ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ МОЛОТОК
PNEUMATIC HAMMER

Изобретение относится к горной промышленности и строительству, в частности к устройствам ударного действия, предназначено для разрушения крепких материалов искусственного и естественного происхождения.
2
Известно пневматическое устройство ударного действия (см., например, а.с. 514092, Мкл Е21С 3/24, B25D 9/26, 1976 г.), содержащее корпус, продольные и радиальные каналы, камеры рабочего и холостого ходов, ударник, воздухораспределительное устройство, причем корпус выполнен с дополнительным продольным каналом, сообщающимся с камерами рабочего и холостого ходов посредством радиальных каналов, расположенных один от другого на расстоянии, не большем двойной длины ударника.
Пневматическое устройство ударного действия по а.с. 514092 обладает недостатками: наличием воздухораспределительного устройства любого типа, которое неадекватно согласуется с перемещением ударника, что приводит к задержке или опережению перекидки элемента воздухораспределительного устройства и не обеспечивает своевременный впуск воздуха в рабочие камеры; наличием дополнительного продольного канала с радиальными выходами-входами, расположенными один над другим на расстоянии, не большем двойной длины ударника, что приводит к перепуску части воздуха из камеры рабочего хода в камеру холостого хода перед его выпуском в атмосферу, как правило, с низким давлением отработавшего воздуха, что при его выпуске из обеих рабочих камер не обеспечивает экономию воздуха, отбираемого из сети.
Также известен пневматический молоток (см., например, а.с. 1158341, МПК B25D 9/26, 1985 г.), содержащий корпус с выпускными каналами, размещенный в нем ударник, разделяющий полость корпуса на камеры рабочего и холостого ходов, периодически сообщающиеся между собой с помощью канала перепуска, выполненного в одном из элементов молотка, и рабочий инструмент, при этом выход канала вытеснения расположен на поверхности или корпуса, или ударника на участке между выпускными каналами и торцом ударника в момент контакта последнего с рабочим инструментом.
Техническое решение по а.с. 1158341 обладает следующими недостатками. В рабочем цикле камеры холостого хода используется повторно только часть воздуха камеры рабочего хода перед его выпуском в атмосферу. Это обуславливает при резком перепуске воздуха в цикле камеры холостого хода увеличение противодавления непосредственно перед соударением ударника с хвостовиком рабочего инструмента, что вызывает резкое торможение ударника и снижение его предударной скорости и, как следствие, снижение частоты и энергии удара.
Наличие впускных каналов воздухоподвода в камеру холостого хода, выполненных в стенке корпуса, приводит к увеличению диаметра корпуса и его массы. Выполнение каналов выпуска в корпусе потребует наличие воздухоотбойного кольца для гашения потока выпускаемого отработавшего воздуха, что приводит к увеличению количества деталей и массы молотка.
Известен также пневматический молоток (см., например, а.с., СССР 1061982, Мкл. B25D 9/04, Е21С 3/24, 1983 г.), содержащий цилиндрический корпус, размещенный в нем ударник со сквозным осевым отверстием, разделяющий полость корпуса на камеры рабочего и холостого ходов, крышку с осевой многоканальной трубкой, служащей для впуска сжатого воздуха в камеры, рабочий инструмент и систему выпускных каналов, периодически сообщающих камеры с атмосферой, причем система выпускных каналов выполнена в трубке и крышке.
Техническое решение по а.с. 1061982 принято в качестве прототипа, как имеющее наибольшее количество существенных признаков.
Прототипу (а.с. 1061982) свойственен следующий недостаток. В рабочем цикле камер рабочего и холостого ходов осуществляется впуск воздуха из сети в каждую из камер и выпуск отработавшего воздуха осуществляется также из каждой камеры, что приводит к значительному непроизводственному перерасходу воздуха из сети при сообщении каждой из камер с атмосферой, чем снижается экономичность рабочего цикла и молотка в целом.
Отмеченный недостаток прототипа исключается полностью или частично, если отбор воздуха из сети осуществить только камерой рабочего хода с последующим перепуском отработавшего воздуха в камеру холостого хода, из которой осуществлять выпуск в атмосферу, для чего канал перепуска периодически сообщает камеры рабочего и холостого ходов между собой при перекрытом боковой поверхностью ударника канале выпуска из камеры холостого хода и отсутствии канала выпуска из камеры рабочего хода. Таким образом, камера рабочего хода с атмосферой не сообщается.
