Устройство ударного действия

Техническое решение относится к устройствам ударного действия для рыхления мерзлого грунта и разрушения скальных пород, искусственных материалов, уплотнения грунтов и может быть использовано в горной промышленности, коммунальных службах, строительстве.
Известно устройство ударного действия по патенту РФ 2019693, Е21С 3/24, E02F 5/18, B25D 9/04, опубл. 15.09.1994 г. в БИ №17. Устройство включает корпус с отверстиями, ударник, камеру прямого хода, камеру обратного хода, канал для сообщения камеры прямого хода с источником сжатого воздуха, канал в ударнике для сообщения камеры обратного хода с камерой прямого хода, снабжено двумя упругодеформируемыми пластинами с центральными отверстиями, одна закреплена на передней торцовой поверхности ударника, другая - на ответной части корпуса и образуют с ударником и корпусом камеру обратного хода.
Указанная конструкция и предлагаемое решение имеют общий принцип двухстороннего действия. Также общим является наличие корпуса, ударника, камеры прямого хода и камеры обратного хода, образованных между корпусом и ударником.
Недостатком известного устройства является ограниченная величина хода ударника, обусловленная физическими свойствами упругодеформируемых пластин и, соответственно, ограниченная предударная скорость ударника и энергия удара, что приводит к снижению КПД, и как следствие, эффективности указанного устройства.
Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков к заявляемому техническому решению является устройство ударного действия по патенту РФ 2105881, Е21С 3/24, E02F 5/18, опубл. 27.02.1998 г. в БИ №6, включающее корпус с впускным и выхлопным отверстиями, установленный в корпусе с возможностью перемещения ударник, камеры прямого и обратного хода, канал в ударнике для сообщения камер прямого и обратного хода, запорный клапан. На наружной поверхности ударника выполнена кольцевая канавка, на внутренней поверхности корпуса выполнены передний кольцевой выступ и ограничитель обратного хода, а запорный клапан выполнен в виде упругого кольца, установленного в кольцевой канавке ударника с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью корпуса.
Указанная конструкция и предлагаемое решение имеют общий принцип двухстороннего действия. Также общим является наличие корпуса с впускным и выхлопным отверстиями, установленного в корпусе с возможностью перемещения ударника, камеры прямого и обратного хода, продольного канала в ударнике, запорного клапана.
Недостатком устройства является наличие трения запорного клапана о внутреннюю часть корпуса, что способствует износу запорного клапана и соответственно приводит к снижению надежности устройства, а также требует повышенной точности обработки внутренней части корпуса. К недостатку стоит отнести невозможность регулировки энергетических параметров устройства в зависимости от внешних условий, в силу постоянства конструкции ограничителя обратного хода, что вынуждает устройство работать в неоптимальном режиме, и соответственно, с низкой эффективностью.
Таким образом, описанные недостатки снижают надежность и эффективность описанного устройства ударного действия.
Проблема - повышение надежности и эффективности его работы за счет упрощения конструкции при регулировке энергетических параметров устройства.
Указанная проблема решается тем, что в устройстве, включающем корпус с впускным и выхлопным отверстиями, установленный в корпусе с возможностью перемещения ударник, камеры прямого и обратного хода, продольный канал в ударнике, запорный клапан, согласно техническому решению запорный клапан закреплен на наковальне с возможностью перекрытия камеры обратного хода от камеры выхлопа, а в задней части корпуса установлен центральный патрубок с возможностью сообщения камеры обратного хода с атмосферой через продольный канал и проточку в ударнике и выхлопные каналы в центральном патрубке.
Указанная совокупность признаков позволяет изготавливать сопрягаемые детали "корпус - запорный клапан" с большим допуском, так как отсутствует скольжение запорного клапана о внутреннюю поверхность корпуса, тем самым уменьшается их "пятно контакта", а, следовательно, и износ запорного клапана, что повышает его надежность и снижает трудоемкость изготовления устройства.
Целесообразно центральный патрубок установить с возможностью продольного перемещения относительно корпуса, что позволяет регулировать ход ударника, а соответственно энергию и частоту ударов, сохраняя удельную мощность устройства в различных режимах, что повышает эффективность его работы.
Сущность технического решения поясняется примером конкретного исполнения устройства ударного действия (далее - устройство) и чертежами фиг. 1, 2. На фиг. 1 изображен общий вид устройства в продольном разрезе при взводе ударника. На фиг. 2 - то же в момент удара ударника о наковальню.
Устройство содержит наковальню 1, соединенную с корпусом 2, посредством гайки 3, установленный в корпусе 2 с возможностью перемещения ударник 4, продольный канал 5 и проточку 6 выполненные в ударнике 4, камеру А выхлопа, камеру В обратного хода и камеру С прямого хода, запорный клапан 7, установленный на наковальне 1 с возможностью перекрытия камеры В от камеры А, выхлопные отверстия 8 в корпусе 2, в задней части корпуса 2 установлен центральный патрубок 9 с возможностью продольного перемещения, выхлопные каналы 10 выполненные в центральном патрубке 9, впускной патрубок 11.
Принцип действия устройства следующий. В камеру С (фиг. 1) подается давление Рм через впускной патрубок 11, тем самым создается усилие на ударник 4 для осуществления прямого хода. При этом запорный клапан 7 находится в свободном (открытом) состоянии, сообщая камеру В с атмосферой Рв через камеру А и выхлопные отверстия 8. Ударник 4 начинает прямой ход (на фиг. 1 влево).
В предударный момент (фиг. 2) передний торец ударника 4 прижимает запорный клапан 7 ко внутренней поверхности корпуса 2, отсекая камеру В от атмосферы Рв. Одновременно давление по продольному каналу 5 поддерживает запорный клапан 7 в закрытом состоянии и воздействует на передний торец ударника 4. За счет разницы площадей переднего и заднего торцов ударника 4, последний совершает обратный ход.
По окончании обратного хода камера В через продольный канал 5 в ударнике 4 , проточку 6 в ударнике 4 и выхлопные каналы 10 в центральном патрубке 9 сообщается с атмосферой Рв. В камере В происходит первоначальное падение давления и запорный клапан 7 под действием собственной силы упругости принимает своё исходное положение, сообщая камеру В через камеру А и выхлопные отверстия 8 в корпусе 2 с атмосферой Рв. Ударник 4 начинает прямой ход и цикл повторяется.
Продольное перемещение центрального патрубка 9 относительно корпуса 2, позволяет изменить момент соединения камеры В через продольный канал 5 и проточку 6 в ударнике 4, выхлопные каналы 10 с атмосферой Рв. При движении центрального патрубка 9 в сторону наковальни 1 величина хода ударника 4 и, соответственно, энергия удара уменьшаются, а частота ударов повышается. При отдалении центрального патрубка 9 от наковальни 1 величина хода ударника 4 и, соответственно, энергия удара увеличиваются, а частота ударов уменьшается. Таким образом, появляется возможность регулировать величину хода ударника 4 и соответственно энергетические параметры устройства, такие как энергия и частота ударов, с сохранением удельной мощности при различных режимах работы устройства.