Машина ударного действия Советский патент 1983 года по МПК E02D7/10 E21B1/26 E21C37/00 

Изобретение относится к ударным машинам, а именно к машинам, предназначенным для использования в горной промышленности (вибраторы, бутобои и т.п.) и в строительстве (ручные машины, трамбовки, машины для проходки скважин в грунте, машины для забивания труб, свай и т.п.). Известна машина ударного действия, включающая полый корпус, рабочий инструмент, смонтированный в корпусе, ударник, размешенный в полости корпуса и разделяющий указанную полость на две рабочие камеры - переднюю и заднюю, сообщенный с последней посредством воздухоподводящего рукава пневматический пульсатор в виде полого цилиндра с подвижным вытеснителем, кинематически связанным с двигателем. При этом передняя рабочая камера, образованная стенками корпуса, ударником и хвостовиком рабочего инстру. мента, посредством окна (окон) в корпусе постоянно сообщена с внешней средой (атмосферой). Задняя рабочая камера машины, образованная стенками корпуса и ударником, посредством воздухоподводящего рукава постоянно сообщена с рабочей полостью пневматического пульсатора. На боковой стенке корпуса машины имеется вы.хлопное окно (окна), снабженное обратным клапаном (клапанами), посредство.м которого задняя рабочая камера при крайнем передне.м положении ударника, когда он соприкасается с хвостовиком инструмента, сообщается с внешней средой (атмосферой). Пиевматический пульсатор состоит из корпуса и вытеснителя, который посредством кривошипно-шатунного механизма связан с двигателем, например электрическим. На боковой стенке корпуса пульсатора предусмотрено ко.мпенсационное отверстие, посредством которого рабочая полость пульсатора может сообщаться с окружающей средой. Машина работает следующим образом. При включении двигателя вытеснитель пульсатора начинает совершать возвратнопостунательное движение, в результате чего объем рабочей полости пульсатора изменяется по периодическому закону. При этом происходит изменение давления воздуха в указанной полости, в воздухоподводящем рукаве и в задней рабочей камере машины. Давление в передней рабочей камере машины остается практически постоянным и равным атмосферному, так как эта камера сообцхена с внешней средой окном достаточно большого проходного сечения. Движение ударника в сторону инструмента (рабочий ход) происходит под действием избыточного давления в задней рабочей камере. При подходе ударника к крайнему переднему положению открывается окно, сообщающее заднюю рабочую камеру с окружающей средой, и давление в этой камере падает. После удара ударника по инструменту начинается разрежение воздуха в пульсаторе, воздухоподводящем рукаве и задней рабочей камере машины. В этот период давление внешней среды (атмосферное давление) превышает давление в задней камере машины. Под действием избыточного атмосферного давления обратный клапан закрывается и ударник начинает двигаться в направлении от инструмента (обратный ход). Компенсация воздуха, выталкиваемого через выхлопное окно, осуш,ествляется путем захвата свежей его порции через ко.мпенсационное отверстие, расположенное на боковой стенке корпуса пульсатора 1. Недостатком известной машины являетсй малая удельная мощность, т.е. мощность, приходящаяся на единицу объема, занимаемого машиной, так как перепад давления между передней и задней рабочими камерами машины очень .мал и не превышает 0,03-0,04 МПа при обратном ходе ударника. Кроме того, машина требует установки надежного воздухоочистительного фильтра на окнах, сообщающих переднюю рабочую камеру с внешней средой, что усложняет конструкцию и увеличивает габариты машины. Отказ от применения фильтра приводит к попаданию абразивных частиц во внутреннюю полость мащины, к повышенному износу деталей и к возможности заклинивания ударника. Недостатка.ми машины также являются шум, обусловленный выхлопом сжатого воздуха из задней рабочей камеры, и возможность ее работы только в воздушной среде. Эксплуатациия этой машины в иной среде, дапример под водой, исключена. Цель изобретения - повышение удельной мошности, упрощение конструкции, улучшение щумовых характеристик и расширение области применения. Указанная цель достигается тем, что в машине ударного действия, включающей полый корпус, рабочий инструмент, смонтированный в корпусе, ударник, размещенн-ый в полости корпуса и разделяющий указанную полость на две камеры - переднюю и заднюю, сообщенный с последней посредством воздухоподводящего рукава пневматический пульсатор в виде полого корпуса с подвижным вытеснителем, кинематически связанным с двигателем, нередняя и задняя рабочие камеры изолированы от внещней среды и сообщены между собой канало.м малого проходного сечения. Причем канал, сообщающий переднюю рабочую камеру с задней, вьшолнен в дарнике, в стенке корпуса или в виде щели .между ударником и корпусом. На фиг. 1 схематически представлена предлагаемая. мащина ударного действия; на фиг. 2 - 4 варианты выполнения машины. Машина состоит из корпуса 1, рабочего инструмента 2, ударника 3, воздухоподводящего рукава 4 и пневматического пульсатора с приводом. Рабочий инстру.мент 2 смонтирован в передней части корпуса. Во внутренней полости корпуса размещен с возможностью перемещения в осевом направлении ударник 3, разделяющий эту полость на две рабочие камеры - переднюю 5 и заднюю 6.

