Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО МОЛОТА

Изобретение относится к строительной технике и может быть применено в качестве пневматического молота для разрушения карьерных негабаритов, мерзлого грунта, бетонных фундаментов и дорожного покрытия и т.п. материалов и конструкций.

Известно устройство пневматического молотка (А.с. СССР 1061982, 1983 г., Мкл. B25D 9/04, Е21С 3/24), содержащий корпус с цилиндрической полостью, размещенный в нем ударник со сквозным осевым каналом, разделяющий полостью корпуса на камеры рабочего и холостого ходов, кольцевой фланец с боковой стенкой и центральным сквозным отверстием, служащие для впуска сжатого воздуха в камеры и систему выпускных дросселей, периодически сообщающих камеры с атмосферой. Система выпускных дросселей выполнена в центральном сквозном отверстии и кольцевом фланце.

Недостатком описанного устройства является система воздухоотвода отработавшего воздуха: канал воздухоотвода в атмосферу имеет коленчатое окончание и разветвленное решение в виде веера каналов меньшего поперечного сечения с кольцевым сборником и отдельными каналами вывода воздуха в атмосферу, что обуславливает ступенчатое сжатие-расширение, увеличение местных сопротивлений и приводит к недовыпуску воздуха из камеры холостого хода, а следовательно повышению противодавлению воздуха в камере и снижению кинетической энергии единичного удара.

Известно так же устройство пневматического молотка (см., например, А.с. СССР 1172692, 1985 г. Мкл. B25D 9/04) содержащий цилиндрический корпус с рукояткой, выпускными каналами, проточной камерой, постоянно сообщающейся воздухоотводящим каналом с сетью сжатого воздуха, ударник, разделяющий полостью, корпуса на камеру рабочего хода, постоянно сообщающейся с проточной камерой и попеременно сообщающуюся с атмосферой, дроссель, перегородку с центральным отверстием, образующей с корпусом и рукояткой проточную камеру, коаксиально установленным корпусу и закрепленный в центральном отверстии перегородки стержнем. В стержне выполнены дополнительный воздухоподводящий канал к камере холостого хода, постоянно сообщающий ее с проточной камерой, и выпускной канал, на одном из торцов которого установлен дроссель, а другой сообщен с атмосферой. Ударник установлен коаксиально стержню с возможностью перемещения вдоль него.

Недостатками описанного устройства являются следующие:

- стержень-трубка является двухканальной, один из каналов является воздухоподводящим в камеру холостого хода, другой каналом воздухоотводящим с большим проходным сечением, чем воздухоподводящий, что приводит к увеличению диаметрального сечения стержня и ударника, следовательно, к увеличению их масс;

- для снижения массы ударника он выполнен с внутренней проточкой, со стороны камеры рабочего хода, что снижает прочность его стенок и устойчивость движения со стороны стержня-трубки;

- канал воздухоотвода в атмосферу имеет коленчатое окончание, что обуславливает увеличение местных сопротивлений на выпуске и затрудняет полное опорожнение камеры холостого хода.

- Наиболее близким по технической сущности заявляемому устройству является устройство пневмоударного механизма дроссельного-клапанного типа (патент РФ №2600581, 2016 г., МПК Е21С 37124. E25D.9/04), прототип, содержащее цилиндрический корпус, размещенный в нем ударник со сквозным осевым отверстием, разделяющий полость корпуса на камеры рабочего и холостого ходов, фланец с центральным отверстием и установленной в ней стержнем-трубкой, пропущенным через отверстие в стакане и закрепленный относительно него, во фланце выполнен дроссельный канал впуска сжатого воздуха из торцевой предкамеры, образованный между стаканом и кольцевым фланцем, снабженным в стакане каналом подвода воздуха из сети, со стороны камер холостого хода выполнена выточка, отсекающая кромка которой взаимодействует с глухим перепускным каналом-пазом или каналом-лыской, выполненными на боковой поверхности ударника с выходом на его торце со стороны камеры рабочего хода и сообщает камеры холостого и рабочего ходов в положении ударника опертого на хвостик рабочего инструмента. Канал в стержне-трубке снабжен радиальным каналом выпуска с выходом его в продольный осевой канал и атмосферу. Радиальный канал выпуска сообщает камеры холостого хода, с атмосферой при вскрытии его торцом ударника со стороны хвостовика рабочего инструмента, с продольным осевым каналом, в стержне-трубке.

