Результат интеллектуальной деятельности: Пневматический молот

Изобретение относится к области строительства, в частности, 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 г. B25D 9/04, B25D 9/08) содержащий: цилиндрический корпус; рабочий инструмент, удерживаемый фиксатором 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, образованною перегородкой, цилиндрическим корпусом и корпусом рукоятки; предкамеру, образованную корпусом рукоятки и перегородкой, 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 проточной камерой посредством впускного дросселя в перегородке; камеру холостого хода со стороны рабочего инструмента периодически сообщенную посредством радиального и продольного выпускных каналов в трубке; выпускной канал, выполненный в перегородке с выходом в кольцевую выпускную камеру и посредством выпускного отверстия в корпусе рукоятки в атмосферную камеру, образованную корпусом рукояти 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:

Значительное противодавление 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 преждевременно затормаживает с потерей скорости соударения, а, следовательно, потерей энергии ударного импульса передаваемого хвостовику инструмента.

Наиболее близким по технической сущности, заявляемому устройству, выбранному в качестве прототипа, является пневматический молоток (патент РФ №2728059, 2020 г. B25D 9/04, B25D 9/20, B25D 17/02, Е21С 37/24), содержащий цилиндрический корпус, рабочий инструмент, удерживаемый фиксатором 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, разделяющий 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 хвостовика 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, 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 с постоянным сообщением обеих камер между собой и так, что открытый выход сквозного винтового канала выполнен с уменьшающейся площадью поперечного сечения в сторону камеры холостого хода.

Недостатком прототипа являются:

Наличие значительного количества участков концентрации напряжений по всем виткам винтового канала-паза, что снижает прочность ударника при соударениях с хвостовиком рабочего инструмента, повышение прочности ударника предопределяет увеличение его диаметральной площади сечения в связи с размещением канал-паза на его боковой поверхности; канал-паз выполнен с изменяющейся глубиной и уменьшающейся площадью поперечного сечения, что изменяет положение центра тяжести по продольной оси ударника, что снижает его устойчивость в канале цилиндрического корпуса и создает различные по величине нагрузки в выступах канал-паза во время соударения с хвостовиком рабочего инструмента, что приводит к нарушению равнопрочности кольцевой части ударника.

Задачей заявляемого изобретения является исключение нагрузки от концентраторов напряжения на боковых границах перепускного канал-паза, увеличение прочностных свойств ударника путем исключения канал-пазов на боковой поверхности ударника, сохранение дренажных свойств перепускного канал-паза выполняющего функцию дренажного канала между камерами рабочего и холостого ходов, обеспечивающего снижение противодавления со стороны камеры рабочего хода при холостом ходе ударника, что исключает преждевременное торможение ударника, следовательно ударником гарантируется достижение величины расчетного хода, а при рабочем ходе обеспечивается снижение противодавления в камере холостого хода, что способствует сохранению величины предударной скорости ударника, указанное позволяет повысить энергию удара.

Поставленная задача решается тем, что в пневматическом молоте, содержащем цилиндрический корпус, рабочий инструмент, удерживаемый фиксатором 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 выпускных радиального и продольного 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, канал перепуска сообщающий камеры рабочего и холостого хода между собой, согласно изобретению, трубка снабжена противоположными криволинейными лысками, образованными в поперечном сечении с серповидной форме эллипсом с большим диаметром хордой равным размеру сквозного осевого канала в ударнике с возможностью его перемещения по всей длине с образованием дренажных канал-лысок с постоянным сообщением камер рабочего и холостого ходов между собой, причем выпускной радиальный канал трубки выполнен на площади боковой поверхности с дугой эллипса с большим диаметром хордой без сообщения с дренажными канал-лысками.

На чертеже (фиг. 1) представлен продольный разрез пневматического молота с двумя противоположными канал-лысками, образованными в поперечном сечении в серповидной форме эллипса с большим диаметром равным сквозному осевому каналу в ударнике с открытыми выходами в камеру рабочего хода и камеру холостого хода с кольцевой выточкой.

На чертеже (Фиг. 2) представлен поперечный разрез пневматического молота по А-А иллюстрирующий положение трубки с выпускным радиальным каналом и дренажными канал-лысками на боковой поверхности трубки.

