УСТРОЙСТВО УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ
IMPACT TOOL

.Техническое решение относится к горной и строительной технике, а именно к пневматическим устройствам ударного действия, и может быть использовано для разрушения горных пород, забивания стержневых элементов в грунт, уплотнения грунта и т.д.
Известно устройство ударного действия по патенту РФ №2019693, кл. E21C 3/24, E02F 5/18, B25D 9/04, опубл. в БИ №17 15.09.1994 г, содержащее 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, две упругодеформируемые пластины с центральными отверстиями, закрепленными одна на передней торцевой поверхности ударника, другая на ответной части корпуса и образующими с ударником и корпусом камеру обратного хода.
Недостатком известной конструкции является недолговечность упругодеформируемых пластин, что существенно снижает надежность работы устройства.
Наиболее близким решением по технической сущности и совокупности существенных признаков является устройство ударного действия по патенту РФ №2105881, кл. E21C 3/24, E02F 5/18, опубл. в БИ №6 27.02.1998 г., 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, направляющий элемент в виде сквозного стержня, закрепленного в корпусе, канал для сообщения камер прямого и обратного хода, выполненный в стержне, запорный клапан, кольцевую канавку на наружной поверхности ударника, передний кольцевой выступ и ограничитель обратного хода на внутренней поверхности корпуса, запорный клапан, выполненный в виде упругого кольца, установленного в кольцевой канавке ударника с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью корпуса.
Недостатком известного устройства является его ненадежность в работе, поскольку наличие пар скольжения между направляющим элементом и ударником требует обеспечения соосности подвижных элементов: корпуса, ударника и направляющего элемента, что на практике трудно выполнимо. В результате возникает вероятность заклинивания механизма в случае попадания мелких частиц на поверхность взаимодействия ударника с направляющим элементом в виде сквозного стержня. Это и не обеспечивает надежности работы устройства.
Техническая задача предлагаемого решения заключается в обеспечении надежности работы устройства за счет упрощения его конструкции.
Поставленная задача решается следующим образом. Предлагается устройство ударного действия, включающее корпус с отверстиями, установленный в корпусе с возможностью перемещения ударник с продольным каналом, камеры прямого и обратного хода, канал для подачи сжатого воздуха в камеру обратного хода, систему выхлопа, включающую запорную внутреннюю поверхность корпуса с передним кольцевым выступом и ограничителем обратного хода на ее задней части, упругое кольцо, установленное в кольцевой канавке на ударнике с возможностью взаимодействия с запорной внутренней поверхностью корпуса, продольные пазы на наружной поверхности ударника, снабженное эластичной трубкой, размещенной в камере прямого хода, соединенной одним концом с отверстием в корпусе, другим - с продольным каналом ударника, при этом канал для подачи сжатого воздуха в камеру обратного хода образован каналом эластичной трубки и продольным каналом ударника.
Такое выполнение устройства позволяет обеспечить надежность его работы, упростив конструкцию и сохранив достоинства прототипа, так как исключает наличие пары скольжения между ударником и направляющим элементом, как в прототипе. При этом также повышается срок службы самого устройства и снижаются потери энергии на трение.
Целесообразно при этом снабдить устройство штуцером и демпфирующей втулкой, установленной в расточке продольного канала ударника, причем штуцер выполнить в виде болта со сквозным осевым каналом и установить его в резьбовом отверстии демпфирующей втулки, при этом соединение канала эластичной трубки с продольным каналом ударника выполнить через сквозной осевой канал указанного штуцера.
Это позволит снизить воздействие ударных нагрузок в месте соединения ударника с эластичной трубкой, повысив таким образом надежность работы устройства
Сущность технического решения поясняется примером конкретного исполнения устройства ударного действия и чертежами (фиг.1-3). На фиг.1 изображено устройство ударного действия, ударник которого занимает крайнее переднее (нижнее по чертежу) положение, общий вид в продольном разрезе. На фиг.2 изображен в увеличенном масштабе фрагмент продольного разреза ударника со штуцером и демпфирующей втулкой, установленной в расточке продольного канала ударника. На фиг.3 показано устройство ударного действия, ударник которого занимает крайнее заднее (верхнее по чертежу) положение, общий вид в продольном разрезе. Стрелками на фиг.1 и 3 показано направление подачи сжатого воздуха.
Устройство ударного действия содержит корпус 1 (фиг.1) с отверстиями, ударник 2 с продольным каналом 3, установленный с возможностью перемещения в корпусе 1, камеру 4 прямого хода, камеру 5 обратного хода, постоянно сообщенную с магистралью сжатого воздуха при помощи канала для подачи сжатого воздуха в камеру обратного хода 5, образованного каналом эластичной трубки 6, соединенной одним концом с отверстием в корпусе 1, другим - с продольным каналом 3 ударника, и продольным каналом 3 ударника 2. Устройство также содержит систему выхлопа, состоящую из запорной внутренней поверхности (позиция не обозначена) корпуса 1, включающей передний кольцевой выступ 7, коническую поверхность 8, ограничитель 9 обратного хода, выполненный в виде ряда пазов, выходящих на заднюю часть 10 запорной поверхности корпуса 1, и упругое кольцо 11, установленное в кольцевой канавке 12, выполненной на наружной поверхности ударника 2, с возможностью взаимодействия с запорной внутренней поверхностью корпуса 1. Кольцевая канавка 12 имеет поверхность 13 задней стенки, а упругое кольцо 11 - торцевую поверхность 14. На наружной поверхности ударника 2, которая взаимодействует с корпусом 1, выполнены продольные пазы 15, предназначенные для прохода сжатого воздуха после его выхлопа из камеры 5 обратного хода. Для подачи сжатого воздуха в камеру 4 прямого хода предназначено впускное отверстие 16. В заднем торце корпуса 1 выполнены выпускные отверстия 17.
