Результат интеллектуальной деятельности: Пневматический молот

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

Известен пневматический молот (а.с. СССР №1172692, 1986 года B25D 9/04), содержащий цилиндрический корпус с рукояткой, выпускным каналом, предкамерой, постоянно сообщающейся воздухопроводящим каналом с сетью сжатого воздуха, ударник, разделяющий полость корпуса на камеру рабочего хода, постоянно сообщающийся с предкамерой и попеременно с атмосферой, камеру холостого хода, попеременно сообщающаяся с атмосферой и дроссель, причем, в корпусе между камерой рабочего хода и предкамерой установлена перегородка с центральным отверстием с установленным и закрепленным в отверстии коаксиально корпусу трубкой, в которой выполнены дополнительные воздухоподводящие каналы к камере холостого хода, постоянно сообщающие ее с предкамерой и выпускной канал, на одном из торцов которого установлен дроссель, а другой сообщен с атмосферой. Ударник установлен коаксиально трубке с возможностью перемещения вдоль нее.

Недостатком описанной конструкции является: в рабочем цикле камер рабочего и холостого хода осуществляется впуск воздуха в каждую из камер и выпуск отработавшего воздуха осуществляется также из каждой камеры, что приводит к значительному непроизводительному расходу воздуха из сети при сообщении каждой из камер с атмосферой, чем снижается экономичность рабочего цикла и молотка в целом; канал впуска в камеру холостого хода и канал выпуска из камер рабочего и холостого ходов выполнены в одной трубке воздухоподвода и воздухоотвода отработавшего воздуха, что приводит к увеличению поперечных размеров; канал выпуска в трубке для камер рабочего и холостого ходов обуславливает увеличение поперечных размеров канала для обеспечения выпуска отработавшего воздуха в течение одного цикла, что требует дополнительного увеличения поперечных размеров трубки, корпуса и массы молота.

Наиболее близким, по технической сущности, заявляемому (выбранного в качестве прототипа) является пневматический молот (патент РФ №2583575, 2016 года, B25D 9/04, B25D 9/08) содержащий цилиндрический корпус; рабочий инструмент, удерживаемый относительно цилиндрического корпуса; рукоятку 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 на ее боковой поверхности; кольцевую выпускную камеру с впускным отверстием, образованную перегородкой, цилиндрическим корпусом и корпусом рукоятки; предкамеру, образованную корпусом рукоятки перегородкой, сообщенную посредством воздухоподводящего канала с сетью сжатого воздуха; ударника 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; камеру холостого хода со стороны рабочего инструмента, периодически сообщающуюся посредством радиального и продольного выпускных каналов в трубке; выпускной канал в перегородке с выходом в кольцевую выпускную камеру и посредством выпускного отверстия в корпусе рукоятки в выпускную камеру, образованную между корпусом рукоятки и воздухоотбойным кольцом; со стороны камеры холостого хода в цилиндре выполнена выточка, а на боковой поверхности ударника выполнен перепускной канал в виде прямого канал-паза на боковой поверхности ударника с постоянно открытым выходом в торце ударника со стороны камеры рабочего хода дополнительно увеличивающего поперечные размеры трубки и массу молотка.

Недостатком этого устройства 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 затормаживается с потерей скорости соударений, а, следовательно, потерей им ударного импульса передаваемого рабочему инструменту.

Задачей заявляемого изобретения является: снижение противодавления воздуха в камерах рабочего и холостого хода, в период окончания рабочего и холостого хода ударника, путем образования канала перепуска воздуха между камерами рабочего и холостого хода, постоянно сообщающим, указанные камеры между собой каналом перепуска в виде сквозного паза с меньшей площадью проходного сечения, обращенного в сторону камеры холостого хода.

