Пневматический инструмент Советский патент 1993 года по МПК B25D17/24 

/r.W&№

Фиг{

радиальной кольцевой выборке 8 рукоятки 9. В рабочем цилиндре 2 выполнена осевая цилиндрическая рабочая полость 10, сообщенная с атмосферой через радиальный цилиндрический канал 11 в рабочем цилиндре 2, кольцевую полость 12 между рабочим цилиндром 2 и кожухом 5 и радиальный цилиндрический канал 13 в кожухе 5. В рабочей полости 10 размещен цилиндрический ударник 14, который делит ее на две камеры 15 и 16, сообщенные с пневматическим распределителем 17. Пневматический инструмент снабжен хвостовиком, закрепленным на торце золотника со стороны рукоятки, а между хвостовиком и корпусом образованы две силовые полости, связанные с пусковым клапаном. Хвостовик может быть выполнен составным в виде основания и головки, установленных на золотнике соосно, свободный конец золотника может быть сообщен с пусковым клапаном. Между золотником и основанием может быть образована первая силовая полость, а между основанием и головкой - вторая силовая полость. Торец головки оперт на рукоятку. 2 ил.

Использование: устройства и инструменты ударного действия. Сущность: инструмент содержит корпус 1, который выполнен в виде рабочего цилиндра 2 и ступенчатой втулки 3,закрепленной в цилиндрической выборке 4 рабочего цилиндра 2. Корпус 1 размещен в цилиндрическом кожухе 5, один конец которого имеет радиальный кольцевой выступ 6, контактирующий с радиальным кольцевым выступом 7 рабочего цилиндра 2, а другой его конец закреплен в

Изобретение относится к устройствам и инструментам ударного действия, а именно к пневматическим инструментам, и может быть использовано в таких отраслях, как строительство, горное дело, машиностроение и др. в качестве отбойного и. клепального молотков, пробойника и т.д.

В основу изобретения положена проблема-создания вибробезопасного пневма- стического инструмента ударного действия, в котором обеспечивалось бы увеличение производительности труда за счет повышения удобства эксплуатации.

Широко известен пневматический инструмент, содержащий корпус с рукояткой и рабочей полостью, в которой размещен с возможностью осевого перемещения ударник и которая сообщена с пневматическим распределителем и пусковым клапаном.

При работе пневматического инструмента имеют место возвратно-поступательные перемещения элементов его конструкции и их удары друг по другу. В результате вибрация рукоятки составляет 120-180 дБ, а усилие нажатия на рукоятку 300-500 Н, что создает значительные неудобства в эксплуатации инструмента и снижает производительность труда .рабочего, Кроме того, длительная работа с пневмати- . чёскйм инструментом может вызвать тяжелое профессиональное заболевание, называемое виброболезнью и приводящее к полной потере рабочим трудоспособности. .. ....

Попытка решения указанной технической проблемы привела к появлению пневматического инструмента, содержащего : кожух с рукояткой, установленный в кожухе с возможностью осевого перемещения корпус с рабочей полостью, размещенный в Ней с возможностью осевого перемещения ударник, пневматический-распределитель и связанный с ним пусковой клапан в виде

ступенчатой втулки с золотником. Кроме того, пневматический инструмент снабжен рамой, имеющей опору на объект воздействия и несущей кожух и пневматический амортизатор, взаимодействующий с корпусом.

При работе пневматического инструмента пневматический амортизатор обеспечивает безопасный уровень вибрации рукоятки ниже 109 дБ и постоянное по величине усилие прижатия порядка 200 дБ. Однако достижение этого положительного эффекта, возможно лишь с использованием опоры рамы на объект воздействия, что делает пневматический инструмент громоздким, мало подвижным, работоспособным преимущественно в направлении вертикально вниз. Это снижает удобство его эксплуатации и уменьшает производительность труда рабочего.

Целью изобретения является повышение производительности за счет повышения удобства эксплуатации пневматического инструмента.

