Результат интеллектуальной деятельности: Пневматический молоток

Изобретение относится к области строительства, в частности к пневматическим машинам ударного действия, и может быть использовано при разрушении крепких материалов, а также может быть использовано в горном деле и машиностроении.

Известен пневматический молоток (патент РФ №2583575, 2016 года B25D 9/04, B25D 9/26), содержащий цилиндрический корпус, рабочий инструмент, удерживаемый относительно цилиндрического корпуса, рукоять с устройством впуска, перегородку с впускным дроссельным каналом и осевым отверстием, в котором установлена и закреплена трубка с продольным выпускным каналом; радиальным выпускным каналом, выходящим в ее боковой поверхности; кольцевую выпускную камеру с выпускным отверстием, образованную перегородкой, цилиндрическим корпусом и корпусом рукоятки; предкамеру, образованную корпусом рукояти и перегородкой, сообщенную посредством воздухоотводящего канала, с сетью сжатого воздуха; ударник со сквозным осевым каналом для пропуска упомянутой трубки, разделяющей полость цилиндрического корпуса на камеру рабочего хода со стороны перегородки, постоянно сообщенную с проточной камерой посредством впускного дросселя в перегородке; камеру холостого хода со стороны рабочего инструмента, периодически сообщенную посредством радиального и продольного выпускных каналов в трубке; выпускного канала, выполненного в перегородке с выходом в кольцевую выпускную камеру и, посредством выпускного отверстия в корпусе рукоятки, в атмосферную камеру, образованную корпусом рукоятки и воздухоотбойным кольцом в цилиндрическом корпусе; выточку в корпусе со стороны камеры холостого хода; перепускной канал на боковой поверхности ударника в виде наклонного паза под углом к образующей поверхности ударника с постоянно открытым выходом в торце ударника со стороны камеры рабочего хода.

Недостатком описанной конструкции является: наличие значительного противодавления воздуха со стороны камеры рабочего хода в конце холостого хода за счет сжатия воздуха движущимся ударником, которое усиливается при постоянном впуске сетевого воздуха из предкамеры посредством дроссельного канала в перегородке, в результате чего ударник преждевременно начинает торможение и не достигает расчетной величины хода; значительное противодавление воздуха в камере холостого хода в конце рабочего хода перед соударением ударника с хвостовиком инструмента за счет сжатия отсеченного в камере воздуха и воздуха, поступающего через канал перепуска, выполненный на боковой поверхности ударника, при выходе его радиального канала в кольцевую выточку камеры холостого хода с резким перепуском в ее объем воздуха из камеры рабочего хода, в результате чего ударник затормаживается с потерей скорости соударения, а, следовательно, потерей ударного импульса, передаваемого хвостовику инструмента.

Наиболее близким, по технической сущности, заявляемому устройству (выбранного в качестве прототипа) является пневматический молоток (патент РФ №2728059, 2020 года B25D 9/04, B25D 9/26, B25D 17/02, Е21С 37/24), содержащий цилиндрический корпус; рабочий инструмент, удерживаемый относительно цилиндрического корпуса; рукоять с устройством впуска; перегородку с впускным дросселем, выпускным каналом и осевым отверстием, в котором установлена и закреплена трубка с продольным выпускным каналом и радиальным выпускным каналом, выходящим на ее боковой поверхности; кольцевую выпускную камеру с выпускным отверстием, образованным перегородкой, цилиндрическим корпусом и корпусом рукояти; предкамеру, образованную корпусом рукояти и перегородкой, сообщенную посредством воздухоотводящего канала с сетью сжатого воздуха; ударник со сквозным осевым каналом для пропуска упомянутой трубки, разделяющий полость цилиндрического корпуса на камеру рабочего хода со стороны перегородки, постоянно сообщенную с предкамерой посредством впускного дросселя в перегородке; камеру холостого хода со стороны рабочего инструмента, периодически сообщающуюся посредством радиального и продольного выпускных каналов в трубке, а также выпускного канала в перегородке с выходом в кольцевую выпускную камеру и, посредством выпускного отверстия в корпусе рукояти, в атмосферную камеру, образованную корпусом рукояти и воздухоотбойным кольцом в цилиндрическом корпусе; со стороны камеры холостого хода выполнена выточка, а на боковой поверхности ударника выполнен перепускной канал в виде винтового паза с постоянно открытыми выходами в камеру холостого хода и камеру рабочего хода ударника с постоянным сообщением обеих камер между собой таки образом, что открытый выход сквозного винтового паза выполнен с уменьшающейся площадью поперечного сечения в сторону камеры холостого хода.

Недостатком прототипа являются: наличие значительного количества участков концентрации напряжений по всем виткам винтового канал-паза, что снижает прочность ударника при соударениях с хвостовиком рабочего инструмента; снижение прочности ударника предопределяется уменьшением диаметральной площади сечения в связи с размещением канал-паза на его боковой поверхности.

