Пневматический ударный механизм Российский патент 2025 года по МПК E21B1/30 E21B4/14 E21C37/24 B25D9/14 

Изобретение относится к строительству и горной промышленности, в частности к пневматическим устройствам ударного действия.

Известно устройство, пневматический ударный механизм (патент РФ №2655492, 2018 г., МПК Е21С 37/24, Е21В 4/14, Е21В 1/30, B25D 9/14), включающий цилиндрический корпус с выпускными каналами, кольцевой фланец с сквозным центральным отверстием, рабочий инструмент с хвостовиком, ступенчатый ударник со штоковой частью, установленный в центральном отверстии кольцевого фланца стержень с поршневой частью с винтовым канал-пазом, постоянно находящимся в осевом канале ступенчатого ударника, кольцевую камеру пневматического буфера, втулку цилиндрического корпуса с отверстием для пропуска штоковой части. Образующую со стороны кольцевой камеры пневматического буфера кольцевой перешеек, ограничивающий величину перемещения ступенчатого ударника, закрепленный относительно цилиндрического корпуса стакан с каналом для подвода воздуха из сети, кольцевую распределительную камеру во втулке цилиндрического корпуса, камеру сетевого воздуха со стороны кольцевого фланца с каналами сообщающими постоянно ее с распределительной камерой, камеру холостого хода со стороны хвостовика рабочего инструмента удерживаемого пружиной относительно цилиндрического корпуса, наружная боковая поверхность штоковой части ступенчатого ударника и внутренняя боковая поверхность втулки цилиндрического корпуса выполнены с взаимно соответствующими коническими поверхностями с минимально возможным зазором, исключающим взаимное заклинивание.

Недостатком аналога является распределительная камера, которая имеет недостаточный объем, что снижает возможность использования повышенного количества воздуха с задачей повысить энергию единичного удара и число ударов при сохранении величины перемещения ударника без увеличения габаритных размеров по длине корпуса и поперечного сечения его рабочей площади.

Наиболее близким по технической сущности заявляемому устройству выбранному в качестве прототипа является пневматический ударный механизм (пат. РФ №2804876 2023 г., Е21В 1/30, Е21В 4/14, Е21С 37/24, B25D 9/14), содержащий цилиндрический корпус с выпускными каналами, кольцевой фланец с сквозным центральным отверстием, рабочий инструмент с хвостовиком, ступенчатый ударник со штоковой частью установленной в центральном отверстии кольцевого фланца стержень с поршневой частью с винтовым канал-пазом, постоянно находящимся в осевом канале ступенчатого ударника, кольцевую камеру пневматического буфера, втулку цилиндрического корпуса с отверстием для пропуска штоковой части ударника, образующую со стороны кольцевой камеры пневматического буфера кольцевой перешеек, ограничивающий величину перемещения ступенчатого ударника, закрепленный относительно цилиндрического корпуса стакан с каналом для подвода воздуха, кольцевую распределительную камеру во втулке цилиндрического корпуса, камеру сетевого воздуха со стороны кольцевого фланца с каналами перепуска сообщающим постоянно ее кольцевой распределительной камерой, камеру холостого хода со стороны хвостовика рабочего инструмента, удерживаемого пружиной относительно цилиндрического корпуса, причем наружная боковая поверхность штоковой части ступенчатого ударника и внутренняя боковая поверхность втулки цилиндрического корпуса выполнены в виде усеченных конусов с сопрягаемыми поверхностями с минимально возможным зазором, исключающим взаимное закаливание, между цилиндрическим корпусом и втулкой образована кольцевая камера наддува и постоянно сообщенная сквозными перепускными каналами в стенке втулки с кольцевой распределительной камерой и перепускными каналами в кольцевом фланце с камерой сетевого воздуха.

Недостатком прототипа является недостаточный объем камеры холостого хода, что обуславливает повышенное противодавление в ней и приводит к преждевременному торможению ударника в конце рабочего хода перед ударом и как следствие к потере скорости соударения с хвостовиком рабочего инструмента и увеличению времени рабочего хода, то есть к потере энергии удара и снижению часты ударов.

