УДАРНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1994 года по МПК E01C19/34 E02D3/46 

Изобретение относится к механизмам ударного действия и может быть использовано в качестве рабочего органа машин, предназначенных для уплотнения грунта, при вытрамбовывании котлованов, дорожном строительстве, строительстве аэродромов, трамбовании пазух около строящихся объектов, погружении свай, рыхлении смерзшихся грузов в железнодорожных вагонах, дроблении материалов и других технологических операций, где используются ударные импульсы.

Известна трамбовка, которая включает рабочий орган, выполненный в виде двух концентрически расположенных ступенчатых ударных тел: наружного, имеющего полость, закрытую сверху крышкой, и внутреннего с верхним пояском, помещенного в этой полости, силовую камеру, сообщенную через впускной клапан с источником энергоносителя и возвратную пневмопружину, которая установлена между крышкой и верхним торцом внутреннего ударного тела, а силовая камера выполнена в виде кольцевой манжеты-клапана, расположенного между внутренней ступенью наружного ударного тела и пояском внутреннего ударного тела.

Данная конструкция наиболее близка по своей технической сущности и достигаемому результату.

К недостаткам указанного устройства при всех его достоинствах можно отнести невысокую энергию единичных ударов из-за того, что потенциальная энергия силовых камер прямого и обратного хода расходуется на два отдельных попеременных удара.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности действия за счет увеличения ударной мощности ударного устройства.

На чертеже изображено ударное устройство в разрезе.

Устройство состоит из корпуса 1, в нижней торцевой части которого на фланцах 2, 3 посредством болтов 4 с упругими элементами 5 закреплено основание 6. На основании 6 с помощью полуколец 7 болтами герметично закреплена эластичная кольцевая манжета 8 (автомобильная шина), внутренняя полость которой выполняет роль силовой камеры обратного хода 9 рабочего органа - ударника 10. Ударник 10 герметично прикреплен при помощи аналогичных полуколец 7 к эластичной кольцевой манжете 8.

В ударнике 10 выполнен центральный канал 11 для сброса отработанного газа - воздуха из силовой камеры обратного хода 9 через радиальные каналы 12. В нижней части ударник 10 имеет боек 13, взаимодействующий при работе с наковальней 14, выполненной на основании 6. Силовая камера обратного хода 9 через воздухоподводящий канал 15 соединена с источником сжатого воздуха 16. На ударнике 10 смонтировано устройство для сброса отработанного воздуха из силовой камеры обратного хода 9.

Устройство состоит из клапана 17 с жиклирующим отверстием 18, который взаимодействует с седлом 19, закрепленным в верхней части центрального канала 11. Клапан 17 запирается посредством силовой полости 20, образованной эластичной диафрагмой 21, крышкой 22, закрепленной на кольце 23, установленном на ударнике 10.

Площадь силовой полости 20 должна быть не менее, чем в два раза больше площади клапана 17. Для улучшения запуска ударного устройства 10 в работу клапан 17 снабжен пружиной 24, обеспечивающей его прижим к седлу 19 при отсутствии сжатого воздуха в системе. В кольце 23 выполнены отверстия 25 для вывода отработанного воздуха внутрь корпуса 1. На крышке 22 смонтирована кнопка 26 сброса сжатого воздуха из силовой полости 20. Кнопка 26 сброса сжатого воздуха снабжена уплотнительным пояском 27 в отверстии для прохода штока кнопки 26, которая пружиной 28 прижата к уплотнительному пояску 27, образуя загерметизированную подклапанную полость 29, соединенную с силовой полостью 20 отверстием 30, сечение которого в несколько раз больше сечения жиклирующего отверстия 18. Кнопка 26 выполнена с возможностью контактирования с регулировочным упорным штоком 31, закрепленным винтовой парой на корпусе 1. На ударнике 10 установлена перфорированная стойка 32 с опорным диском 33, на котором с помощью полуколец 34 закреплена эластичная кольцевая манжета (автомобильная шина 35) образуя силовую камеру прямого хода 36, активная площадь которой меньше площади силовой камеры обратного хода 9.

