ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МОЛОТ Российский патент 1994 года по МПК E21C3/16 

Изобретение относится к ударным механизмам и может быть использовано в строительстве и горном деле для забивки в грунт шпунта, свай, рыхления и уплотнения грунта, разрушения породы и асфальтобетона и т.д.

Известен электропривод, содержащий электрический двигатель возвратно-поступательного движения, якорь которого нагружен приводимым в движение механизмом (Электромагнитные молоты. / Под ред. А.Т.Малова, Н.П. Ряшенцева. Новосибирск: Наука, 1979, с.7). В таком электроприводе существует возможность изменения энергии рабочих ходов якоря путем изменения противодействующего статического усилия со стороны механизма, что улучшает технические возможности двигателя, в частности его удельную мощность и КПД.

Однако отмеченное свойство известного объекта не может быть распространено на механизм ударного действия. Это связано с тем, что в нем отсутствует временной интервал, в котором к якорю приложено противодействующее (статическое) усилие, и обмотки статора подключены к источнику питания. Вследствие этого двигатель механизма на всем ходу якоря работает в режиме, близком к режиму холостого хода с низкими показателями удельной мощности и КПД. Это существенно затрудняет процесс передачи энергии источника элементам привода и приводимому механизму и исключает возможность изменения энергии рабочих ходов якоря путем изменения противодействующего статического усилия механизма.

Известен электрический двигатель возвратно-поступательного движения, совершающий работу на части рабочего хода якоря и содержащий магнитопровод с обмоткой статора и якорь с короткозамкнутой обмоткой, который, с целью повышения удельной мощности и КПД, снабжен устройством управления, обеспечивающим подключение обмотки статора к источнику постоянного напряжения и последующее за этим кратковременное ее подключение к источнику напряжения с противоположной полярностью [1].

Вместе с этим удельная мощность и КПД известного двигателя ухудшаются при смещении объема работы на заключительную фазу хода якоря. Это объясняется тем, что из-за отсутствия статического противодействия движению якорь большую часть своего рабочего хода совершает во временном интервале, совпадающем с временным интервалом нарастания тягового усилия, и, следовательно, двигатель работает на этом интервале в режиме, близком к режиму холостого хода, для которого низки показатели энергоемкости и КПД.

Наиболее близок к изобретению по назначению и технической сущности электрический молот, содержащий статор с силовыми обмотками прямого и обратного хода, расположенный внутри них ферромагнитный якорь-боек и расположенные в верхней и нижней частях статора датчики положения якоря-бойка [2].

В известном молоте облегчен при его вертикальном расположении процесс передачи энергии источника механизму в обратном ходе, когда двигатель совершает работу, связанную с подъемом якоря-бойка на величину его хода. Однако он существенно затрудняется в прямом ходе, когда якорь-боек движется под действием сил тяготения и двигатель может работать не только в режиме идеального холостого хода, но и в генераторном режиме. В последнем случае молот возвращает источнику часть энергии, переданной ему в обратном ходе, что уменьшает удельную мощность и КПД механизма. Кроме этого известный молот характеризуется сложностью реализации при высоких уровнях напряжения источника, используемых для получения высоких энергий ударов, что снижает его надежность.

Целью изобретения является повышение его надежности, удельной мощности и КПД путем нагружения якоря-бойка статическим противодействующим усилием, что обеспечивает упрощение реализации молота, повышение его энергоемкости и эффективности энергопреобразований.

Цель достигается тем, что электрический молот, содержащий статор с силовыми обмотками прямого и обратного хода, расположенный внутри них ферромагнитный якорь-боек и в верхней и нижней частях статора датчики положения якоря-бойка, снабжен узлом нагружения якоря-бойка статическим противодействующими усилием, выполненным в виде магнитопровода с обмоткой электромагнита, установленного на статоре с возможностью взаимодействия с торцом якоря-бойка в положении магнитного равновесия, и соединенный с блоком управления.