Устройство целесообразно снабдить штуцером 18 (фиг.2) и демпфирующей втулкой 19, установленной в расточке 20 продольного канала 3 ударника 2, причем штуцер 18 выполнен в виде болта со сквозным осевым каналом 21 и установлен в резьбовом отверстии демпфирующей втулки 19, при этом канал трубки 6 соединен с продольным каналом 3 в ударнике 2 через сквозной осевой канал 21 штуцера 18.
Устройство ударного действия работает следующим образом. Сжатый воздух через отверстие 16 (фиг.1) в корпусе 1 поступает в камеру 4 прямого хода, а также по каналу подачи сжатого воздуха, образованному каналом эластичной трубки 6 и продольным каналом 3 ударника 2, в камеру обратного хода. Эластичная трубка 6 находится в распрямленном состоянии. Ударник 2 занимает крайнее переднее (нижнее по чертежу) положение. В этом положении ударника 2 (фиг.1) упругое кольцо 11 соприкасается с передним кольцевым выступом 7 запорной внутренней поверхности корпуса 1, обеспечивая герметизацию камеры 5 обратного хода, в результате чего в ней повышается давление сжатого воздуха. Под действием давления сжатого воздуха упругое кольцо 11 своей торцевой поверхностью 14 прижимается к поверхности задней стенки 13 кольцевой канавки 12 ударника 2, деформируется и поворачивается относительно запорной внутренней поверхности корпуса 1. Одновременно с этим под действием давления сжатого воздуха упругое кольцо 11 прижимается к поверхности переднего кольцевого выступа 7. За счет разности площадей камер прямого 4 и обратного 5 хода ударник 2 осуществляет обратный ход и начинает перемещаться в крайнее заднее (верхнее по чертежу) положение (фиг. 3). В то же время эластичная трубка 6 под воздействием ударника 2 начинает сминаться, не препятствуя ударнику 2 осуществлять движение вверх. Вместе с ударником 2 упругое кольцо 11 скользит по запорной внутренней поверхности корпуса 1: сначала по поверхности переднего кольцевого выступа 7, затем по конической поверхности 8 и далее по задней части 10 запорной внутренней поверхности. При этом упругое кольцо 11 растягивается в радиальном направлении и сохраняет свой контакт со всеми вышеперечисленными поверхностями. Под действием давления сжатого воздуха в зоне контакта наружная поверхность упругого кольца 11 временно приобретает форму поверхности переднего кольцевого выступа 7, затем - форму конической поверхности 8 и далее - форму задней части 10 запорной внутренней поверхности корпуса 1. Постепенный переход от одной формы поверхности к другой компенсирует уменьшение контактного давления, которое происходит при растяжении упругого кольца 11 и возрастании упругой силы. Это происходит одновременно с поворотом упругого кольца 11 относительно запорной внутренней поверхности корпуса 1, при котором уменьшается площадь контакта между наружной поверхностью упругого кольца 11 запорной внутренней поверхностью корпуса 1. Контактное давление упругого кольца 11 на запорную внутреннюю поверхность корпуса 1 увеличивается, что обеспечивает герметизацию камеры 5 обратного хода вплоть до выхода упругого кольца 11 на ряд пазов ограничителя 9 обратного хода, после которого начинается сообщение камеры 5 обратного хода с атмосферой через продольные пазы 15 ударника 2 и выпускные отверстия 17 корпуса 1. Давление в ней снижается. За счет упругих сил, накопленных в упругом кольце 11, происходит быстрое его сжатие в радиальном направлении и восстановление его первоначальной формы - упругое кольцо 11 быстро опускается в кольцевую канавку 12 на ударнике 2. Через образовавшийся кольцевой зазор, далее по продольным пазам 15 ударника 2 и через выпускные отверстия 17 корпуса 1 заканчивается выхлоп сжатого воздуха в атмосферу.
Под действием давления сжатого воздуха в камере 4 прямого хода ударник 2 сначала останавливается в крайнем заднем (верхнем по чертежу) положении (фиг. 3), а затем совершает ускоренное движение вперед и наносит удар по внутреннему переднему торцу корпуса 1. При этом сжатый воздух вытесняется ударником 2 из камеры 5 обратного хода в атмосферу. Эластичная трубка 6 распрямляется. Непосредственно перед ударом упругое кольцо 11 приходит в соприкосновение с передним кольцевым выступом 7 корпуса 1. Камера 5 обратного хода закрывается. В ней вновь повышается давление, и цикл работы устройства повторяется.
Обеспечение устройства штуцером 18 и демпфирующей втулкой 19, установленной в расточке 20 продольного канала 3 ударника 2, при котором штуцер 18 выполнен в виде болта со сквозным осевым каналом 21 и установлен в резьбовом отверстии демпфирующей втулки 19, при этом один конец эластичной трубки 6 соединен с продольным каналом 3 в ударнике 2 через сквозной осевой канал штуцера 18, позволяет снизить воздействие ударных нагрузок в месте соединения ударника 2 с эластичной трубкой 6, повысив таким образом надежность работы устройства.