Пневматический молот Российский патент 2024 года по МПК B25D9/04 E21C37/24 

Изобретение относится к области строительства, в частности к пневматическим машинам ударного действия и может быть применено в качестве пневматического молота для разрушения карьерных негабаритов, мерзлого грунта, бетонных фундаментов, дорожного покрытия и т.п. материалов и конструкций, уплотнения грунтов с целью улучшения физико-механических свойств грунтовых оснований объектов транспортной инфраструктуры в железнодорожном строительстве, а также в горном деле и машиностроении.

Известен пневматический молоток (патент РФ №2728059, 2020 г., В25D 9/04, В25D 9/20, В25D 17/02, Е21С 37/24) содержащий цилиндрический корпус, рабочий инструмент, удерживаемый фиксатором относительно цилиндрического корпуса, рукоять с устройством впуска, перегородку с впускным дросселем, выпускным каналом и осевым отверстием, в котором установлена и закреплена трубка с продольным выпускным каналом и радиальным выпускным каналом, выходящим в ее боковой поверхности, кольцевую выпускную камеру с выпускным отверстием, образованную перегородкой, цилиндрическим корпусом и корпусом рукояти, предкамеру, образованную корпусом рукояти и перегородкой и сообщенную посредством воздухоподводящего канала с - сетью сжатого воздуха, ударник со сквозным осевым каналом для пропуска упомянутой трубки, разделяющий полость цилиндрического корпуса на камеру рабочего хода со стороны перегородки, постоянно сообщенную с предкамерой посредством впускного дросселя в перегородке и камеру холостого хода со стороны хвостовика рабочего инструмента, периодически сообщенную посредством радиального и продольного выпускных каналов в трубке и выпускного канала в перегородке с выходом в кольцевую выпускную камеру и посредством выпускного отверстия в корпусе рукояти в атмосферную камеру, образованную корпусом рукояти и воздухоотбойным кольцом, в цилиндрическом корпусе со стороны камеры холостого хода выполнена выточка, а на боковой поверхности ударника выполнен перепускной канал в виде винтового паза, с постоянно открытыми выходами в камеру холостого хода и камеру рабочего хода с постоянным сообщением обеих камер между собой и так, что открытый выход сквозного винтового канала выполнен с уменьшающейся площадью поперечного сечения в сторону камеры холостого хода.

Недостатком, описанной конструкции молотка являются: Наличие значительного количества участков концентрации напряжений по всем виткам винтового канала-паза, что снижает прочность ударника при соударениях с хвостовиком рабочего инструмента, повышение прочности ударника предопределяет увеличение его диаметральной площади сечения в связи с размещением канал-паза на его боковой поверхности; канал-паз выполнен с изменяющейся глубиной и уменьшающейся площадью поперечного сечения, что изменяет положение центра тяжести по продольной оси ударника, что снижает его устойчивость в канале цилиндрического корпуса и создает различные по величине нагрузки в уступах канал-паза во время соударения с хвостовиком рабочего инструмента, что приводит к нарушению равнопрочности кольцевой части ударника.

