Результат интеллектуальной деятельности: ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ МОЛОТОК

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

Известно пневматическое устройство ударного действия (см., например, а.с. 514092, М.кл.² 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, расположенных 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 согласуется с перемещением ударника, что приводит к задержке или опережению перекидки элемента воздухораспределительного устройства, не обеспечивает своевременный впуск воздуха в рабочие камеры; наличие 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, МПК B25D 9/26, 1985 г.), содержащий корпус с выпускными каналами, размещенный в нем ударник, разделяющий полость корпуса на камеры рабочего и холостого ходов, периодически сообщающиеся между собой с помощью канала перепуска, 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 обладает следующими недостатками. В рабочем цикле камеры холостого хода используется повторно только часть воздуха камеры рабочего хода перед его выпуском в атмосферу. Это обуславливает при резком перепуске воздуха в цикле камеры холостого хода увеличение противодавления непосредственно перед соударением ударника с хвостовиком рабочего инструмента, что вызывает резкое торможение ударника и снижение его предударной скорости и, как следствие, снижение частоты и энергии удара.

Наличие впускных каналов воздухоподвода в камеру холостого хода, выполненных в стенке корпуса, приводит к увеличению диаметра корпуса и его массы. Выполнение каналов выпуска в корпусе потребует наличие воздухоотбойного кольца, для гашения потока выпускаемого отработавшего воздуха, что приводит увеличению деталей и массы молотка.

Известен также пневматический молоток (см., например, а.с. СССР 1061982, МКл. B25D 9/04, E21C 3/24, 1983 г.), содержащий цилиндрический корпус, размещенный в нем ударник со сквозным осевым отверстием, разделяющий полость корпуса на камеры рабочего и холостого ходов, крышку с осевой многоканальной трубкой, служащей для впуска сжатого воздуха в камеры, рабочий инструмент и систему выпускных дросселей, периодически сообщающих камеры с атмосферой, причем система выпускных дросселей выполнена в трубке и крышке.

Техническое решение по а.с. 1061982 принято в качестве прототипа, как имеющее наибольшее количество существенных признаков.

Прототип (а.с. 1061982) обладает следующим недостатком. В рабочем цикле камер рабочего и холостого ходов осуществляется впуск воздуха из сети в каждую из камер и выпуск отработавшего воздуха осуществляется также из каждой камеры, что приводит к значительному непроизводственному перерасходу воздуха из сети при сообщении каждой из камер с атмосферой, чем снижается экономичность рабочего цикла и молотка в целом.

Отмеченный недостаток прототипа исключается полностью или частично, если отбор воздуха из сети осуществить только камерой рабочего хода с последующим управляемым перепуском воздуха в камеру холостого хода, из которой осуществлять выпуск в атмосферу, для чего канал перепуска выполнить с ярусами радиальных отверстий, посредством которых камеры рабочего и холостого ходов периодически сообщаются между собой при перекрытом боковой поверхностью ударника канале выпуска из камеры холостого хода. Таким образом, камера рабочего хода с атмосферой не сообщается.

Техническая задача для заявляемого пневматического молотка предусматривает дозирование количества перепускаемого воздуха между камерами с обеспечением снижения противодавления в камере холостого хода в период рабочего хода ударника. При этом обеспечивается усиление импульса сил давления воздуха для разгона ударника при рабочем ходе, исключение непроизводительной части расхода воздуха со стороны камеры рабочего хода, увеличение скорости соударения, а также частоты и энергии удара. При этом сохраняется стабильность поступления отработавшего воздуха из камеры рабочего хода в камеру холостого хода, обеспечивается надежность запуска пневматического молотка.

Сущность заявляемого технического решения пневматического молотка заключается в следующем.

Пневматический молоток, содержащий цилиндрический корпус, размещенный в нем ударник со сквозным осевым отверстием, разделяющий полость корпуса на камеры рабочего и холостого ходов, крышку с осевой многоканальной трубкой, служащей для впуска сжатого воздуха в камеру рабочего хода, рабочий инструмент и систему выпускных каналов, периодически сообщающих камеру холостого хода с атмосферой, выполненных в трубке и крышке, причем трубка снабжена перепускным каналом с ярусами радиальных отверстий, образующих переменную площадь сечения, увеличивающуюся в сторону камеры холостого хода с ограничением торцом ударника со стороны камеры рабочего хода, и сообщающих камеры рабочего и холостого ходов между собой при длине ударника по отсекающим торцам больше длины до отсекающей кромка выпускного канала трубки со стороны торца ударника, обращенного в камеру рабочего хода, а длина от отсекающей кромки выпускного канала трубки со стороны торца ударника, обращенного в камеру холостого хода, меньше длины до отсекающей кромки выпускного канала со стороны торца ударника, обращенного в камеру рабочего хода, и выполнена по длине, не большей длины выпускного канала в трубке, ограниченного отсекающей кромкой торца ударника со стороны камеры рабочего хода.

Исполнение пневматического молотка поясняется частичным продольным разрезом, представленным на фиг.1, и фрагментом выполнения перепускных каналов ярусами с увеличивающимися проходными сечениями в сторону камеры холостого хода на фиг.2.

