УСТРОЙСТВО УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ Российский патент 1994 года по МПК E21C3/24 E02F5/18 B25D9/04 

Изобретение относится к горной и строительной технике и может быть использовано при бестраншейной прокладке подземных коммуникаций для забивания труб, разрушения горных пород, трамбования грунта и т.д.

Известно пневматическое устройство ударного действия для образования скважин в грунте (пневмопробойник) по авт.св. N 382797. Оно содержит корпус, ударник, воздухоподводящий патрубок, соединенный через эластичную втулку с корпусом. При подаче сжатого воздуха ударник совершает прямой ход под действием давления в камере, образованной ударником и патрубком, обратный - под действием давления в камере, образованной корпусом и ударником. Воздухораспределение осуществляется открытием-закрытием окон, выполненных в ударнике, при его движении относительно патрубка. Недостатком устройства является невысокая эффективность удара вследствие сопротивления прямому ходу ударника со стороны камеры обратного ходя после закрытия выхлопных окон.

Известен пневматический ударный механизм по авт.св. N 395251. Он содержит цилиндр-корпус с дифференциальным поршнем-ударником и подпружиненным в осевом направлении наконечником. Поршень-ударник снабжен калиброванным отверстием, соединяющим над- и подпоршневую полости, а головка наконечника выполнена в виде клапана, перекрывающего канал, связывающий подпоршневое пространство с атмосферой. Недостатками ударного механизма являются невысокая эффективность единичного удара вследствие сопротивления прямому ходу ударника из-за медленного открывания вручную выхлопного канала, нестабильность энергии удара и частоты ударов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пневматическое ударное устройство [1]. Оно содержит ступенчатый корпус и дифференциальный поршень с каналом, соединяющим торцовые камеры прямого и обратного хода. Камера прямого хода постоянно снабжена с магистралью сжатого воздуха. Камера обратного хода сообщается с атмосферой периодически. Недостатком устройства является низкая эффективность удара вследствие сопротивления прямому ходу ударника со стороны камеры обратного ходя из-за недостаточно быстрого выхлопа сжатого воздуха из камеры обратного хода.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что устройство ударного действия, содержащее корпус с отверстиями, ударник, камеру прямого хода, камеру обратного хода, канал для сообщения камеры прямого хода с источником сжатого воздуха, канал в ударнике для сообщения камеры обратного хода с камерой прямого хода, снабжено двумя упругодеформируемыми пластинами с центральными отверстиями, одна закреплена на передней торцовой поверхности ударника, другая - на ответной части корпуса, и образующими с ударником и корпусом камеру обратного хода. Снабжение устройства упругодеформируемыми пластинами позволяет повысить эффективность удара. Это обеспечивается благодаря тому, что к моменту начала прямого хода происходит мгновенный и полный выхлоп и далее камера обратного хода постоянно сообщена с атмосферой на всем протяжении прямого хода ударника, тем самым полностью устраняется сопротивление разгону ударника со стороны камеры обратного хода.

Если площади упругодеформируемой части пластин выполнить равными между собой, то не будет их взаимного проскальзывания. Это не только устраняется износ пластины в месте контакта, но и обеспечивает максимальный рабочий ход ударника и наибольшую эффективность удара. Для устранения трения ударника о корпус устройство снабжено направляющим стержнем, размещенным в сквозном отверстии, выполненном в ударнике, и закрепленным неподвижно в задней части корпуса. Тем самым увеличивается эффективность удара. Для предохранения стержня от воздействия ударных нагрузок в корпусе выполнено отверстие, в котором между передним торцом стержня и корпусом установлена упругая прокладка. Тем самым появляется возможность уменьшить поперечное сечение стрежня. Уменьшение поперечного стержня позволяет при неизменных габаритах устройства увеличить площадь камеры прямого хода, тем самым увеличить силу, разгоняющую ударника и повысить эффективность удара. Для обеспечения самоустановки гильзы относительно ударника и соосности ударника относительно стержня устройство ударного действия снабжено гильзой, установленной на задний торец ударника через упругую прокладку и неподвижным поршнем, закрепленным на стержне и образующим вместе с гильзой камеру прямого хода. Тем самым уменьшается сопротивление прямому ходу ударника и увеличивается эффективность удара. Для улучшения самоустановки поршня относительно гильзы и соосности ударника и стержня поршень выполняется в виде объемнодеформируемой упругой шайбы с кольцом из антифрикционного материала по периферии, размещенной между двумя жесткими дисками, которые в свою очередь размещены между
двумя выступами на стержне с возможностью ограниченного перемещения. Кроме того снижается трение поршня о гильзу и уменьшается сопротивление прямому ходу ударника. Все это повышает эффективность удара. Для уменьшения присоединенной массы корпуса и более выгодного соотношения масс ударника и части корпуса, воспринимающей удар, между передней и задней частями корпуса размещают упругую прокладку. Это способствует повышению эффективности удара.

