ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ МОЛОТОК Российский патент 2001 года по МПК E21C37/24 B25D17/12 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к пневматическим молоткам для разрушения, например, скальных горных пород и может быть использовано при создании пневматических машин ударного действия как ручных, так и не ручных.

Известен пневматический молоток с трехкамерным глушителем шума, выполненным в одном кожухе - глушителе (см., например, патент США N 2789653, НКЛ 181-36, 1957 г.), содержащий корпус, рукоятку с пусковым устройством, ударник, рабочий инструмент, выхлопное кольцо и кожух-глушитель. Представлены два варианта выхлопных трактов:
1) выхлопные отверстия в корпусе ---> камера коаксиальная с выпускной щелью в выхлопном кольце, образованная выхлопным корпусом и кольцом ---> камера в кожухе-глушителе, образованная выхлопным кольцом и корпусом ---> кольцевая сужающая щель, образованная буртиком кожуха-глушителя и корпусом (или пазами и выступами на буртике кожуха-глушителя и корпусом) ---> кольцевая камера, образованная кожухом-глушителем и корпусом с радиальной выхлопной прорезью-щелью,
2) выхлопные отверстия в корпусе ---> предварительная камера глушения, образованная кожухом-глушителем и корпусом ---> кольцевая сужающаяся щель, образованная буртиком кожуха-глушителя с корпусом ---> промежуточная камера глушения, образованная кожухом-глушителем и корпусом ---> кольцевая сужающаяся щель, образованная буртиком кожуха-глушителя и корпусом ---> кольцевая камера, образованная кожухом-глушителем и корпусом с радиальной выхлопной прорезью-щелью. В первом варианте тракт образован тремя элементами (корпус, выхлопное кольцо, кожух-глушитель), во втором - двумя (корпус, кожух-глушитель).

Недостатком пневматического молотка является то, что:
1) протяженность выхлопного тракта достигается в основном за счет расширения-сжатия, а это, как правило, малый вклад в процесс шумоподавления; 2) протяженность выхлопного тракта достигается в конструкции одного элемента -в кожухе-глушителе, что снижает его ремонтопригодность и в целом долговечность, а также устойчивость и надежность параметров процесса шумоподавления; 3) при значительной конструктивной протяженности кожуха-глушителя он обладает малыми потерями энергии потоков выхлопываемого воздуха из-за прямоточности: из-за отсутствия боковых потоков, изменения направления потоков, частичного выхлопа по пути и противопотоков. Наличие указанных эффектов и их реализация в конструкции выхлопного тракта обусловило бы наибольшие потери энергии потока за счет местных сопротивлений и трения, что существенно увеличило бы эффект шумоподавления.

Известен также пневматический молоток (см. , например, а.с. СССР N 1135901, МКл. E 21 C 3/24, 1985 г.), включающий корпус с выхлопными отверстиями, ударником и рукояткой, колпак к кожуху-глушителю с выхлопными окнами, жестко прикрепленный к рукоятке и упруго к корпусу, между которым и глушителем расположено приспособление для дробления потока выхлопываемого воздуха на отдельные мелкие потоки. Приспособление выполнено в виде зубчатого венца, который жестко прикреплен к колпаку кожуха-глушителя, причем венец размещен в промежутке между выхлопными отверстиями и окнами с возможностью перекрытия их проекций одна другой, для чего зубья венца наклонены относительно продольной оси корпуса, а проекции зубьев на диаметральную плоскость корпуса перекрывают одна другую.

Недостатком пневматического молотка является отсутствие в тракте выпуска промежуточных устройств для расширения и понижения давления воздуха в выхлопываемом потоке и малая протяженность тракта, обусловливающие незначительные потери энергии потоком ввиду малости местных сопротивлений и сопротивлений трению прямолинейных потоков, что предопределяет значительные скорости выпускаемого в атмосферу воздуха, а следовательно, значительные нерегламентируемые звуковые мощности.

Известен также пневматический молоток (см. , например, патент РФ N 2127365 МКл. 6 E 21 C 37/24, 1999 г.), включающий рукоятку, корпус с выхлопными отверстиями со стороны рукоятки, ударник, кожух-глушитель с внутренним буртиком и наклонными сквозными пазами в буртике, колпак с кольцевым объемом, ограниченным корпусом, рабочий инструмент с устройством для его удержания относительно корпуса, промежуточный кожух с внутренним буртиком и наклонными сквозными пазами в буртике, образующими с пазами в буртике кожуха-глушителя встречные противотоки воздуха, установленный между кожухом-глушителем и колпаком.

Указанный пневматический молоток является наиболее близким техническим решением к предлагаемому по технической сущности и достигаемому варианту и принят в качестве прототипа.

