ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ МОЛОТОК С ДРОССЕЛЬНЫМ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЕМ Российский патент 2008 года по МПК E21C37/00 B25D9/14 

Изобретение относится к строительной промышленности, в частности к устройствам ударного действия, используемых для разрушения прочных естественных и искусственных материалов.

Известно техническое решение пневматического молотка (см., например, а.с. СССР №607885, М.Кл. Е02D 2/07, 1978 г.), содержащего корпус, ступенчатый ударник со сквозным каналом, в котором размещена трубка, закрепленная уплотненно в корпусе и хвостовике инструмента. Сквозной канал в ударнике предназначен для пропуска стержней, труб и т.п. элементов для ударного погружения в грунт. Ступенчатый ударник снабжен радиальным впускным каналом и разделяет полость корпуса на кольцевые камеры: холостого хода со стороны инструмента, выпускную с противоположной стороны и среднюю - рабочего хода, выполняющую одновременно функции камеры сетевого давления воздуха.

Недостатками такого технического решения являются:

1) наличие камеры выпуска в корпусе, которая обуславливает неполное использование площади сечения ударника в формировании силового импульса со стороны рабочего хода ударника и потенциально снижает энергетические параметры молотка;

2) жесткое уплотненное закрепление трубки относительно корпуса и инструмента обуславливает необходимость обеспечения соосности трех участков - «корпус-ударник», «ударник-трубка» и «трубка-корпус». Это представляет существенные технические сложности при выполнении общей соосности ударника, корпуса и трубки. Нарушение соосности приводит к дополнительным силам трения между элементами и снижению скорости ударника, следовательно, к снижению энергетических параметров молотка. Наличие увеличенного трения между элементами ударник-корпус-трубка предопределяет увеличение сил отдачи, что весьма нежелательно как для ручных, так и для неручных машин ударного действия, поскольку ухудшает санитарно-гигиенические условия и приводит к более интенсивному износу молотка при работе.

Известно также техническое решение пневматического молотка (см., например, патент США №1384641, 1921 г.), содержащего ступенчатые корпус и ударник, промежуточный ударник, хвостовик с инструментом, системы впускных, перепускных и выпускных каналов в корпусе, систему включения кранового типа, воздухопроводящую трубку для продувки забоя, для чего ударник, промежуточный ударник и хвостовик с инструментом снабжены осевыми сквозными каналами для пропуска трубки, которая закреплена уплотненно относительно корпуса и промежуточного ударника, причем трубка своим окончанием со стороны инструмента, входящая в хвостовик инструмента и на большей части промежуточного ударника установлена по отношению к ним с зазором, но без опирания на них своей торцевой частью.

Основным недостатком указанного технического решения является жесткое уплотнительное закрепление трубки относительно корпуса и промежуточного ударника, что обусловливает необходимость обеспечения соосности трех посадочных участков - «корпус-ударник», «ударник-трубка» и «трубка-промежуточный ударник". Это практически сложно выполнимо, а поэтому, как правило, соосность указанных элементов не достигается. Нарушение соосности приводит к дополнительным силам трения между элементами и снижает скорость ударника, также энергетические параметры молотка. Увеличение сил трения, а следовательно, сил отдачи приводит к ухудшению санитарно-гигиенических условий ручных молотков и более интенсивному износу деталей неручных молотков.

Известно техническое решение пневматического молотка (см., например, патент РФ №2259478, МПК Е21С 37/24, B25D 9/26, 2005 г.), содержащего корпус с радиальными выпускными каналами и центральным каналом, опертую уплотненно на торец корпуса крышку с кольцевым буртиком и центральным отверстием, ударник с осевым сквозным каналом, разделяющий центральный канал корпуса на камеры рабочего и холостого ходов, трубку с глухим буртиком со стороны крышки, продольным и радиальным каналами, установленную соосно в центральном канале корпуса и взаимодействующую боковой поверхностью с осевым каналом ударника и центральным отверстием крышки, образуя между трубкой и крышкой кольцевой канал с возможностью перекрытия его глухим буртиком трубки, стакан, уплотненно установленный относительно кольцевого буртика крышки и корпуса с образованием между боковыми поверхностями стакана и корпуса кольцевой аккумуляционной камеры, постоянно сообщенной с камерой рабочего хода радиальными каналами перепуска в корпусе, предкамеру, образованную торцевыми поверхностями крышки и стакана с воздухоподводящим каналом, сообщающим предкамеру с сетью сжатого воздуха посредством воздухопроводящего рукава и рукояти с пусковым устройством, разъемно соединенных со стаканом, воздухоотбойное кольцо с выпускным щелевым каналом, образующее между корпусом и кольцом камеру выпуска, рабочий инструмент с буртиком, взаимодействующим с торцом корпуса, хвостовик рабочего инструмента, выполненный с центральным глухим отверстием с опиранием на его дно трубки с образованием между ее боковой поверхностью и боковой поверхностью глухого отверстия в хвостовике кольцевого канала с проходным сечением не менее проходного сечения продольного канала трубки, колпак для удержания рабочего инструмента от выпадания из центрального канала корпуса.

