Результат интеллектуальной деятельности: Пневматический механизм ударного действия

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

Известно «Пневматическое устройство молота» (а.с. СССР 1172692,1985 г. МПК. B25D 9/04) содержащее цилиндрический корпус с рукояткой, выпускными клапанами, проточной камерой, постоянного сообщающимся воздухоотводящим клапанном с сетью сжатого воздуха, ударникам, разделяющий полость корпуса на камеру рабочего корпуса, постоянно сообщающийся с проточной камерой попеременно сообщающаяся с атмосферой, и дроссель, и перегородку с центральным отверстием, образующей с корпусом и рукояткой проточный камеру, и коаксиально установленным корпусу и закрепленным в центральном отверстии перегородки стержнем. В стержне выполнен 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 атмосферой. Ударник установлен коаксиально стержню с возможностью перемещения вдоль его.

Недостатками описанной конструкции являются:

- стержень-трубка является двухканальной, один из каналов является воздухоотводящим в камеру холостого хода, другой канал - воздухоотводящим с существенно большим проходом сечения, чем воздухоотводящий, что приводит к увеличению диаметрального сечения стрежня и ударника, а следовательно, 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 обусловливает увеличение местных сопротивлений на выпуске и затрудняет полное опорожнение камеры холостого хода.

Наиболее близким по технической сущности, заявляемому изобретению, является устройство «Пневматический молот» (патент РФ №2603525, 2016 г. МПК B25D 9/04, Е21С 37/24), прототип, содержащие корпус с цилиндрической полостью, рабочий инструмент с хвостовиком, стакан с центральным отверстием и каналом подвода воздуха и сети закрепленный разьемно относительного корпуса, кольцевой фланец с центральным отверстием и дроссельным каналом впуска, торцевую предкамеру, образованную между стаканом и кольцевым фланцем, размещенным в цилиндрическом корпусе ударник, имеющий сквозное осевое отверстие и канал-паз перепуска, на торце ударника со стороны кольцевого фланца и боковой поверхности ударника разделяющий цилиндрическую полость корпуса на камеры рабочего и холостого ходов и стержень-трубку, установленный в центральном отверстии кольцевого фланца, и пропущенную через центральное осевое отверстие в стакане и закрепленную относительно его, при этом в камере холостого хода выполнена выточка, взаимодействующая с каналом перепуска на его боковой поверхности, и в стержень-трубке выполнен с возможностью открытия торцом ударника со стороны хвостовика рабочего инструмента радиальный канал выпуска с его продолжением виде осевого продольного канала выпуска в атмосферу, между стаканом и цилиндрическим корпусом образованна кольцевая камера форсажа, кольцевой фланец снабжен боковой стенкой с выполненной в ней радиальным каналам перепуска для постоянного сообщения торцевой предкамеры с кольцевой камерой форсажа, в камере рабочего хода со стороны кольцевого фланца выполнены кольцевые камеры торможения и кольцевая распределительная камера в виде выточек, разделенных буртиком, в стенке корпуса на уровне кольцевой распределительной камеры выполненные сквозные перепускные каналы для постоянного сообщения ее кольцевой камерой форсажа. При этом камера холостого хода сообщена с кольцевой распределительной камерой и кольцевой камерой торможения в положении ударника опертого на хвостовик рабочего инструмента.

Недостатком этого устройства является: перепускной канал - паз на боковой поверхности ударника выполнен прямым, параллельно образующей ударника, что обуславливает:

- при рабочем ходе резкое заполнение объема камеры холостого хода которая сообщается с кольцевой распределительной камерой, и приводит к преждевременному возрастанию противодавления, затормаживанию ударника перед ударом и потере предударной скорости и энергии удара;

- при холостом ходе быстрое прохождение ударником участка, при котором поступает недостаточно воздуха для формирования сильного импульса холостого хода, что затормаживает ударник и приводит к уменьшению его перемещения, которое при рабочем ходе отрицательно влияет на процесс разгона ударника и, как следствие приводит к потере его энергии.