Задачей заявляемого изобретения является снятие нагрузки от концентрации напряжений, увеличение прочностных свойств ударника путем исключения винтовых канал-пазов с боковой поверхности ударника, сохранение дренажных свойств перепускного канала, выполняющих функции дренажного канала между камерами рабочего и холостого ходов.

Поставленная задача решается тем, что в пневматическом молотке, содержащем цилиндрический корпус, рабочий инструмент, удерживаемый относительно цилиндрического корпуса, рукоять с устройством впуска, перегородку с впускным дросселем, выпускным каналом и осевым отверстием, в котором установлена и закреплена трубка с продольным выпускным каналом и радиальным выпускным каналом, выходящим в ее боковой поверхности, кольцевую выпускную камеру с выпускным отверстием, образованную перегородкой, цилиндрическим корпусом и корпусом рукояти, предкамеру, образованную корпусом рукояти и перегородкой и сообщенную посредством воздухоподводящего канала с сетью сжатого воздуха, ударник со сквозным осевым каналом для пропуска упомянутой трубки, разделяющей полость цилиндрического корпуса на камеру рабочего хода со стороны перегородки, постоянно сообщенную с предкамерой посредством впускного дросселя в перегородке, и камеру холостого хода со стороны рабочего инструмента, периодически сообщенную посредством радиального и продольного выпускных каналов в трубке и выпускного канала в перегородке с выходом в кольцевую выпускную камеру и посредством выпускного отверстия в корпусе рукояти в атмосферную камеру, образованную корпусом рукояти и воздухоотбойным кольцом, выточку в цилиндрическом корпусе со стороны камеры холостого хода, перепускной винтовой канал-паз с постоянно открытыми выходами в камеру холостого хода и камеру рабочего хода, согласно изобретению, перепускной винтовой канал-паз выполнен на боковой поверхности внутренней полости канала цилиндрического корпуса в виде дренажного винтового канал-паза с поперечным сечением по форме прямоугольника или квадрата с постоянным сообщением камеры рабочего хода и камеры холостого хода между собой.

На чертеже (фиг. 1) представлен продольный разрез пневматического молотка с дренажным винтовым канал-пазом в форме прямоугольника или квадрата в поперечном сечении с постоянно открытыми выходами в камеру рабочего хода и выточку со стороны камеры холостого хода.

Пневматический молот содержит цилиндрический корпус 1 с выточкой 2, рабочий инструмент 3, удерживаемый пружиной 4 относительно корпуса 1, перегородку 5 с впускным дросселем 6 и выпускным каналом 7, трубку 8 с продольным выпускным каналом 9 и боковым отводным каналом 10, радиальный выпускной канал 11 на боковой поверхности трубки 8, ударник 12, камеру 13 холостого хода с выточкой 2 со стороны хвостовика 3, рабочего инструмента, камеру 14 рабочего хода со стороны перегородки 5, дренажный винтовой канал-паз 15 с поперечным сечением по форме прямоугольника или квадрата и так, что в любом положении ударника 12, камера 13 холостого хода и камера 14 рабочего хода сообщаются между собой. Ударник 12 снабжен осевым сквозным каналом 16 для пропуска трубки 8. Рукоять 17 посредством резьбового соединения на ее корпусе 18 и цилиндрическом корпусе 1 уплотненно прижимает перегородку 5 к торцу цилиндрического корпуса 1 со стороны камеры 14 рабочего хода. Корпус 18 рукояти 17 содержит выпускной канал 19, впускной канал 20 и предкамеру 21 сетевого воздуха.

Между корпусом 18 рукояти 17 и цилиндрическим корпусом 1 образована кольцевая выпускная камера 22, которая посредством выпускного канала 19 в корпусе 18 сообщена с атмосферной камерой 23, образованной корпусом 18 и установленным разъемно с ним воздухоотбойным кольцом 24.

Корпус 18 рукояти 17 фиксируется относительно цилиндрического корпуса 1 фиксатором 25, удерживаемым относительно цилиндрического корпуса 1 и корпуса 18 рукояти 17, кольцевым кожухом 26.

Пневматический молот работает следующим образом.

После включения устройства подачи сетевого воздуха (на чертеже не показано, подключение осуществляется в соответствии с известными конструктивными решениями) воздух поступает по выпускному каналу 19 рукояти 17 в предкамеру 21 сетевого воздуха, откуда по впускному дросселю 6 в перегородке 5 в камеру 14 рабочего хода в цилиндрическом корпусе 1.

При положении пневматического молотка, представленном на фиг. 1, воздух из камеры 14 рабочего хода по дренажному винтовому канал-пазу 15 и далее вдоль боковой поверхности ударника 12, поступает в камеру 13 холостого хода, образованную выточкой 2 в цилиндрическом корпусе 1. При сообщении между собой камеры 13 холостого хода и камеры 14 рабочего хода меняются функции камер: камера 14 рабочего хода приобретает функции камеры с частичным вытеснением воздуха, камера 13 холостого хода - функции проточной камеры наддува.

