Пневматический молоток с дроссельным воздухораспределением Советский патент 1989 года по МПК E21C37/24 B25D9/00 

NU

ел

4

(Х

а

магический молоток содержит цилиндр 1 с ударником 2, который разделяет полость цилиндра 1 на камеры (К) 3 и 4 холостого и рабочего хода. Посредством кольцевого выступа (КБ) 5 К 4 разделена на накопительную К 6 и амортизационную К 7. Рукоять 8 с крышкой 9 образует с цилиндром 1 кольцевую К 10. Последняя посредством канала 11 сообщается с К 3, В KB 5 выполнен сквозной дополнительный радиальный канал 15 впуска воздуха в К 4. Проходное сечение канал 15 со стороны К 10 до пересечения с каналами 17 и 18 выполнено большим, чем суммарное проходное сечение участков каналов 16 - 18, В зависимости от положения ударника 2 К 3, 4 периодически сообщаются посредством впускного канала 19 в цилиндре 1 и промежуточной К 14 через выпускные каналы 13 с атмосферой. Увеличение скорости ударника 2 о бусловит большее расширение воздуха в К 4, а сл едовательно, будет реализован больший вывод внутренней энергии воздуха на ударник 2. Таким образом, уменьшая потери в тракте впуска и сохраняя внутреннюю энергию потока вЬздуха по пути в К 6, 7 и К 4, повышают КПД использования сжатого воздуха в процессе работы молотка. 3 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к пневматическим ударным машинам, используемым для разрушения горных пород. Цель - повышение КПД использования энергии рабочего агента в камере рабочего хода при одновременном снижении удельного расхода воздуха за счет сокращения потерь энергии сжатого воздуха в процессе впуска. Пнев

1

Изобретение относится к горной промьшшенности, в частносту к пневматическим ударным машинам, используемым для разрушения средн х по крепости пород.

Цель изобретения - повьш1ение КПД использования энергии рабочего агента в камере рабочего хода при одновременном снижении удельного расхода воздуха за счет сокращения потерь энергии сжатого воздуха в процессе впуска.

На фиг,, 1 показан пневматический молоток, разрез; на фиг. 2 - пересекающиеся каналы впуска в кольцевом выступе цилиндра, крупный план; на фиг. 3 - вариант пересекающихся каналов впуска, расположенных около крышки цилиндра.

Пневматический молоток состоит из цилиндра 1, центральная полость которого разделена ударником 2 на камеры холостого 3 и рабочего 4 ходов. Камера 4 посредством кольцевого выступа 5 в цилиндре 1 разделена на накопительную камеру 6 и амортизационную к« 1меру 7. Рукоять 8 с пусковым приспособлением (не показано) с ограничением крышкой Я образует с цилиндром 1 кол цевую предкамеру Ю, куда поступает сжатый воздух посредством канала в рукоятки 8, Предкамера 10 посредством канала 11 в цилинд

ре 1 постоянно сообщается с камерой 3.

Цилиндр 1 снаружи окружен разрезным выпускным кольцом 12 с выпускными каналами 13. В зазоре между кольцом 12 и цилиндром 1 образована промежуточная камера 14.

В кольцевом выступе 5 выполнен

сквозной дополнительный радиальный канал 15 впуска с соосным участком продолжения в виде дроссельного канала 16 с выходом в центральную полость цилиндра 1. Также в выступе 5 выполнен сквозной осевой канал впуска в виде пересекающих канал 15 и образующих по обе его стороны дроссельные впускные каналы 17 и 18, соединяющие соответственно камеры 7 и 6 посредством канала 15 с предкамерой 10. Выходы каналов 18 и 17 в камеры цилиндра выполнены с заданным проходным сечением, т.е. откалибро5 ваны. Вход канала 15 со стороны камеры 10 до пересечения с каналами 17 и 18 выполнен с проходным сечением большим, чем суммарное проходное сечение калиброванных участков каналов

0 16, 17 и 18. Камеры 3 и 4 периодически (в зависимости от положения ударника 2) сообщаются посредством выпускного канала 19 в цилиндре 1, промежуточной камеры 14, через выпускные каналы 13 с атмосферой.

Молоток имеет рабочий инструмент 20, установленный со стороны, противоположной рукоятки 8, и удерживается относительно цилиндра 1 концевой пружиной 21. Канал 14 расположен в стенке 22 цилиндра 1 и постоянно сообщен с сетью 23 сжатого воздуха. Ударник 2 расположен в цилиндре 1 рдоль его оси 24.

Пневматический молоток работает следующим образом.