Следствием приведенного недостатка является снижение КПД использования внутренней энергии воздуха в рабочем процессе формирования силовых импульсов ударника, поскольку снижается энергетический показатель: потеря энергии удара, которая является основным параметром пневмамитического механизма ударного действия.

Задачей заявляемого изобретения является выполнение канал-паза перепуска в виде сквозного винтового канал-паза треугольной формы в сечении с выходами на оба торца ударника с уменьшающейся по глубине канал-паза площадью поперечного сечения с выходом на торец со стороны камеры холостого хода, что позволяет исключить резкую и кратковременную подачу воздуха в процессе его перепуска их кольцевой распределительной камеры к камере холостого хода путем удлинения процесса перепуска во времени без изменения габаритных размеров перепускного канал-паза на боковой поверхности ударника и более полно использовать внутреннюю энергию сжатого воздуха со стороны рабочих камер пневмоударного механизма ударного действия.

Поставленная задача решается тем, что «Пневматический механизм ударного действия», содержащего корпус с цилиндрической полостью, рабочий инструмент с хвостовиком, стакан с центральным отверстием и дроссельным каналом впуска, торцевую предкамеру сетевого воздуха, образованную между стаканом и кольцевым фланцем, размещенный в цилиндрической полости ударник, имеющий сквозное осевое отверстие и канал-паз перепуска на торце ударника со стороны кольцевого фланца и на его боковой поверхности ударника и разделяющий полость цилиндрического корпуса на камеры рабочего и холостого ходов, стержень-трубку установленную в центральном отверстии кольцевого фланца и пропущенную через центральное отверстие в стакане, при этом в камере холостого хода выполнена выточка, взаимодействующая с канал-пазом перепуска ударника, в стержень-трубке выполнен с возможностью открытия торцом ударника со стороны хвостовика рабочего инструмента радиальный канал выпуска с его продолжением виде осевого продольного канала, выходящего в атмосферу, между стаканом и цилиндрическим корпусом образована кольцевая камера форсажа, кольцевой фланец снабжен боковой стенкой, с выполненным в ней радиальным каналам перепуска для постоянного сообщения торцовой предкамеры сетевого воздуха кольцевой камеры форсажа, в камере рабочего хода со стороны кольцевого фланца выполнены кольцевые камеры торможения и кольцевая распределительная камера в виде кольцевых выточек, разделенных буртиком, в стенке корпуса на уровне кольцевой распределительной камеры и кольцевой камеры торможения выполнены сквозные перепускные каналы для постоянно сообщающие их с кольцевой камерой форсажа, причем камера холостого хода сообщена с кольцевой распределительной камерой и кольцевой камерой торможения, в положении ударника опертого на хвостовик рабочего инструмента, согласно изобретению, канал-паз перепуска на боковой поверхности ударника выполнен в виде сквозного винтового канал-паза с поперечным сечением треугольной формы с выходами на оба торца ударника с уменьшающейся по глубине канал-паза площадью поперечного сечения выхода на торец со стороны камеры холостого хода.

Порядок перепуска воздуха между камерами позволяет более полно использовать внутреннюю энергию сжатого воздуха расширяющего в рабочем процессе пневматического механизма, реализовать большую по величине энергию удара, и уменьшить удельный расход воздуха.

Устройство для пневматического механизма ударного действия поясняется чертежом с продольным разрезом пневматического молота с канал-пазом на боковой поверхности ударника в виде винтового канал-паза с помощью поперечного сечения треугольной формы, образующих впадины и выступы сопряженные между собой.

Пневматический механизм ударного действия содержит корпус 1 с цилиндрической полостью 2, ударник 3, разделяющий цилиндрическую 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, уплотнено установленный на торце 11 корпуса 1, кольцевой фланец 12 с боковой стенкой 13 и радиальным каналом 14 перепуска, и центральным сквозным отверстием 15, и дроссельным каналом 16 впуска сетевого воздуха из торцовой предкамеры 17 сетевого воздуха, образованной между кольцевым фланцем 12 и стаканом 8.