Наличие впускных и выпускных каналов в многоканальной трубке увеличивает ее диаметральный размер, ее массу и создает дополнительные местные сопротивления потоку воздуха, проходящего по перепускному каналу. Недостаток можно полностью или частично исключить, выполнив перепускной канал в виде паза на боковой поверхности трубки, что позволит уменьшить диаметральный размер трубки на величину диаметрального размера перепускного канала и увеличить при сохранении диаметрального размера полости в корпусе площадь диаметрального кольцевого сечения ударника или уменьшить площадь диаметрального сечения полости в корпусе, сохранив площадь диаметрального сечения ударника, что позволит уменьшить диаметр заготовки для трубки, корпуса или ударника, а следовательно, и массу этих деталей.
Техническая задача для заявляемого пневматического молотка предусматривает усиление импульса сил давления воздуха для разгона ударника при холостом ходе за счет снижения местных сопротивлений перепускного канала и подачи большего количества воздуха из камеры рабочего хода в камеру холостого хода, для чего перепускной канал выполняют в виде паза на наружной поверхности трубки, что обеспечит исключение расхода воздуха из сети камерой холостого хода, увеличении скорости соударения, а также частоты и энергии удара при увеличении площади диаметрального сечения ударника, что дополнительно снизит массы трубки и корпуса при сохранении импульса сил давления воздуха при запуске и его надежность.
Сущность предлагаемого технического решения пневматического молотка заключается в следующем.
Пневматический молоток, содержащий рабочий инструмент, кожух с выпускными каналами, цилиндрический корпус, размещенный в нем ударник со сквозным осевым отверстием, разделяющий полость корпуса на камеры рабочего и холостого ходов, и крышку, содержащую осевую многоканальную трубку и предназначенную для впуска сжатого воздуха в камеру рабочего хода, при этом между кожухом и корпусом образована выпускная кольцевая камера, согласно изобретению трубка выполнена с выпускным радиальным каналом, с которым соединен выпускной продольный канал, и перепускным каналом в виде паза, причем в крышке выполнен коленчатый канал, а в корпусе - продольный канал и радиальный выпускной канал, при этом ударник выполнен с возможностью последовательного закрытия перепускного канала в виде паза и радиального выпускного канала и открытия упомянутого перепускного канала трубки при его рабочем ходе и закрытия перепускного канала трубки и открытия радиального выпускного канала трубки при его холостом ходе с обеспечением поступления при открытии перепускного канала трубки воздуха из камеры рабочего хода в камеру холостого хода, а при открытии радиального выпускного канала трубки - выпуска воздуха из камеры холостого хода в атмосферу посредством радиального выпускного канала и продольного выпускного канала в трубке, коленчатого канала в крышке, продольного и радиального выпускного каналов в корпусе, выпускной кольцевой камеры и выпускных каналов в кожухе.
Исполнение пневматического молотка поясняется частичным продольным разрезом, представленным фиг 1.
Пневматический молоток содержит корпус 1, ударник 2, образующий в полости корпуса 1 камеру 3 холостого хода и камеру 4 рабочего хода, рабочий инструмент 5 с устройством для его удержания, например кольцевой пружиной 6, рукоятку 7 с любым известным типом воздухораспределения, кожух 8, охватывающий корпус 9 рукоятки 7, крышку 10, поджатую рукояткой 7 к торцу корпуса 1 со стороны камеры 4 рабочего хода. В крышке 10 выполнен впускной канал 11 в камеру 4 рабочего хода и коаксиально продольной оси корпуса 1 установлена герметично и закреплена относительно крышки 10 многоканальная трубка 12. Между рукояткой 7 и крышкой 10 образована кольцевая предкамера 13 сетевого воздуха, который поступает через канал 14 в рукоятке 7. Между корпусом 1 кожухом 8 образована камера 15, постоянно посредством выпускных каналов 16 в кожухе 8 сообщенная с атмосферой.
В многоканальной трубке 12 выполнены радиальный канал 17 и соединенный постоянно с ним продольный канал 18 с выходом в коленчатый канал 19 крышки 11, продольный канал 20 в корпусе 1 и радиальный выпускной канал 21. Посредством каналов 16, камеры 15 радиального выпускного канала 21, продольного канала 22, коленчатого канала 19 в крышке 11, продольного канала 18 и радиального канала 17 в трубке 12 камера 3 холостого хода периодически, в зависимости от положения ударника 2, сообщается с атмосферой.
Для перепуска воздуха из камеры 4 рабочего хода в камеру 3 холостого хода на боковой поверхности многоканальной трубки 12 выполнен перепускной продольный канал в виде паза 22 с постоянным выходным отверстием 23 непосредственно в камеру 3 холостого хода. Камера 4 рабочего хода и камера 3 холостого хода сообщаются между собой только при перекрытии ударником 2 радиального выпускного канала 17. Камера 4 рабочего хода непосредственно с атмосферой не сообщается.