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 устройством для его удержания, например, концевой пружиной 6, рукоятку 7 с любым известным типом воздухораспределения, кожух 8 с радиальными выпускными отверстиями 9 и охватывающий корпус 1 и корпус 10 рукоятки 7, образуя выпускную камеру 11, крышку 12, поджатую рукояткой 7 к торцу корпуса 1 со стороны камеры 4 рабочего хода. В крышке 12 выполнен впускной канал 13 в камеру 4 рабочего хода и коаксиально продольной оси корпуса 1 установлена герметично и закреплена относительно крышки 12 многоканальная трубка 14. Между рукояткой 7 и крышкой 12 образована кольцевая предкамера 15 воздуха, который поступает через канал 16 в рукоятке 7. В многоканальной трубке 14 выполнены радиальный канал 17 с продолжением в продольный канал 18 с выходом через радиальный канал 19 в крышке 12, затем продольный канал 20 в корпусе 1 в радиальный выпускной канал 21 и выпускную камеру 11. В зависимости от положения ударника 2 посредством перечисленных выпускных каналов 17, 18, 19, 20, 21 и выпускных отверстий 9 в стенке кожуха 8, камера 3 холостого хода периодически сообщается с атмосферой. Для перепуска воздуха из камеры 4 рабочего хода в камеру 3 холостого хода на боковой поверхности многоканальной трубки 14 выполнен перепускной радиальный канал 22 с продолжением в продольный канал 23 с постоянным выходным отверстием 24 непосредственно в камеру 3 холостого хода. На участке продольного канала 23 выполнены в виде ярусов радиальные перепускные каналы 25 с выходом в камеру 4 холостого хода, сообщающие периодически, в зависимости от положения ударника 2, камеру 4 рабочего хода и камеру 3 холостого хода между собой. Камера 4 рабочего хода и камера 3 холостого хода сообщаются между собой только при перекрытом ударником 2 радиальном выпускном канале 17. Камера 4 рабочего хода непосредственно с атмосферой не сообщается.

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, который удерживается относительно корпуса 1 кольцевой пружиной 6.

После включения молотка сжатый воздух из сети по каналу 16 в рукоятке 7 поступает в предкамеру 15, откуда по впускному каналу 13 в крышке 12 воздух поступает в камеру 4 рабочего хода и одновременно по радиальному впускному каналу и его продолжению в виде продольного канала 23 воздух поступает в камеру 3 холостого хода.

Давление воздуха в камере 4 рабочего хода устанавливается по величине меньшим сетевого, но достаточным для наполнения камеры 3 холостого хода воздуха с одинаковым давлением, что обеспечивается проходным сечением каналов 22, 23, 24 и 25 перепуска 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 преодоления ударником 2 противодавления воздуха со стороны камеры 4 рабочего хода, которая обладает функциями проточной камеры с меньшим давлением воздуха, нежели камера 3 холостого хода, обладающая функциями непроточной камеры с повышающимся давлением воздуха.

Под действием импульса сил давления воздуха со стороны камеры 3 холостого хода ударник 2 начнет свое движение в сторону крышки 12, совершая холостой ход.

Перемещаясь в сторону крышки 12, ударник 2 закрывает перепускные каналы 22 и 25 и перепуск воздуха из камеры 4 рабочего хода в камеру 3 холостого хода прекращается, вследствие чего в камере 4 начнется сжатие отсеченного в ней воздуха и воздуха, поступающего через впускной канал 13 из предкамеры 15.

При дальнейшем перемещении ударник 2 откроет выпускной радиальный канал 17 в стенке многоканальной трубки 14 и отработавший воздух выпускается из камеры 3 холостого хода через выпускной продольный канал 18 и радиальный канал 19 и далее через выпускные каналы 20 и 21 в камеру 11, далее посредством выпускных каналов 9 в кожухе 8 в атмосферу, вследствие чего давление воздуха 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 13 воздуха из предкамеры 15, ударник 2, исчерпав импульс холостого хода и достигнув расчетного положения, остановится. Сразу же после остановки 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 последовательно перекрывает перепускные каналы 22 и 25, затем выпускной канал 17 и открывает перепускные каналы 22 и 25.

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 15 через канал 13, что позволяет поддерживать в камере 4 рабочего хода расчетное давление воздуха, а следовательно, обеспечивать ударнику 3 необходимую величину импульса силы давления воздуха при рабочем ходе.

Перемещаясь, ударник 2 откроет перепускные каналы 22 и 25, в результате чего воздух из камеры 4 рабочего хода поступает в канал 23 и в объем камеры 3 холостого хода. Давление воздуха в камере 3 холостого хода будет незначительным, так как ударником 2 сжимает только отсеченный в камере воздух, что обуславливает противодавление, существенно не влияющее на торможение ударника 2.

Преодолевая силу противодавления сжатого воздуха и вновь поступившего по каналам 13, 22, 25 и 23 в камеру 3 холостого хода, ударник 2 наносит удар по рабочему инструменту 5, в результате чего ему передается кинетическая энергия удара, приобретенная им за период рабочего хода.

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