Результат интеллектуальной деятельности: Двухпоршневой пневмоударник

Изобретение относится к устройствам ударного действия с использованием двух поршней, движущихся возвратно-поступательно в противоположных направлениях, приводимых в действие давлением воздуха, и может быть использовано в виде отбойных молотков, пневмомолотов, выносных или погружных пневмоударников для бурения скважин.

Известен бесклапанный пневмоударник, включающий два соосно расположенных цилиндра, два поршня, размещенных внутри цилиндров, имеющих полости рабочего и холостого ходов, хвостовик и воздухораспределительный узел с каналами и отверстиями для подвода и отвода сжатого воздуха (см. описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №994714, МПК³ Е21С 3/24, опубликованное 07.02.1983 г.). В поршнях данного устройства выполнены кольцевые проточки, при этом полость рабочего хода каждого цилиндра сообщена с каналом для подвода сжатого воздуха через кольцевую проточку поршня другого цилиндра, а с каналом для отвода сжатого воздуха - через полость холостого хода другого цилиндра.

Недостатком данного пневмоударника является низкая надежность в работе, связанная с тем, что подача сжатого воздуха в полость рабочего хода цилиндра одного поршня происходит через полость цилиндра рабочего хода второго поршня, приводящая при крайнем правом или крайнем левом их положении к поступлению сжатого воздуха во все полости цилиндра. При этом давление во всех полостях цилиндров выравнивается и движение поршней становится невозможным.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является устройство ударного действия, включающее корпус с двумя соосно расположенными цилиндрическими полостями, разделенными перегородкой с отверстием, два поршня, расположенных внутри цилиндрических полостей, имеющих полости рабочего и холостого ходов, хвостовик, установленный соосно с поршнями, воздухораспределительный узел с воздухоподводящими и воздухоотводящими каналами равного диаметра и рабочий золотник в виде полого цилиндра, установленного в цилиндрической полости, с образованием камер (см. описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №785478, МПК³ Е21С 3/24, B25D 9/20, опубликованное 07.12.1980 г.). В данном устройстве воздухораспределительный узел выполнен в виде корпуса из двух частей с радиальными окнами, между торцами которых образована кольцевая полость, сообщающаяся с надпоршневыми полостями цилиндров, а золотник, представляет собой полый цилиндр с радиальными окнами и кольцевым выступом, расположенным в кольцевой полости, в котором установлена втулка с центральной перегородкой, разделяющей ее полость на две камеры - напорную и выхлопную. При этом первая камера сообщена с подпоршневой полостью первого из цилиндров и с надпоршневой полостью второго цилиндра, а выхлопная камера соединена с надпоршневой полостью первого цилиндра и с подпоршневой полостью второго цилиндра, а также через радиальные окна полого цилиндра и корпуса с атмосферой.

Прототипу свойственны такие же недостатки, как и аналогу, а именно низкая надежность, связанная с тем, что данный воздухораспределительный узел не обеспечивает начала работы устройства при произвольном стартовом положении поршней, отличающимся от крайнего сближения или удаления поршней, без специального дополнительного стартового устройства. При расположении обоих поршней в крайнем левом или крайнем правом положении происходит выпуск сжатого воздуха из обоих цилиндров в атмосферу, давление со всех сторон поршней и перегородки золотника выравнивается и движение поршней и золотника становится невозможным.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эксплуатационных характеристик и надежности работы за счет обеспечения пуска и работы поршней при их любом произвольном стартовом положении.

Этот технический результат достигается тем, что двухпоршневой пневмоударник, включающий корпус с двумя соосно расположенными цилиндрическими полостями, разделенными перегородкой с отверстием, два поршня, расположенные внутри цилиндрических полостей, имеющие полости рабочего и холостого ходов, хвостовик, установленный соосно с поршнями, воздухораспределительный узел с воздухоподводящими и воздухоотводящими каналами равного диаметра и рабочий золотник в виде полого цилиндра, установленного в цилиндрической полости, с образованием камер, согласно изобретению, корпус снабжен камерой подачи сжатого воздуха, один из поршней выполнен полым с полым штоком, а второй поршень выполнен сплошным с двумя сплошными штоками, один из которых установлен в полости другого поршня и отверстии перегородки между цилиндрами, а второй установлен соосно первому штоку с противоположной стороны поршня и снабжен толкателем, расположенным на его конце, при этом шток с толкателем выполнен переменного сечения и установлен с зазором с возможностью перемещения в полости рабочего золотника, снабженного подающей и отводящей кольцевыми проточками, причем подающая проточка соединена каналами с камерой подачи сжатого воздуха и с цилиндрическими полостями поршней, а отводящая проточка соединена воздухоотводящими каналами с атмосферой, причем проточки расположены на расстоянии друг от друга, равном трем диаметрам канала, ширина проточек равна диаметру канала, расстояние между каналами в зоне рабочего золотника равно одному диаметру канала, а ход рабочего золотника равен двум диаметрам канала.

В торцах рабочего золотника выполнены ступенчатые цилиндрические полости, на поршнях со стороны полости холостого хода цилиндра выполнены цилиндрические буферные выступы, а в полостях холостого хода цилиндров - буферные выемки, идентичные по форме и размерам выступам поршней.