Пневматический молоток работает следующим образом.
В исходном положении (см. фиг. 1) молоток рабочим инструментом 5 упирается в обрабатываемую среду, а ударник 2 находится в положении контакта с рабочим инструментом 5, который удерживается относительно корпуса 1 кольцевой пружиной 6.
После включения молотка сжатый воздух из сети по каналу 14 в рукоятке 7 поступает в предкамеру 13, откуда по впускному каналу 11 в крышке 10 воздух поступает в камеру 4 рабочего хода и одновременно по продольному перепускному каналу в виде паза 22 и его продолжению в виде продольного канала 23 воздух поступает в камеру 3 холостого хода.
Давление воздуха в камере 4 рабочего хода устанавливается по величине меньшим сетевого, но достаточным для наполнения камеры 3 холостого хода воздухом с одинаковым давлением, что обеспечивается проходным сечением каналов 22 и 23 перепуска воздуха из камеры 4 рабочего хода в камеру 3 холостого хода.
Давление воздуха в камере 3 холостого хода является расчетным и достаточным по величине для образования силового импульса давления со стороны камеры 3 холостого хода для преодоления ударником 2 противодавления воздуха со стороны камеры 4 рабочего хода, которая обладает функциями проточной камеры с меньшим давлением воздуха, нежели камера 3 холостого хода, обладающая функциями непроточной камеры с повышенным давлением воздуха.
Под действием импульса сил давления воздуха со стороны камеры 3 холостого хода ударник 2 начнет свое движение в сторону крышки 10, совершая холостой ход.
Перемещаясь в сторону крышки 10, ударник 2 закрывает перепускной канал в виде паза 22 и перепуск воздуха из камеры 4 рабочего хода в камеру 3 холостого хода прекращается, вследствие чего в камере 4 начинается сжатие отсеченного в ней воздуха, поступающего через впускной канал 11 из предкамеры 13.
При дальнейшем перемещении ударник 2 откроет выпускной радиальный канал 17 в стенке многоканальной трубки 12 и отработавший воздух выпускается из камеры 3 холостого хода через выпускной продольный канал 18, коленчатый канал 19, продольный канал 20 и радиальный канал 21, далее через выпускную кольцевую камеру 15 в кожухе 8, далее посредством выпускных каналов 16 в кожухе 8 в атмосферу, вследствие чего давление воздуха в камере 3 холостого хода устанавливается близким по величине атмосферному давлению.
Преодолевая противодавление воздуха со стороны камеры 4 рабочего хода от сжатия имевшегося и поступающего через впускной канал 11 воздуха из предкамеры 13, ударник 2, исчерпав импульс холостого хода и достигнув расчетного положения, остановится. Сразу же после остановки под действием давления воздуха со стороны камеры 4 рабочего хода ударник 2 начнет ускоренное движение в сторону рабочего инструмента 5, совершая рабочий ход.
Перемещаясь в сторону рабочего инструмента 5, ударник 2 последовательно перекрывает перепускной канал в виде паза 22, затем выпускной радиальный канал 17 и открывает перепускной канал в виде паза 22.
Перемещение ударника 2 приводит к увеличению объема камеры 4 рабочего хода, давление воздуха в которой существенно не снижается, так как с понижением давления воздуха в камере 4 рабочего хода увеличивается его поступление из предкамеры 13 через канал 11, что позволяет поддерживать в камере 4 рабочего хода расчетное давление воздуха, а следовательно, обеспечивать ударнику 2 необходимую величину импульса силы давления воздуха при рабочем ходе.
После закрытия радиального канала 17 ударник 2 откроет перепускной канал 22, в результате чего воздух из камеры 4 рабочего хода поступает в канал 23 и в объем камеры 3 холостого хода. Давление воздуха в камере 3 холостого хода в конце рабочего хода будет незначительным, так как ударником 2 сжимался только отсеченный в камере воздух, что обуславливает противодавление, существенно не влияющее на торможение ударника 2. Преодолевая силу противодавления сжатого воздуха и вновь поступающего по каналам 11, 22 и 23 в камеру 3 холостого хода, ударник 2 наносит удар по рабочему инструменту 5, в результате чего ему передается кинетическая энергия удара, приобретенная ударником 2 за период рабочего хода.
Последующий холостой ход будет осуществляться за счет импульса силы давления воздуха со стороны камеры 3 холостого хода и импульса отскока ударника 2 от рабочего инструмента 5. После соударения ударника 2 с инструментом 5 рабочий цикл будет повторяться.