Ударник 3 выполнен с осевым сквозным каналом 18 и винтовым канал-пазом 19 перепуска с поперечным сечением треугольной формы на боковую поверхность ударника 3 с выходом на торец со стороны камеры 4 могут быть выполнены в виде винтового канал-паза однозаходного, либо винтового канал-паза многозаходного с площадью поперечного сечения треугольной формы с образованием впадин и выступов сопряженных между собой.

В осевом сквозном канале 18 установлен стержень-трубка 20 с радиальным каналам 21 выпуска и его продолжением в виде продольного осевого канала 22 с входом в атмосферу. Стержень-трубка 20 установлен уплотнено в осевом сквозном канале 9 стакана и пропущен в сквозном отверстии 15 кольцевого фланца 12, и осевом сквозном канале 18 ударника 3 с возможностью его перемещения относительно стержень-трубки 20.

Между стаканом 8 и корпусом 1, образована кольцевая камера 23 форсажа постоянно сообщающайся с торцевой предкамерой 17 сетевого воздуха радиальным каналам 14 перепуска с боковой стенке 13 кольцевого фланца 12. Со стороны кольцевого фланца 12 выполнена кольцевая камера торможения 24 и кольцевая распределительная камера 25, образованные выточкой 26 и выточкой 27 со сквозным радиальным перепускными каналами 28 и 29 в стенке корпуса 1, разделенные внутренним кольцевым буртиком 30 и так, что суммарная длина выточек 26, 27 и буртика 30, не превышает длину проекции винтового канал-паза 19 с площадью поперечного сечения треугольной формы с образованием впадин и выступов, сопряженных между собой, на боковой поверхности ударника 3, кольцевая распределительная камера 25 и кольцевая камера торможения 24 сообщаются с кольцевой камерой 5 холостого хода, а в положении ударника 3 на уровне буртика 30 винтовой канал-паз 19 перепуска сообщает кольцевую распределительную камеру 25 и кольцевую распределительную камеру торможения 24 между собой. Камера 5 холостого хода снабжена кольцевой выточкой 31 с отсекающим буртиком 32.

Пневматический механизм ударного действия работает следующим образом.

После включения устройства сжатый воздух посредством пневматического рукава подается через канал 10 в торцевую предкамеру 17, образованную стаканом 8 и кольцевым фланцем 12 с боковыми стенками 13. Воздух из торцевой предкамеры 17 сетевого воздуха поступает одновременно посредством радиального канала 14 перепуска в кольцевую камеру 23 форсажа посредством дроссельного канала 16 в камеру 4 рабочего хода и соединенные с ней кольцевую распределительную камеру торможении 24 и кольцевую распределительную камеру 25, образованные выточками 26 и 27, а также посредством винтового канал-паза 19 перепуска на боковой поверхности ударника 3 в камеру 5 холостого хода со стороны хвостовика 7 рабочего инструмента 6. Одновременно воздух из кольцевой камеры 23 форсажа посредством сквозных перепускных радиальных каналов 28 и 29 стенки корпуса 1 поступает в кольцевую распределительную камеру 25 выточки 27 и кольцевую распределительную камеру торможения 24 кольцевой выточки 26, а также посредством винтового канал-паза 19 перепуска с площадью поперечного сечения треугольной формы с образованием впадин и выступов, сопряженных между собой, на боковой поверхности ударника 3 в кольцевую камеру 5 холостого хода в кольцевой выточке 31.

За счет динамического напора потоков воздуха со стороны камер 4, 27 и 28 в замкнутом объеме камеры 5 холостого хода давление воздуха в объеме камеры повышается.

При этом со стороны камеры 4 рабочего хода давление воздуха будет наименьшим из-за проточности камер 4, 24 и 25 в значительно большем ее суммарном объеме 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. Преодолевая противодавление воздуха со стороны камеры 4 рабочего хода.