Вторая торцевая сторона эластичной кольцевой манжеты 35 аналогично закреплена на разделительной перегородке 44, между которой и корпусом 1 образован ресивер 37, соединенный с источником сжатого воздуха 38. Пространство 39, ограниченное корпусом 1, выполняет роль глушителя шума выхлопа отработанного воздуха из силовой камеры обратного хода 9. Сброс отработанного воздуха из корпуса 1 осуществляется через отверстия 40. Для ограничения переподъема ударника 10 на внутренней поверхности корпуса 1 выполнены упоры 11 со сменными регулировочными плитами 42.

Кнопка 26 сброса сжатого воздуха из подклапанной коробки 43 и силовой полости 20 может быть снабжена электромагнитным приводом с дистанционным управлением для обеспечения ударного устройства заданной частотой, управляемого на расстоянии.

На основании 6 в зависимости от характера выполняемых работ могут быть установлены башмак (при использовании устройства в качестве трамбовки), наголовник (при погружении свай), рыхлители (разгрузка подвижного состава), долота (дробление материалов) и т.д.

Ударное устройство работает следующим образом.

От источника сжатого воздуха 38 энергоноситель подают в ресивер 37 и силовую камеру прямого хода 36. Давление сжатого воздуха в силовой камере прямого хода 36 через эластичную кольцевую манжету 35 передается на опорный диск 33, перфорированную стойку 32 и ударник 10, боек 13, наковальню 14, основание 6 и рабочий инструмент (не показан), например, рыхлитель или башмак трамбовки. Затем от источника 16 осуществляют подачу воздуха через воздухоподводящий канал 15 в силовую камеру обратного хода 9, а также по центральному каналу 11 (в это время центральный канал 11 перекрыт клапаном 17 под действием пружины 24) через жиклирующее отверстие 18 в силовую полость 20 (герметично замкнутую, так как кнопка 26 сброса сжатого воздуха пружиной 28 прижата к уплотнительному пояску 27). Под действием давления в силовой полости 20 происходит дальнейшая герметизация между клапаном 17 и седлом 19. В силовой камере обратного хода 9 начнет накапливаться сжатый воздух, и после того, как развивающее усилие будет достаточно для преодоления сил, возникающих в силовой камере прямого хода 36 (активная площадь ее меньше, чем площадь силовой камеры обратного хода 9), сил собственного веса ударника 10, сил трения и сопротивления, ударник 10 начнет перемещаться вверх, сжимая воздух в силовой камере прямого хода 36 и ресивера 37. Ввиду того, что при этом движении уменьшение объема силовой камеры прямого хода 36 будет небольшим (по сравнению с суммарным объемом ресивера 37 и объемом силовой камеры прямого хода 36) не произойдет резкого увеличения давления при ходе ударника 10, который определен расстоянием от кнопки 26 сброса сжатого воздуха до упорного штока 31. Ход ударника 10 регулируется положением упорного штока 31. При движении вверх ударника 10 кнопка 26 встретит на своем пути упорный шток 31, который сожмет пружину 28 и кнопка 26 оторвется от уплотнительного пояска 27. В результате этого откроется отверстие подклапанной коробки 43 и произойдет выброс воздуха из силовой полости 20. В это время клапан 17 под действием давления воздуха в центральном канале 11 оторвется от седла 19 и из силовой камеры обратного хода 9 произойдет выброс отработанного воздуха. Следует заметить, что размеры центрального канала 11, зазор между клапаном 17 и седлом 19 берется с большой пропускной способностью. За счет собственного веса и под действием сжатого воздуха в силовой камере прямого хода 36 ударник 10 начнет ускоренно двигаться вниз, в результате чего произойдет соударение бойка 13 с наковальней 14, через основание 6 ударный импульс передается рабочему инструменту. В это время под действием собственного веса и пружины 24 клапан 17 прижмется к седлу 19, произойдет герметизация центрального канала 11, в силовой камере обратного хода 9 за счет поступающего воздуха из источника 16 начнет подниматься давление и цикл повторится. Величину энергии удара можно регулировать давлением сжатого воздуха в ресивере 37 и расстоянием кнопки 26 сброса сжатого воздуха до упорного штока 31.

