Результат интеллектуальной деятельности: ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ МОЛОТОК

Изобретение относится к горной промышленности и строительству, в частности к устройствам ударного действия, и предназначено для разрушения прочных материалов искусственного и естественного происхождения.

Известно пневматическое устройство ударного действия (см., например, а.с. 514092, МКл. E21C 3/24, B25D 9/26, 1976 г.), содержащее корпус, продольные и радиальные каналы, камеры рабочего и холостого ходов, ударник, воздухораспределительное устройство, причем корпус выполнен с дополнительным продольным каналом, сообщающимся с камерами рабочего и холостого ходов посредством радиальных каналов, один от другого на расстоянии, не большем двойной длины ударника.

Пневматическое устройство ударного действия по а.с. 514092 обладает недостатками: наличием воздухораспределительного устройства любого типа, которое не адекватно согласуется с перемещением ударника, что приводит к задержке или опережению перекидки элемента воздухораспределительного устройства и не обеспечивает своевременный впуск воздуха в рабочие камеры; наличием дополнительного продольного канала с радиальными выходами-входами, расположенными один над другим на расстоянии, не большем двойной длины ударника, что приводит к перепуску части воздуха из камеры рабочего хода в камеру холостого хода перед его выпуском в атмосферу, как правило, с низким давлением отработавшего воздуха, что при его выпуске из обеих рабочих камер не обеспечивает ощутимой экономии воздуха, отбираемого из сети.

Также известен пневматический молоток (см., например, а.с. 1158341, МКл. B25D 9/26, 1985 г., прототип), содержащий корпус с впускными и выпускными клапанами, размещенный в нем ударник, разделяющий полость корпуса на камеры рабочего и холостого хода, периодически сообщающиеся между собой с помощью канала перепуска (вытеснения), выполненного в одном из элементов молотка, и рабочий инструмент, при этом выход канала вытеснения расположен на поверхности или корпуса, или ударника на участке между выпускными каналами и торцом ударника в момент контакта последнего с рабочим инструментом.

Техническое решение по а.с. 1158341 принято в качестве прототипа, как имеющего наибольшее количество существенных признаков, принятых в предлагаемом изобретении.

Прототип обладает следующими недостатками.

1. Значительная часть непроизводительного расхода воздуха в период ее сообщения с атмосферой при открытом выпускном канале.

2. Выполнение канала перепуска в стенке корпуса требует значительного увеличения толщины стенки корпуса.

Отмеченные недостатки прототипа исключаются полностью или частично, если внести изменения в конструктивную часть прототипа.

1. В рабочем цикле камеры холостого хода используется повторно только часть воздуха камеры рабочего хода перед его выпуском в атмосферу. Это обуславливает в цикле камеры холостого хода увеличение противодавления, что вызывает торможение ударника и снижение его предударной скорости и, как следствие, снижение частоты и энергии удара.

Перепускаемую часть воздуха из камеры рабочего хода в камеру холостого хода можно увеличить, чем повысить экономичность рабочего цикла молотка за счет исключения отбора воздуха из сети для камеры холостого хода. Для этого на расчетном участке рабочего хода ударника канал вытеснения сообщает между собой камеры рабочего и холостого ходов от начала вытеснения из камеры рабочего хода до начала выпуска отработавшего воздуха из камеры холостого хода. При этом выпускной канал камеры рабочего хода отсутствует, а выпускной канал камеры холостого хода на весь период времени процесса вытеснения перекрыт боковой поверхностью ударника. Таким образом, камера рабочего хода непосредственно с атмосферой не сообщается.

2. Выполнение воздухопроводящего канала в стенке корпуса влечет увеличение толщины стенки в два раза, если каналы располагаются с одной стороны боковой поверхности корпуса. Если каналы располагаются с обеих сторон, то толщина стенок удваивается, и диаметральный размер заготовки для корпуса увеличивается соответственно D_y+(2b+d)+(2b+d)=D_y+4d=D₃ при d=2b, где b - толщина стенки с одной стороны канала d; d, D_y, D₃ - диаметр воздухопроводного канала, выполненного с одной стороны; диаметр внутреннего канала корпуса под расчетное значение диаметра ударника и диаметр заготовки с допуском на чистовую обработку наружной поверхности корпуса.

Диаметр D₃ заготовки можно свести к минимуму, если канал круглого сечения заменить каналом в виде паза, вскрытого с внутренней стороны стенки корпуса диаметром D_y, сохранив проходное сечение воздухопроводящего канала диаметром d. Таким образом, размер D₃ может быть уменьшен до D_у+(b+d)+(b+d)=D_y+3d=d₃ при d=2b для воздухопроводящего паза и обеих сторон боковой поверхности корпуса и с одной стороны до: D_y+2b+(b+d)=D_y+2,5d=D₃ при d=2b. Например, при d=10 мм и D_y=120 мм размер заготовки D₃ будет уменьшен соответственно со 160 мм до 150 мм при двухстороннем расположении пазов и до 145 мм при одностороннем расположении пазов.

Изобретение обуславливает снижение массы и расхода металла при изготовлении пневматического молотка.

Техническая задача для заявляемого пневматического молотка предусматривает усиление импульса сил давления воздуха разгона ударника при рабочем ходе и, как следствие, уменьшение расхода воздуха, увеличение скорости соударения, а также частоты и энергии удара при отсутствии поступления сжатого воздуха непосредственно из сети в камеру холостого хода при его стабильном поступлении из камеры рабочего хода, обеспечение надежности запуска пневматического молотка и уменьшение массы и расход материалов при изготовлении молотка.

