ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ МОЛОТОК С ДРОССЕЛЬНЫМ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЕМ Российский патент 1994 года по МПК E21C3/24 E21C37/24 

Изобретение относится к области горных и строительных машин и может быть использовано при конструировании отбойных, бурильных и других молотков.

Известны пневматические машины ударного действия [1], включающие цилиндр, разделенный ударником на камеры рабочего и холостого ходов, постоянно через калибровочные каналы сообщающиеся с сетью сжатого воздуха и периодически с атмосферой.

Достоинствами данных машин являются простота и надежность в работе. Однако есть следующий недостаток: в период холостого хода после прохождения верхним торцом ударника уровня выпускного отверстия имеет место быстрое повышение давления на ударник со стороны камеры рабочего хода, что обусловливает наличие значительного импульса противодействия в период, предшествующий остановке ударника. Это приводит к уменьшению импульса холостого хода, и следовательно ударник имеет меньший ход от инструмента. В период рабочего хода это обусловливает уменьшение энергии единичного удара.

Известен также пневматический молоток [2], включающий корпус с центральным каналом, каналы впуска и выпуска, ударник, разделяющий центральный канал на каналы рабочего и холостого ходов, рабочий инструмент. Камера рабочего хода снабжена дополнительной камерой-проточкой, которая снабжена каналом вытеснения с выходом его в центральный канал корпуса на участке между ступенью камеры-проточки в камере рабочего хода и отсечной кромкой канала выпуска из этой камеры.

Достоинством приведенного технического решения является увеличенный (по сравнению с предыдущим решением) тормозной путь ударника при холостом ходе. Это осуществляется за счет снижения противодавления на ударник в период холостого хода путем вытеснения части воздуха из камеры рабочего хода посредством канала вытеснения.

Однако приведенное техническое решение имеет недостаток: увеличенное время торможения ударника в конце холостого хода, уменьшение его скорости разгона в начале рабочего хода, что влечет за собой снижение энергии удара, частоты удара и увеличение удельного расхода воздуха. Это объясняется тем, что канал вытеснения в конце холостого и в начале рабочего ходов сообщает камеру-проточку и камеру рабочего хода с атмосферой посредством выпускного канала и давление в камере уменьшается, что снижает скорость разгона ударника в начале рабочего хода. Эффект вытеснения части воздуха из камеры рабочего хода будет более рациональным, если время вытеснения в конце холостого хода ограничить посредством перекрытия канала вытеснения. За счет втекания сетевого воздуха в камеру рабочего хода давление в ней будет повышаться, что обеспечит более эффективное торможение в конце холостого и разгон в начале рабочего ходов. Перекрытие канала вытеснения обеспечивает также сохранение части воздуха в камере рабочего хода, что предопределяет экономичность машины.

Цель изобретения - повышение энергии единичного удара, частоты ударов и снижения удельного расхода сжатого воздуха за счет сокращения времени торможения ударника в конце холостого хода и увеличения скорости разгона в начале рабочего хода.

Поставленная цель достигается тем, что пневматический молоток с дроссельным воздухораспределением, включающий рукоятку, рабочий инструмент, корпус с впускным, выпускным каналами и центральным каналом, внутри которого размещен ударник, разделяющий центральный канал на камеры рабочего и холостого ходов, сообщающиеся периодически выпускным каналом с атмосферой, камеру-проточку, дополняющую камеру рабочего хода, впускные дроссельные каналы в крышке и корпусе, постоянно соединяющие камеру рабочего и холостого ходов с сетью сжатого воздуха, и канал вытеснения из камеры рабочего хода в корпусе с ограничительной кромкой со стороны камеры холостого хода, канал вытеснения имеет отсекающую кромку в центральном канале корпуса со стороны камеры-проточки. Длина канала вытеснения между отсекающими кромками больше длины боковой просадочной поверхности ударника.

Целесообразно выполнить канал вытеснения в виде вскрытого на боковой поверхности центрального канала корпуса паза с отсекающими кромками в виде ограничительных кромок длины паза вдоль образующей центрального канала. Целесообразно также канал вытеснения выполнить в виде трубки, вынесенной за пределы корпуса с отсекающими кромками в виде радиальных вводов концов трубки в центральный канал корпуса.

На фиг. 1 показан пневматический молоток с частичным продольным разрезом; на фиг. 2 - фрагмент варианта молотка с каналом вытеснения в виде закрытого канала в корпусе, разрез; на фиг. 3 - фрагмент молотка с каналом в трубке, вынесенной за пределы корпуса.

Пневматический молоток состоит из корпуса 1, центральный канал которого разделен ударником 2 на камеру-проточку 3 и камеру рабочего 4 и холостого 5 ходов. Рукоятка 6 выполнена с впускным устройством 7. В корпусе 1 выполнены впускные каналы 8 и 9, постоянно сообщающие сеть сжатого воздуха соответственно с камерой-проточкой 3, камерами рабочего 4 и холостого 5 ходов. Для выхода в камеру холостого хода впускной канал 9 продлен каналом 10, расположенным в корпусе 1.