Поставленная задача решается тем, что пневматический молот содержит цилиндрический корпус, рукоятку 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 боковую поверхность, кольцевую выпускную камеру с выпускным отверстием, образованную перегородкой, цилиндрическим корпусом и корпусом рукоятки, предкамеру, образованную корпусом рукоятки 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 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 рукоятки в выпускную камеру, образованную корпусом рукоятки и воздухоотбойным кольцом, выточку в цилиндрическом корпусе со стороны камеры холостого хода, перепускной канал, на боковой поверхности ударника в виде прямого канал-паза с одинаковой площадью поперечного сечения вдоль образующей с постоянно открытым выходом в торце ударника со стороны камеры рабочего хода, согласно изобретения, перепускной канал-паз на боковой поверхности ударника с одинаковой площадью поперечного сечения вдоль образующей с выходом на боковую поверхность и торец со стороны камеры рабочего хода, снабжен с его продолжением в виде дренажного канал-паза с меньшей площадью поперечного сечения с выходом на торец ударника со стороны камеры холостого хода с образованием сквозного ступенчатого канал-паза, постоянно сообщающего упомянутые камеры между собой.

На чертеже (фиг. 1) представлен продольный разрез пневматического молота с перепускным каналом на боковой поверхности ударника в виде прямого сквозного ступенчатого канал-паза с постоянно открытыми выходами на оба торца ударника с меньшей площадью поперечного сечения с выходом на торец ударника 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, выпускным каналом 7, в трубке 8 с продольным выпускным каналом 9 и боковым отводным каналом 10, сообщающим постоянно каналы 7 и 9 между собой. Радиальный выпускной канал 11 на боковой поверхности трубки 8, сообщенный постоянно с продольным каналом 9. Ударник 12 разделяет полость цилиндрического корпуса 1 на камеру 13 холостого хода с выточкой 2 со стороны рабочего инструмента 3 и камеру 14 рабочего хода со стороны перегородки 5. Перепускной канал-паз 15 в стенке кольцевой части ударника 12 с его продолжением в виде дренажного канал-паза 16 с выходом на торец ударника 12 со стороны камеры 13 холостого хода с меньшей площадью поперечного сечения и радиальным перепускным канал-пазом 17 с выходом на боковую поверхность ударника 12 в выточку 2. Ударник 12 снабжен осевым сквозным каналом 18 для пропуска трубки 8.

Площадь выхода радиального перепускного канал-паза 17 на боковую поверхность ударника 12 и в выточку 2 камеры 13 холостого хода в положении контакта ударника 12 с рабочим инструментом 3 выполнена с меньшей площадью продольного сечения перепускного канал-паза 15.

Рукоятка 19 содержит впускной канал 20 впуска и корпус 21 с образованием со стороны перегородки 5 предкамеры 22 сетевого воздуха и кольцевую выпускную камеру 23, образованную между корпусом 21, цилиндрическим корпусом 1 и перегородкой 5. Корпус 21 рукоятки 19 снабжен выпускным каналом 24 с выходом в выпускную камеру 25, образованную корпусом 21 и установленным разъемно относительно его, воздухоотбойным кольцом 26.

Корпус 21 посредством резьбового соединения уплотненно фиксируется относительно цилиндрического корпуса 1 фиксатором 27 и удерживается разрезным кольцом 28.

Пневматический молот работает следующим образом.

После включения устройства подачи сетевого воздуха (на чертеже не показано и может быть любым известным по конструктивному решению), воздух поступает по впускному каналу 20, в рукоятке 19, в предкамеру 22, откуда по впускному дросселю 6 в перегородке 5 в камеру 14 рабочего хода в цилиндрическом корпусе 1.

При положении пневматического молота, представленном на фиг. 1, воздух из камеры 14 рабочего хода по перепускному сквозному канал-пазу 16, выполненным на боковой поверхности ударника 12 с образованием прямого сквозного ступенчатого канал-паза 15, 17, 16 (фиг. 1), выполненного на образующей поверхности ударника 12, с выходом через дренажный канал-паз 16 на оба торца ударника поступает в камеру 13 холостого хода, образованную выточкой 2 в цилиндрическом корпусе 1. При сообщении камеры 13 холостого хода и камеры 14 рабочего хода, камеры меняются функциями: камера 14 рабочего хода приобретает функции камеры с частичным вытеснением воздуха, а 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 перемещения из камеры 14. Под действием давления воздуха на торец ударника 12 со стороны камеры 13 холостого хода, ударник перемешается в сторону камеры 14 рабочего хода, совершая холостой ход.