Данный двухпоршневой пневмоударник позволит повысить эксплуатационные характеристики и надежность работы за счет обеспечения пуска и работы поршней при их любом произвольном стартовом положении.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен пневмоударник в одном из произвольных положений поршней и рабочего золотника, на фиг. 2 и 3 - то же в исходном рабочем положении поршней. На фиг. 1, 2 пунктирной линией обозначены каналы, расположенные в плоскостях, отличных от плоскости разреза, представленного на фигурах.

Двухпоршневой пневмоударник включает корпус 1 с двумя соосно расположенными цилиндрическими полостями 2 и 3, разделенными перегородкой 4 с отверстием, два поршня 5 и 6, расположенные внутри цилиндров 2 и 3, имеющие полости рабочего и холостого ходов, хвостовик 7, установленный соосно с поршнями 5 и 6, воздухораспределительный узел с каналами для подвода и отвода сжатого воздуха равного диаметра и рабочий золотник 8 в виде полого цилиндра, установленного в цилиндрической полости, с образованием камер 9 и 10. Корпус 1 снабжен камерой подачи сжатого воздуха 11. Поршень 5 выполнен полым с полым штоком 12, а поршень 6 выполнен сплошным с двумя сплошными штоками 13 и 14. Шток 13 установлен в полости поршня 5 и в отверстии перегородки между цилиндрами 4. Шток 14 установлен соосно штоку 13 с противоположной стороны поршня 6 и снабжен толкателем 15. При этом шток 14 выполнен переменного сечения и установлен с зазором с возможностью перемещения в полости рабочего золотника 8. Рабочий золотник 8 снабжен подающей 16 и отводящей 17 кольцевыми проточками. Подающая проточка 16 соединена каналами 18 и 19 с камерой подачи сжатого воздуха 11, а каналами 20 и 21 с цилиндрическими полостями поршней 2 и 3. Отводящая проточка 17 соединена воздухоотводящими каналами 22 и 23 с атмосферой. Проточки 16 и 17 расположены на расстоянии друг от друга, равном трем диаметрам канала, при этом ширина проточек 16 и 17 равна диаметру канала. Расстояние между каналами в зоне рабочего золотника 8 равно одному диаметру канала, а ход рабочего золотника 8 равен двум диаметрам канала. В торцах рабочего золотника 8 выполнены ступенчатые цилиндрические полости 24 и 25. На поршнях 5 и 6 со стороны полости холостого хода цилиндра выполнены цилиндрические буферные выступы 26 и 27, а в полостях холостого хода цилиндров - буферные выемки 28 и 29, идентичные по форме и размерам выступам 26 и 27 поршней 5 и 6.

Двухпоршневой пневмоударник работает следующим образом.

При произвольном начальном положении поршней 5 и 6 и рабочего золотника 8, например, в нижнем положении (фиг. 1) сжатый воздух из камеры подачи сжатого воздуха 11 корпуса 1 поступает через канал 18, подающую кольцевую проточку 16, канал 21 в цилиндрические полости 2 и 3. При этом поршень 5 остается на месте, а поршень 6 перемещается в верхнее положение (фиг. 2) и воздух из полости 3 через канал 20, кольцевую проточку 17 и воздухоотводящий канал 23 выходит в атмосферу. Одновременно рабочий золотник 8 перемещается за счет толкательного движения штока 14 в верхнее положение (фиг. 2) и пневмоударник переходит в исходное рабочее положение. Затем сжатый воздух из камеры подачи сжатого воздуха 11 корпуса 1 поступает через канал 19, подающую кольцевую проточку 16, канал 20 в цилиндрические полости 2 и 3. При этом поршни 5 и 6 движутся навстречу друг другу, а из полостей 2 и 3 воздух через канал 21, кольцевую проточку 17 и воздухоотводящий канал 22 выходит в атмосферу. Одновременно рабочий золотник 8 перемещается за счет толкателя 15 в нижнее положение (фиг. 3). В это время шток 13 совершает ударное действие по хвостовику 7. Затем поршни 5 и 6 движутся в противоположном направлении (фиг. 2) и шток 12 совершает ударное действие по хвостовику 7. В результате работы пневмоударника поршни 5 и 6 совершают возвратно-поступательное движение и наносят поочередные удары по хвостовику 7.

Данная конструкция пневмоударника позволяет привести поршни 5 и 6 из любого произвольного их положения в исходное рабочее положение, что повышает надежность работы. Наличие буферных цилиндрических выступов 26, 27 и буферных выемок 28, 29 в полостях рабочего хода цилиндров 2 и 3 позволяют смягчить удар холостого хода поршней 5 и 6 о корпус 1 и уменьшают отдачу при работе устройства, что повышает эксплуатационные характеристики пневмоударника. Наличие в рабочем золотнике 8 ступенчатых цилиндрических полостей 24 и 25 позволяет облегчить золотник 8, а также обеспечить толкательное воздействие на золотник 8 штока с переменным сечением 14 и толкателя 15.

Расположение проточек 16 и 17 на расстоянии друг от друга, равном трем диаметрам канала, и выполнение их шириной, равной диаметру канала, а также расположение каналов в зоне рабочего золотника 8 на расстоянии, равном одному диаметру канала, позволяет избежать полного перекрытия каналов при подаче и отводе воздуха из цилиндров 2, 3 поршней 5, 6 и, следовательно, повысить надежность работы устройства.

Данная конструкция позволит по сравнению с прототипом повысить эксплуатационные характеристики и надежность работы пневмоударника.