ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ОТБОЙНЫЙ МОЛОТОК

Область техники
Полезная модель относится к строительству и горным работам, в частности, к пневматическим молоткам для разрушения твердых пород и материалов (например, асфальта, бетона и т.д.).
Уровень техники
Из уровня техники известен пневматический молоток, например, патент РФ №46812, Е21С 37/24, опубл. 27.07.2005, включающий рукоятку, ствол, промежуточное звено, состоящее из рубашки и втулки, вентиль, кольцевую камеру, образованную внутренней расточкой в промежуточном звене, с клапанным воздухораспределителем, состоящим из коробки клапана, седла, крышки и клапана, системы отверстий, камер рабочего и холостого хода, воздухоотводящих отверстий, гильзы, снаружи одетой на ствол, и кожуха с отверстиями.
Также известен пневматический молоток по патенту SU 1384370, содержащий кожух-рубашку, соединенную с ним рукоятку, свободно установленный в кожухе-рубашке ствол с рабочей камерой, размещенный в ней и делящий ее на камеры прямого и обратного хода, ударник, пусковое устройство и воздухораспределительное устройство, соединенное с камерами прямого и обратного хода продольными и разделительными каналами.
Недостатком данных моделей пневматических молотков является конструкция газораспределительного механизма, в котором клапан выполнен в виде плоского цилиндра («пятака»), что зачастую приводит в процессе работы к перекосам и заклиниванию клапана, налипанию на него и сопрягаемые поверхности корпуса и крышки клапана стружки и инородных тел вследствие чего снижается надежность и герметичность механизма из-за возникающих зазоров.
Известен также пневматический молоток по патенту РФ 90126 (приоритет 02.09.2009), содержащий кожух-рубашку, соединенную с ним рукоятку, свободно установленный в кожухе-рубашке ствол с рабочей камерой, размещенный в ней и делящий ее на камеры прямого и обратного хода, ударник, пусковое устройство и газораспределительного устройство, состоящее из нижнего и верхнего седел, и сферического клапана между ними и соединенное с камерами прямого и обратного хода продольными и разделительными каналами.
К недостаткам известного решения относятся сложность конструкции и нестабильность функционирования газораспределительного устройства ввиду западания шарикового клапана, и, как следствие, неполное перекрытие проходного отверстия, в связи с чем происходит потеря мощности.
Учитывая конструктивные особенности и сложностью описания признаков отличительной части, формула полезной модели составлена без разделения на ограничительную и отличительную части.
Раскрытие полезной модели
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение надежности ударного механизма в процессе эксплуатации, повышение ресурса изделия, обеспечение стабильности технических показателей, а именно мощности в течение всего гарантийного срока эксплуатации изделия за счет стабильной работы газораспределительного механизма.
Технический результат предлагаемого устройства обусловлен применением в газораспределительном механизме вновь разработанного шарового клапана повышенной надежности за счет эффекта «самоупрочнения» внутренней поверхности рабочей камеры вследствие выполнения нагартовки или наклепа, т.е. обработки внутреннего слоя рабочей камеры с последующим его упрочнением путем холодной пластической деформации.
Поставленная задача достигаются тем, что пневматический отбойный молоток содержит корпус, на котором с одной стороны подвижно установлена рукоятка с возможностью управления впускным клапаном, расположенным внутри корпуса с возможностью подачи рабочей среды в газораспределительный механизм, который расположен в корпусе с другой по отношению к рукоятке стороны, с той же стороны в корпусе установлен ствол, внутри которого расположен ударник с возможностью взаимодействия посредством энергии рабочей среды, поступающей из газораспределительного механизма, с рабочим инструментом, при этом газораспределительный механизм снабжен шариковым клапаном, имеющим корпусной элемент с крышкой, выполненных с радиальными и продольными каналами и образующих рабочую полость с расположенным в ней шариком с возможностью запирания одного из центральных отверстий, выполненных в корпусном элементе и крышке, сообщенных с упомянутыми каналами ствола через радиальные и продольные каналы, причем рабочая полость сформирована последовательно расположенными первым коническим участком, цилиндрическим участком и вторым коническим участком, ориентированы своими вершинами в сторону центральных отверстий, а материал шарика выполнен с твердостью, превышающей твердость материала корпусного элемента и крышки.
Целесообразно, чтобы конические участки рабочей камеры были бы выполнены с углом 45 град.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности существенных признаков достаточных для достижения указанного технического результата, заключающегося в повышении надежности за счет обеспечения стабильности работы клапана, обусловленной применения в качестве запорного элемента шарика повышенной твердости по отношению к твердости деталей рабочей камеры и герметичности соединения деталей в части изготовления ствола в сборе.
Указанные преимущества, а также особенности настоящей полезной модели поясняются лучшим вариантом ее выполнения со ссылками на прилагаемый чертеж.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 изображен продольный разрез пневматического отбойного молотка.
На фиг.2 - продольный разрез клапана с шариком в положении закрыто.
На фиг.3 - продольный разрез клапана с шариком в положении открыто.
На представленных чертежах (фиг.1, 2 и 3) изображено: рукоятка 1, пружина 2, впускной клапан 3, корпус 4, в центральном отверстии которого выполнено радиальное отверстие 5, внутри корпуса 4 расположен газораспределительный механизм, имеющий корпусной элемент 7 и крышку 8, выполненных с центральными отверстиями 9, радиальными 10 и продольными 11 каналами, в отдельных из которых расположены установочные штифты 12 для соединения со стволом 14.