Ударник 12, продолжая движение, при взаимодействии с выточкой 2 перекрывает часть сквозного канал-паза 17 с большей площадью поперечного сечения и перепуска воздуха из камеры 14 рабочего хода будет осуществляться только через дренажный канал-паз 16 с меньшей площадью поперечного сечения. В камере 13 холостого хода продолжается процесс расширения 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 выпускной камеры 22 сетевого воздуха.

Продолжая движение, ударник 12 торцом со стороны камеры 13 холостого хода откроет радиальный выпускной канал 11, на боковой поверхности трубки 8 и посредством продольного выпускного канала 9, канала 10 в трубке 8, а также выпускного канала 7 в перегородке 5 и выпускной кольцевой камеры 23 с выпускным каналом 24 в корпусе 21 рукоятки 19 и выпускной камеры 25, образованной корпусом 21 и воздухоотбойным кольцом 26, воздух их камеры 13 холостого хода будет выпускаться в атмосферу и давление воздуха в камере 13 холостого хода за счет меньшей площади поперечного сечения дренажного канал-паза 16 прямого сквозного ступенчатого канал-паза 15, 17, 16 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.

Одновременно с поступлением воздуха в камеру 14 рабочего хода через впускной дроссель 6 перегородки 5 и из выпускной камеры 23 воздух в камере 14 рабочего хода будет расширяться.

Продолжая движение, ударник 12 перекроет радиальный выпускной канал 11 в трубке 8, после чего камера 13 холостого хода разобщиться с атмосферой и в ней будет осуществляться процесс замедленного сжатия отсеченного в ней воздуха и воздуха, перетекаемого из камеры 14 рабочего хода через прямой сквозной ступенчатый канал-паз 15, 17, 16 на боковой поверхности ударника.

При последующем перемещении ударник 12 при взаимодействии с выточкой 2 со стороны камеры 13 холостого хода откроет впуск воздуха из камеры 14 рабочего хода только перед соударением ударника с рабочим инструментом.

Поступление воздуха в камеру 13 холостого хода из камеры 14 рабочего хода существенно не повлияет на рост противодавления и преждевременного торможения ударника 12, но существенно повысит импульс давления на ударник 12 при холостом ходе и обеспечит величину его расчетного хода и соответствующие величины энергетических параметров рабочего процесса.

Преодолевая сопротиводавления воздуха со стороны камеры 13 холостого хода, ударник 12 наносит удар по рабочему инструменту 3.

Рабочий процесс пневматического молотка будет повторяться, и очередной холостой ход ударника 12 будет осуществляться за счет добавления импульса давления воздуха со стороны камеры 13 холостого хода к импульсу отскока ударника 12 от рабочего инструмента 3.

Использование заявляемого изобретения позволяет осуществить постоянно частичный перепуск 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 за счет дренажа и повысить скорость ударника при соударении с рабочим инструментом и увеличить энергию удара при снижении расхода воздуха из сети за счет перепуска его из камеры рабочего хода. При холостом ходе ударника частичное вытеснение воздуха из камеры рабочего хода за счет дренажа обусловливает снижение противодавления воздуха с ее стороны и исключит преждевременное торможение ударника, чем обеспечит гарантированную величину расчетного хода ударника. В конце рабочего хода часть воздуха перепускается из камеры холостого хода в камеру рабочего хода, чем увеличивается импульс давления воздуха со стороны камеры рабочего хода и повышается скорость соударения без потребления воздуха из сети.

Таким образом, предложенное техническое решение пневматического молота с частичным перепуском воздуха и дренажем между камерами по сквозному ступенчатому канал-пазу с меньшей площадью поперечного сечения в сторону камеры холостого хода, позволяет снизить расход воздуха, потребляемого из сети и повысить энергию удара, передаваемую рабочему инструменту.