Поставленная цель достигается тем, что

пневматический инструмент снабжен хвостовиком, закрепленном на торце золотника со стороны рукоятки, а между хвостовиком и корпусом образованы две силовые полости, связанные с пусковым клапаном. Хвостовик может быть выполнен составным в виде основания и головки, установленных на золотнике соосно, свободный конец золотника может быть сообщен с пусковым клапаном, а между золотником и

основанием может быть образована первая силовая полость и между основанием и головкой вторая силовая полость, торец головки оперт на рукоятку. В золотнике может быть выделена полость с первым, вторым и

третьим распределительными каналами, расположенными радиально, из которых первый распределительный канал выполнен на свободном конце золотника и перекрыт внутренней поверхностью втулки, второй распределительный канал выполнен в средней части золотника, третий распределительный канал выполнен со стороны ос- н звания и сообщен с первой и силовой полостью, а расстояние от второго распределительного канала до канала пневматического распределителя выбрано большим расстояния от первого распределительного канала до пускового клапана. В основании может быть выполнена полость, сообщенная каналом с второй силовой полостью, а золотник может быть установлен в указан- нэй полости основания. Первая и вторая силовые полости могут быть сообщены каналом с переменным пневматическим сопротивлением, максимальным при верхнем п сложении рукоятки и минимальным при ее нижним положении. Канал, связывающий пэрвую и вторую силовые полости, может б 1ть выполнен в виде профилированных ка- н звок на прилегающих стенках втулки и хвостовика. Пневматический инструмент м ожёт быть снабжен дополнительным кана- м с переменным пневматическим сопроi

тивлением, сообщающим вторую силовую полость с атмосферой, при этом пневматическое сопротивление дополнительного канала минимально при верхнем положении рукоятки и максимально при ее нижнем положении. Канал, сообщающий вторую силовую полость с атмосферой, может быть выполнен в виде зазора междуторцем втулки и хвостовиком.

.. На фиг. 1 схематически изображен пневматический инструмент, продольный разрез: на фиг. 2 - то же, продольный разр;53 .........V.-,- .

Пневматический инструмент, например, отбойный молоток, содержит корпус Т, который выполнен в виде рабочего цилиндра 2 и ступенчатой втулки 3, закрепленной в цилиндрической выборке 4 рабочего цилиндра 2. Корпус 1 размещен в цилиндрическом кожухе 5, один конец которого имеет рэ диальный кольцевой выступ 6, контакти- с радиальным кольцевым выступом 7 рабочего цилиндра 2, а другой его конец закреплен в радиальной кольцевой выборке

8 рукоятки 9,

I. . | В рабочем цилиндре 2 выполнена осевая цилиндрическая рабочая полость 10, сообщенная с атмосферой через радиальный цилиндрический канал 11 в рабочем цилин- д эе 2, кольцевую полость 12 между рабочим цилиндром 2 и кожухом 5 и радиальный цилиндрический канал 13 в кожухе 5. В рабочей полости ТО размещен цилиндрический ударник 14, который делит ее на две

камеры 15 и 16, сообщенные с пневматическим распределителем 17.

Пневматический распределитель 17 выполнен из цилиндрических элементов 18 и

19, закрепленных в выборке 4 рабочего цилиндра 2 и образующих распределительную полость 20, в которой размещен соосный цилиндрический распределительный орган 21. Камера 15 сообщена с распределитель0 ной полостью 20 через осевой цилиндрический канал 22 в элементе 18, а камера 16 сообщена с распределительной полостью 20 через радиальный цилиндрический канал 23 и продольный цилиндрический канал 24

5 в рабочем цилиндре, продольный цилиндрический канал 25 в элементе 18 и продольный цилиндрический канал в элементе 19 пневматического распределителя 17. Его распределительная полость 20 сообщена

0 через радиальную выборку 29 и продольный цилиндрический канал 30 в элементе 19, продольный цилиндрический канал 31 и радиальный цилиндрический канал 32 с осевым кольцевым входным каналом 33 в

5 ступенчатой втулке 3.

КанапЗЗ отделен пусковым клапаном 34 от осевой цилиндрической полости 35, образованной ступенчатой втулкой 3 и элементом 19 пневматического распределителя 17.