Наиболее близким по технической сущности, заявленному устройству, выбранному в качестве прототипа, является пневматический молот (патент РФ №2773755, 2022 г., В25D 9/00), содержащий цилиндрический корпус, рабочий инструмент, удерживаемый фиксатором относительно цилиндрического корпуса, рукоять с устройством впуска, перегородку с впускным дросселем, выпускным каналом и осевым отверстием, в котором установлена и закреплена трубка с продольным выпускным каналом и радиальным каналом выпуска, выходящим в ее боковую поверхность, кольцевую выпускную камеру с выпускным каналом, образованную перегородкой, цилиндрическим корпусом и корпусом рукояти, предкамеру, образованную корпусом рукояти и перегородкой, имеющую возможность сообщения посредством впускного канала с сетью сжатого воздуха, ударник со сквозным осевым каналом для пропуска упомянутой трубки, разделяющий полость цилиндрического корпуса на расположенную со стороны перегородки камеру рабочего хода, имеющую возможность постоянного сообщения с предкамерой посредством впускного дросселя в перегородке, и расположенную со стороны рабочего инструмента камеру холостого хода, имеющую возможность периодического сообщения посредством радиального и продольного выпускных каналов в трубке и выпускного канала в перегородке, с выходом в кольцевую выпускную камеру и посредством выпускного канала в корпусе рукояти с атмосферной камерой, образованной корпусом рукояти и воздухоотбойным кольцом, при этом в цилиндрическом корпусе со стороны камеры холостого хода выполнена выточка, и канал перепуска, выполненный с возможностью обеспечения сообщения камер рабочего и холостого хода между собой, при этом канал перепуска выполнен на боковой поверхности трубки в виде дренажного винтового канал-паза с площадью поперечного сечения в форме прямоугольника или квадрата с образованием буртиков и пазов с постоянной глубиной, с возможностью обеспечения сообщения камер рабочего и холостого хода между собой, и так, что радиальный канал выпуска в трубке выполнен в буртике без возможности его сообщения с пазами в положении ударника, опертого на рабочий инструмент.

Недостатком прототипа является значительная величина площади поперечного сечения буртиков дренажного винтового канал-паза, которая обуславливает значительные силы трения боковой поверхности трубки с внутренней поверхностью осевого канала в ударнике и, как следствие, для выхода ударника в расчетное положение при окончании холостого хода и начала рабочего ходов требуется увеличенный расход воздуха для создания достаточного по величине импульса давления воздуха, обуславливающего преждевременное торможение ударника и увеличенное время его холостого и рабочего ходов, а также снижение скорости соударения ударника с хвостовиком рабочего инструмента, т.е. снижение энергии единичного удара. Отмеченные недостатки подобных конструктивных решений снижают эффективность ударного воздействия на обрабатываемую среду за каждый рабочий цикл молота, увеличение подачи воздуха посредством дренажного винтового канала квадратного или прямоугольного поперечного сечения потребует увеличения площади упомянутого канал-паза и следовательно увеличение поперечных размеров трубки ударника и цилиндрического корпуса при одновременном возрастании их масс для сохранения прочности и ресурса пневматического молота.

Задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности ударного воздействия на обрабатываемую среду при пониженном расходе воздуха за каждый рабочий цикл молота за счет снижения отрицательного воздействия процесса преждевременного торможения ударника путем уменьшения площадей трения на боковой поверхности буртиков дренажного винтового канал-паза трубки с боковой поверхностью осевого канала ударника, а также повысить прочность и рабочий ресурс трубки за счёт выполнения канал-паза по глубине, не превышающей половины толщины стенки трубки.

Поставленная задача решается тем, что в пневматическом молоте, содержащем цилиндрический корпус, рабочий инструмент, удерживаемый фиксатором относительно цилиндрического корпуса, рукоять с устройством впуска воздуха, перегородку с выпускным дросселем, выпускным каналом и осевым отверстием, в котором установлена и закреплена трубка с продольным выпускным каналом и радиальным каналом впуска, выходящим в ее боковой поверхности, кольцевую выпускную камеру с выпускным каналом, образованную перегородкой, цилиндрическим корпусом и корпусом рукояти и перегородкой сообщенную посредством канала с сетью сжатого воздуха, ударник со сквозным осевым каналом для пропуска указанной трубки, разделяющей полость цилиндрического корпуса на расположенную со стороны перегородки камеры рабочего хода, имеющей возможность сообщения с предкамерой посредством впускного дросселя в перегородке и камеру холостого хода, расположенную со стороны рабочего инструмента, имеющую возможность периодического сообщения посредством радиального и продольного выпускных каналов в трубке и продольного канала в перегородке с выходом в кольцевую выпускную камеру и посредством выпускного канала в корпусе рукояти в атмосферную камеру, образованную корпусом рукояти и воздухоотбойным кольцом, при этом в цилиндрическом корпусе со стороны камеры холостого хода выполнена выточка и канал перепуска, имеющий возможность сообщения камер рабочего и холостого ходов между собой и так, что радиальный канал выпуска в трубке выполнен в буртике трубки без возможности его сообщения с канал-пазами в положении ударника опертого на хвостовик рабочего инструмента, согласно изобретения, канал перепуска выполнен на боковой поверхности трубки в виде дренажного винтового канал-паза с площадью поперечного сечения в форме равнобедренной трапеции с образованием буртиков и пазов с постоянной глубиной, не превышающей половины толщины стенки трубки.

