Результат интеллектуальной деятельности: ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ МОЛОТ

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

Известен пневматический молот с дроссельным воздухораспределением (патент РФ 2256545, МПК B25D 9/04, Е21В 1/30, опубликовано: 20.07.2005, Бюл. №20), содержащий сетевую камеру, устройство включения подачи сетевого воздуха в сетевую камеру, полый цилиндр, размещенный в нем ударник с центральным каналом, разделяющим полость цилиндра на камеры холостого и рабочего ходов, пропущенную через центральный канал ударника трубку, соединяющую сетевую камеру с камерой холостого хода через постоянно открытый впускной дроссельный канал, установленную на одном торце цилиндра со стороны камеры рабочего хода крышку с буртиком и центральным сквозным отверстием для проведения через нее трубки, постоянно открытый впускной в камеру рабочего хода дроссельный канал, соединяющий сетевую камеру с камерой рабочего хода, сообщенную с последней аккумуляционную камеру посредством перепускных каналов, выпускные каналы, выполненные в боковой стенке цилиндра, и рабочий инструмент с хвостовиком, установленным в другом торце цилиндра, стакан, своим днищем, установленный на буртике крышки, кольцевую аккумуляционую камеру, образованную стенкой стакана и внешней боковой поверхностью цилиндра, перепускные каналы, выполненные в стенке на уровне камеры рабочего хода в виде радиальных каналов, трубку, выполненную с возможностью осевого и радиального перемещения относительно центрального сквозного отверстия крышки, постоянно открытый впускной в камеру рабочего хода дроссельный канал, выполненный в виде кольцевого канала с возможностью изменения формы его поперечного сечения, образованного поверхностями трубки и центрального сквозного отверстия в крышке и так, что поверхности, взаимодействующие между собой, снабжены кольцевыми выточками, размещенными на участках посадочных поверхностей ударника и трубки и так, что длины участков выточек по образующим выполнены меньшими длины участков образующих посадочных поверхностей ударника как со стороны цилиндра, так и со стороны трубки.

Недостатками приведенного конструктивного решения пневматического молота являются: подвижность трубки с опорным буртиком, что затрудняет рабочий процесс, а переменное гидравлическое сопротивление нарушает режим воздухораспределения дроссельного впуска в камеры рабочего и холостого ходов; кольцевые выточки на боковой поверхности ударника уменьшают диаметральную площадь сечения, снижают прочностные качества и рабочий ресурс ударника создавая волны напряжения в материале ударника при его соударении с хвостовиком рабочего инструмента.

Наиболее близким по технической сущности, заявляемому устройству является пневматический молот (патент РФ 2694856, МПК B25D 9/04, B25D 9/08, Е21С 37/24, опубликовано 17.07.2019, Бюл. №20), содержащий пневмоударный механизм дроссельно-клапанного типа с корпусом с цилиндрической полостью, рабочий инструмент с хвостовиком, стакан с центральным отверстием, кольцевой фланец с дроссельным каналом впуска, торцевую предкамеру сетевого воздуха, образованную между стаканом и кольцевым фланцем, размещенный в цилиндрическом корпусе ударник, имеющий сквозное осевое отверстие и канал-паз перепуска, расположенный на торце ударника со стороны кольцевого фланца и на боковой поверхности ударника, и разделяющий цилиндрическую полость 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 стержне-трубке выполнен с возможностью открытия торцом ударника со стороны хвостовика рабочего инструмента радиальный канал выпуска с его продолжением в виде осевого продольного канала, выходящего в атмосферу, между стаканом и корпусом образована кольцевая камера форсажа, кольцевой фланец снабжен боковой стенкой с выполненным в ней радиальным каналом перепуска для постоянного сообщения торцевой предкамеры сетевого воздуха с кольцевой камерой форсажа, а в камере рабочего хода со стороны кольцевого фланца выполнена кольцевая камера 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 постоянного сообщения 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, на боковой поверхности ударника выполнен винтовой канал-паз с поперечным сечением треугольной формы.

Недостатком прототипа являются: выполнение винтового канал-паза перепуска с поперечным сечением в форме треугольника создает неравномерные напряжения в выступах каналов-пазов, что сокращает ресурс работы ударника; форма поперечного сечения канал-паза в виде треугольника образует острые углы в сопряжениях между выступами и впадинами канал-паза, что образует рост и неравномерное распределение напряжений в указанных узлах сопряжений, что дополнительно приводит к снижению рабочего ресурса ударника.