Сущность предлагаемого технического решения пневматического молотка заключается в следующем. В пневматическом молотке, содержащем корпус с выпускными каналами, размещенный в нем ударник, разделяющий полость корпуса на камеры рабочего и холостого ходов, периодически сообщающиеся между собой посредством канала перепуска, постоянно открытого со стороны камеры холостого хода, крышку на торце корпуса со стороны камеры рабочего хода с впускным каналом в камеру рабочего хода и рабочий инструмент, причем канал перепуска выполнен в виде продольного паза на внутренней доковой поверхности полости корпуса и периодически сообщает камеры рабочего и холостого ходов между собой при перекрытом боковой поверхностью ударника канал выпуска из камеры холостого хода.

Использование пневматического молотка поясняется продольным разрезом, представленным на чертеже.

Пневматический молоток содержит корпус 1, ударник 2, образующий в полости корпуса 1 камеру 3 холостого хода и камеру 4 рабочего хода, рабочий инструмент 5 с концевой пружиной 6, рукоятку 7, кожух 8, охватывающий корпус 1 и образующий между корпусом и кожухом выпускную камеру 9, и крышку 10, смонтированную на торце корпуса 1 со стороны камеры 4 рабочего хода. В крышке 10 выполнен впускной канал 11 в камеру 4 рабочего хода. Для прохода воздуха из камеры 4 рабочего хода в камеру 3 холостого хода в стенке корпуса 1 со стороны полости выполнен перепускной продольный паз 12 с входом 13 с продолжением до выхода 14 в камеру 3 холостого хода. Выпуск отработавшего воздуха из камеры 3 холостого хода осуществляется через выпускной канал 14 в стенке корпуса 1 в выпускную камеру 9 и выпускное отверстие 15 в кожухе 8. Выпускной канал 14 периодически при сообщении между собой камеры 3 холостого хода и камеры 4 рабочего хода перекрывается боковой поверхностью ударника 2. В рукоятке 7 с ограничением крышкой 10 образована предкамера 16, соединенная каналом 17 в рукоятке 7 с сетью сжатого воздуха посредством устройства включения, которое на разрезе не показано и может быть любой известной конструкции.

Пневматический молоток работает следующим образом.

В исходном положении (см. чертеж) молоток рабочим инструментом 5 упирается в обрабатываемую среду, а ударник 2 находится в положении контакта с рабочим инструментом 5, удерживаемым концевой пружиной 6.

После включения молотка сжатый воздух из сети подканалу 17 поступает в предкамеру 16, откуда по впускному каналу 11 в крышке 10 воздух поступает в камеру 4 рабочего хода и одновременно по входу 13 продольного паза 12 с продолжением до выхода 14 в камеру 3 холостого хода.

Давление воздуха в камере 4 рабочего хода устанавливается по величине, меньшей сетевого, но достаточным для наполнения камеры 3 холостого хода, что обеспечивается проходным сечением перепускного продольного паза 12 с входным отверстием 13 и выходным отверстием 14 и перепуском воздуха из камеры 4 рабочего хода в камеру 3 холостого хода. Давление воздуха в камере 3 холостого хода является расчетным и достаточным по величине для образования силового импульса давления со стороны камеры 3 холостого хода для преодоления ударником 2 противодавления воздуха со стороны камеры 4 рабочего хода. Под действием импульса сил давления воздуха со стороны камеры 3 холостого хода ударник 2 начнет свое движение в сторону крышки 10, совершая холостой ход.

Перемещаясь в сторону крышки 10, ударник 2 открывает выпускной канал 14 в стенке корпуса 1 и отработавший воздух выпускается из камеры 3 холостого хода через выпускной канал 14 в выпускную камеру 9 и далее через выпускное отверстие 15 в кожухе 8 в атмосферу, вследствие чего давление в камере 3 холостого хода устанавливается, близким по величине атмосферному давлению воздуха.

Преодолевая противодавление воздуха со стороны камеры 4 рабочего хода от сжатия имевшегося и поступающего через впускной канал 11 воздуха из предкамеры 16, ударник 2, исчерпав импульс холостого хода и достигнув расчетного положения, остановится. Под действием давления воздуха со стороны камеры 4 рабочего хода ударник 2 начнет ускоренное движение в сторону рабочего инструмента 5, совершая рабочий ход.

Перемещаясь в сторону рабочего инструмента 5, ударник 2 перекрывает последовательно входное отверстие 13 перепускного продольного паза 12 и канал 14 выпуска отработавшего воздуха из камеры 3 холостого хода. Перемещение ударника 2 приводит к увеличению объема камеры 4 рабочего хода, давление воздуха в которой существенно не снижается, так как с понижением давления воздуха в камере 4 рабочего хода увеличивается его поступление из предкамеры 16 через канал 11, что позволяет поддерживать в камере 4 рабочего хода расчетное давление воздуха, а следовательно, обеспечивать ударнику 2 необходимую величину импульса силы давления воздуха при рабочем ходе.

Перемещаясь, ударник 2 открывает входное отверстие 13 перепускного паза 12, в результате чего воздух из камеры 4 рабочего хода поступает по перепускному продольному пазу 12 в объем камеры 3 холостого хода. Давление воздуха в камере 3 холостого хода будет незначительным, так как ударником 2 сжимается только отсеченный в камере воздух, что обусловило противодавление, существенно не влияющее на торможение ударника 2.

Преодолевая силу противодавления сжатого воздуха и вновь поступающего по перепускному продольному пазу 12 в камеру 3 холостого хода, ударник 2 наносит удар по рабочему инструменту 5, в результате чего ему передается кинетическая энергия удара, приобретенная ударником 2 за период рабочего хода.

Последующий холостой ход будет осуществляться за счет импульса силы давления со стороны камеры 3 холостого хода и импульса отскока ударника 2 от рабочего инструмента 5. Далее ударный импульс от рабочего инструмента 5 будет передан обрабатываемой среде.