Задача заявленного изобретения является исключение указанных недостатков рабочего процесса камеры холостого хода при сохранении положительных свойств рабочего процесса камер со стороны рабочего хода ударника.

Поставленная задача решается тем, что пневматический ударный механизм, содержащий цилиндрический корпус с выпускными каналами, кольцевой фланец с сквозным центральным отверстием, рабочий инструмент с хвостовиком, ступенчатый ударник со штоковой частью установленной в центральном отверстии кольцевого фланца стержень с поршневой частью с винтовым канал-пазом, постоянно находящимся в осевом канале ступенчатого ударника, кольцевую камеру пневматического буфера, втулку цилиндрического корпуса с отверстием для пропуска штоковой части ударника, образующую со стороны кольцевой камеры пневматического буфера кольцевой перешеек, ограничивающий величину перемещения ступенчатого ударника, закрепленный относительно цилиндрического корпуса стакан с каналом впуска воздуха, кольцевую распределительную камеру во втулке цилиндрического корпуса, камеру сетевого воздуха в стакане со стороны кольцевого фланца с каналами перепуска сообщающим постоянного ее с кольцевой распределительной камерой, камеру холостого хода со стороны хвостовика рабочего инструмента, удерживаемого пружиной относительно цилиндрического корпуса, причем наружная боковая поверхность штоковой части ступенчатого ударника и внутренняя боковая поверхность втулки цилиндрического корпуса выполнены в виде усеченных конусов с сопрягаемыми поверхностями с минимально возможным зазором, исключающим взаимное заклинивание, между цилиндрическим корпусом и втулкой образована кольцевая камера наддува и постоянно сообщенная сквозным перепускными каналами в стенке втулки с кольцевой распределительной камерой и перепускными каналами в кольцевом фланце с камерой сетевого воздуха. Согласно изобретения цилиндрический корпус со стороны камеры холостого хода снабжен кольцевой накладкой с выточкой уплотненно соединенной с наружной поверхностью цилиндрического корпуса с образованием кольцевой камеры наддува со стороны камеры холостого хода и сообщенную постоянно радиальными каналами пересекающими перепускными каналами в стенке цилиндрического корпуса с выходом в кольцевую камеру наддува и камеру холостого хода.

На чертеже (фиг. 1) представлено положение ступенчатого ударника 5 в начале холостого хода и конце рабочего хода.

На чертеже (фиг. 2) представлено положение ступенчатого ударника 5 в конце холостого хода и начале рабочего хода.

В соответствии с принципиальной схемой пневматического ударного механизма представленного на чертеже (см. фиг. 1) состоит из цилиндрического корпуса 1, рабочего инструмента 2 с хвостовиком 3 с фиксацией положения относительно корпуса 1, например, пружиной 4. Во внутренней полости корпуса 1 размещен ступенчатый ударник 5 со штоковой частью 6 и поршневой частью 7 со стороны хвостовика 3. Ступенчатый ударник 5 снабжен осевым каналом 8 с боковым каналом 9 в поршневой части 6 со стороны которой размещена камера 10 холостого хода.