Перемещаясь в сторону камеры 4 рабочего хода, ударник 3 перекроет кольцевой буртик 30 в корпусе 1, часть воздуха будет проникать в камеру 5 холостого хода из кольцевой распределительной камеры 25 и кольцевой распределительной камеры торможения 24. Продольная движение, ударник 3 перекроет кольцевой буртик 30 между выточками 27 и 26 корпуса 1 и откроет винтовой канал-паз 19 перепуска с площадью поперечного сечения треугольной формы, образующих впадины и выступы, сопряженных между собой, в результате чего кольцевая распределительная камера торможения 24 сообщится с кольцевой распределительной камерой 25, что понизит давление воздуха в кольцевой распределительной камере торможения 24 и снизит противодавление воздуха на ударник 3 со стороны камеры 4 рабочего хода. С этого момента ударник 3 откроет винтовым канал-пазом 19 со стороны камеры 5 холостого хода выпускной радиальный канал 21 в стержень-трубке 20 и посредством продольного осевого канала 22 камеры 5 холостого хода сообщится атмосферой. В результате этого давление воздуха перемещаясь по инерции, ударник 3 будет затормаживаться и остановится в расчетном положении без открытия сообщения между кольцевой распределительной камерой 25 и камерой 5 холостого хода. Таким образом, камера 4 рабочего хода, кольцевая распределительная камера 25 и кольцевая распределительная камера торможения 24 не сообщаются посредством радиального канала 21 выпуска и продольного осевого канала 22 в стержень-трубке 20 с атмосферой. Сразу же после остановки под действием сил давления воздух со стороны камеры 4 рабочего хода и кольцевой распределительной камеры 24 торможения ударник 3 начнет движение в сторону хвостовика 7 рабочего инструмента 6. При отсутствии противодавления воздуха со стороны камеры 5 холостого хода при поступлении воздуха из торцевой предкамеры 17 сетевого воздуха посредством дроссельного канала 16 и воздуха из кольцевой камеры 23 форсажа через сквозные радиальные перепускные каналы 28 и 29 воздуха, поступающего из кольцевой распределительной камеры 25, поступающего посредством винтового канал-паза 19 перепуска поперечного сечения треугольной формы, образующих впадины и выступы сопряженных между собой на боковой поверхности ударника 3, обтекая кольцевой буртик 30 поступает в кольцевую распределительную камеру торможения 24. Под действием сил давления воздуха со стороны камеры 4 рабочего хода и кольцевой распределительной камеры торможения 24, ударник 3 будет перемещаться ускоренно в сторону камеры 5 холостого хода, совершая рабочий ход. Перемещаясь в сторону камеры 5 холостого хода, ударник 3 перекроет радиальный канал 21 выпуска и сообщение с атмосферой кольцевой камеры 5 холостого посредством продольного осевого канала 22 в стержень-трубке 20 прекратится. Перемещаясь далее к хвостовику 7 рабочего инструмента 6, ударник 3 открывает винтовой канал-паз 19 перепуска поперечным сечением треугольной формы, образующих впадины и выступы сопряженные между собой, со стороны кольцевой выточки 31 камеры 5 холостого хода, чем обеспечивается доступ сжатого воздуха из кольцевой распределительной камеры 25 и кольцевой распределительной камеры торможения 24 торможения в камеру 5 холостого хода.

Преодолевая противодавления воздуха со стороны камеры 5 холостого хода ударник 3, под действием сил давления со стороны кольцевой распределительной камеры 25 и кольцевой распределительной камеры торможения 24, наносит удар по хвостовику 7 рабочего инструмента 6. В результате соударения ударник 3 дополнительно к импульсу давления воздуха приобретает импульс отскока, что позволяет ему начать движения от хвостовика 7 в сторону камеры 4 рабочего хода. Далее рабочий цикл повторяется.

Использование заявляемого изобретения позволяет обеспечить рациональное воздухораспределение и осуществлять устойчивый режим работы пневматического молота с повышенной энергией удара и сниженным расходом воздуха из сети.