Отмеченное устройство молотка принято в качестве прототипа как имеющее наибольшее количество существенных признаков по отношению к предлагаемому устройству.

Прототипу свойственен недостаток: постоянный впуск воздуха из предкамеры сетевого воздуха в камеру рабочего хода в конце холостого хода создает противодавление, близкое по величине сетевому, превышающее расчетное давление, создающее импульс силы отдачи, превышающий допустимую для ручных машин величину силы нажатия. Это приводит к амплитудам колебания корпуса, недопустимым по регламентам, соответствующих ГОСТ на вибрационные характеристики, силу нажатия, скорость и ускорение перемещения корпуса.

Технической задачей предлагаемого изобретения является снижение сил противодавления в камере рабочего хода путем применения дополнительной массы, например, в виде крышки, присоединяемой к ударнику в конце холостого хода, что обеспечит его торможение без привлечения сил противодавления воздуха со стороны камеры рабочего хода. Выполнив крышку подвижной, представляется возможным регулировать усилие торможения за счет нагружения площади крышки силой от давления воздуха, действующей на крышку не со стороны камеры рабочего хода, а со стороны предкамеры, что приведет к улучшению вибрационных характеристик молотка.

Решение технической задачи обусловливается тем, что пневматический молоток с дроссельным воздухораспределением содержит корпус с радиальным выпускным каналом и центральным каналом, крышку с центральным отверстием, ударник с осевым сквозным каналом, разделяющий центральный канал корпуса на камеры рабочего и холостого ходов, трубку с глухим буртиком со стороны крышки с радиальным и продольным каналами, установленную соосно в центральном канале корпуса и размещенную в осевом сквозном канале ударника и центральном отверстии крышки, с образованием между трубкой и крышкой кольцевого канала с возможностью перекрытия его глухим буртиком, стакан, уплотненно установленный относительно корпуса с образованием между боковыми поверхностями стакана и корпуса кольцевой аккумуляционной камеры, сообщенной с камерой рабочего хода радиальным каналом перепуска в корпусе, предкамеру сетевого воздуха с воздухоподводящим каналом, сообщающим постоянно предкамеру с сетью сжатого воздуха посредством воздухопроводящего рукава и рукояти с воздухораспределительным устройством, соединенных со стаканом, воздухоотбойное кольцо с выпускным щелевым каналом, образующее между корпусом и воздухоотбойным кольцом камеру выпуска, рабочий инструмент с буртиком, взаимодействующим с торцом корпуса, хвостовик рабочего инструмента, выполненный с центральным глухим отверстием, с опиранием на его дно трубки с образованием между ее боковой поверхностью и боковой поверхностью глухого отверстия в хвостовике кольцевого канала, с проходным сечением не менее проходного сечения продольного канала трубки, колпак, удерживающий рабочий инструмент от выпадания из центрального канала корпуса, причем корпус со стороны стакана снабжен проточкой, а крышка размещена в проточке с возможностью возвратно-поступательного движения.

Исполнение пневматического молотка поясняется чертежами: продольный разрез с опиранием трубки в дно отверстия хвостовика в положении ударника в конце рабочего и начале холостого ходов - фиг.1 и в положении ударника в конце холостого и начале рабочего хода - фиг.2.

Описание устройства и принципа работы молотка выполнено для фиг.1, 2 с сохранением обозначений.

Пневматический молоток содержит корпус 1 с радиальным каналом 2 выпуска, радиальным каналом 3 перепуска и центральным каналом 4 с проточкой 5 и упорным кольцевым буртиком 6 в корпусе, подвижную крышку 7 с опорным кольцевым буртиком 8, опертую на буртик 6, и центральным отверстием 9 с дополнительным объемом в кольцевой проточке 10, ударник 11 с осевым сквозным каналом 12, разделяющим центральный канал корпуса на камеру 13 рабочего хода и камеру 14 холостого хода. В центральном канале 4 корпуса 1 и соосно ему размещена трубка 15 с глухим буртиком 16 со стороны крышки 7, радиальным каналом 17 впуска и продольным каналом 18 для впуска воздуха в камеру 14. Трубка 15, размещенная в осевом сквозном канале 12 ударника 11 и центральном отверстии 9 крышки 7 с образованием между трубкой и крышкой кольцевого канала 19 впуска воздуха в камеру 13, с возможностью перекрытия его глухим буртиком 16 трубки 15.

