Пневматический ударный механизм Советский патент 1981 года по МПК E21C37/24 B25D9/00 

(St) ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ УДАРНЫЙ МЕХАНИЗМ

1

Изобретение касается пневматического ударного механизма и может быть использовано в качестве ручного ударного инструмента.

Известен пневматический ударный механизм, включающий ствол с продольными и радиальными каналами для впуска и выпуска сжатого воздуха, расположенный в нем ступенчатый ударник и ступенчатый поршень-золотник, малая ступень которого постоянно находится под действием сетевого давления и который своей кольцевой стенкой образует со стволом полость атмосферного давления, а большая ступень поршнязолотника и большая ступень ударника образуют в стволе рабочую Камеру.

При этом камера холостого хода кольцевого сечения постоянно сообщена с полостью сетевого давления. В стволе также имеются каналы для сообщения рабочей камеры с камерой холостого хода и полостью атмосферного давления 1 .

В этом механизме после отсечки ударником на рабочем ходу канала, питающего рабочую камеру сжатым воздухом из камеры холостого хода, в рабочей камере давления падает вследствие процесса расширения. Среднее давление на пути рабочего хода ударника будет пониженным, чем в случае, если бы давление при прямом ходе оставалось на уровне первоначального. При снижении давления будет уменьшаться энергия удара и возрастать время рабочего хода. Чтобы избежать этих нежелательных явлений потребуется увеличить габариты механизма, что отрицательно сказывается на его конструкции.

