Результат интеллектуальной деятельности: ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ МОЛОТ

Изобретение относится к области строительства, в частности к пневматическим машинам ударного действия, и может быть использовано при разрушении крепких материалов, погружения свай и шпунта, труб, проходки скважин в грунтах, 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 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 рукояти, предкамеру; образованную корпусом рукояти 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 выпускную камеру и посредством выпускного отверстия в корпусе в атмосферную камеру, образованную корпусом рукояти и 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 затормаживается с потерей скорости соударения, а следовательно, потерей энергии ударного импульса передаваемого рабочему инструменту.

Наиболее близким по технической сущности, заявляемому устройству (выбранного в качестве прототипа), является пневматический молоток (патент РФ №2728059, 2020 г. B25D 9/04, B25D 9/26, B25D 17/02, Е21С 37/24), содержащий цилиндрический корпус, рабочий инструмент удерживаемый относительно цилиндрического корпуса, рукоять с устройством впуска, перегородку с впускным дросселем, выпускным каналом и осевым отверстием, в котором установлена и закреплена трубка 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 и перегородкой и сообщенную посредством воздухоподводящего канала с сетью сжатого воздуха, ударник со сквозным осевым каналом для 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 трубке и выпускного канала в перегородке с выходом в кольцевую выпускную камеру и посредством выпускного отверстия в корпусе рукояти атмосферную камеру, образованную корпусом рукояти и 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 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 по всем виткам винтового канала-паза, что снижает прочность ударника при соударениях с хвостовиком рабочего инструмента; повышение прочности ударника предопределяется увеличением диаметральной площади сечения в связи с размещением канал-паза на его боковой поверхности; винтовой канал-паз выполнен с изменяющейся глубиной и уменьшающейся площадью поперечного сечения, что изменяет центр тяжести по продольной оси, снижает устойчивость ударника в цилиндрическом корпусе и создает разные по величине нагрузки в канал-пазе 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 винтового канал-паза, увеличение прочностных свойств ударника путем исключения канал-пазов на боковой поверхности ударника, сохранение дренажных свойств перепускных канал-пазов выполняющих функцию дренажного канала между камерами рабочего и холостого ходов, обеспечивающих снижение противодавления со стороны камеры рабочего хода при холостом ходе ударника, что исключает преждевременное торможение ударника, чем гарантируется достижение им заданной величины расчетного хода, а при рабочем ходе обеспечивается снижение противодавления в камере холостого хода, что способствует сохранению заданной величины предударной скорости, повышению энергии удара, передаваемой рабочему инструменту.

Поставленная задача решается тем, что в пневматическом молоте, содержащем устройство подачи сетевого воздуха любого известного конструктивного решения, 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 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 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, атмосферную камеру, образованную корпусом рукояти и кольцом, выточку в цилиндрическом корпусе со стороны камеры холостого хода, перепускной канал периодически сообщающий камеры рабочего и камеры холостого хода, согласно изобретению, перепускной канал-паз выполнен на боковой поверхности внутренней полости цилиндрического корпуса в виде дренажного канал-паза вдоль его образующей с поперечным сечением в форме равнобедренной трапеции с меньшим основанием, обращенным в тело корпуса с постоянным сообщением камеры рабочего хода и камеры холостого хода между собой.

На чертеже (фиг. 1) представлен продольный разрез пневматического молота с дренажным продольным канал-пазом в поперечном сечении в форме равнобедренной трапеции с постоянно открытыми входами в камеру рабочего хода и выточку со стороны камеры холостого хода.

На чертеже (фиг. 1), (фиг. 2) представлены поперечный и продольный разрезы молота.