Стакан 20 уплотненно установлен относительно опорного торцевого буртика 21 корпуса 1 и образует с боковой поверхностью корпуса кольцевую аккумуляционную камеру 22, сообщенную постоянно с камерой 13 радиальным перепускным каналом 3 в корпусе.

Предкамера 23 образована между торцевой кольцевой поверхностью 24 крышки 7 и торцевой поверхностью 25 стакана 20 и сообщена воздухоподводящим каналом 26 с сетью сжатого воздуха посредством разъемно соединенных воздухопроводящего рукава и рукояти 27 с пусковым устройством любого известного типа.

Воздухоотбойное кольцо 28 с выпускным щелевым каналом 29 образует с корпусом 1 на уровне радиального выпускного клапана 2 кольцевую выпускную камеру 30.

Рабочий инструмент 31 снабжен хвостовиком 32 и установлен с возможностью взаимодействия с ударником 11. В хвостовике 32 выполнено осевое глухое отверстие 33 с дном 34, на которое опирается трубка 15. Боковые поверхности трубки 15 и глухого отверстия 33 образуют кольцевой канал 35, проходное отверстие которого составляет не менее проходного сечения продольного канала 18 трубки.

Таким образом, трубка 15 снабжена тремя соосными опорными участками: в отверстии 9 крышки 7, в канале 12 ударника 11 и в отверстии 33 хвостовика 32 рабочего инструмента 31. То есть трубка 15 постоянно обеспечена опорами по концам ее, что обеспечивает ее достаточно устойчивое положение относительно центрального канала 4 корпуса 1.

Рабочий инструмент 31 удерживается от произвольного выпадания из центрального канала 4 корпуса 1 колпаком 36.

Пневматический молоток работает следующим образом.

При включении подачи воздуха от ресивера компрессора он по воздухопроводящему рукаву поступает в рукоять 27 с пусковым устройством любого типа, далее в воздухоподводящий канал 26 стакана 20 и в предкамеру 23 сетевого воздуха. При этом буртик 16 трубки 15 поджимается давлением воздуха к устью кольцевого канала 19 впуска крышки 7 и перекрывает его. Воздух из предкамеры 23 не распределяется и накапливается в ней.

Распределение воздуха из предкамеры 23 в камеры 13 и 14, а также сообщенную с камерой 13 посредством радиального канала 3 перепуска аккумуляционную камеру 22, возможно только после подачи молотка к обрабатываемому материалу и упора в него рабочим инструментом 31. В результате нажатия на инструмент 31 его хвостовик 32 выталкивает ударник 11 с трубкой 15 в полость камеры 14. При этом ход хвостовика 32 ограничивается упором его буртика в торец корпуса 1. Одновременно буртик 16 трубки 15 выдвигается в предкамеру 23, открывая радиальный канал 17 впуска, и воздух поступает по каналу 18 и посредством кольцевого канала 35 в хвостовике 32 в камеру 14 холостого хода. Также одновременно открывается кольцевой канал 19 впуска и воздух из предкамеры 23 поступает в камеру 13 и по радиальному каналу 3 перепуска в камеру 22. Поскольку камера 13 и 22 сообщены в этот момент времени посредством радиального канала 2 выпуска, камеры 30 и щелевого канала 29 в воздухоотбойном кольце 28 с атмосферой, давление воздуха в камерах 13 и 22 будет близким атмосферному благодаря существенно большему проходному сечению радиального канала 2 выпуска в сравнении с проходным сечением кольцевого канала 19 впуска.

Поскольку камера 14 с атмосферой разобщена, то в ней давление воздуха будет увеличиваться и ударник 11 начнет движение от хвостовика 32 в сторону камер 13 и 22, совершая холостой ход. Продолжая движение, ударник 11 перекроет своим торцом радиальный канал 2 выпуска и в камерах 13 и 22, разобщенных с атмосферой, начнется сжатие отсеченного в них воздуха и воздуха, вновь поступающего по кольцевому каналу 19 впуска из предкамеры 23.

Перемещаясь в сторону крышки 7, ударник 11 откроет своим торцом радиальный канал 2 выпуска и камера 14 сообщится посредством радиального канала 2 выпуска, камеры 30 и выпускного щелевого канала 29 воздухоотбойного кольца 28 с атмосферой. Благодаря существенно большему проходному сечению радиального канала 2 выпуска в сравнении с сечениями радиального канала 17 впуска и продольного канала 18 трубки 15, а также кольцевого канала 35 в хвостовике 32, давление воздуха в камере 14 установиться и будет поддерживаться близким к атмосферному.