Между корпусным элементом 7 и крышкой 8 образована рабочая полость с расположенным в ней шариком 13 с возможностью запирания одного из центральных отверстий 9, сообщенных с упомянутыми каналами ствола 14 через радиальные 10 и продольные 11 каналы и с камерой рабочего хода 15.
Поверх ствола 14 размещен защитный кожух 16 с пазами для выброса в атмосферу отработавшей рабочей среды, который закреплен на свободном конце рукоятки 1 фиксирующим элементом, выполненным в виде кольца 17, кроме этого ствол 14 имеет стопорное кольцо 18, ударник 19, пружину концевую 20 и резиновую втулку 21, которые предназначены для закрепления относительно ствола 14 рабочего инструмента (на чертежах не показано). Для подачи рабочей среды к молотку в корпус 4 ввернута футорка 22 с закрепленным ниппелем 23, соединенным со шлангом подачи рабочей среды под давлением.
Ствол 14 выполнен с отверстиями 24, 25 и 31, а камера рабочего хода 15 образована торцом ударника 19, крышкой 8 клапана и внутренней поверхностью ствола 14, камера холостого хода образована отверстиями 31 и 26.
Внутри корпуса 4 между наружным контуром газораспределительного механизма и внутренней расточкой корпуса 4 расположена кольцевая камера 27.
Рабочая полость газораспределительного механизма расположена между центральными отверстиями 9 корпусного элемента 7 и крышки 8 и сформирована последовательно расположенными коническим 28 участком, цилиндрическим 29 участком и коническим 30, причем ширина цилиндрического участка 29 выбирается из условия соответствия параметров рабочей среды техническим характеристикам пневматического молотка. Конические участки рабочей полости ориентированы вершинами в сторону центральных отверстий 9 и выполнены с углом наклона сторон 45 град, являющимся наиболее оптимальным с т.з. эффективности запирания отверстий 9. С целью получения рабочей полости повышенной прочности твердость материала шарика 13 выше твердости материала корпусного элемента 7 и крышки 8. В одном из вариантов в качестве материала для крышки 8 и корпусного элемента 7 может быть применена сталь марки Ст.3, а в качестве шарика 13 клапана использован шарик шарикоподшипника.
Полезная модель поясняется конкретным примером выполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения данной совокупностью существенных признаков заданного технического результата.
Согласно полезной модели (фиг.1, 2, 3) пневматический отбойный молоток содержит корпус 4, на котором с одной стороны подвижно установлена рукоятка 1 с возможностью управления впускным клапаном 3, расположенным внутри корпуса 4 с возможностью подачи через радиальное отверстие 5 рабочей среды в газораспределительный механизм, который расположен в корпусе 4 с другой по отношению к рукоятке 1 стороны.
Со стороны рукоятки 1 в корпусе 4 установлен ствол 14, внутри которого расположен ударник 19 с возможностью взаимодействия посредством энергии рабочей среды, поступающей из газораспределительного механизма, с рабочим инструментом (на чертежах не показано).
Пневматический отбойный молоток (фиг.1, 2, 3) работает следующим образом.
При нажатии на рукоятку 1 в осевом направлении рукоятка перемещает впускной клапан 3, открывая доступ рабочей среды в виде сжатого воздуха из магистрали через ниппель 23 и футорку 22 во внутреннюю полость корпуса 4, из неё в радиальное отверстие 5, далее через в кольцевую камеру 27, из которой сжатый воздух попадает в газораспределительный механизм через рабочую полость в центральное отверстие 9 (фиг.3), из него в радиальное отверстие 10 и через совмещенные отверстия 11 в крышке 8 и корпусе 7 (фиг.2) в стволе 14 (фиг.1) поступает в камеру рабочего хода 15 через отверстие 24 и далее в камеру холостого хода 26 через отверстия 31 в зависимости от положения ударника 19 и шарика 13 (фиг.2 и 3).
При этом ударник 19 совершает возвратно-поступательные движения в камере рабочего хода 15 (фиг.1), нанося удары в крайнем нижнем положении по рабочему инструменту, а в крайнем верхнем положении ударник 15 создает над собой зону повышенного давления, причем шарик 13 (фиг.2 и 3), перемещаясь в рабочей полости, прижимается к корпусному элементу 7 и перекрывает центральное отверстие 9. Избыток воздуха из камеры рабочего хода 15 через отверстие 31 выбрасывается в камеру холостого хода 26, давление падает, и ударник 19 движется вниз, а шарик 13 (фиг.2 и 3) прижимается уже к крышке 8, после чего цикл повторяется. Отработанный воздух из камеры холостого хода 26 через отверстие 25 попадает в расширительную камеру 28 между стволом 14 и кожухом 16, в которой давление воздуха падает, после чего воздух через пазы 32 в кожухе 16 выводится в атмосферу.
В процессе работы, особенно в период «обкатки», шарик 13 чеканит (наклепывает или нагартовывает) на конических поверхностях рабочей полости корпусного элемент 7 и крышки 8 как бы «посадочные» места - лунки, соответствующей себе поверхности (5, фиг.3), формируя поверхность седла для шарика 13, но уже повышенной прочности и плотности. В итоге, в изделии проявляется эффект «притирания» шариком посадочной поверхности под себя, обеспечивая, тем самым, повышение герметичности и, как следствие, стабильного функционирования клапана с повышенной надежностью и увеличенной долговечности в работе изделия.
Промышленная применимость
Наиболее успешно заявленный пневматический молоток промышленно применим в строительстве и при проведении горных работ.