Пневматический молот содержит цилиндрический корпус 1 с выточкой 2, рабочий инструмент 3, удерживаемый фиксатором 4 относительно цилиндрического корпуса 1, перегородку 5 с впускным дросселем 6, выпускным каналом 7, трубку 8 с продольным выпускным каналом 9 и боковым отводным каналом 10, радиальный выпускной канал 11 выпуска 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, продольный дренажный канал-паз 15 с поперечным сечением в форме равнобедренной трапеции на внутренней боковой поверхности цилиндрического корпуса 1 с поперечным сечением по форме равнобедренной трапеции с меньшим основанием обращенным в тело корпуса и так, что в любом положении ударника 12, камера 13 холостого хода и камера 14 рабочего хода постоянно сообщаются между собой. Ударник 12 снабжен осевым сквозным каналом 16 для пропуска трубки 8. Рукоять 17 посредством резьбового соединения на ее корпусе 18 и цилиндрическом корпусе 1 уплотненно прижимает перегородку 5 к торцу цилиндрического корпуса 1 стороны камеры 14 рабочего хода. Корпус 18 рукояти 17 содержит выпускной канал 19, впускной канал 20 и предкамеру 21 сетевого воздуха, образованную между корпусом 18 и перегородкой 5. Между корпусом 18 рукояти 17 и цилиндрическим корпусом 1 образована выпускная кольцевая камера 22, которая посредством выпускного канала 19 в корпусе 18 сообщается с атмосферной камерой 23, образованной корпусом 18 и установленным разъемно с ним воздухоотбойным кольцом 24. Корпус 18 рукояти 17 фиксируется относительно цилиндрического корпуса фиксатором 25 и удерживаемым кольцевым кожухом 26.

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 рукояти 17 в предкамеру 21 сетевого воздуха, откуда по впускному дросселю 6 в перегородке 5 в камеру 14 рабочего хода в полости цилиндрического корпуса 1.

В положении пневматического молота, представленном на фиг. 1 воздух из камеры 14 рабочего хода по продольному дренажному канал-пазу 15 с поперечным сечением в форме равнобедренной трапеции и далее вдоль боковой поверхности ударника 12 поступает в камеру 13 холостого хода образованную 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.

Вследствие отмеченного, в камере 14 рабочего хода давление воздуха при впуске через дроссельный впускной канал 6 из предкамеры 21 повышается медленно, а давление воздуха в камере 13 холостого хода будет поддерживаться более высоким за счет его натекания из камеры 14. 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 хода 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 21.

Продолжая движение ударник 12 торцом со стороны камеры 13 холостого хода откроет радиальный выпускной канал 11 и посредством продольного выпускного канала 9, а также бокового отводного канала 10 трубки 8 и выпускного канала 7 в перегородке 5, выпускной кольцевой камеры 22 выпускного канала 19 в корпусе 18 рукояти 17 и атмосферной камеры 23, образованной корпусом 18 и воздухоотбойным кольцом 24, 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 21, воздух в камере 14 рабочего хода будет интенсивно расширяться.

Продолжая движение, ударник 12 перекроет радиальный выпускной 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 продольный дренажный канал-паз 15 с поперечным сечением в форме равнобедренной трапеции и далее по боковой поверхности ударника 12.

В результате такого воздухораспределения в объеме камеры 13 холостого хода, будет продолжаться процесс сжатия отсеченного воздуха и воздуха, поступающего из камеры 14 рабочего хода с 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 и обеспечит за счет большей его скорости при соударении с хвостовиком 3 рабочего инструмента соответствующие величины энергетических параметров рабочего процесса. После соударения рабочий процесс пневматического молота будет повторяться и очередной холостой ход ударника 12 осуществляется за счет добавления к импульсу давления воздуха со стороны камеры 13 холостого хода, так же импульса отскока ударника 2 от рабочего инструмента 3. Постоянный дренаж воздуха между камерами рабочего и холостого хода позволяет осуществить рабочий процесс молота 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, что позволяет повысить скорость ударника при соударении с рабочим инструментом и увеличить энергию удара. При холостом ходе ударника дренажное вытеснение из камеры рабочего хода обуславливает снижение противодавления 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 дренажного продольного канал-паза на боковой поверхности внутренней полости канала цилиндрического корпуса с поперечным сечением в форме равнобедренной трапеции обращенным меньшим основанием в тело корпуса с постоянным сообщением камеры рабочего хода и камеры холостого хода между собой позволяет снизить расход воздуха потребляемого из сети, чем повысить экономичность молота и энергию удара, передаваемую рабочему инструменту, а также, за счет исключения каналов на боковой поверхности ударника, повысить его прочность и ресурс молота в целом. Дополнительные положительные свойства предложенного технического решения заключается в конструктивном решении дренажного канал-паза, обеспечивающего охлаждения потоком воздуха ударника и цилиндрического корпуса.