Перемещаясь в сторону крышки 7 ударник 11 вытесняет часть воздуха из камеры 13 в камеру 22 посредством радиального канала 3 перепуска, снижая таким образом противодавление воздуха в камере 13, обусловливающее торможение ударника и силу со стороны камеры 13 и предкамеры 23, вызывающую менее интенсивное движение корпуса 1 в сторону рукояти 27, улучшая тем самым санитарно-гигиенические и технические условия эксплуатации молотка.

Продолжая перемещение, ударник 11 перекроет радиальный канал 3 перепуска, в результате чего камеры 13 и 22 разобщатся между собой, после чего ударник приблизится к крышке 7. В независимости от того произошло соударение или резко повысилось противодавление в камере между крышкой 7 и ударником 11, осуществляется разъем их опорного кольцевого буртика 8 и упорного кольцевого буртика 6 и совместное движение ударника с крышкой.

Увеличение таким образом массы подвижных ударника с крышкой, а также действия силы противодавления воздуха со стороны торцевой поверхностью 24 крышки, обеспечат условие, при котором и ударник и крышка будут более интенсивно затормаживать свое движение. При последующем движении крышка 7 перекроет радиальный канал 17 впуска трубки 15 и подача воздуха по каналу 18 трубки в кольцевой канал 35 хвостовика 32 и камеру 14 прекратится, чем сократится непроизводительный расход воздуха через камеру, радиальный канал 2 выпуска, камеру 30 и выпускной щелевой канал 29 воздухоотбойного кольца 28 в атмосферу.

Исчерпав силовой импульс давления воздуха со стороны камеры 14 ударник 11 совместно с крышкой 7 начнут затормаживать свое движение и остановятся в расчетной точке, определяющей величину рабочего хода. Торможение ударника 11 будет не резким вследствие действия силы воздуха со стороны предкамеры 23 на торцевую поверхность 24 крышки 7, снижающей результирующее противодавление со стороны предкамеры 23 и камеры, образованной между ударником 11 и крышкой 7, что обуславливает меньшую силу отдачи, действующую на молоток, и более благоприятные условия управления им.

За период холостого хода за счет снижения противодавления со стороны камеры 13 обеспечивается расчетное время рабочего хода торможения ударника 11.

После остановки ударника 11 и крышки 7 в расчетном положении (см. фиг.2) действующий на них силовой импульс давления воздуха со стороны камеры 13 и предкамеры 23 обусловит их ускоренное движение в сторону хвостовика 32, совершая рабочий ход.

Вне зависимости от того, будут ударник 11 и крышка 7 начинать движение совместно или со сдвижкой во времени, крышка откроет радиальный канал 17 впуска трубки 15, чем осуществится подача воздуха из предкамеры 23 по каналу 18, кольцевому каналу 35 в камеру 14 холостого хода. Одновременно крышка 7 сместится относительно буртика 16 трубки 15 и откроет кольцевой канал 19 впуска в камеру 13 рабочего хода, чем увеличится импульс давления воздуха на ударник 11 и скорость его движения увеличится.

При этом крышка 7 своим опорным кольцевым буртиком 8 совершит посадку на упорный кольцевой буртик 6, образованный проточкой 5 в канале 4 корпуса 1.

Ударник 11, перемещаясь ускоренно в сторону хвостовика 32, откроет своим торцом радиальный канал 3 перепуска, камеры 13 и 22 сообщатся между собой и давление воздуха в них будет выравниваться, поддерживая его расчетную величину.

Продолжая перемещение, ударник 11 перекроет своим торцом радиальный канал 2 выпуска, и в камере 14 начнется сжатие отсеченного в ней воздуха и воздуха, поступающего в нее из предкамеры 23 по каналам 17 и 18 трубки 15 и кольцевому каналу 35 хвостовика 32.

Преодолевая противодавление воздуха со стороны камеры 14, ударник 11 откроет своим торцом радиальный канал 2 выпуска, вследствие чего камеры 13 и 22 сообщаются посредством радиального канала 2 выпуска, камеры 30 и щелевого канала 29 с атмосферой.