0 Пусковой клапан 34 выполнен состоящим из осевого кольцевого седла 36 на ступенчатой втулке 3 и соосного ему затвора 37. контактирующего своей конической поверхностью с седлом 36 и обращенного своей

5 сферической поверхностью к полости 35. Полость 35 сообщена через радиальный цилиндрический штуцер 38 и через закрепленный на конических выступах 39 штуцера шланг 40 с пневматической магистралью (не

0 показана). Штуцер 38 размещен в продольном окне 41 кожуха 5, вставлен в радиальное отверстие 42 рабочего цилиндра 2 и закреплен в радиальном отверстии 43 ступенчатой втулки 3.

5В торце рабочего цилиндра 2 размещен соосно ему рабочий орган 44, выполненный состоящим из цилиндрического бойка 45, кольцевого упора 46 и цилиндрической пики

47 с коническим острием 48. Боек 45 разме- 0 щен в осевом цилиндрическом отверстии 49 рабочего цилиндра 2 и взаимодействует с ударником 14. Упор 46 контактирует плоской поверхностью с торцом рабочего цилиндра 2, а конической поверхностью - с 5 осевой конической пружийой 50. Широкий конец конической пружины 50 закреплен на боковой поверхности рабочего цилиндра 2, а ее узкий конец охватывает пику 47. Острие

48 пики 47 взаимодействует с объектом 51, например бетонным монолитом.

Выполненный согласно предложенному изобретению пусковой клапан 34 снабжен хвостовиком 52, надетым соосно на золотник 53 пускового клапана 34 и состоящим из основания 54 и головки 55, имеющих цилиндрическую форму, размещенных соосно в ступенчатой втулке 3 и прилегающих своими цилиндрическими поверхностями к соответствующим цилиндрическим поверхностям ступенчатой втулки 3.

Золотник 53 одним своим концом жестко соединен с затвором 37 пускового клапана 34 и размещен в осевом цилиндрическом отверстии 56 ступенчатой втулки 3. Средняя часть золотника 53 размещена в осевом ци- линдрическом отверстии 57 ступенчатой втулки 3. Золотник 53 имеет осевую цилиндрическую полость 58, а также первые ради- альные цилиндрические распределительные каналы 59, выполненные вблизи пуско- врго клапана 34 и перекрытие стенкой ступенчатой ртулки 3, и вторые радиальные цилиндрические распределительные каналы 60, выполненные вблизи входного канала 33 и также перекрытие стенкой ступенчатой втулки 3. Расстояние от вторых распределительных каналов 60 до ближай- .шей к ним кромки входного канала 33 выполнено больше расстояния от первых распределительных каналов 59 до кромки седла 36 пускового клапана 34.

Золотник 53 и основание 54 хвостовика 52 образуют со ступенчатой втулкой 3 пер- вую силовую полость 61, включающую радиальную выборку 62 ступенчатой втулки 3. Первая силовая полость 61 сообщена с полостью 58 золотника 53 третьим радиальным цилиндрическим распределительным каналом 63, выполненном в золотнике 53 вблизи основания 54 хвдстовика 52. Золот- ник 53 размещен своим свободным концом в осевой цилиндрической полости 64 хвостовика 52. Полость 64 сообщена радиальным цилиндрическим отводным каналом 65 с второй силовой полостью 66, образован- ной хвостовиком 52 и ступенчатой втулкой 3 и включающей кольцевую выборку 67 в хвостовике 52.

Первая 61 и вторая 66 силовые полости сообщены каналом 68, образованным про- t дольной канавкой 69 с радиальным выступом 70 на ступенчатой втулке 3 и продольной кольцевой выборкой.71 с коническим скосом 72 на основании 54 хвостовика 52, Мак- симальное пневматическое сопротивление канала 68 имеет место при показанном на фиг, 1 верхнем положении рукоятки 9 а минимальное - в противоположном ему нижнем положении рукоятки 9.

Вторая силовая полость 66 сообщена с атмосферой через канал 73, образованный узкой продольной прорезью 74 в конце рабочего цилиндра 2 и прилегающей к прорези 74 кромкой головки 55 хвостовика 52, а далее - через полость 12 между рабочим цилиндром 2 и кожухом 5 и канал 13 в кожухе 5. Минимальное пневматическое сопротивление канала 73 имеет место при показанном на фиг. 1 верхнем положении рукоятки 9, а максимальное - в противоположном ему нижнем положении рукоятки 9.