Камера-проточка 3 камеры 4 и 5 периодически посредством выпускного канала 11 в корпусе 1 и камеры 12, образованной выпускным кольцом 13 и корпусом 1, сообщаются через каналы 14 с атмосферой. Для уменьшения сил торможения ударника импульсом холостого хода при сохранении импульса рабочего хода, камера 4 в центральном канале корпуса снабжена каналом вытеснения 15, с отсекающими кромками 16 и 17, имеющими выходы на боковую поверхность центрального канала. Канал вытеснения может быть выполнен в виде канала-паза 15 (фиг. 1) или канала 15 круглого сечения (фиг. 2), или канала 15 в трубке, вынесенной за пределы корпуса (фиг. 3), с отсекающими кромками в виде радиальных концов трубки в центральном канале корпуса 1. Дополнительно молоток содержит предкамеру 18, образованную рукояткой 6 ограничением крышкой 19, разделяющей предкамеру 18 с камерой-проточкой 3 камерой 4 рабочего хода и рабочий инструмент 20 с концевой пружиной 21.

Варианты исполнения канала вытеснения на рабочий процесс молотка существенного влияния не оказывают и предназначены для удовлетворения технологических требований по изготовлению и эксплуатации. Конструктивное исполнение, предложенное вариантами для указанных целей, может быть практически весьма существенным.

Пневматический молоток работает следующим образом.

Воздух из сети поступает в камеру 18, откуда подается по впускному каналу 8 в камеру-проточку 3 и далее в камеру рабочего хода 4 и одновременно по впускному каналу 9 и его продолжению, каналу 10, в камеру холостого хода 5.

Давление воздуха в камере-проточке 3 и камере 4 практически равно атмосферному, т. к. выпускной канал 11 (имеющий площадь проходного сечения, существенно превышающую площадь сечения каналов 8 и 9) открыт и посредством выпускной камеры 12 и каналов 14 камера-проточка 3 и камера 4 сообщены атмосферой. В камере 5, поскольку она с атмосферой разобщена, давление воздуха увеличивается и ударник 2 начнет перемещаться от инструмента 20, удерживаемого относительно корпуса 1 концевой пружиной 21, совершая холостой ход. При последующем движении ударник 2 своей боковой поверхностью перекроет выпускной канал 11, вследствие чего камера-проточка 3 и камера 4 с атмосферой разобщится и в них начнется повышение давления. Ударник 2, продолжая свое движение от инструмента, начнет последовательное перекрытие канала 15. Преодолевая увеличивающееся противодавление со стороны камеры-проточки 3 и камеры 4 рабочего хода, ударник 2 вскроет своей боковой поверхностью выпускной канал 11, вследствие чего начнется выпуск отработавшего воздуха из камеры 5 холостого хода, давление воздуха в ней понизится до величины атмосферного. В последующий момент времени ударник 2 вскроет своей боковой поверхностью отсекающую кромку 16 канала 15, сообщая, таким образом, камеру 4 рабочего хода с камерой 5 холостого хода и с атмосферой. Вследствие отмеченного часть воздуха из камеры-проточки 3 и камеры 4 будет вытесняться через канал 15 и дальнейшее резкое повышение давления в камере-проточке 3 и камере 4 рабочего хода прекратится.

Таким образом, силы сопротивления воздуха со стороны камеры-проточки 3 и камеры 4, несмотря на уменьшающийся их объем, уменьшаются и ударник за счет того же по величине импульса со стороны камеры холостого хода будет двигаться с большей скоростью и пройдет большой путь, что предопределяет увеличение его потенциальной энергии.

При дальнейшем движении ударник 2 перекроет своей боковой поверхностью отсекающую кромку 17 канала 15 и вытеснение воздуха из камеры-проточки 3 и камеры 4 прекратится. С этого момента за счет сжатия воздуха, отсеченного в камере-проточке 3 и поступающего из сети по каналу 8, давление воздуха будет возрастать, оказывая возрастающее сопротивление движению ударника и он начнет более интенсивное торможение. Преодолевая сопротивление со стороны камеры-проточки 3, ударник исчерпает импульс холостого хода и остановится в расчетном положении. После остановки ударник 2 сразу же под действием импульса давления воздуха со стороны камеры-проточки 3 и камеры 4 начнет ускоренное движение в сторону инструмента 20, совершая рабочий ход. Перекрытие канала вытеснения в конце холостого хода позволяет сохранить воздух, постоянно поступающий по каналу 8 впуска из сети, и отсеченную часть воздуха в камере-проточке 3 и камере 4 рабочего хода, чем повысит в них давление воздуха. Отмеченное предопределяет сокращение расхода воздуха из сети за указанный период времени перекрытия и в целом за цикл, что при сохранении ударной мощности обеспечивает снижение удельного расхода воздуха и более высокую удельную экономичность молотка.

Поскольку закрытый объем камеры-проточки 3 и камеры 4 рабочего хода будут обладать повышенным давлением, то это приведет к сокращению времени торможения и разгона ударника, сохранению большого запаса воздуха для организации импульса рабочего хода, увеличению скорости ударника, сокращению времени рабочего хода. Отмеченное будет обусловливать увеличение частоты ударов, энергии удара, а следовательно, увеличение ударной мощности и существенное снижение удельного расхода воздуха.