Со стороны камеры 10 холостого хода на наружной поверхности корпуса 1 установлена уплотненно кольцевая накладка 11 с кольцевой камерой 12 наддува сообщенная посредством перепускных каналов 13 в корпусе 1 с камерой 10 холостого хода со с стороны штоковой части 6 и поршневой части 7 ударника 5 корпуса 1 снабжен каналами 14 и 15 выпуска воздуха в атмосферу. Со стороны торцевой части корпуса 1 установлен кольцевой фланец 16. Во внутренней полости цилиндрического корпуса 1 со стороны кольцевого фланца 16 с фиксацией положения установлена втулка 17 со сквозными перепускными каналами 18 с образованием кольцевой камеры 19 наддува между корпусом 1 и втулкой 17 постоянно сообщенной каналом 20 перепуска в кольцевом фланце 16 с камерой 21 сетевого воздуха в стакане 22 камеры 21 постоянно сообщен с сетью сжатого воздуха посредством канала 23 впуска в крышке 24 стакана 22. Штоковая часть 6 ступенчатого ударника 5 и внутренняя часть втулки 17 выполнены в виде усеченных корпусов с минимальным зазором исключающим их заклинивание при перемещение ступенчатого ударника 5 в полости кольцевой распределительной камеры 25. Кольцевой фланец 16 снабжен каналом 26 перепуска воздуха из камеры 21 сетевого воздуха в кольцевую распределительную камеру 27 пневматического буфера. Кольцевой фланец 16 снабжен сквозным центральным отверстием 28 через которое пропущен стержень 29 с буртиком 30, опертым на кольцевой фланец 16. Стержень 29 выполнен с поршневой частью 31 с винтовым канал-пазом 32 входящим в осевой канал 8 в ступенчатом ударнике 5. Кольцевой фланец 16 и стакан 22 уплотненно фиксируется стаканом 33 с каналом 34 впуска воздуха из сети относительно цилиндрического корпуса 1.

Кольцевой фланец 16 снабжен каналом 35 перепуска воздуха из камеры 21 сетевого воздуха в продольный канал 36 в стенке корпуса 1. Продольный перепускной канал 36 со стороны камеры 10 холостого хода снабжен радиальными пересекающими перепускными каналами 37 с выходом в кольцевую камеру 12 наддува в кольцевой накладке 11 и камеру 10 холостого хода. Пневматический ударный механизм работает следующим образом.

После включения пускового устройства (на чертежах фиг. 1 и фиг. 2 не показано и может быть любым известным по конструктивному исполнению) воздух из сети поступает по каналу 34 впуска в стакане 33 и по каналу 23 впуска в крышке 24 стакана 22 в камеру 21 сетевого воздуха. Далее через перепускные каналы 24, 20 и 35 перепуска в кольцевом фланце 16 соответственно в кольцевую распределительную камеру 25 и совмещенную с ней кольцевую камеру 27 пневматического буфера и кольцевую камеру 19 наддува постоянно сообщенную посредством перепускных каналов 18 во втулке 17 цилиндрического корпуса 1 с кольцевой распределительной камерой 25, а так же в продольный канал 36 в стенке цилиндрического корпуса 1 и посредством радиальных каналов 37 пересекающих продольный перепускной канал 36 в стенке цилиндрического корпуса 1 с выходом в кольцевую камеру 12 наддува в кольцевой накладке 11 и радиальных перепускных каналов 13 и 37 в стенке цилиндрического корпуса 1 в камеру 10 холостого хода.

В положении ступенчатого ударника 5 опертого на хвостовике 3 рабочего инструмента 2 (см. фиг. .1) воздух из кольцевой распределительной камеры 25 по винтовому перепускному канал-пазу 32 на поршневой части 31 стержня 29 поступает в осевой канал 8 и боковой перепускной канал 9 ступенчатого ударника 5 в камеру 10 холостого хода.

Одновременно воздух поступает в камеру 10 холостого хода из камеры 21 сетевого воздуха по перепускному каналу 35 в кольцевом фланце 16, продольному каналу 36 и радиальных перепускных каналов 37 пересекающих продольный перепускной канал 36 в кольцевую камеру 12 наддува и перепускных радиальных перепускных каналов 13 в стенке цилиндрического корпуса 1 из кольцевой камеры 12 наддува в камеру 10 холостого хода при открытом выпускном канале 14 выпуска с выходом в атмосферу. При давлении воздуха со стороны кольцевой камеры 27 пневматического буфера и более низком давлении воздуха со стороны кольцевой распределительной камеры 25 обуславливается перемещение ударника 5, а в его положении при закрытом канале 15 выпуска и открытом винтовым перепускным канал-пазе 32 на поршневой части 31 стержня 29 воздух интенсивно будет поступать в камеру 10 холостого хода