Недостатками прототипа являются: 1) выпуск отработавшего воздуха осуществляется только через кожух - глушитель, вследствие чего потоки воздуха в каналах буртика имеют сравнительно большие скорости, то есть "заряжены" значительной внутренней энергией; 2) внутренний кольцевой объем колпака при наполнении воздухом из промежуточного кожуха заполняется недостаточно эффективно, так как потоку впуска в кольцевую камеру колпака противодействует противоток выпуска из нее, то есть противоток воздуха, имея сравнительно незначительную внутреннюю энергию, не может создать условии для дробления и ослабления потока воздуха из кожуха-глушителя.

Недостатки прототипа можно исключить, если создать поток воздуха из кольцевой камеры колпака сравнительно значительной внутренней энергией, например, разделением общего потока выпускаемого отработавшего воздуха на два (или более), направив их навстречу друг другу, вследствие чего раздробить потоки воздуха в кольцевом объеме промежуточного кожуха и выпустить в виде потоков со значительно меньшими внутренними энергиями через выпускные каналы в атмосферу.

Цель предлагаемого изобретения - увеличение эффективности шумоподавления выхлопываемого отработавшего воздуха.

Поставленная цель достигается тем, что пневматический молоток содержит рукоятку, корпус с центральным каналом, кожух-глушитель, образующий с корпусом кольцевую камеру предварительного расширения с внутренним буртиком со сквозными пазами, ударник, разделяющий центральный канал камеры рабочего и холостого ходов, сквозные выхлопные каналы в корпусе, сообщающие между собой камеру рабочего хода и кольцевую камеру предварительного расширения, колпак, образующий с корпусом кольцевую глухую камеру, промежуточный кожух, образующий с корпусом проточную кольцевую камеру с выпускными каналами с косыми срезами на их входе и выходе и внутренним буртиком со сквозными пазами, образующими со сквозными пазами внутреннего буртика кожуха-глушителя встречные противотоки, установленный разъемно между кожухом-глушителем и колпаком, рабочий инструмент с устройством для его удержания относительно корпуса, причем в корпусе между камерой холостого хода и кольцевой глухой камерой выполнены сквозные выхлопные каналы.

Возможность реализации предлагаемого технического решения пневматического молотка поясняется чертежом, где представлен молоток с частичным продольным разрезом.

Пневматический молоток содержит: рукоятку 1, корпус 2 с центральным каналом, ударник 3, разделяющий центральный канал на камеры рабочего 4 и холостого 5 ходов. В корпусе 2 с противоположной рукоятке 1 стороны установлен рабочий инструмент 6, своим хвостовиком входящий в камеру 5 и удерживаемый относительно корпуса 3 устройством 7, например, пружинного типа. Корпус 2 со стороны рукоятки 1 охватывает кожух-глушитель 8, образуя кольцевую камеру 9 предварительного расширения воздуха, со стороны рабочего инструмента 6 колпак 10 охватывает корпус 2, образуя кольцевую глухую камеру 11. Между кожухом-глушителем 8 и колпаком 10 установлен разъемно промежуточный кожух 12, образуя проточную кольцевую камеру 13 с выпускными каналами 14 с косыми срезами на входе и выходе. В корпусе 2 выполнены: сквозные выхлопные канал 15 и для выпуска отработавшего воздуха из камеры 4; сквозные выхлопные каналы 16 с выходом в камеру 11, образующие выпускной тракт отработавшего воздуха из камеры 5. Кожух-глушитель 8 снабжен внутренним кольцевым буртиком 17 со сквозными наклонными пазами 18. Промежуточный кожух 12 снабжен внутренним кольцевым буртиком 19 со сквозными наклонными пазами 20, образующими встречные воздушные потоки в камере 13, истекающие через пазы 18 и 20 из камер 9 и 11 соответственно.

Пневматический молоток работает следующим образом.

После нажатия на рукоятку 1 молотка включается подача сжатого воздуха к воздухораспределительному устройству, которое на чертеже не показано и может быть любым: клапанным, бесклапанным, золотниковым, беззолотниковым, дроссельным, струйным и т.п. Возхдухораспределительное устройство обеспечивает попеременную подачу воздуха в камеру 5 холостого или камеру 5 рабочего ходов, чем обусловливается формирование силовых импульсов со стороны камер и, как следствие, возвратно-поступательное движение ударника 3 в центральном канале корпуса 2. Отработавший воздух периодически из камеры 4 отводится по выхлопным каналам 15 в кольцевую камеру 9 кожуха-глушителя 8, где он частично расширяется благодаря значительному ее объему с некоторой потерей своей внутренней энергии. Кольцевой поток воздуха уже с пониженным давлением сужаясь разделяется на отдельные потоки, которые проталкиваются через зазор и сквозные наклонные пазы 18 в кольцевом буртике 17 в проточную кольцевую камеру 13 промежуточного кожуха 12. Аналогично описанному процессу выпека из камеры 4 отработавший воздух периодически из камеры 5 отводится по выхлопным каналам 16 в кольцевую глухую камеру 11 колпака 10, где он частично расширяется благодаря значительному ее объему с некоторой потерей внутренней энергии воздуха. Кольцевой поток воздуха уже с пониженным давлением, сужаясь, разделяется на отдельные потоки, которые проталкиваются через зазор и сквозные наклонные пазы 20 в кольцевом буртике 19 в проточную кольцевую камеру 13 промежуточного кожуха 12.