Пневматический молот содержит цилиндрический корпус 1 с выточкой 2, рабочий инструмент 3, удерживаемый фиксатором 4 относительно корпуса 1, перегородку 5 с впускным дросселем 6, выпускным каналом 7, трубку 8 с продольным выпускным каналом 9 и боковым отводным каналом 10, выпускной радиальный канал 11 на боковой поверхности трубки 8, ударник 12, камеру 13 холостого хода с выточкой 2 со стороны рабочего инструмента 3, камеру 14 рабочего хода со стороны перегородки 5, два противоположных канал-лысок 15 и 16 на боковой поверхности трубки 8 с поперечным сечением серповидной криволинейной формы образованной эллипсом, выпускной радиальный канал 11 в трубке 8 выполнен на боковой поверхности 17 с дугой эллипса с большим диаметром без сообщения с канал-лысками. Ударник 12 снабжен осевым сквозным каналом 18 для пропуска трубки 8. Рукоять 19 посредством резьбового соединения на ее корпусе 20 и цилиндрическом корпусе 1 уплотненно прижимает перегородку 5 к торцу цилиндрического корпуса 1 со стороны камеры 14 рабочего хода. Корпус 20 рукояти 19 содержит выпускной канал 21, впускной канал 22 и предкамеру 23 сетевого воздуха, образованную между корпусом 20 и перегородкой 5. Между корпусом 20 рукояти 19 и цилиндрическим корпусом 1 образована кольцевая выпускная камера 24, которая посредством выпускного канала 21 в корпусе 20 сообщена с атмосферной камерой 25, образованной корпусом 20 и установленным разъемно с ним воздухоотбойным кольцом 26. Корпус 20 рукояти 19 фиксируется относительно цилиндрического корпуса фиксатором 27 и удерживаемым кольцевым кожухом 28.

Пневматический молот работает следующим образом.

После включения устройства подачи сетевого воздуха (на чертеже (фиг. 1) не показано и может быть любым известным по конструктивному решению) воздух поступает по впускному каналу 22 рукояти 19 в предкамеру 23 сетевого воздуха, откуда по впускному дросселю 6 в перегородке 5 в камеру 14 рабочего хода.

В положении пневматического молота, представленном на чертеже (фиг. 1) воздух из камеры 14 рабочего хода по дренажным канал-лыскам 15 и 16 трубки 8 и далее вдоль осевого сквозного канала 18 ударника 12 поступает в камеру 13 холостого хода с 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.

В следствии отмеченного, в камере 14 рабочего хода давление воздуха при впуске через дроссельный канал 6 впуска из предкамеры 23 повышается медленно, а давление воздуха в камере 13 холостого хода будет поддерживаться более высоким за счет его натекания из камеры 14 рабочего хода. Под действием давления воздуха на торец ударника 12 со стороны камеры 13 холостого хода ударник перемещается в сторону камеры 14 рабочего хода совершая холостой ход.

В камере 13 холостого ходя продолжается процесс расширения воздуха при одновременном перепуске его из камеры 14 рабочего хода в которой продолжается процесс сжатия, оставшегося в ней воздуха и воздуха, продолжающего поступать через впускной дроссель 6 перегородки 5 из предкамеры 23.

Продолжая движение ударник 12 торцом со стороны камеры 13 холостого хода откроет выпускной радиальный канал 11 и посредством продольного выпускного канала 9, а так же бокового отводного канала 10 трубки 8 и выпускного канала 7 в перегородке 5, выпускной кольцевой камеры 24 выпускного канала 21 в корпусе 20 рукояти 19 и атмосферной камеры 25, образованной корпусом 20 и воздухоотбойным кольцом 26, 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 сил 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 начнет ускоренное движение в сторону камеры 13 холостого хода, совершая рабочий ход.

При увеличивающемся объеме камеры 14 рабочего хода с одновременным поступлением воздуха через впускной дроссель 6 перегородки 5 из предкамеры 23, воздух в камере 14 рабочего хода будет интенсивно расширяться.

Продолжая движение ударник 12 перекроет выпускной радиальный канал 11 трубки 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 дренажные канал-лыски 15 и 16 трубки 8 и далее по боковой поверхности осевого сквозного канала 18 ударника 12 в камеру 13 холостого хода.

В результате такого воздухораспределения в объеме камеры 13 холостого хода и объеме выточки 2 будет продолжаться процесс сжатия отсеченного в них 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 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, что обеспечит за счет большей его скорости при соударении с рабочим инструментом 3 соответствующие величины энергетических параметров рабочего процесса. После соударения рабочий процесс пневматического молота будет повторяться и очередной холостой ход ударника 12 осуществляется за счет импульса давления воздуха со стороны камеры 13 холостого хода и добавления импульса отскока ударника 12 от рабочего инструмента 3.

Использование заявляемого изобретения позволяет осуществить постоянный дренаж воздуха между камерами рабочего и холостого хода с меньшим значением противодавления воздуха в них за счет чего в конце рабочего хода ударника обеспечивается частичное вытеснение воздуха из камеры холостого хода в предударный период в камеру рабочего хода, что позволяет повысить, скорость ударника при соударении с рабочим инструментом и увеличить энергию удара. При холостом ходе ударника дренажное 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 молота с применением дренажных серповидных канал-лысок 15 и 16 на боковой поверхности трубки 8 с поперечным сечением в форме эллипса с постоянным сообщением камер рабочего и холостого хода между собой и так, что выпускной радиальный канал на боковой поверхности 17 трубки 8 выполнен без сообщения его с дренажными канал-лысками 15 и 16, что позволяет повысить энергию удара, передаваемую рабочему инструменту, а также, за счет исключения каналов на боковой поверхности ударника, позволяет повысить его прочность и ресурс молота в целом. Дополнительные положительные свойства предложенного технического решения заключаются в конструктивном решении дренажных канал-лысок 15 и 16, обеспечивающих охлаждение потоком воздуха ударника 12 при его рабочем и холостом ходе.