Воздух из сети 23 поступает в предкамеру 10, откуда подается по каналу 11 в камеру 3 холостого хода и одновременно по каналам 15-18 в накопительную камеру 6, амортизационную камеру 7 и камеру 4 рабочего хода. Давление воздуха в камерах 4, 6 и 7 будет практически равным атмосферно- му, так как канал 19 (имеющий площад проходного сечения, существенно превышающую площадь сечений каналов 16, 17 и 18) открыт, и посредством камеры 14 и каналов 13 камера 4 сообщена с атмосферой. В камере 3 давление воздуха увеличится и ударник 2 нач- (Нет перемещаться от инструмента 20, совершая холостой ход. При последующем движении ударник 2 своей боковой поверхностью перекроет канал 19, /. вследствие чего начнется повышение давления в камерах 4, 6 и 7. Преодо- |левая увеличивающееся противодавление со стороны камер 4, 6 и 7, ударник 2 своей боковой поверхностью вскроет канал 18, сообщая камеру 3 1ХОЛОСТОГО хода с камерой 14 и атмосферой. При последующем движении уданик 2 достигнет уровня кольцевого выступа 5, разобщая камеру 4 рабочего хода и камеру 6. Поскольку к данному моменту давление воздуха в камерах 4, 6 и 7 практически одинаково, так как они до момента разобщения были сообщены между собой, то различие в расходных характеристиках проходных сечений дроссельных канало 16, 17 и 18 на рабочий процесс указанных камер влияния не оказывали. После разобщения камер 6 и 7 благодаря соответствующим расходным характеристикам дроссельных каналов 16, 17 и 18 (в зависимости от их мест- - ных сопротивлений) в камеры 6 и 7 будет подаваться различное количество воздуха через канал 15 из предка- MepFj 10. Так, в начальный момент перекрытия ударником 2 выступа 5 в ка

1454961

о меру 7 воздух будет поступать через дроссельные каналы 16, 17 и через дроссельный канал 18 в камеру 6. Поскольку -при движении ударника 2 дрос- сельньш канал 16 перекрывается, то воздух будет поступать в камеру 7 только через дроссельный канал 17. Однако в связи с уменьшающимся обье- 0 мом камеры 7 давление в ней будет повышаться. Проходные сечения каналов 17 и 18 подбираются так, чтобы расход воздуха при одинаковых давлениях в камерах 6 и 7 бьш практичес- 5 ки одинаков. В принципе геометрические сечения каналов 17 и 18 могут быть одинаковыми или различными.

При повышающемся давлении воздуха в камере 7 давление у выхода канала 17 также повысится и расход воздуха через сечение канала 17 понизится, что предопределит плавное его повьш1е- ние в камере. В то же время постоянный объем камеры 6 с отсеченным в 5 ней воздухом будет заполняться сжатым воздухом из предкамеры 10 через каналы 15 и 18. Благодаря неизменному объему камеры 6 давление в ней будет повышаться медленнее, чем в камере 7, что предопределит меньшее давление у выхода канала 18 и больший расход воздуха через него. Ударник 2 по мере продвижения в сторону рукояти 8 будет замедлять свое движение под действием противодавления со стороны камеры 7. Поскольку давление у выхода канала 18 меньше, чем у выхода канала 17, воздух из камеры 7 будет поступать в камеру 6. Такой процесс вытеснения будет осуществляться пока будет иметь место движение воздуха по каналам 15 и 18, так как давление воздуха в заторможенном потоке (в канале 17) всегда выше, чем в подвижном (в каналах 15 и 18). Таким образом будет протекать процесс наполнения камеры 6 воздухом до давления по величине, близкому к сетевому. При одностороннем движении воздуха сжатие его перед выходом канала 17 будет минимальным, также будут минимальными и потери его внутренней энергии, а следовательно, с большим К1Щ вытесненньш воздух может быть использован в рабочем процессе со стороны камеры 6. Поскольку поток воздуха из канала 15 непосредственно поступает в камеру 6 с минимальными возможными потерям по пути

0

5

0

45

50

55

впуска, то внутренняя энергия возду ха будет., сохраняться и в последующем процессе со стороны камеры 6 будет использована с большим КПД.

После торможения ударник 2 остановится и сразу же начнет ускоренное движение в сторону инструмента 20, совершая рабочий ход.