Ход ударника 10 и частоту его ударов регулируют количеством подаваемого воздуха через воздухоподводящий канал 15. При этом можно подобрать также параметры, при которых величина энергии удара будет постоянна и не зависит от частоты удара. Ударное устройство может работать от компрессора любой производительности с максимальной энергией удара, но частота ударов будет зависеть от производительности.

В качестве эластичных кольцевых манжет 8 и 35, образующих силовые камеры 9 и 36, можно использовать автомобильные пневматические шины, обладающие высокой упругостью и прочностью и большим сроком службы. Предлагаемое ударное устройство обладает высокой эффективностью за счет применения больших ударных импульсов и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, где это требуется.

Использование: уплотнение грунта. Сущность: ударное устройство содержит корпус с выхлопными отверстиями, силовые камеры прямого и обратного хода, образованные эластичными кольцевыми манжетами, рабочий орган-ударник с каналом, соединенным с силовой камерой обратного хода, клапанное устройство, установленное в седле, систему подвода сжатого газа - воздуха, перфорированную стойку с опорным диском. Корпус снабжен основанием в нижней части и разделительной перегородкой, образующей с верхней его часть ресивер, соединенный с системой подачи сжатого газа. На рабочем органе закреплена перфорированная стойка с опорным диском, между которым и разделительной перегородкой расположена силовая камера прямого хода, сообщенная с ресивером, а силовая камера обратного хода размещена между основанием и рабочим органом. Канал выполнен сквозным и соединен с силовой камерой обратного хода радиальными каналами, расположенными в нижней его части, а в верхней части канала расположено седло. Активная площадь силовой камеры обратного хода превышает активную площадь силовой камеры прямого хода. Корпус может быть снабжен регулировочным упорным штоком, клапанное устройство выполнено в виде эластичной диафрагмы, закрепленной одним концом в подпружиненном клапане, имеющем отверстия, а другим между кольцом и крышкой с образованием с последней силовой полости. Крышка может быть соединена отверстием с подклапанной коробкой, выполненной с подпружиненной кнопкой сброса сжатого газа, контактирующей с упорным штоком. Корпус может быть снабжен размещенными внутри него упорами для ограничения верхнего хода рабочего органа. Эластичные кольцевые манжеты силовых камер могут быть выполнены из автомобильных шин. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. УДАРНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее корпус с выхлопными отверстиями, силовые камеры прямого и обратного хода, образованные эластичными кольцевыми манжетами, рабочий орган-ударник с каналом, соединенным с силовой камерой обратного хода, клапанное устройство, установленное в седле, систему подвода сжатого газа-воздуха, отличающееся тем, что оно снабжено перфорированной стойкой с опорным диском, а корпус - основанием в нижней части и разделительной перегородкой, образующей с верхней его частью ресивер, соединенный с системой подачи сжатого газа, причем на рабочем органе закреплена перфорированная стойка с опорным диском, между которыми и разделительной перегородкой расположена силовая камера прямого хода, сообщенная с ресивером, а силовая камера обратного хода размещена между основанием и рабочим органом, при этом канал выполнен сквозным и соединен с силовой камерой обратного хода радиальными каналами, расположенными в нижней его части, а в верхней части канала расположено седло, причем активная площадь силовой камеры обратного хода превышает активную площадь силовой камеры прямого хода. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус снабжен регулировочным упорным штоком, клапанное устройство выполнено в виде эластичной диафрагмы, закрепленной одним концом в подпружиненном клапане, имеющем отверстие, а другим - между кольцом и крышкой с образованием с последней силовой полости, причем крышка соединена отверстием с подклапанной коробкой, выполненной с подпружиненной кнопкой сброса сжатого газа, контактирующей с упорным штоком. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус снабжен размещенными внутри его упорами для ограничения верхнего хода рабочего органа. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что эластичные кольцевые манжеты силовых камер выполнены из автомобильных шин.