В следующий момент ударник 11 наносит удар по хвостовику 32 инструмента 31. В случае, если после удара инструмент 31 перестанет удерживать трубку 15 и буртик 16 опустится на крышку 7, перекроет радиальный канал 17 впуска и доступ воздуха из предкамеры 23 в канал 18 трубки, а также в кольцевой канал 35 хвостовика 32 и камеру 14 прекратится, вследствие чего силовой импульс давления воздуха со стороны камеры 14 не будет образован и ударник 11 осуществит посадку на хвостовик 32. При этом очередного холостого хода ударника 11 не произойдет. В случае, если после удара по хвостовику 32 сдвижки инструмента 31 не происходит и трубка 15 по-прежнему опирается на дно 34 глухого отверстия 33, то буртик 16 трубки 15 сохраняет положение относительно крышки 7 с открытыми каналами 19 и 17 (см. фиг.1). При этом ударник 11 после нанесения удара по хвостовику 32 начнет очередной холостой ход под действием импульса отскока ударника от хвостовика инструмента и импульса давления воздуха со стороны камеры 14.

В последующем рабочий цикл молотка повторяется.

Предложенное техническое решение пневматического молотка с дроссельным воздухораспределением может быть применено как для ручных, так и неручных машин. При этом габаритные размеры машины изменяются в соответствии с пересчетом на заданные энергетические параметры. Включение и выключение молотка будет также осуществляться только при упоре рабочего инструмента в обрабатываемую среду, что исключает холостые удары ударника по корпусу молотка и предохраняет его от разрушения.

Выполнение молотка с подвижной крышкой, присоединяющейся к ударнику в конце холостого хода, обеспечивает торможение ударника без привлечения сил противодавления воздуха со стороны камеры рабочего хода.

Подвижная крышка позволяет регулировать усилие торможения за счет нагружения площади крышки силой от давления воздуха со стороны предкамеры, что приводит к уменьшению вибрационных характеристик молотка.

Изобретение относится к области строительства, в частности к устройствам ударного действия, используемым для разрушения прочных естественных и искусственных материалов. Молоток содержит корпус с радиальным выпускным и центральным каналами, крышку с центральным отверстием, ударник с осевым сквозным каналом, разделяющий центральный канал на камеры рабочего и холостого ходов, трубку с глухим буртиком со стороны крышки с радиальным и продольным каналами, установленную соосно в центральном канале корпуса и размещенную в осевом сквозном канале ударника и центральном отверстии крышки, стакан, уплотненно установленный относительно корпуса с образованием кольцевой аккумуляционной камеры, сообщенной с камерой рабочего хода радиальным каналом перепуска в корпусе, предкамеру сетевого воздуха с воздухоподводящим каналом, сообщающим постоянно предкамеру с сетью сжатого воздуха, воздухоотбойное кольцо с выпускным щелевым каналом, рабочий инструмент с буртиком, взаимодействующим с торцом корпуса, хвостовик рабочего инструмента, колпак, удерживающий рабочий инструмент от выпадения из центрального канала корпуса. Корпус со стороны стакана снабжен проточкой, а крышка размещена в проточке с возможностью возвратно-поступательного движения. Обеспечивает снижение сил противодавления в камере рабочего хода, улучшение вибрационных характеристик молотка. 2 ил.

Пневматический молоток с дроссельным воздухораспределением, содержащий корпус с радиальным выпускным каналом и центральным каналом, крышку с центральным отверстием, ударник с осевым сквозным каналом, разделяющий центральный канал корпуса на камеры рабочего и холостого ходов, трубку с глухим буртиком со стороны крышки с радиальным и продольным каналами, установленную соосно в центральном канале корпуса и размещенную в осевом сквозном канале ударника и центральном отверстии крышки, с образованием между трубкой и крышкой кольцевого канала с возможностью перекрытия его глухим буртиком, стакан, уплотненно установленный относительно корпуса с образованием между боковыми поверхностями стакана и корпуса кольцевой аккумуляционной камеры, сообщенной с камерой рабочего хода радиальным каналом перепуска в корпусе, предкамеру сетевого воздуха с воздухоподводящим каналом, сообщающим постоянно предкамеру с сетью сжатого воздуха посредством воздухопроводящего рукава и рукояти с воздухораспределительным устройством, разъемно соединенных со стаканом, воздухоотбойное кольцо с выпускным щелевым каналом, образующее между корпусом и воздухоотбойным кольцом камеру выпуска, рабочий инструмент с буртиком, взаимодействующим с торцом корпуса, хвостовик рабочего инструмента, выполненный с центральным глухим отверстием с опиранием на его дно трубки с образованием между ее боковой поверхностью и боковой поверхностью глухого отверстия в хвостовике кольцевого канала с проходным сечением не менее проходного сечения продольного канала трубки, колпак, удерживающий рабочий инструмент от выпадания из центрального канала корпуса, отличающийся тем, что корпус со стороны стакана снабжен проточкой, а крышка размещена в проточке с возможностью возвратно-поступательного движения.