Передняя рабочая камера 5 сообщена с задней камерой б посредством канала 7 малого проходного сечения, который может быть выполнен, например, в ударнике (фиг. 1) в виде отверстия, щели, канавки и т.п.

На фиг. 2 показан канал, выполненный в стенке корпуса, на фиг. 3 - в виде канавки на поверхности контакта ударника с корпусом, на фиг. 4 - в виде щели между ударником и корпусом.

При выполнении каналов в виде щели диаметр ударника необходимо выполнять на расчетную величину меньше, чем внутренний диаметр корпуса. Задняя рабочая камера 6 посредством воздухоподводящего рукава 4 постоянно сообщена с рабочей полостью 8 пневматического пульсатора, соетоящего из корпуса пульсатора 9 и вытеснителя 10. Вытеснитель, выполненный, например, в виде порщня, может пере.мещаться вдоль оси корпуса пульсатора. Возвратнопоступательное движение вытеснителя осуществляется с пощью специального механизма 11, например кривошипно-шатунного, или с помощью механизмов других типов, например, эксцентриковых, кулачковых, рычажных и др. В качестве привода применяется двигатель любого типа, например электрический, внутреннего сгорания и др. На боковой стенке корпуса пульсатора предусмотрено компенсационное отверстие 12, посредством которого рабочая полость 8 пневматического пульсатора может сообщаться с внещней средой (атмосферой).

Машина ударного действия работает следующим образом.

При включенном двигателе кривошипнощатунный механизм (или механизм другого типа, например эксцентриковый) передает движение вытеснителю, который при этом перемещается относительно корпуса пульсатора возвратно-поступательно по периодическому закону. Поскольку объем рабочей камеры 8 пульсатора изменяется, то давление в ней, а следовательно, в воздухоподводящем р каве и в задней рабочей камере 6 машины также изменяется с периодом, равным периоду движения вытеснителя. Так как передняя и задняя рабочие камеры ма1пины сообщены между собой каналом малого проходного сечения, то давление в них не совпадает. Под действием периодически изменяющейся разности давления в передней и задней рабочих камерах ударник совершает возвратно-поступательное движение и наносит удары по хвостовику рабочего инструмента. Неизбежные при работе мащины утечки воздуха из рабочей полости пульсатора компенсируются через компенсационное отверстие 12.

При правильном выборе конструктивных параметров среднее давление в передней рабочей камере машины может значительно превышать атмосферное. При этом удается получить достаточно высокий перепад давления между передней и задней рабочими камерами как при прямом, так и при обратно.м ходе ударника.

Таким образом, предлагаемая мащина обладает более высокой удельной мощностью по сравнению с известной, проста в конструктивном выполнении, в ней отсутствует окно, сообщающее переднюю камеру с атмосферой, и воздухоочистительный фильтр на нем, а также выхлопные окна, снабженные обратнымие обратны.ми клапанами.

Предлагаемая машина улучи ает ппмовые характеристики, так как выхлоп сжатого воздуха из задней камеры не производится. Область ее применения может быть расширена благодаря возможности работы в любой среде, например под водой.

1. МАШИНА УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ, включающая полый корпус, рабочий инструмент, смонтированный в корпусе, ударник, размещенный в полости корпуса и разделяющий указанную полость на две рабочие камеры - переднюю и заднюю, сообщенный с последней посредством воздухопроводящего рукава пневматический пульсатор в виде полого корпуса с подвижным вытеснителем, кинематически связанным с двигателем, отличающаяся тем, что, с целью повышения удельной мощности, упрощения конструкции, улучшения шумовых характеристик и расширения области применения, передняя и задняя рабочие камеры изолированы от внешней среды и сообщены между собой каналом малого проходного сечения. 2.Машина по п. 1, отличающаяся тем, что канал, сообщающий переднюю рабочую камеру с задней, выполнен в ударнике. 3.Машина по п. 1, отличающаяся тем, что канал, сообщающий переднюю рабочую камеру с задней, выполнен в стенке корпуса. 4.Мащина по п. 1, отличающаяся тем, § что канал, сообщающий переднюк) рабочую камеру с задней, выполнен в виде щели меж(Л ду ударником и корпусом. сд N3 05 |С

/ J

Фш.2

г / 5

J 7

фиг.З

Фиг. 4