Головка 55 хвостовика 52 взаимодействует своей сферической поверхностью с рукояткой 9 через цилиндрическую виброзащитную прокладку 75, размещенную соосно между головкой 55 хвостовика 52 и рукояткой 9,

Пневматический инструмент работает следующим образом.

Перед началом работы показанный на фиг. 1 отбойный молоток подключают к пневматической магистрали, сжатый воздух под давлением поступает через шланг 40 и штуцер 38 в полость 35. Перепад давления воздуха в полости 35 и в атмосфере принимает затвор 37 пускового клапана 34 к его седлу 36 и отжимает через золотник 53 и хвостовик рукоятку 9 и кожух 5 до упора выступа 6 кожуха 5 в выступ 7 рабочего цилиндра 2.

Приступая к работе, рабочий одной рукой берет отбойный молоток за рукоятку 9, а другой рукой поддерживает его за боковую поверхность кожуха 5, приводит острие 48 пики 47 в соприкосновение с объектом 51 воздействия. Включение отбойного молотка осуществляется рабочим путем нажатия рукой на рукоятку 9 в направлении объекта 51 воздействия, при этом рабочий преодолевает действующее на затвор пускового клапана 34 усилие порядка 100 Н, создаваемое перепадом давления воздуха в полости 35 и в атмосфере. Под действием усилия руки рабочего рукоятка 9 и кожух 5 перемещаются в направлении объекта 51 воздействия, а вместе с ними перемещаются хвостовик 52 и золотник 53 с затвором 37 пускового клапана 34. В начале перемещения затвора 37 первые распределительные каналы 59 золотника 53 выходят из перекрытия стенкой ступенчатой втулки 3 и сообщают полость 35 с полостью 58, а третий распределительный канал 63 постоянно сообщает полость 58 с первой силовой полостью 61. Сжатый воздух поступает из пневматической магистрали (не показана) через шланг 40, штуцер 38 и полость 35, пусковой клапан 34, первый распределительные каналы 59, полость 58 и третий распределительный канал 63 в первую силовую полость 61. В результате пре- оДолеваемой рабочим при нажатии его ру- KiA на рукоятку усилие увеличивается до величины порядка 200 Н. При дальнейшем перемещении рабочим рукоятки 9 в направ- лйнии объекта 51 воздействия вторые распределительные каналы 60 выходят из перекрытия их стенкой ступенчатой втулки 3, т.е. осуществляется включение отбойного молотка.

После включения отбойного молотка схатый воздух поступает из пневматической магистрали (не показана) через шланг 4(i, штуцер 38 и полость 35. пусковой клапан З , первые распределительные каналы 59, полость 58 и вторые распределительные ка- 60, через входной канал 33, каналы 32, 31 и 30, выборку 29, распределительную полость 20 и каналы 28, 27, 26, 25, 24 и 23 в 16 рабочей полости 10. Поддействи- erii усилия перепада давления воздуха в камерах 15 и 16 ударник 14 начинает перемещаться вдоль рабочей полости 10 в направлении от объекта 51 воздействия. После прохождения ударником 14 канала 11 сжатый воздух из камеры 16 выходит через канал 11, полость 12 и канал 13 в атмосферу. Ударник 14 продолжает двигаться по инерции в направлении от объекта 51 воздейст- ;вфг.и сжимает воздух в камере 15. Под действием усилия перепада давления воздуха в камере 15 и распределительной полости 20 распределительный орган 21 перемещается вдоль распределительной пблосги 20 в направлении от объекта 51 воздействия, открывая канал 22 и закрывая ка|нал 28.

.; Теперь сжатый воздух поступает из пневматической магистрали (не показана) в камеру 1.5, ударник 14 начинает перемещаться в направлении к объекту 51 воздействия. После прохождения ударника 14 канала 11 сжатый воздух из камеру 15 выходит через канал 11, полость 12 и канал 13 в атмосферу. Ударник 14 продолжает двигаться по инерции в направлении к объекту 51 воздействия и сжимает воздух в камере 16. Под действием усилия перепада давления воздуха в камере 16 и в распределительной полости 20 распределительный орган 21 перемещается вдоль распределительной полости 20 в направлении к объекту воздействия 51, открывая канал 28 и закрывая канал 22. В конце своего движения ударник 14 ударяет по бойку 45 рабочего органа 44, острие 48 пики 44 которого углубляется в объект 51 воздействия, при этом упор 46 разжимает пружину 50. После отскока пики 47 от объекта 51 воздействия и упругого сжатия пружины 50, взаимодействующей с

упором 46, рабочий орган 44 возвращается в показанное на фиг. 1 положение.