Воздух, поступающий в кольцевую распределительную камеру 25, кольцевую камеру 27 пневматического буфера, кольцевую камеру 19 наддува с последующим перепуском в кольцевую распределительную камеру 25 при открытом канале 14 выпуска в цилиндрическом корпусе 1 обуславливают незначительное суммарное давление воздуха до закрытия выпускного канала 14 выпуска при повышенном давлении воздуха со стороны камеры 10 холостого хода обеспечивает ускоренное перемещение ступенчатого ударника 5 в начале его холостого хода до закрытия канала 14 выпуска и до открытия канала 15 выпуска. При этом перемещение ступенчатого ударника 5 будет осуществляться за счет давления воздуха поступающего в камеру 10 холостого хода из кольцевой камеры 12 наддува посредством перепускных каналов 13 и 37 и частично воздуха поступающего после закрытия канала 14 выпуска из кольцевой распределительной камеры 25 посредством перепускного канал-паза 32 на поршневой части 3 стержня 29 осевого канала 8 и бокового перепускного канала 9 с выходом в камеру 10 холостого хода перемещение ударника 5 при этом будет осуществляться при незначительном его торможении дл остановки в расчетном положении окончания холостого хода и начала рабочего хода при возрастающем давлении воздуха со стороны кольцевой распределительной камеры 25 при закрытом канале 14 выпуска и открытом канале 15 выпуска за счет поступления воздуха из кольцевой камеры 19 наддува (см. фиг. 2) посредством перепускных каналов 18 во втулке 17 и канала 20 перепуска в кольцевом фланце 16 из камеры 21 сетевого воздуха, а так же воздуха поступившего в кольцевую распределительную камеру 25 посредством канала 26 перепуска кольцевого фланца 16 из камеры 21 сетевого воздуха. При значительной разнице давления воздуха со стороны кольцевой распределительной камеры 25 и камеры 10 холостого хода обуславливается ускоренное перемещение ступенчатого ударника 5 в начале его холостого хода.

После остановки ступенчатого ударника под действием возрастающего давления воздуха поступающего посредством каналов 26 и 20 из камеры 21 сетевого воздуха, а так же из кольцевой камеры 19 наддува поступающего посредством каналов 18 втулки 17 в кольцевую распределительную камеру 25, что обеспечивает ускоренное перемещение ступенчатого ударника 5 до момента открытия выпускного канала 14 в корпусе 1. Несмотря на незначительное торможение ступенчатого ударника 5 при возрастании давления воздуха со стороны камеры 10 холостого хода и кольцевой камеры 12 наддува в кольцевой накладке 11 с поддержкой давления воздуха в ней за счет постоянного сообщения посредством продольного перепускного канала 36 из камеры 21 сетевого воздуха. При этом перемещение ступенчатого ударника 5 не будет снижаться до соударения его с хвостовиком 3 рабочего инструмента 2 ниже заданной величины.

При такой ситуации перемещение ступенчатого ударника сохраняет заданное время рабочего хода и полное время рабочего цикла пневматического ударного механизма.

После соударения ступенчатого ударника 5 с хвостовиком рабочего инструмента ему передается импульс отскока с добавлением импульса давления воздуха полученного им вначале холостого хода после отскока, что обуславливает ускоренное перемещение ступенчатого ударника 5 в начале его холостого хода с сохранением заданной частоты ударов и своевременный выход ступенчатого ударника в расчетное положение. Отмеченное подтверждает эффективность применения кольцевых камер наддува со стороны рабочего и холостого ходов ступенчатого ударника при организации рабочего цикла пневматического ударного механизма.