На чертеже представлен продольный разрез пневматического молота с дренажным винтовым канал-пазом на боковой поверхности трубки с площадью в поперечном сечении в форме равнобедренной трапеции.

Пневматический молот содержит цилиндрический корпус 1 с выточкой 2, рабочий инструмент 3, удерживаемый фиксатором 4 относительно корпуса 1, перегородку 5 с впускным дросселем 6, выпускным каналом 7, трубку 8 с продольным выпускным каналом 9 и боковым отводным каналом 10, радиальный выпускной канал 11 на боковой поверхности трубки 8, ударник 12, камеру 13 холостого хода, камеру 14 рабочего хода со стороны перегородки 5, дренажный винтовой канал-паз 15 с постоянной площадью поперечного сечения в форме равнобедренной трапеции глубиной, не превышающей половины толщины стенки трубки, радиальный выпускной канал 11 в трубке 8 выполнен в буртике 16 без сообщения с пазом 17 дренажного винтового канал-паза 15. Ударник 12 снабжен осевым сквозным каналом 18 для пропуска трубки 8. Рукоять 19 посредством резьбового соединения на ее корпусе 20 и цилиндрическом корпусе 1 уплотненно прижимает перегородку 5 к торцу цилиндрического корпуса 1 со стороны камеры 14 рабочего хода. Корпус 20 рукояти 19 содержит выпускной канал 21, впускной канал 22 и предкамеру 23 сетевого воздуха, образованную между корпусом 20 и перегородкой 5. Между корпусом 20 рукояти 19 и цилиндрическим корпусом 1 образована кольцевая выпускная камера 24, которая посредством выпускного канала 21 в корпусе 20 сообщена с атмосферной камерой 25, образованной корпусом 20 и установленным разъемно с ним воздухоотбойным кольцом 26. Корпус 20 рукояти 19 фиксируется относительно цилиндрического корпуса фиксатором 27, удерживаемым кольцевым кожухом 28.

Пневматический молот работает следующим образом.

После включения устройства подачи сетевого воздуха (на чертеже не показано), воздух поступает по впускному каналу 22 рукояти 19 в предкамеру 23 сетевого воздуха, откуда по впускному дросселю 6 в перегородке 5 в камеру 14 рабочего хода. Затем воздух из камеры 14 рабочего хода по дренажному винтовому канал-пазу 15 и далее по осевому каналу ударника 12 поступает в камеру 13 холостого хода с выточкой 2 в цилиндрическом корпусе 1. При сообщении между собой камеры 13 холостого хода и камеры 14 рабочего хода меняются функции камер: камера 14 рабочего хода приобретает функции камеры с частичным вытеснением воздуха, камера 13 холостого хода - функции проточной камеры наддува. Вследствие этого, в камере 14 рабочего хода давление воздуха при впуске через впускной дроссель 6 впуска из предкамеры 23 повышается медленно, а давление воздуха в камере 13 холостого хода будет поддерживаться более высоким за счет его натекания из камеры 14 рабочего хода. Под действием давления воздуха на торец ударника 12 со стороны камеры 13 холостого хода, ударник перемещается в сторону камеры 14 рабочего хода, совершая холостой ход.