После открытия боковой поверхностью ударника отсекающей кромки 17 канала 15 некоторое количество воздуха из камеры 3 перетечет в камеру холостого хода и атмосферу. Однако поскольку на участке канала 15 вытеснения (между кромками 16 и 17) в конце холостого хода ударник 2 двигается с меньшей скоростью, чем на этом же участке в начале рабочего хода, то количество вытесненного воздуха из камеры-проточки 3 и камеры 4 за соответствующий период рабочего хода на участке той же длины будет меньшим. Это позволит сохранить импульс рабочего хода несмотря на некоторые временные утечки воздуха через канал 15 и тем самым обеспечить приращение (учитывая предыдущее перемещение потенциальной энергии при холостом ходе) кинетической энергии ударника. При дальнейшем своем движении ударник 2 перекроет отсекающую кромку 16 и вытекание воздуха из камеры-проточки 3 и камеры 4 прекратится.

Совершая рабочий ход, ударник своей боковой поверхностью перекроет канал 11, и в камере 5 начнется процесс сжатия отсеченного в ней воздуха и воздуха, поступающего из сети через каналы 9 и 10. Обладая приобретенным во время холостого хода некоторым запасом хода, ударник 2 приобретает так же и запас по скорости, что обусловливается сохранением импульса давления воздуха со стороны камеры-проточки 3 и камеры 4 за период рабочего хода.

Продолжая движение к инструменту ударник 2 откроет выпускной канал 11, сообщающий камеру-проточку 3 и камеру 4 с атмосферой. Давление воздуха в камере 4 и камере-проточке 3 будет понижаться до величины атмосферного, так как проходное сечение впускного канала 8 весьма мало в сравнении с сечением выпускного канала 11 и поэтому не сможет полностью компенсировать выпускаемое количество воздуха. Задержка выпуска отработавшего воздуха из камеры 4 и камеры-проточки 3, обусловленная некоторым постоянным натеканием воздуха из сети, несколько поддерживает импульс рабочего хода, чем частично компенсируется возрастающее противодавление со стороны камеры 5 и ударник более полно сохраняет свою кинетическую энергию.

Преодолевая противодавление со стороны камеры 5 холостого хода, ударник наносит удар по хвостовику инструмента 20, и процесс повторяется.

Использование: при конструировании отбойных, бурильных и других молотков. Сущность изобретения: пневматический молоток с дроссельным воздухораспределением содержит рукоятку, рабочий инструмент, корпус с выпускным каналом и центральным каналом, внутри которого размещен ударник, разделяющий центральный канал на камеру-проточку, камеру рабочего хода и камеру холостого хода, сообщающееся периодически с атмосферой выпускным каналом, впускные дроссельные каналы в крышке и корпусе, постоянно соединяющие камеру рабочего хода и камеру холостого хода с сетью сжатого воздуха, и канал вытеснения из камеры рабочего хода с отсекающей кромкой. Для увеличения энергии удара, частоты ударов и снижения удельного расхода воздуха за счет сокращения времени торможения ударника в конце холостого хода и увеличения скорости разгона в начале рабочего хода канал вытеснения имеет отсекающую кромку в центральном канале корпуса, причем длина канала вытеснения между отсекающей кромкой больше длины боковой посадочной поверхности ударника. 3 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ МОЛОТОК С ДРОССЕЛЬНЫМ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЕМ, включающий рукоятку, рабочий инструмент, корпус с впускным, выпускным каналами и центральным каналом, внутри которого размещен ударник, разделяющий центральный канал на камеры рабочего и холостого ходов, сообщающиеся периодически выпускным каналом с атмосферой, камеру-проточку, дополняющую камеру рабочего хода, впускные дроссельные каналы в крышке и корпусе, постоянно соединяющие камеру рабочего и холостого ходов с сетью сжатого воздуха, и канал вытеснения из камеры рабочего хода в корпусе с ограничительной кромкой со стороны камеры холостого хода, отличающийся тем, что, с целью увеличения энергии удара, частоты ударов и снижения удельного расхода воздуха за счет сокращения времени торможения ударника в конце холостого хода и увеличения скорости разгона в начале рабочего хода, канал вытеснения имеет отсекающую кромку в центральном канале корпуса со стороны камеры-проточки, причем длина канала вытеснения между отсекающими кромками больше длины боковой посадочной поверхности ударника. 2.Молоток по п.1, отличающийся тем, что канал вытеснения выполнен в виде закрытого продольного канала с отсекающими кромками в виде радиальных выходов в центральный канал корпуса. 3.Молоток по п.1, отличающийся тем, что канал вытеснения выполнен в виде вскрытого на боковой поверхности центрального канала корпуса паза с отсекающими кромками в виде ограничительных кромок длины паза вдоль образующей центрального канала. 4.Молоток по п.1, отличающийся тем, что канал вытеснения выполнен в виде трубки, вынесенной за пределы корпуса с отсекающими кромками в виде радиальных вводов концов трубки в центральный канал корпуса.