Недостатками описанного устройства (прототипа) являются

- камеры рабочего и холостых ходов наполняются резко, чем создаются условия возрастания противодавления воздуха в них, что обуславливает, при рабочем ходе резкое торможение ударника и, следовательно, ведет к снижению предударной скорости и потере ударником кинетической энергии удара перед соударением с хвостовиком;

- при холостом ходе возрастает противодавления воздуха на торец ударника, что приводит к потере импульса сил давления со стороны холостого хода и как следствие преждевременному торможению, уменьшению перемещения ударника в сторону фланца, уменьшению участка разгона при рабочем ходе, и уменьшению кинетической энергии ударника при соударении с хвостовиком рабочего инструмента.

Следствием приведенных недостатков является снижение КПД использования внутренней энергии воздуха в рабочем процессе.

Отмеченные недостатки прототипа исключаются полностью или частично если исключить резкую подачу сжатого воздуха из торцевой предкамеры в камеру рабочего хода, следовательно, из нее в камеру холостого хода путем более глубокого расширения воздуха со стороны камеры рабочего хода,

Задачей заявляемого изобретения является повышение КПД использования внутренней энергии воздуха, увеличение энергию единичного удара и улучшить экономического показателя по удельному расходу воздуха в рабочем процессе пневматического молота путем снижения местных сопротивлений перепускного глухого канала, на боковой поверхности ударника, а так же подачи большего количества воздуха из камеры рабочего хода в камеры холостого хода, за счет наличия в камерах рабочего и холостого ходов кольцевых камер: со стороны камеры рабочего хода, аккумуляционной и камеры торможения с перепуском между ними; со стороны камеры холостого хода задней и передней перепускных камер, которые в зависимости от положения ударника будут сообщаться между собой.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для пневматического молота содержащее пневмоударный механизм дроссельно-клапанного типа, включающее рабочий инструмент с хвостовиком, цилиндрический корпус, стакан с каналом подвода воздуха из сети, закрепленный разъемно, относительно цилиндрического корпуса, кольцевой фланец с центральным каналом и дросселем впуска, торцевую предкамеру образованную между стаканом и кольцевым фланцем, размещенный в цилиндрическом корпусе ударник со сквозным осевым отверстием и перепускным глухим каналом на боковой поверхности и разделяющий полость цилиндрического корпуса на камеры рабочего и холостого ходов, установленную в центральном отверстии кольцевого фланца стержень-трубку, пропущенную через центральное отверстие в стакане и закрепленную относительно его, выточку в камере холостого хода, взаимодействующую с перепускным глухим каналом на боковой поверхности ударника радиальный канал выпуска в стержне-трубке с ее продолжением в виде осевого продольного канала с выходом в атмосферу и открываемый торцом ударника со стороны хвостовика рабочего инструмента, образованного между стаканам и цилиндрическим корпусом кольцевую дополнительную предкамеру, кольцевой фланец снабжен боковой стенкой и выполненным в нем каналом перепуска постоянно сообщающим торцевую предкамеру с кольцевой дополнительной предкамерой, выполненных со стороны камеры рабочего хода, кольцевую камеру торможения и кольцевую аккумуляционную камеру в виде кольцевых выточек, раздельных кольцевым буртиком, выполненные в стенке цилиндрического корпуса, на уровне кольцевых выточек, выполнены сквозные радиальные перепускные каналы, постоянно сообщающие кольцевую дополнительную предкамеру с кольцевой камерой торможения и кольцевой аккумуляционной камерой, выполненные в камере холостого хода, со стороны хвостовика рабочего инструмента, передняя кольцевая перепускная камера и задняя кольцевая перепускные камеры в виде выточек, разделенных кольцевым буртиком, так что при взаимодействии выточек с перепускным глухим каналом на боковой поверхности ударника, кольцевая камера торможения соединена с кольцевой аккумуляционной камерой, а в положении ударника опертого на хвостовик рабочего инструмента, передняя кольцевая перепускная камера и задняя кольцевая перепускная камера, сообщены с кольцевой аккумуляционной камерой и кольцевой камерой торможения, согласно изобретению перепускной глухой канал на боковой поверхности ударника выполнен в виде канал-паза, или канал-лыски с изменяющимся продольным сечением, увеличивающимся в сторону камеры холостого хода и образован криволинейной поверхностью с кривизной не ниже второго порядка, обращенной кривизной в сторону осевого сквозного отверстия ударника.