Задачей заявляемого изобретения является сохранение линейного контакта боковой поверхности ударника с внутренней поверхностью полости цилиндрического ударника по кривизне выступов винтового канал-паза.

Поставленная задача решается тем, что пневматический молот, содержащий пневматический механизм ударного действия • дроссельно-клапанного типа корпус с цилиндрической полостью, рабочий инструмент с хвостовиком, стакан с центральным отверстием, кольцевой фланец с 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 боковой поверхности ударника, разделяющий полость цилиндрического корпуса на камеры рабочего и холостого хода, 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 винтовым канал-пазом перепуска ударника, а в стержне-трубке выполнен с возможностью открытия торцом ударника со стороны хвостовика рабочего инструмента радиальный канал выпуска с его продолжением в виде осевого продольного канала выходящего в атмосферу, между стаканом и цилиндрическим корпусом образована кольцевая камерам форсажа, кольцевой фланец снабжен боковой стенкой с выполненным в ней радиальным каналом перепуска для постоянного сообщения торцевой предкамеры сетевого воздуха с кольцевой камерой форсажа, а 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 винтовой канал-паз перепуска на боковой поверхности ударника выполнен с поперечным сечением в форме сопряженных закругленных выступа и впадины с одинаковой кривизной по всей протяженности винтовой линии.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где представлен молот с частичным продольным разрезом.

Пневматический молот содержит корпус 1 с цилиндрической полостью 2, ударник 3, разделяющий цилиндрическую полость 2 на камеру рабочего хода 4 и камеру холостого хода 5, рабочий инструмент 6 с хвостовиком 7, закрепленный относительно корпуса 1 стакан 8 с осевым сквозным каналом 9 и каналом 10 подвода сетевого воздуха, уплотненно установленный на торце 11 корпуса 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 торцевой предкамеры 17 сетевого воздуха, образованной между кольцевым фланцем 12 и стаканом 8. Ударник 3 выполнен с осевым сквозным каналом 18 и винтовым канал-пазом перепуска 19 на его боковой поверхности с выходом на его торец со стороны камеры 4, выполненным в виде однозаходного, или многозаходного винтового канал-паза с поперечным сечением в форме сопряженных между собой закругленных выступа и впадины, с одинаковой кривизной по всей протяженности винтовой линии. В осевом сквозном канале 18 установлен стержень-трубка 20 с радиальным каналом выпуска 21 и его продолжением в виде продольного осевого канала 22 с выходом в атмосферу. Стержень-трубка 20 установлен уплотненно в осевом сквозном канале 9 стакана 8 и пропущен в сквозном отверстии 15 кольцевого фланца 12, и в осевом сквозном канале 18 ударника 3 с возможностью перемещения относительно стержня-трубки 20. Между стаканом 8 и корпусом 1, образована кольцевая камера форсажа 23, постоянно сообщенная с торцевой предкамерой сетевого воздуха 17 радиальным каналом перепуска 14 в боковой стенке 13 кольцевого фланца 12. В камере рабочего хода 4 со стороны кольцевого фланца 12 выполнена кольцевая камера торможения 24 и кольцевая распределительная камера 25, образованные выточками 26 и 27 со сквозными радиальными перепускными каналами 28 и 29 в стенке корпуса 1, разделенные внутренним кольцевым буртиком 30. В камере холостого хода 5 выполнена кольцевая выточка 31 с отсекающим буртиком 32, при этом суммарная длина выточек 26, 27, 31 и буртика 30 не превышает длину проекции винтового канал-паза 19 с поперечным сечением в форме сопряженных закругленных выступа и впадины с одинаковой кривизной по всей протяженности винтовой линии. Кольцевая распределительная камера 25 и кольцевая камера торможения 24 сообщаются с кольцевой камерой холостого хода 5, посредством винтового канал-паза перепуска 19 в положении ударника 3 на уровне между буртиками 30, 32.

Пневматический молот работает следующим образом.