На фиг.1, 2 приведены функциональная электрическая схемы электрического молота.

Электрический молот включает статор 1 с силовыми обмотками прямого 2 и обратного 3 хода, расположенный внутри них ферромагнитный якорь-боек 4, датчики 5 и 6 положения якоря-бойка, магнитопровод 7 с обмоткой электромагнита 8.

Электрический молот содержит также подключенные к обмоткам прямого 2 и обратного 3 хода коммутирующий конденсатор 9 и тиристоры 10 и 11, катоды и управляющие электроды которых через диоды 12 и 13 связаны с датчиками 5 и 6 положения якоря-бойка. Для пуска молота служит кнопка 14. Для изменения режима работы молота служит блок 15 управления, выход которого связан с обмоткой электромагнита узла нагружения.

Электрический молот работает следующим образом.

С помощью блока 15 в обмотке электромагнита 8 задается значение тока, определяемое необходимой степенью нагружения якоря-бойка 4 противодействующим усилием, равным, например, F. Включением кнопки 14 производится запуск молота. Тиристор 11 открывается и по обмотке 3 обратного хода начинает протекать ток, вследствие чего якорь-боек 4 втягивается в нее. Одновременно происходит заряд конденсатора 9 по цепи: источник постоянного напряжения (+) - обмотка 2 прямого хода - открытый тиристор 11 - источник постоянного напряжения (-). При вдвижении якоря-бойка 4 в датчик 5 положения в последнем наводится ЭДС вследствие намагниченности якоря. Одновременно магнитное поле магнитопровода 7 замыкается по торцу якоря-бойка 4, нагружая его статическим противодействующим усилием F. Формируемый в датчике 5 положения импульс положительной полярности через диод 12 подается на управляющий электрод тиристора 10, который открывается, и напряжение конденсатора 9 прикладывается к тиристору 11 (положительное - на катод, отрицательное - на анод), вследствие чего тиристор 11 закрывается. При открытом тиристоре 10 по обмотке 2 прямого хода протекает ток и на якорь-боек 4 воздействует втягивающее усилие F_т. Одновременно происходит заряд конденсатора 9 по цепи: источник питания (+) - обмотка 3 обратного хода - открытый тиристор 10 - источник питания (-). Начиная с того момента времени, когда возрастающее тяговое усилие F_т превысит величину балластного статического усилия, молот начнет совершать работу в нагруженном состоянии по форсированному накоплению кинетической энергии движущейся массы на всем рабочем ходе якоря-бойка 4 с ее последующей отдачей в виде ударного импульса. При вдвижении якоря-бойка 4 в датчик 5 положения циклы повторяются.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для забивки в грунт свай, рыхления, уплотнения грунта, разрушения асфальтобетона. Цель - повышение надежности, удельной мощности и КПД. Электрический молот содержит статор с обмотками прямого и обратного хода, якорь-боек, расположенный внутри них, датчики положения якоря-бойка. Дополнительно снабжен узлом нагружения якоря-бойка противодействующим усилием, выполненным в виде магнитопровода с обмоткой, установленным на статоре с возможностью взаимодействия с якорем-бойком в положении магнитного равновесия и соединенным с блоком управления. Управление якорем-бойком производится от электрической схемы, включающей конденсатор, тиристоры, катоды которых через диоды связаны с датчиками. Пуск осуществляется кнопкой. 2 ил.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МОЛОТ, содержащий статор с силовыми обмотками прямого и обратного хода, расположенный внутри них ферромагнитный якорь-боек и расположенные в верхней и нижней частях статора датчики положения якоря-бойка, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, удельной мощности и КПД, он снабжен узлом нагружения якоря-бойка статическим противодействующим усилием, выполненным в виде магнитопровода с обмоткой электромагнита, установленного на статоре с возможностью взаимодействия полюсами с торцом якоря-бойка в положении магнитного равновесия, и соединенный с блоком управления.