В камере 13 холостого хода продолжается процесс расширения воздуха при одновременном перепуске его из камеры 14 рабочего хода, в которой продолжается процесс сжатия, оставшегося в ней воздуха и воздуха, продолжающего поступать через впускной дроссель 6 перегородки 5 из предкамеры 23.

Продолжая движение, ударник 12 торцом со стороны камеры 13 холостого хода, откроет радиальный выпускной канал 11 и посредством продольного выпускного канала 9, а также бокового отводного канала 10 трубки 8 и выпускного канала 7 в перегородке 5, выпускной кольцевой камеры 24 выпускного канала 21 в корпусе 20 рукояти 19 и атмосферной камеры 25, воздух из камеры 13 холостого хода будет выпускаться в атмосферу и давление в ней выравнивается до величины атмосферного давления.

Продолжая движение, ударник 12 под действием сил инерции преодолевает сопротивление воздуха со стороны камеры 14 рабочего хода, затормаживается и останавливается в расчетном положении.

После остановки ударник 12 под действием давления воздуха со стороны камеры 14 рабочего хода, начнет ускоренное движение в сторону камеры 13 холостого хода, совершая рабочий ход.

При увеличивающемся объеме камеры 14 рабочего хода с одновременным поступлением воздуха через впускной дроссель 6 перегородки 5 из предкамеры 23, воздух в камере 14 рабочего хода будет интенсивно расширяться.

Продолжая движение, ударник 12 перекроет радиальный выпускной канал 11 трубки 8, после чего камера 13 холостого хода разобщится с атмосферой и в ней будет осуществляться процесс сжатия, отсеченного в ней воздуха и воздуха перетекаемого из камеры 14 рабочего хода через дренажный винтовой канал-паз 15, в поперечном сечении в форме равнобедренной трапеции, и далее и далее по боковой поверхности ударника 12 в камеру 13 холостого хода. В результате такого воздухораспределения в объеме камеры 13 холостого хода и объеме выточки 2, будет продолжаться процесс сжатия отсеченного в них воздуха и воздуха, поступающего из камеры 14 рабочего хода с меньшим противодавлением воздуха со стороны камеры 13 холостого хода.

При последующем перемещении ударника 12, давление воздуха за счет объема выточки 2 со стороны камеры 13 холостого хода существенно не повлияет на рост противодавления и преждевременное торможение ударника 12, но существенно повысит импульс давления воздуха со стороны камеры 13 холостого хода в начале холостого хода ударника 12, что обеспечит за счет большей его скорости при соударении с хвостовиком 3 рабочего инструмента соответствующие величины энергетических параметров рабочего процесса. После соударения рабочий процесс пневматического молота повторяется и очередной холостой ход ударника 12 осуществляется за счет импульса давления воздуха со стороны камеры 13 холостого хода и добавления импульса отскока ударника 12 от рабочего инструмента 3.

Выполнение канала перепуска на боковой поверхности трубки в виде дренажного винтового канал-паза с площадью поперечного сечения в форме равнобедренной трапеции с образованием буртиков и пазов с постоянной глубиной, не превышающей половины толщины стенки трубки, обеспечивает достаточность проходной площади поперечного сечения для перепуска воздуха между камерами рабочего и холостого хода с повышением прочности и рабочего ресурса трубки, а также сохранение процесса снижения противодавления воздуха в камере рабочего хода в конце холостого хода, и обеспечивает выход ударника в расчетное положение начала рабочего хода без преждевременного торможения противодавления воздуха в камере холостого хода в камере рабочего хода, снижается вероятность преждевременного торможения и скорость ударника перед соударением с хвостовиком рабочего инструмента и, как следствие, обеспечивается сокращение времени рабочего и холостого ходов ударника, что приводит к повышению энергии и частоты ударов пневматического молота.

Снижение отрицательного воздействия процесса преждевременного торможения ударника обеспечивается за счет снижения сил трения из-за уменьшения площадей трения на боковой поверхности буртиков дренажного винтового канал-паза, так как углы, образованные формой поперечного сечения канал-паза, превышают 90°.