На фиг. 1 изображен продольный разрез устройства ударного действия, в котором направляющей для ударника является корпус; на фиг. 2 - продольный разрез устройства ударного действия, в котором направляющей для ударника является центральный стержень, закpепленный в задней части корпуса; на фиг. 3 - продольный разрез устройства ударного действия, ударник которого через упругую прокладку установлена гильза, а на стержне закреплен неподвижный поршень. На фиг. 4 изображен продольный разрез устройства ударного действия, поршень которого выполнен в виде объемнодеформируемой упругой шайбы с кольцом и актифрикционного материала, а между передней и задней частями корпуса размещена упругая прокладка.

Устройство ударного действия (фиг. 1) содержит корпус 1 с отверстиями, ударник 2, камеру прямого хода 3, камеру обратного хода 4, канал 5 подвода сжатого воздуха. Канал 6 для сообщения камеры обратного хода 4 с камерой прямого хода 3 выполнен в ударнике 2. На передней торцовой поверхности ударника 2 по внешнему краю закреплена пластина 7 из упругодеформируемого материала, в центре которой выполнено сквозное отверстие 8. На торцовой поверхности корпуса 1, обращенной к ударнику 2 по внешнему краю, закреплена пластина 9 из упругодеформируемого материала, в центре которой выполнено сквозное отверстие 10. При нижнем (по чертежу) положении ударника между пластинами 7 и 9 образуется кольцевой контакт вблизи отверстий 8 и 10.

Устройство ударного действия (фиг. 2) снабжено направляющим стержнем 11, размещенным в сквозном центральном отверстии 12 ударника 2. Стержень 11 одним концом закреплен в задней части корпуса 1, другим концом установлен подвижно в глухом отверстии 13, выполненном в передней части корпуса 1. Между передним торцом стержня 11 и корпусом 1 в отверстии 13 установлена упругая прокладка 14.

Устройство ударного действия (фиг. 3) снабжено гильзой 15, которая установлена на задний торец ударника 2 через упругую прокладку 16. На стержне 11 закреплен неподвижный поршень 17, образующий вместе с гильзой камеру прямого хода 3. Поршень (фиг. 4) включает в себя объемно-деформируемую упругую шайбу 18, на периферии которой установлено кольцо 19 из антифрикционного материала. Шайба 18 и кольцо 19 размещены между двумя жесткими дисками 20 и 21, которые в свою очередь размещены между двумя выступами 22 и 23 на стержне с возможностью осевого перемещения. Между передней и задней частями корпуса 1 размещена упругая прокладка 24.

Устройство ударного действия работает следующим образом. Сжатый воздух по каналу 5 поступает в камеру прямого хода 3. Под действием давления сжатого воздуха ударник 2 перемещается в крайнее нижнее (по чертежу) положение и упирается в передний торец корпуса 1. Упругодеформируемые пластины 7 и 9 приходят в соприкосновение вблизи центральных отверстий 8 и 10 и образуется камера обратного хода 4. Сжатый воздух по каналу 6 ив ударнике 2 поступает в камеру обратного хода 4 и в ней повышается давление, создающее удерживающую силу, под действием которой упругодеформируемые пластины прижимаются друг к другу. Эффективная площадь камеры обратного хода 4 больше площади камеры прямого хода 3. Под действием давления в камере обратного хода 4 ударник 2 перемещается в верхнее (по чертеже) положение. При перемещении ударника 2 упругодеформируемые пластины 7 и 9 прогибаются в средней части навстречу друг другу, оставаясь в соприкосновении между собой. По мере перемещения ударника 2 в верхнее положение сила, деформирующая пластины 7 и 9, растет. В крайней верхнем (по чертежу) положении ударника 2 деформирующая сила становится больше удерживающей силы - происходит отрыв упругодеформируемых пластин 7 и 9 друг от друга. Через образовавшийся кольцевой зазор и через отверстия в корпусе 1 начинается выхлоп сжатого воздуха из камеры обратного хода в атмосферу. Давление в камере обратного хода 4 уменьшается, в результате исчезает удерживающая сила, и упругодеформируемые пластины 7 и 9 под действием сил деформации ускоренно перемещаются в противоположные друг от друга стороны и происходит мгновенный выхлоп сжатого воздуха. Камера обратного хода 4 временно прекращает свое существование. Под действием давления в камере прямого хода 3 ударник 2, не встречая сопротивления со стороны камеры обратного хода 4, ускоренно движется вниз и наносит удар по переднему торцу корпуса 1. В крайнем нижнем положении ударника 2 упругодеформируемые пластины 7 и 9 соприкасаются и образуется камера обратного хода 5. Цикл повторяется вновь.