Наиболее близким к предлагаемому является пневматический ударный механизм, включающий ствол с продольными и радиальными каналами для впуска и выпуска сжатого воздуха, размещенный в стволе с возможностью возвратного аксиального перемещения cryпеиматый ударник, разделяющий его внутреннюю полость на рабочую камеру кольцевую камеру холостого хода и ка меру атмосферного давления, двухступенчатый золотник, установленный в стволе и образующий с ним большей ступенью кольцевую полость атмосферного давления и меньшей ступенью полость сетевого давления . Недостатком этого механизма является низкое среднее давление на пути в рабочей камере при прямом ходе ударника. Это объясняется тем, что после перекрытия нижней кромкой большой ступени ударника канала, через который питается сжатым воздухом рабочая камера, давление над ударни.ком падает по мере увеличения замкн того объема рабочей камеры. Все это приводит к снижению энергии удара и к повышению длительности рабочего хода, и в конечном счете к снижениюмощности механизма. Цель изобретения - повышение удар ной мощности механизма с одновременным снижением шума выхлопа. Поставленная цель достигается тем что в меньшей ступени золотника выпо нены сквозные каналы, попеременно соединяющие рабочую камеру с полостя ми атмосферного и сетевого давления На чертеже показана принципиальная схема пневматического ударного механизма. Прематический ударнь1й механизм содержит ствол 1 в виде цилиндра с центральной ступенчатой полостью, ра мещенные в стволе 1 ударник 2 ступен чатой формы и двухступенчатый золот ник 3. В передней части ствола 1 за репляется аксиально подвижный рабочий инструмент Ц. Ствол 1 центральной ступенчатой полостью и ступенчатый ударник 2 образуют рабочую камеру 5, камеру 6 холостого хода и камеру 7 атмосферного давления. Золотник 3 и ствол 1 образуют полость 8 атмосферного дав ления и полость 9 сетевого давления Камера 6 холостого хода соединяется с полостью 9 сетевого давления каналами 10. Полость 8 атмосферного д ления сообщена с атмосферой каналами 11,3 камера 7 .атмосферного давления каналами 12. Ударник 2 снабжен продольным каналом 13 и радиаль ными каналами . Золотник 3 имеет большую ступень 15 и малую ступень продольный канал 17 в малой ступени и колиброванного сечения каналы 18. Вехняя и нижняя кромки малой ступени центральной полости ствола 1 обозначены соответственно позициями 19 и 20. В стволе 1 предусмотрена перемыч-. ка 21, разделяющая полость 8 атмосферного давления и полость 9 сетевого давления. Канал 22 в стволе 1 служит для подачи сжатого воздуха из магистрали (не показана) в пневмоударный механизм. Золотник 3 опирается на буртик 23 ствола 1. Пневмоударный механизм работает следующим образом. Сжатый воздух из магистрали поступает в Пневмоударный механизм по каналу 22 в полость 9 сетевого давления и по каналам 10 - в камеру 6 холостого хода. Ударник 2 начинает ускоренно двигаться вверх, совершая холостой ход и выталкивая воздух, на-ходящийся в рабочей камере 5, в атмосферу. В начальный момент свободный воздух из рабочей камеры 5 вытесняется в атмосферу по двум трактам: первому - через продольный канал 13 и радиальные каналы 1 в камеру 7 атмосферного давления и каналы 12, и второму - через продольный канал 17 золотника 3, каналы 18, полость 8 атмосферного давления и каналы 11. После перекрытия нижней кромкой 20 каналов М воздух вытесняется по второму тракту. Золотник 3 удерживается в нижнем положении опертым на буртик 23 ствола 1. При вскрытии верхней кромкой 19 каналов 1 t сжатый воздух из камеры 6 холостого хода по каналам 13 и 14 попадает в рабочую камеру 5. Поскольку площадь проходного сечения канала 22, суммарная площадь проходных сечений и каналов 10 и каналов 14 и площадь проходного сечения канала 13 выбраны больше суммарной пло-. щадипроходных сечений канёлов 18 в золотнике 3,а также поскольку объем рабочей камеры 5 уменьшается за счет движения ударника 2, давление в рабочей камере 5 будет возрастать. Когда оно вырастет до величины, достаточной, чтобы обеспечить силу, действующую на золотник 3 вверх, больше силы, действующей на золотник 3 вниз, произойдет переброска золотника 3 в крайнее верхнее положение.-г Каналы 18, пройдя перемычку 21, соединят полость 9 с рабочей камерой 5 и разобщат ее с полостью 8. Рабочая камера 5 будет запитываться сжатым воздухом через два тракта: первый из камеры 6 холостого хода через каналы 14 и 13 ударника 2; второй - из -jicxnocTH 9 .сетевого давления, каналы 18 и 17 золотника 3- Ударник 2 резко тормозится и останавливается. После остановки ударник 2 меняет направление даижения на противоположное, совершая рабочий ход. На всем протяжении рабочего хода давление над ударником 2 в рабочей камере 5 будет практически поддерживаться постоянным за счет подпитки ее сжатым воздухом в первый момент через указанные оба тракта, а после перекрытия каналов 1 верхней кромкой 19 за счет соединения рабочей камеры 5 с полостью 9 сетевого давления по второму тракту. Золотник 3 будет удерживаться в верхнем положении пока каналы It ударника 2 не достигнут нижней кромки 20, тогда воздух из рабочей камеры 5 устремится через каналы 13 и 1 в 7 атмосферного давления и через каналы 12 в атмосферу. Так как суммарная площадь проходных сечений каналов 13 и , кольцевого сечения камеры 7 атмосферного давления, образованной наружной поверхностью малой ступени ударника 2 и внутренней поверхностью ствола 1 , а также каналов 12 выбрана болше суммарной площади проходных сечений каналов 18 в золотнике 3, то давление в рабочей камере 5 начинает падать. Наступает момент, когда сила, действующая на золотник 3 вниз, превышает силу, действующую на него вверх. Золотник 3 под действием разницы этих сил перебрасывается в нижнее положение, ударник 2 наносит удар по инструменту k и с некоторой /скоростью отскока устре ляется вверх, вытесняя оставшийся в рабочей камере 5 воздух через каналы 17 и 18 золотника 3, полость 8 и каналы 11 в атмосферу. Далее цикл повторяется. Выхлоп отработанного воздуха из пневмоударного механизма можно разделить на три этапа: первый предварительный выхлоп по первому тракту через каналы 13 и 1 в ударнике 2 в камеру 7 атмосферного давления и через каналы 12 в атмосферу; второйпромежуточный выхлоп по первому тракту и по второму через каналы 17 и 18 золотника 3 в полость 8 атмосферного давления и далее через каналы 11 в атмосферу; третий - последующий выхлоп через второй тракт. Первый выхлопной тракт из-за недос таточного времени сечения не обеспечи веет на первом этапе полного выхлопа отработанного воздуха и поэтому характеризуется пониженными давлениями и скоростями истечения воздуха на срезе каналов 12, а, следовательно, пониженным уровнем шума. Полное опорожнение рабочей камеры 5 происходит на втором и третьем этапах при уже пониженном за счет предварительного выхлопа давления воздуха. Наличие двух проточных выхлопных трактов через каналы ударника 2 и золотника 3 способствует увеличению времени выхлопа по отношению к времени цикла, снижению давления и скоростей истечения на срезе выхлопных каналов, лучшему опорожнению камеры 5 рабочего хода и, как следствие, уменьшению противодавления на обратном ходе ударника и увеличению его хода. Таким образом, предлагаемый пневмоудраный механизм обеспечивает уменьшение уровня аэродинамического шума и увеличение частоты ударов за счет более оптимальной организации выхлопа} увеличение энергии единичного |удара за счет повышения среднего давления на прямом ходе, а значит и повышение ударной мощности в тех же габаритах. Формула изобретения Пневматический ударный механизм, включающий ствол спродольными и радиальными каналами для впуска и выпуска сжатого воздуха, размещенный в стволе с возможностью возвратного аксиального перемещения ступенчатый ударник, разделяющий его внутреннюю .прлйсть .на рабочую камеру, кольцевую камеру холостого хода и камеру атмосферного давления, двухступенчатый золотник, установленный в стволе и образующий с ним большей ступенью кольцевую полость атмосферного давления и меньшей ступенью полость сетевого давления, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения .ударной мощности с одновременным снижением шума выхлопа, в меньшей ступени золотника выполнены сквозные каналы для попеременного