Изобретение относится к пневматическим машинам ударного действия и может быть применено в строительстве, горном деле и машиностроении. Пневматический молот содержит цилиндрический корпус, рабочий инструмент, удерживаемый фиксатором относительно цилиндрического корпуса, рукоять с устройством впуска, перегородку с впускным дросселем, выпускным каналом и осевым отверстием, в котором установлена и закреплена трубка с продольным выпускным каналом и радиальным выпускным каналом, выходящим из ее боковой поверхности, кольцевую выпускную камеру с выпускным каналом, образованную перегородкой, цилиндрическим корпусом и корпусом рукояти, предкамеру, имеющую возможность сообщения посредством впускного канала с сетью сжатого воздуха, ударник со сквозным осевым каналом для пропуска упомянутой трубки, разделяющий полость цилиндрического корпуса на расположенную со стороны перегородки камеру рабочего хода, имеющую возможность постоянного сообщения с предкамерой посредством впускного дросселя в перегородке, и камеру холостого хода, расположенную со стороны рабочего инструмента, имеющую возможность периодического сообщения посредством радиального и продольного выпускных каналов в трубке и выпускного канала в перегородке, с выходом в кольцевую выпускную камеру и посредством выпускного канала в корпусе рукояти с атмосферной камерой, образованной корпусом рукояти и воздухоотбойным кольцом, при этом в цилиндрическом корпусе со стороны камеры холостого хода выполнена выточка, и канал перепуска, имеющий возможность сообщения камер рабочего и холостого хода между собой, причём канал перепуска выполнен на боковой поверхности трубки в виде дренажного винтового канал-паза с образованием буртиков и пазов с постоянной глубиной, а радиальный выпускной канал в трубке выполнен в буртике без возможности его сообщения с пазами в положении ударника, опертого на рабочий инструмент, причем площадь поперечного сечения дренажного винтового канал-паза выполнена в форме равнобедренной трапеции, а глубина паза не превышает половину толщины стенки трубки. 1 ил.

Пневматический молот, содержащий цилиндрический корпус, рабочий инструмент, удерживаемый фиксатором относительно цилиндрического корпуса, рукоять с устройством впуска, перегородку с впускным дросселем, выпускным каналом и осевым отверстием, в котором установлена и закреплена трубка с продольным выпускным каналом и радиальным выпускным каналом, выходящим из ее боковой поверхности, кольцевую выпускную камеру с выпускным каналом, образованную перегородкой, цилиндрическим корпусом и корпусом рукояти, предкамеру, имеющую возможность сообщения посредством впускного канала с сетью сжатого воздуха, ударник со сквозным осевым каналом для пропуска упомянутой трубки, разделяющий полость цилиндрического корпуса на расположенную со стороны перегородки камеру рабочего хода, имеющую возможность постоянного сообщения с предкамерой посредством впускного дросселя в перегородке, и камеру холостого хода, расположенную со стороны рабочего инструмента, имеющую возможность периодического сообщения посредством радиального и продольного выпускных каналов в трубке и выпускного канала в перегородке, с выходом в кольцевую выпускную камеру и посредством выпускного канала в корпусе рукояти с атмосферной камерой, образованной корпусом рукояти и воздухоотбойным кольцом, при этом в цилиндрическом корпусе со стороны камеры холостого хода выполнена выточка, и канал перепуска, имеющий возможность сообщения камер рабочего и холостого хода между собой, причём канал перепуска выполнен на боковой поверхности трубки в виде дренажного винтового канал-паза с образованием буртиков и пазов с постоянной глубиной, а радиальный выпускной канал в трубке выполнен в буртике без возможности его сообщения с пазами в положении ударника, опертого на рабочий инструмент, отличающийся тем, что площадь поперечного сечения дренажного винтового канал-паза выполнена в форме равнобедренной трапеции, а глубина паза не превышает половину толщины стенки трубки.