. При нахождении бойка 9 в крайнем нижнем положении (исходное состояние устройства) ферромагнитные якоря 2 электромагнитных узлов I и II внедрены в соответствующие обмотки 6 силовых электромагнитов обратного хода 5. При подаче импульсов тока в эти обмотки 6 от источника питания 13 посредством блока коммутации 14 на ферромагнитные якоря 2 начинают действовать электромагнитные силы со стороны силовых электромагнитов 5 обратного хода, и якоря 2 начинают в них втягиваться.
Так как на ферромагнитных якорях 2 и бойке 10 на одинаковом расстоянии от коромысла установлены амортизаторы, выполненные в виде двух охватывающих боек 9 и ферромагнитные якоря 2 неподвижного 19 и подвижного 20 колец, между которьми размещен амортизирующий элемент 21, то якоря 2 плавно без перекосов за счет амортизаторов, расположенных под коромыслом, одновременно начинают поднимать вверх и боек 10, так как он посредством коромысла 11 связан с ферромагнитными якорями 2. По мере подъема якоря 2 внедряются в обмотоки 6. В этот момент посредством блока коммутации 14 обмотки 6 силовых электромагнитов обратного хода 5 отключаются от источника питания 13, а обмотки 6 силовых электромагнитов прямого хода 4 подключаются к источнику питания 13.
Ферромагнитные якоря 2 под действием электромагнитных сил, действующих со стороны силовых электромагнитов прямого хода 4, а заодно и увлекаемый ими боек 10 резко меняют направление движения в сторону рабочего инструмента 12 (рабочий ход). При смене направления движения якорей и бойка возникают динамические нагрузки на коромысле 11, которые гасятся амортизаторами, расположенными под коромыслом, так как при своем движении коромысло 11 начинает действовать на подвижное кольцо 20 и через это кольцо на амортизирующий элемент 21, которое принимает на себя возникающие динамические нагрузки. Далее коромысло 11 действует на неподвижное кольцо 19, что позволяет без перекосов, т. к. амортизаторы бойка 10 и якорей 2 расположены на одинаковом расстоянии от поверхности коромысла 11, совершать рабочий ход бойку 10 и придающих ему кинетическую энергию ферромагнитным якорям 2.
В процессе движения внутри обмотки 6 электромагнита прямого хода 4 на ферромагнитные якоря
2, помимо основного магнитного поля, начинает действовать магнитное притяжение цилиндра меньшего диаметра 24 амортизирующего устройства, поскольку его диаметр равен диаметру направляющей трубы
3, входит в нее на глубину, равную толщине торцевого магнитопровода 9, и выполнен из ферромагнитного материала, что создает дополнительный силовой импульс, действующий на ферромагнитный якорь
2, увеличивает скорость движения якорей 2, а, следовательно, и скорость бойка 10, что повышает его кинетическую энергию и, как следствие, увеличивает при взаимодействии с рабочим инструментом 12 энергию единичного удара.
В момент взаимодействия бойка 10 с рабочим инструментом 12 посредством блока коммутации 14 обмотки 6 силовых электромагнитов прямого хода 4 отключаются от источника питания 13, а обмотки силовых электромагнитов обратного хода 5 подключаются к источнику питания 13.
Далее описанные выше процессы повторяются.
Данное изобретение может быть использовано в электромагнитных молотах с симметричным расположением электромагнитных ударных узлов. Такие ударные машины выгодно отличаются габаритами при достаточно больших значениях энергии единичного удара.
В предлагаемом устройстве достигнуто повышение надежности устройства в работе за счет снижения динамических нагрузок на один из основных узлов устройства - коромысло.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Электромагнитный молот, содержащий корпус (1) с размещенными в нем симметрично относительно продольной оси корпуса двумя, тремя или четырьмя идентичными электромагнитными узлами (I, II), каждый из которых включает ферромагнитный якорь (2), размещенный внутри немагнитной направляющей трубы (3), на которой установлены силовые электромагниты прямого (4) и обратного (5) ходов, каждый из которых состоит из катушки (6) и охватывающего ее бокового магнитопровода (7) и двух торцевых магнитопроводов (8, 9), имеющих сквозные отверстия для прохождения якоря (2), боек (10), связанный с каждым из ферромагнитных якорей (2), например, коромыслом (11), с возможностью перемещения вдоль продольной оси корпуса и взаимодействия с рабочим инструментом (12), источник питания силовых электромагнитов с блоком коммутации, отличающийся тем, что коромысло выполнено плоским с центральным сквозным отверстием (17) для установки с зазором бойка и в зависимости от числа электромагнитных узлов, например двух, периферийными сквозными отверстиями (18) для установки с зазором ферромагнитных якорей (2), на бойке (10) и ферромагнитных якорях (2) с двух сторон на одинаковом расстоянии симметрично поверхности коромысла (11) установлены амортизаторы, каждый из которых выполнен в виде двух охватывающих боек колец (19, 20), между которыми размещен амортизирующий элемент (21), при этом одно кольцо (19) жестко связано с бойком, а второе (20), размещенное на бойке и ферромагнитных якорях ближе к коромыслу, подвижное, в нижней части торцевого магнитопро-вода (9) электромагнитов прямого хода (4) установлены амортизирующие устройства, выполненные в виде стаканов (22), жестко связанных с нижней частью торцевого магнитопровода и состоящих из двух связанных между собой цилиндров разного диаметра (23, 24) и амортизирующего элемента (25), при этом диаметр меньшего цилиндра (24) равен диаметру направляющей трубы (3), входит в нее не менее чем на толщину торцевого магнитопровода и выполнен из ферромагнитного материала, а цилиндр большего диаметра (23) связан с амортизирующим элементом (25).
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
026610
- 1 -
026610
- 1 -
026610
- 1 -
026610
- 1 -
026610
- 4 -
026610
- 5 -
|