Давление в камере 7 вследствие увеличивающегося объема будет понижаться. Поскольку давление воздуха в камере 6 близко по величине к сетевому, то давление У выхода канала 18 будет большим, чем у выхода 17, к поток воздуха из канала 15 непосредственно начнет поступать в камеру 7 -с минимальными потерями по пути впуска, а следовательно, с большим КПД будет использована энергия сжатого воздуха со стороны камеры 7. Одновременно будет иметь место со- путствуюн1ее перетекание воздуха из камеры 6 через канал 18 и канал 17 в камеру 7. Потери энергии воздуха при сопутствующих потоках всегда меньше потерь при заторможенных потоках. Следовательно, увязанное перетекание будет сопровождаться с большим сохранением внутренней энергии сжатого воздуха и с большим КПД бу- дет использован перетекший воздух н рабочем процессе камеры 7,

По мере движения ударник 2 открое канал 16 и сжатый воздух вследствие минимальных его местных сопротивлений (канал 16 прямой, так как является продолжением канала 15, тогда как каналы 17 и 18 совместно с каналом 15 являются угловыми) будет в основном поступать в камеру 7. через канал 16. При таком протекании процесса впуска КПД использования энергии сжатого воздуха, впускаемого из предкамеры 10 в камеру 7, будет максимально большим для подобранного проходного сечения канала 16.

Перемещаясь в сторону инструмента 20, ударник 2 выйдет из контакта с выступом 5, и камеры 7, 6 соединяются, образуя общую камеру 4 рабочего хода. При сообщении камер 7 и 6 сжатый воздух из камеры 6 имеет большее давление и повысит-общее давлени в камере 4, ударник 2 получит больший импульс и увеличит свою скорость движения к инструменту 20. Увеличение скорости ударника 2 обусловит большее расширение воздуха в камере

5

0

4, а следовательно, будет реализован больший вывод внутренней энергии воздуха на ударник. Таким образом, уменьшая потери в тракте впуска и сохраняя внутреннюю энергию потока воздуха по пути в камеры 6, 7 и камеру 4 рабочего хода, повьш1ается тем самым КПД использования сжатого воздуха в рабочем процессе молотка.

Продолжая движение, ударник перекроет выпускной канал 19, и в камере 3 начнется процесс одновременного сжатия отсеченного в ней воздуха и воздуха, поступающего по каналу 11 из предкамеры 10. Давление воздуха при этом в камере 3 повьш1ается, что способствует некоторому торможению ударника 2.

Используя энергию более полного расширения воздуха в камере 4 с боль шим содержанием внутренней энергии воздуха, ударник 2 с большей ско- ростью будет двигаться к инструменту 5 20. Количество воздуха; впускаемое в камеру 4 с минимально возможными потерями по пути впуска через каналы 16, 17 и 18, обеспечивает расчетное наполнение и изменение давления 30 воздуха в камере 4, чем обеспечивается и соответствующая скорость ударника 2. С момента открытия ударником 2 выпускного канала 19 из камеры 4 произойдет выпуск отработавшего воздуха, а давление в ней ус- тановится близким к атмосферному, так как проходное сечение канала 19 значительно больше проходных сечений каналов 16, 17 и 18 вместе взятых.

Поскольку к моменту перекрытия ка- нала 19 ударником 2 он имел значительную скорость, то, несмотря на потерю ее при торможении, скорость ударника 2 остается достаточно большой. Преодолевая увеличивающееся противодавление со стороны камеры 3, ударник 2 наносит удар по хвостовику инструмента 20, и описанный процесс повторится.

50

Формула изобрете

н и я

Пневматический молоток с дроссельным воздухораспределением, включающий рукоятку, цилиндр с крышкой, об- разующие предкамеоу, сообщенную с сетью сжатого воздуха, расположенньй вдоль оси цилиндра ударник, разделяющий полость цилиндра на камеры рабочего и холостого ходов, расположенные в цилиндре накопительную и амортизационные камеры, разделенные кольцевым ВЫСТУПОМ цилиндра, осевой канал впуска, выполненный в кольцевом выступе и постоянно сообщаю1дий амортизационную и накопительную камеры, вы:- полненный вдоль стенки цилиндра кaнaл сообщающий камеру холостого хода с предкамерой и сетью сжатого воздуха, и рабочий инструмент, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД использования энергии рабочего агента в камере рабочего хода при одновременном снижении удельного расхода воздуха за счет сокращения потерь энергии сжатого воздуха в проФав.1

цессе впуска, в кольцевом выступе цилиндра выполнен дополнительный канал впуска воздуха в камеру рабочего хода, причем этот канал расположен радиально относительно оси цилиндра с пересечением осевого канала впуска в кольцевом выступе, при этом проходное сечение дополнительного канала впуска

на участке от предкамеры до пересечения с осевым каналом кольцевого выступа больше, чем суммарное проходное сечение участка дополнительного канала впуска от пересечении до выхода

в камерурабочего хода цилиндра и участков канала впуска, выходящих в амортизационную и накопительную камеры .

Фае.5