Изобретение относится к строительству и горной промышленности, в частности к пневматическим устройствам ударного действия. Пневматический ударный механизм содержит цилиндрический корпус с выпускными каналами, кольцевой фланец со сквозным центральным отверстием, рабочий инструмент с хвостовиком, ступенчатый ударник со штоковой частью, установленный в центральном отверстии кольцевого фланца стержень с поршневой частью с винтовым канал-пазом, постоянно находящимся в осевом канале ступенчатого ударника, кольцевую камеру пневматического буфера, втулку цилиндрического корпуса с отверстием для пропуска штоковой части ударника, образующую со стороны кольцевой камеры пневматического буфера кольцевой перешеек, ограничивающий перемещение ступенчатого ударника, закрепленный относительно цилиндрического корпуса стакан с каналом для подвода воздуха, кольцевую распределительную камеру во втулке цилиндрического корпуса, камеру сетевого воздуха со стороны кольцевого фланца с каналом перепуска, сообщающим постоянно ее с кольцевой распределительной камерой, камеру холостого хода со стороны хвостовика рабочего инструмента, удерживаемого пружиной относительно цилиндрического корпуса, причем наружная боковая поверхность штоковой части ступенчатого ударника и внутренняя боковая поверхность втулки цилиндрического корпуса выполнены в виде усеченных конусов с сопрягаемыми поверхностями с минимально возможным зазором, исключающим взаимное заклинивание, между цилиндрическим корпусом и втулкой образована кольцевая камера наддува, постоянно сообщенная сквозными перепускными каналами в стенке втулки с кольцевой распределительной камерой и перепускным каналом в кольцевом фланце с камерой сетевого воздуха. Цилиндрический корпус со стороны камеры холостого хода снабжен кольцевой накладкой с выточкой, уплотненно соединенной с наружной поверхностью цилиндрического корпуса с образованием со стороны камеры холостого хода кольцевой камеры наддува, сообщенной постоянно с камерой холостого хода радиальными каналами, пересекающими продольный перепускной канал в стенке цилиндрического корпуса, и радиальными перепускными каналами в цилиндрическом корпусе. Обеспечивается снижение противодавления воздуха в камере холостого хода и в конце рабочего хода, повышение энергии и частоты ударов пневматического ударного механизма, возможность использования большого количества воздуха с целью повысить энергию единичного удара при сохранении величины перемещения ударника без увеличения габаритного размера по длине корпуса и площади поперечного сечения его рабочей площади. 2 ил.

Пневматический ударный механизм, содержащий цилиндрический корпус с выпускными каналами, кольцевой фланец со сквозным центральным отверстием, рабочий инструмент с хвостовиком, ступенчатый ударник со штоковой частью, установленный в центральном отверстии кольцевого фланца стержень с поршневой частью с винтовым канал-пазом, постоянно находящимся в осевом канале ступенчатого ударника, кольцевую камеру пневматического буфера, втулку цилиндрического корпуса с отверстием для пропуска штоковой части ударника, образующую со стороны кольцевой камеры пневматического буфера кольцевой перешеек, ограничивающий перемещение ступенчатого ударника, закрепленный относительно цилиндрического корпуса стакан с каналом для подвода воздуха, кольцевую распределительную камеру во втулке цилиндрического корпуса, камеру сетевого воздуха со стороны кольцевого фланца с каналом перепуска, сообщающим постоянно ее с кольцевой камерой, камеру холостого хода со стороны хвостовика рабочего инструмента, удерживаемого пружиной относительно цилиндрического корпуса, причем наружная боковая поверхность штоковой части ступенчатого ударника и внутренняя боковая поверхность втулки цилиндрического корпуса выполнены в виде усеченных конусов с сопрягаемыми поверхностями с минимально возможным зазором, исключающим взаимное заклинивание, между цилиндрическим корпусом и втулкой образована кольцевая камера наддува, постоянно сообщенная сквозными перепускнымими каналами в стенке втулки с кольцевой распределительной камерой и перепускным каналом в кольцевом фланце с камерой сетевого воздуха, отличающийся тем, что цилиндрический корпус со стороны камеры холостого хода снабжен кольцевой накладкой с выточкой, уплотненно соединенной с наружной поверхностью цилиндрического корпуса с образованием со стороны камеры холостого хода кольцевой камеры наддува, сообщенной постоянно с камерой холостого хода радиальными каналами, пересекающими продольный перепускной канал в стенке цилиндрического корпуса, и радиальными перепускными каналами в цилиндрическом корпусе.