Для увеличения КПД использования внутренней энергии потока воздуха в камеру холостого хода путем его расширения перед выходом в камеру с последующим более полным расширением в камере холостого хода. Перепускной глухой канал выполнен в виде канал-паза с изменяющимся профильным сечением увеличивающимся в сторону камеры холостого хода и образован криволинейной поверхностью с кривизной второго порядка обращенной кривизной в сторону осевого отверстия в ударнике.

Для увеличения прочности конструкции ударника за счет увеличения площади его диаметрального сечения перепускной глухой канал выполнен в виде канал-лыски с изменяющимся продольным сечением, увеличивающимся в сторону камеры холостого хода и образован криволинейной поверхностью не ниже второго порядка, обращенный кривизной в сторону осевого сквозного отверстия ударника.

Исполнение пневматического молота поясняется чертежами. На фиг. 1 представлен продольный разрез молота с перепускным глухим канал-пазом на боковой поверхности ударника. На фиг. 2-е перепускным глухим каналом-лыской на боковой поверхности ударника.

Устройство для пневматического молота содержит цилиндрический корпус 1 с цилиндрической полостью 2, ударник 3, разделяющий полость 2 на камеру 4 рабочего хода и камеру 5 холостого хода, рабочий инструмент 6 с хвостовиком 7 со стороны камеры 5 холостого хода, закрепленный относительно корпуса 1 стакан 8 с осевым сквозным каналом 9 и каналом 10 подвода сетевого воздуха, уплотненно установленный на торец 11 корпуса 1, кольцевой фланец 12 с боковой стенкой 13 со сквозным отверстием 14 и дроссельным каналом 15 впуска сетевого воздуха из торцевой предкамеры 16, образованной между кольцевым фланцем 12 и стаканом 8. Ударник 3 выполнен с осевым сквозным отверстием 17 и перепускным глухим канал-пазом 18 (фиг. 1), или перепускным канал-лыской 19 (фиг. 2) на боковой поверхности ударника 3 без выхода на его торцы. Перепускной глухой канал-паз 18 (фиг. 1), или перепускной глухой канал-лыска 19 (фиг. 2) выполнены с изменяющимся продольным сечением увеличивающимся в сторону камеры 5 холостого хода и образован криволинейной поверхностью 20 с кривизной не менее второго порядка, обращенных кривизной в сторону осевого сквозного отверстия 17 ударника 3. В осевом отверстии 17 ударника 3 установлена стержень-трубка 21 с радиальным каналом 22 выпуска и его продолжением в виде продольного осевого канала 23 с выходом в атмосферу. Стержень-трубка 21 установлена уплотненно в осевом сквозном канале 9 стакана 8 и пропущена в сквозном отверстии 14 кольцевого фланца 12 и в осевом сквозном отверстии 17 ударника 3 с возможностью его перемещения относительно стержня-трубки 21.

Между стаканом 8 и корпусом 1 образована дополнительная кольцевая предкамера 24 постоянно сообщенная с торцевой предкамерой 17 радиальным каналом 25 впуска в боковой стенке 13 кольцевого фланца 12. В камере 4 рабочего хода со стороны кольцевого фланца 12 выполнена кольцевая камера 26 торможения и кольцевая аккумуляционная камера 27 образованные выточкой 28 и выточкой 29 с радиальным перепускными каналами 30 и 31 в стенке корпуса 1, разделенные внутренним кольцевым буртиком 32 и так, что суммарная длина выточек 28, 29 и буртика 32 не превышает длину перепускного глухого канал-паза 18 (фиг. 1), или длину перепускного глухого канал-лыски 19 (фиг. 2), на боковой поверхности ударника 3. В камере 5 холостого хода со стороны хвостовика 7 рабочего инструмента 6 выполнены передняя кольцевая перепускная камера 33 и задняя кольцевая перепускная камера 34 в виде выточек 35 и 36, раздельных между собой внутренним кольцевым буртиком 37 так, что при положении ударника 3 опертом на хвостовик 7 рабочего инструмента 6, перепускной глухой канал-паз 18 (фиг. 1), или перепускной глухой канал-лыска 19 (фиг. 2) на боковой поверхности ударника 3 передняя кольцевая перепускная камера 33 камеры 5 холостого хода сообщена с камерой 4 рабочего хода. Кольцевая аккумуляционная камера 27 разобщена, в зависимости от положения ударника 3, с кольцевой камерой 26 торможения кольцевым буртиком 32 и задней кольцевой перепускной камерой 34 кольцевым буртиком 38. Таким образом, в положении ударника 3, опертом на хвостовик 7 рабочего инструмента 6, сообщаются одновременно камеры 4, 26, 27 и камеры 5, 33, 34 между собой.