Вследствие отмеченного, в камере 14 рабочего хода давление воздуха повышается медленно, а давление воздуха в камере 13 холостого хода будет поддерживаться более высоким за счет его натекания из камеры 14. Под действием давления воздуха на торец ударника 12 со стороны камеры 13 холостого хода, ударник перемещается в сторону камеры 14 рабочего хода с большим давлением воздуха, совершая холостой ход.

В камере 13 холостого хода продолжается процесс расширения с большим количеством воздуха, а в камере 14 рабочего хода продолжается процесс сжатия оставшегося в ней воздуха и воздуха продолжающего поступать через впускной дроссель 6 перегородки 5 из предкамеры 21.

Продолжая движение, ударник 12 торцем со стороны камеры 13 холостого хода откроет радиальный выпускной канал 11 на боковой поверхности трубки 8, и посредством продольного выпускного канала 9 в трубке 8, а также бокового отводного канала 10 и выпускного канала 7 в перегородке 5, выпускной кольцевой камеры 22, выпускного канала 19 в корпусе 18 рукояти 17 и атмосферной камеры 23, образованной корпусом 18 и воздухоотбойным кольцом 24, воздух из камеры 13 холостого хода будет выпускаться в атмосферу и давление воздуха в камере 13 холостого хода выравнивается до величины атмосферного давления.

Продолжая движение, ударник 12 под действием силы инерции преодолевает сопротивление воздуха со стороны камеры 14 рабочего хода, затормаживается и останавливается в расчетном положении.

После остановки ударник 12 под действием давления воздуха со стороны камеры 14 рабочего хода начинает ускоренное движение в сторону камеры 13 холостого хода, совершая рабочий ход.

При увеличивающимся объеме камеры 14 рабочего хода с одновременным поступлением воздуха в камеру 14 рабочего хода через впускной дроссель 6 перегородки 5 из предкамеры 21 сетевого воздуха, воздух в камере 14 рабочего хода будет интенсивно расширяться.

Продолжая движение, ударник 12 перекроет радиальный выпускной канал 11 в трубке 8, после чего камера 13 холостого хода разобщится с атмосферой и в ней будет осуществляться процесс сжатия отсеченного в ней воздуха и воздуха, перетекаемого из камеры 14 рабочего хода, через дренажный винтовой канал-паз 15 и далее по боковой поверхности ударника 12.

В результате такого воздухораспределения в камере 13 холостого хода будет продолжаться процесс сжатия отсеченного воздуха и воздуха, поступающего из камеры 14 рабочего хода с меньшим противодавлением воздуха со стороны камеры 13 холостого хода.

При последующем перемещении ударника 12 давление воздуха за счет объема воздуха выточки 2 со стороны камеры 13 холостого хода существенно не повлияет на рост противодавления и преждевременное торможение ударника 12, но существенно повысит импульс давления воздуха со стороны камеры 13 холостого хода в начале холостого хода ударника 12 и обеспечит за счет большей его скорости при соударении с хвостовиком 3 рабочего инструмента соответствующие величины энергетических параметров рабочего процесса. После соударения рабочий процесс пневматического молотка будет повторяться и очередной холостой ход ударника 12 осуществляется за счет добавления импульса давления воздуха со стороны камеры 13 холостого хода и импульса отскока ударника 12 от хвостовика 3 рабочего инструмента.

Использование заявляемого изобретения позволяет осуществить постоянный дренаж воздуха между камерами рабочего и холостого хода с меньшим значением противодавления воздуха за счет чего в конце рабочего хода ударника обеспечивается частичное вытеснение воздуха из камеры холостого хода в предударный период, что позволяет повысить скорость ударника при соударении с рабочим инструментом и увеличить энергию удара при снижении расхода воздуха из сети за счет перепуска его в камеру рабочего хода. При холостом ходе ударника вытеснение воздуха из камеры рабочего хода обуславливает снижение противодавления воздуха с ее стороны и препятствует преждевременному торможению ударника, чем обеспечивается гарантированная величина расчетного хода ударника. Таким образом, предложенное техническое решение рабочего процесса пневматического молотка с применением дренажного винтового канал-паза на боковой поверхности внутренней полости канала цилиндрического корпуса по форме прямоугольника или квадрата в поперечном сечении с постоянным сообщением камеры рабочего хода и камеры холостого хода между собой позволяет снизить расход воздуха, потребляемого из сети и повысить энергию удара, передаваемую рабочему инструменту, повысить экономичность пневматического молотка в целом, а также, за счет исключения каналов на боковой поверхности ударника, повысить его прочность и ресурс пневматического молотка в целом.

Дополнительные положительные свойства заявляемого технического решения заключаются в свойствах конструктивного решения дренажного винтового канал-паза: охлаждение потоком воздуха в канал-пазе боковой поверхности ударника и цилиндрического корпуса, уменьшение контактных поверхностей между ними.

Отмеченные положительные свойства усиливаются за счет уменьшения шага между витками канал-паза, т.е. за счет увеличения количества заходов винтовых канал-пазов при сохранении значения расчетной проходной суммарной площади дренажных канал-пазов.