Описанный процесс работы отбойного молотка с момента начала движения удар- 5 ника 14 до момента его удара по рабочему органу 44 и возвращения последнего в показанное на фиг. 1 положение составляет цикл работы отбойного молотка. Дальнейший процесс его работы сострит в много- 10 кратном повторений этого цикла, при котором рабочий орган 44 постепенно разрушает объект 51 воздействия и углубляется в него. Возвратно-поступательное деиже- ние ударника 14 и корпуса 1, удары по рабо- 5 чему органу 44 и его отскок от объекта 51 воздействия создают сильную динамическую нагрузку и вибрацию этих элементов конструкции, передаче которых н а рукоятку 9 препятствует сжатый воздух в первой си- 0 ловой полости 61. В результате обеспечивается безопасный уровень вибрации ниже 109 дБ на контактирующих с руками рабочего рукоятке 9 и кожухе 5, а также постоянное по величине усилие порядка 200 Н, гасящее 5 возвратно-поступательное движение корпуса 1 и препятствующее его ударам по рукоятке 9 и кожуху 5. . . .. Если рабочий превысит требуемую для нормальной работы отбойного молотка ве- 0 личину порядка 200 Н усилия нажатия его руки на рукоятке 9, то под действием усилия нажатия хвостовик 52 переместиться в направлении к объекту 51 воздействия и канавка 69 ступенчатой втулки 3 сообщится со 5 скосом 72 основания 54 хвостовика 52. Сжатый воздух начнет поступать через канал 68 из первой силовой полости во вторую силовую полость 66, а из нее через канал 73, полость 12 и канал 13 - в атмосферу. По 0 мере перемещения хвостовика 52 в направлении к объекту51 воздействия пнев матиче- ское сопротивление канала 68 будет увеличиваться, а пневматическое сопротивление канала 73 будет уменьшаться. В ре- 5 зультате давление воздуха во второй силовой полости 66 будет увеличиваться и соответственно возрастет усилие перепада давления воздуха в первой 61 и второй 66 силовых полостях и в атмосфере с рабочей 0 величины в 200 Н до ограничительной величины 600 Н, препятствующей дальнейшему нажатию руки рабочего на рукоятку 9. На случай мало вероятной возможности пре- одоления рабочим ограничительного усилия 5 в 600 Н ртбойный молоток снабжен виброзащитной прокладкой. Выборки 62 и 67 служат для сохранения объемов первой и второй силовых полостей 61 и 66, достаточных по величине для препятствования передачи динамической нагрузки и вибрации в

крайнем положении хвостовика 52 в направлении к объекту 51 воздействия.

Выключение отбойного молотка осуществляется тем, что рабочий перестает нажимать на рукоятку 9 и под действием усилия перепада давления воздуха в полостях 58, 66 и в атмосфере затвор 37, золотник 53 и хвостовик 52 перемещаются в направлении от объекта воздействия вместе с рукояткой 9 и кожухом 5 до посадки затвора 37 на седло 38. В результате пусковой клапан 34 закрывается и перекрывает поток сжатого воздуха из пневматической магистрали (не показана), а все подвижные элементы конструкции отбойного молотка останавливаются.

Формула изобретения

положительный эффект создается в результате обеспечения полной вибробезопэсно- сти работы за счет снижения вибрации рукоятки 9 ниже предельной по медицинским нормам величины в 109 дБ иобеспечения постоянной по величине и относительно небольшой нагрузки на рабочего в 200 Н в рабочем режиме эксплуатации пневматического инструмента. Кроме того, изобретение обеспечивает высокую подвижность

пневматического инструмента и его работоспособность во всех пространственных направлениях.

стояние от второго распределительного канала до канала пневморэспределителя выбрано большим расстояния от первого распределительного канала до пускового клапана.

8. Инструмент по п. 1,отличающий- с я тем, что канал, сообщающий вторую силовую полость с атмосферой, выполнен в виде зазора между торцом втулки и хвостовиком.