Устройство для пневматического молота работает следующим образом. После включения устройства пуска сжатый воздух посредством пневматического рукава подается через канал 10 в торцевую предкамеру 16, образованную стаканом 8 и кольцевым фланцем 12 с боковыми стенками 13. Из торцевой предкамеры 16 воздух поступает одновременно посредством радиального канала 25 впуска в дополнительную кольцевую предкамеру 24 и посредством дроссельного канала 15 в камеру 4 рабочего хода и соединенные с ней кольцевую камеру 26 торможения и кольцевую аккумуляционную камеру 27 выполненные в выточках 28 и 29, а так же в заднюю кольцевую перепускную камеру 34 в выточке 36 и посредством перепускного глухого канал-паза 18 (фиг. 1), или перепускного глухого канал-лыски 19 (фиг. 2) на боковой поверхности ударника 3 в переднюю кольцевую перепускную камеру 33 в выточке 35 и собственно в камеру 5 холостого хода со стороны хвостовика 7 рабочего инструмента 6. Одновременно воздух из дополнительной кольцевой предкамеры 24 посредством радиального перепускного канала 30 в стенке цилиндрического корпуса 1 в кольцевую камеру 26 торможения в выточке 28 и посредством радиального перепускного канала 31 в кольцевую аккумуляционную камеру 27 в выточке 29, а так же заднюю кольцевую перепускную камеру 34 в выточке 36 и далее посредством перепускного глухого канал-паза 18 (фиг. 1), или перепускного глухого канал-лыски 19 на боковой поверхности ударника 3 в кольцевую переднюю перепускную камеру 33 и камеру 5 холостого хода. За счет динамического напора двух потоков воздуха со стороны камеры 4 рабочего хода в замкнутом объеме камеры 5 холостого хода давление воздуха увеличивается из-за образования более уплотненного объема воздуха. При этом со стороны камеры 4 рабочего хода давление воздуха будет уменьшаться из-за проточности и большего объема в сравнении с объемом камеры 5 холостого хода. Таким образом из-за разницы давлений со стороны камеры 4 рабочего хода и камеры 5 холостого хода, ударник 3 начнет движение в сторону камеры 4 рабочего хода, совершая холостой ход. Преодолевая противодавление воздуха со стороны кольцевой аккумуляционной камеры 27 и камеры 26 торможения, ударник 3 перемещаясь в сторону камеры 4 рабочего хода перекроет кольцевой буртик 32 или цилиндрического корпуса 1, далее откроет доступ воздуха в кольцевую заднюю перепускную камеру 34 и кольцевую переднюю перепускную камеру 33 со стороны камеры 5 холостого хода, в результате чего камера 5 холостого хода подзарядится и ударник 3 получит добавочный импульс давления и продолжит перемещение в сторону камеры 4 рабочего хода. Продолжая движение ударник 3 откроет буртик 32, в результате чего кольцевая камера 26 торможения сообщится с кольцевой аккумуляционной камерой 27, что понизит давление воздуха в камере 26 торможения и снизит противодавление воздуха на ударник 3, который к этому моменту откроет своим торцом со стороны осевого сквозного канала 17 выпускной радиальный канал 22 в стержне-трубке 21 и посредством продольного осевого канала 23 сообщится с атмосферой, в результате чего давление воздуха в камере 5 холостого хода понизится до атмосферного. Перемещаясь по инерции ударник 3 будет затормаживаться и остановится в расчетном положении без открытия кольцевым буртиком 38 сообщения кольцевой аккумуляционной камеры 27 с кольцевой задней камерой 34. Таким образом, кольцевая аккумуляционная камера 27 и кольцевая камера 26 торможения не сообщается посредством выпускного радиального канала 22 и продольного осевого канала 23 в стержне-трубке 21 с атмосферой. Сражу же после остановки, под действием сил давления воздуха со стороны камеры 4 рабочего хода и камеры 26 торможения ударник 3 начнет движение в сторону хвостовика 7 инструмента 6 совершая рабочий ход. При отсутствии противодавления воздуха со стороны кольцевой задней перепускной камеры 34, кольцевой передней перепускной камеры 33 и камеры 5 холостого хода и при поступлении воздуха из торцевой предкамеры 16 посредством дроссельного канала 15 впуска и воздуха из дополнительной предкамеры 24 через радиальный перепускной канал 29, а так же воздуха из