После включения устройства пуска сжатый воздух посредством пневматического рукава подается через канал 10 в торцевую предкамеру 17, откуда одновременно посредством радиального канала 14 поступает в кольцевую камеру форсажа 23 и через дроссельный канал 16 в камеру рабочего хода 4, а через сквозные перепускные каналы 28 и 29 кольцевые камеры 24 и 25, а также посредством винтового канал-паза 19 в камеру холостого хода 5 со стороны хвостовика 7 рабочего инструмента 6. За счет динамического напора потоков воздуха со стороны камер 4, 24 и 25 в замкнутом объеме камеры холостого хода 5, давление воздуха в объеме камеры повышается. При этом со стороны камеры рабочего хода 4 давление воздуха будет меньшим из-за проточности камер 4, 24 и 25 в значительно большем ее суммарном объеме в сравнении с объемом камеры холостого хода 5. Таким образом, из-за разницы давлений со стороны камер рабочего хода и холостого хода, ударник 3 начнет движение в сторону камеры рабочего хода 4. Преодолевая противодавление воздуха со стороны кольцевой распределительной камеры 25 и кольцевой камеры торможения 24, ударник 3 совершает холостой ход. Перемещаясь в сторону камеры рабочего хода 4, ударник 3 перекроет кольцевой буртик 30 в корпусе 1, чем перекроет доступ воздуха в камеру холостого хода 5 из камер 25 и 24. Продолжая движение, ударник 3 перекроет буртик 32 в выточке 31 корпуса 1 и откроет винтовой канал-паз 19, в результате чего кольцевая камера 24 сообщится с кольцевой распределительной камерой 25, что понизит давление воздуха в камере торможения и снизит противодавление воздуха на ударник 3 со стороны камеры рабочего хода 4. С этого момента ударник 3 откроет своим торцом со стороны камеры холостого хода 5 выпускной радиальный канал 21 в стержне-трубке 20 и посредством продольного осевого канала 22 камера холостого хода 5 сообщится атмосферой, в результате чего давление воздуха в камере рабочего и холостого ходов понизится до атмосферного.

Перемещаясь по инерции, ударник 9 будет затормаживаться и остановится в расчетном положении без открытия сообщения между кольцевой распределительной камерой 25 и камерой холостого хода 5. Таким образом, камера рабочего хода 4, камеры 25 и 24 не сообщаются посредством радиального канала 21 и продольного осевого канала 22 в стержне-трубке 20 с атмосферой. Сразу же после остановки под действием сил давления воздуха со стороны камеры рабочего хода 4 и камеры торможения 24, ударник 3 начнет движение в сторону хвостовика 7 инструмента 6. При отсутствии противодавления воздуха со стороны камеры холостого хода 5 и при поступлении воздуха из торцевой предкамеры сетевого воздуха 17 через дроссельный канал 16 и воздуха из кольцевой камеры форсажа 23, через сквозные перепускные каналы 28 и 29, а также воздуха, поступающего из кольцевой распределительной камеры 25, поступающего посредством винтового канал-паза 19, обтекая кольцевой буртик 30 поступает в кольцевую камеру торможения 24. Под действием сил давления воздуха со стороны камеры рабочего хода 4 и кольцевой камеры 25, ударник 3 будет перемещаться ускоренно в сторону камеры холостого хода 5, совершая рабочий ход. Перемещаясь в сторону камеры холостого хода 5, ударник 3 перекроет радиальный канал выпуска 21 и сообщение с атмосферой кольцевой камеры холостого хода 5 прекратится. Перемещаясь далее к хвостовику 7 рабочего инструмента 6, ударник 3 открывает винтовой канал-паз 19 с поперечным сечением в форме сопряженных закругленных выступа и впадины с одинаковой кривизной по всей протяженности винтовой линии со стороны выточки ударника 3, обеспечивая при этом доступ сжатого воздуха из кольцевой распределительной камеры 25 и кольцевой камеры торможения 24 в камеру холостого хода 5.

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

Выполнение винтового канал-паза 19 с поперечным сечением в форме сопряженных закругленных выступа и впадины с одинаковой кривизной по всей протяженности винтовой линии обеспечивает сохранение линейного контакта боковой поверхности ударника с внутренней поверхностью полости цилиндрического ударника по кривизне выступов винтового канал-паза, и чем обеспечивается рациональное воздухораспределение, исключается преждевременное торможение ударника и осуществляется устойчивый режим работы пневматического молота с повышенной кинетической энергией удара и частот при сниженном расходе воздуха из сети.