Применение в качестве направляющей для ударника 2 стержня 11 уменьшает сопротивление прямому ходу ударника 2 от сил трения (фиг. 2). Упругая прокладка 14, установленная между стержнем 11 и корпусом 1, уменьшает осевую нагрузку, действующую на стержень 11 (фиг. 2). Поршень 17, выполненный в виде объемнодеформируемой упругой шайбы 18, на периферии которой установлено кольцо 19 из антифрикционного материала, размещенной между двумя жесткими дисками 20 и 21 с возможностью ограниченного осевого перемещения, обеспечивает качественное уплотнение пары скольжения поршень 17 - гильза 15 и уменьшает сопротивление прямому ходу ударника 2. Кроме этого, уменьшается боковая ударная нагрузка на стержень 11, передаваемая от ударника через гильзу 15 в виде отраженной волны.

Использование: устройство относится к горной и строительной технике и предназначено для разрушения горных пород, забивания стержневых элементов в грунт, трамбования грунта и т.д. Сущностью изобретения является повышение эффективности удара, которое достигается уменьшением сопротивления прямому ходу ударника. Устройство ударного действия содержит корпус, ударник, камеру прямого хода, камеру обратного хода, образуемую в начале обратного хода между двумя упругодеформируемыми пластинами, передним торцом ударника и корпусом. В качестве направляющей для ударника применен стержень, неподвижно закрепленный в задней части корпуса. На ударнике через упругую прокладку установлена гильза, на стержне закреплен неподвижный поршень, которые образуют камеру прямого хода. Перемещение ударника в верхнее положение происходит за счет разности его площадей. В конце обратного хода ударника силы, удерживающие пластины в соприкосновении, становятся меньше силы деформирующей пластины, и камера обратного хода раскрывается. Под действием давления в камере прямого хода ударник разгоняется и наносит удар по передней части корпуса. В начале обратного хода возникает контакт между пластинами. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. УСТРОЙСТВО УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ, содержащее корпус с отверстиями, ударник, камеру прямого хода, камеру обратного хода, канал для сообщения камеры прямого хода с источником сжатого воздуха, канал в ударнике для сообщения камеры обратного хода с камерой прямого хода, отличающееся тем, что оно снабжено двумя упругодеформируемыми пластинами с центральными отверстиями, закрепленными одна на передней торцевой поверхности ударника, другая на ответной части корпуса и образующими с ударником и корпусом камеру обратного хода. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что площади упругодеформируемой части пластин выполнены равными между собой. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что оно снабжено направляющим стержнем, размещенным в сквозном отверстии, выполненном в ударнике, и закрепленным неподвижно в задней части корпуса. 4. Устройство по пп.1 - 3, отличающееся тем, что в корпусе выполнено отверстие, в котором между передним торцом стержня и корпусом установлена упругая прокладка. 5. Устройство по пп.1 - 4, отличающееся тем, что оно снабжено гильзой, установленной на заднем торце ударника через упругую прокладку, и неподвижным поршнем, закрепленным на стержне, образующем вместе с гильзой камеру прямого хода. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что поршень выполнен в виде объемнодеформируемой упругой шайбы с кольцом из антифрикционного материала по периферии, размещенной между двумя жесткими дисками, которые размещены между двумя выступами на стержне с возможностью ограниченного осевого перемещения. 7. Устройство по пп.1 - 5 или 6, отличающееся тем, что между передней и задней частями корпуса размещена упругая прокладка.