кольцевой аккумуляционной камеры 2, поступающего через радиальный перепускной канал 30 и посредством перепускного глухого канал-паза 18 (фиг. 1) или перепускного глухого канал-лыски 19 (фиг. 2) на боковой поверхности ударника 3 воздух обтекая кольцевой буртик 38 наполняет кольцевую камеру 26 торможения. Под действием сил давления со стороны кольцевой камеры 26 торможения ударник 3 будет перемещаться ускоренно и после перекрытия кольцевого буртика 32 до начала открытия кольцевого буртика 37 и сообщения кольцевой аккумуляционной камеры 27 с кольцевой задней перепускной камерой 34. Перемещаясь далее, ударник 3 перекроет выпускной радиальный канал 22 и сообщение с атмосферой кольцевой задней перепускной камеры 34, кольцевой передней перепускной камеры 33 и собственно камеры 5 холостого хода посредством продольного осевого канала 23 в стержне-трубке 21 прекратится. С этого момента воздух из кольцевой аккумуляционной камеры 27 начнет перетекать в кольцевую заднюю перепускную камеру 34, кольцевую переднюю перепускную камеру 33 и камеру 5 холостого хода, и создавать противодавление и затормаживающее воздействие на ударник 3, которое будет преодолеваться силами давления воздуха на торец ударника 3 со стороны кольцевой аккумуляционной камеры 27 и кольцевой камеры 26 торможения. При одновременном поступлении воздуха в них через дроссельный канал 15 во фланце 12 из торцевой предкамеры 16 посредством радиальных перепускных каналов 30 и 31 воздуха из кольцевой дополнительной предкамеры 24. После перекрытия ударником 3 кольцевых буртиков 37 и 38 поступление воздуха в кольцевую переднюю перепускную камеру 33 и камеру 5 холостого хода прекратится, что позволит уменьшить силы противодавления и торможение ударника 3 и сохранить скорость движения к хвостовику 7 рабочего инструмента 6. При последующем движении ударник 3 откроет кольцевой буртик 37 и часть воздуха перетечет из кольцевой задней перепускной камеры 34, посредством перепускного глухого канал-паза 18 (фиг. 1), или перепускного глухого канал-лыски 19 (фиг. 2) на боковой поверхности ударника 3, в кольцевую переднюю перепускную камеру 33 и камеру 5 холостого хода, чем повысится количество и давление воздуха со стороны камеры 5 холостого хода. Перемещаясь к хвостовику 7 рабочего инструмента 6, ударник 3 верхним торцом откроет доступ сжатого воздуха из кольцевой аккумуляционной камеры 27 и кольцевой камеры 26 торможения, что повысит количество и давление воздуха со стороны кольцевой передней перепускной камеры 33 камеры 5 холостого хода. Преодолевая противодавление воздуха со стороны камеры 5 холостого хода ударник 3 под действием сил давления со стороны кольцевой аккумуляционной камеры 27 и кольцевой камеры 26 торможения наносит удар по хвостовику 7 рабочего инструмента 6. В результате соударения ударник 3 приобретает импульс от давления воздуха и дополнительный импульс отскока, что позволяет ему начать движение от хвостовика 7 в сторону камеры 4 рабочего хода. Далее рабочий цикл повторяется. Таким образом, камеры 4, 26, 27 формируют силовой импульс движения ударника 3 при его рабочем ходе, а камеры 5, 33, 34 формируют силовой импульс от давления воздуха, с добавлением импульса отскока ударника 3 после его соударения с хвостовиком рабочего инструмента 6, при холостом ходе ударника 3.

Использование заявляемого изобретения позволяет отработавший воздух выпускать только из камеры 5 холостого хода, а воздух из камеры 4 рабочего хода перепускается в камеру 5 холостого хода для повторного его использования в следующем цикле в камере 5 холостого хода. Функции перепускного глухого канал-паза 18 (фиг. 1), или перепускного глухого канал-лыски 19 (фиг. 2) на боковой поверхности ударника 3, без его выхода на торцы позволяют осуществить перепуски воздуха между кольцевыми камерами 27, 26 со стороны камеры 4 рабочего хода и между кольцевыми камерами 34 и 33 со стороны камеры 5 холостого хода, а так же из кольцевой аккумуляционной камеры 27 в кольцевую заднюю перепускную камеру 34, и осуществить устойчивый режим работы пневматического молота со сниженным непроизводительным расходом воздуха.