Поскольку сквозные пазы 18 и 20 выполнены наклонно по отношению к образующим кольцевых буртиков 17 и 19 и продольной оси корпуса 2 молотка, то разделенные потоки, закручиваясь, увеличивая протяженность пути движения, теряют свою внутреннюю энергию.

Дополнительно к отмеченному следует: 1) разделенные потоки после выхода из пазов, имеющих как острые, так и тупые углы срезов, обладают различными скоростями, как по поперечному его сечению, так и на боковых поверхностях разделенных потоков, что создает трение в самом потоке и на его поверхностях и, как следствие, обусловливает дополнительные демпферные потери внутренней энергии воздуха; 2) разделительные потоки после выхода из пазов, имея различные скорости движения, при встрече с противоположными разделенными потоками или гасятся, или существенно замедляют скорости своего движения, что обусловливает потери внутренней энергии в разделенных потоках; 3) разделенные потоки при одноосном или близко к нему встречном движении дробятся, создавая "заторможенные" и "затопленные" участки в потоках, что приводит к изменению направлений движения участков смежных потоков и, как следствие, их торможению и потере ими внутренней энергии; 4) разделенные потоки после выхода из пазов в кольцевую камеру 13 промежуточного кожуха 12, имеющего сравнительно значительный объем, расширяясь, понижают давление воздуха как в потоках, так и в целом в камере 13, чем также обусловливаются потери внутренней удельной энергии воздуха в камере; 5) разделенные потоки после выхода из пазов 18 и 20 в кольцевую камеру 13 из камеры 4, сквозных выхлопных каналов 15 или из камеры 5, сквозных выхлопных каналов 16 благодаря раздельному истечению увеличивают по времени процесс выпуска отработавшего в камерах воздуха, снижают энергию его пульсаций, разделяя весь объем отработавшего воздуха во времени, практически равный отношению времени рабочего и холостого ходов, составляющему для реально существующих пневматических молотков отношение 1,5:1,0. В соответствии с указанным соотношением и количеством выпускаемого воздуха подбираются объемы камер 9 и 11.

Дополнительное снижение внутренней энергии воздуха, выпускаемого из проточной кольцевой камеры 13 в атмосферу, осуществляется при разделении воздуха на мелкие потоки благодаря выпускным каналам 14, расположенным ярусами и имеющим косые срезы на входе и выходе в стенке промежуточного кожуха 12.

Таким образом, рабочий цикл шумоподавления в соответствии с потерями внутренней энергии выпускаемого отработавшего воздуха из камер рабочего и холостого ходов пневматического молотка повторяется.

Выполнение выхлопных каналов 16 в корпусе 2, выпускающих отработавший воздух из камеры 5 холостого хода в глухую камеру 11 колпака 10, обеспечивает устойчивую и надежную автономную работу каждого элемента воздухоподводящего выпускного тракта. Отмеченное обстоятельство обеспечивает также надежную работу молотка как пневматической энергетической системы с существенно уменьшенной звуковой мощностью выпускаемого отработавшего воздуха.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к пневматическим молоткам, и может быть использовано при создании пневматических машин ударного действия как ручных, так и не ручных. Пневматический молоток содержит рукоятку, корпус с центральным каналом, кожух-глушитель, ударник, камеры рабочего и холостого ходов, сквозные выхлопные каналы, колпак, образующий с корпусом кольцевую глухую камеру, промежуточный кожух, рабочий инструмент с устройством для его удержания относительно корпуса. В корпусе между камерой холостого хода и кольцевой глухой камерой выполнены сквозные выхлопные каналы. Изобретение обеспечивает увеличение эффективности шумоподавления выхлопываемого отработавшего воздуха. 1 ил.

Пневматический молоток, содержащий рукоятку, корпус с центральным каналом, кожух-глушитель, образующий с корпусом кольцевую камеру предварительного расширения с внутренним буртиком со сквозными пазами, ударник, разделяющий центральный канал на камеры рабочего и холостого ходов, сквозные выхлопные каналы в корпусе, сообщающие между собой камеру рабочего хода и кольцевую камеру предварительного расширения, колпак, образующий с корпусом кольцевую глухую камеру, промежуточный кожух, образующий с корпусом проточную кольцевую камеру с выпускными каналами с косыми срезами на их входе и выходе и внутренним буртиком со сквозными пазами, образующими со сквозными пазами внутреннего буртика кожуха-глушителя встречные противотоки, установленный разъемно между кожухом глушителем и колпаком, рабочий инструмент с устройством для его удержания относительно корпуса, отличающийся тем, что в корпусе между камерой холостого хода и кольцевой глухой камерой выполнены сквозные выхлопные каналы.