Пневматический молот
PNEUMATIC HAMMER

Изобретение относится к области строительства, в частности пневматическим машинам ударного действия и может быть использовано при разрушении крепких материалов, а также может быть использовано в строительной горной отрасли и машиностроении.
Известен пневматический молоток (а.с. СССР №1172692, 1986 г., В25D 9/04), содержащий цилиндрический корпус с рукояткой, выпускным каналом, проточной камерой, постоянно сообщающейся воздухоподводящим каналом с сетью сжатого воздуха, ударник, разделяющий полость корпуса на камеру рабочего хода, постоянно сообщающуюся с проточной камерой и попеременно с атмосферой, и камеру холостого хода попеременно сообщающуюся с атмосферой, и дроссель, причем, в корпусе между камерой рабочего хода и проточной камерой установлена перегородка с центральным отверстием с установленным и закрепленным в отверстии коаксиально корпусу стержня, в котором выполнены дополнительные воздухоподводящие канал к камере холостого хода, постоянно сообщающий ее с проточной камерой, и выпускной канал. На одном из торцов которого установлен дроссель, а другой сообщен с атмосферой. Ударник установлен коаксиально стержню с возможностью перемещения вдоль него.
Недостатком описанной конструкции является:
- в рабочем цикле камер рабочего и холостого ходов осуществляется выпуск воздуха в каждую из камер и выпуск отработавшего воздуха осуществляется также из каждой камеры, что приводит к значительному непроизводительному расходу воздуха из сети при сообщении каждой из камер с атмосферой, чем снижается экономичность рабочего цикла и молотка в целом;
- канал впуска в камеру холостого хода и канал выпуска из камер рабочего и холостого ходов выполнены в одной трубке воздухоподвода и воздухоотвода отработавшего воздуха, что приводит к увеличению ее поперечных размеров;
- канал выпуска в трубке для камер рабочего и холостого ходов обуславливает увеличение поперечных размеров канала для обеспечения выпуска увеличенного объем расширенного воздуха и отработавшего воздуха в течение одного цикла. Что требует дополнительного увеличения поперечных размеров трубки, молотка и массы молотка в целом.
Наиболее близким, по технической сущности, заявляемому устройству (выбранного в качестве прототипа) является устройство «Пневматический молоток» (патент РФ №2583575, 2016 г., В25D 9/04, В25D 9/08) содержащее:
- цилиндрический корпус;
- рабочий инструмент, удерживаемый относительно цилиндрического корпуса; рукоятку с устройством впуска;
- кольцевую выпускную камеру, с выпускным отверстием, образованною перегородкой, цилиндрическим корпусом и корпусом рукоятки;
- предкамеру, образованную корпусом рукоятки и перегородкой, сообщенную посредством воздухоподводящего канала, с сетью сжатого воздуха;
- трубку для выпуска отработавшего воздуха;
- ударник, со сквозным осевым каналом, для пропуска упомянутой трубки, разделяющей полость цилиндрического корпуса на камеру рабочего хода, со стороны перегородки, постоянно сообщенную с проточной камерой, посредством впускного дросселя в перегородке;
- камеру холостого хода со стороны рабочего инструмента периодически сообщающуюся посредством радиального и продольного выпускных каналов в трубке;
- выпускной канал, выполненный в перегородке с выходом в кольцевую выпускную камеру и посредством выпускного отверстия в корпусе рукоятки в атмосферную камеру, образованную корпусом рукоятки и воздухоотбойным кольцом, на цилиндрическом корпусе рукоятки;
- выточку со стороны камеры холостого хода, на боковой поверхности ударника, в виде прямого паза или наклонного паза под углом к образующей поверхности ударника или винтового паза, с постоянно открытым выходом в торце ударника со стороны камеры рабочего хода.
Недостатком прототипа является:
значительное противодавление воздуха со стороны камеры рабочего хода в конце холостого хода за счет сжатия воздуха движущимся ударником, которое усиливается при постоянном впуске сетевого воздуха из предкамеры посредством дроссельного канала в перегородке, в результате чего ударник преждевременно начинает торможение и не достигает расчетной величины хода; значительное противодавление воздуха в камере холостого хода в конце рабочего хода перед соударением ударника с хвостовиком инструмента, за счет сжатия отсеченного в камере воздуха и воздуха поступающего через канал перепуска выполненный на боковой поверхности ударника при выходе его радиального канала в кольцевую выточку камеры холостого хода с резким перепуском в ее объем воздуха из камеры рабочего хода в результате чего ударник затормаживается с потерей скорости соударения, а следовательно, потерей ударного импульса передаваемого хвостовику рабочего инструмента.
Задачей заявляемого изобретения является: снижение противодавления воздуха в камерах рабочего и холостого хода, в период окончания рабочего и холостого ходов ударника, путем образования канала перепуска воздуха между камерами рабочего и холостого хода, постоянно сообщающего; указанные камеры между собой, каналом перепуска, в виде сквозной наклонной лыски, выполненной с уменьшающейся площадью поперечного сечения, с выходом на торец ударника со стороны камеры холостого хода.
Поставленная задача решается тем, что в пневматическом молотке, содержащем цилиндрический корпус, рабочий инструмент, удерживаемый относительно цилиндрического корпуса, рукоятку с устройством впуска, перегородку с впускным дросселем, выпускным каналом и осевым отверстием, в котором установлена и закреплена трубка с продольным выпускным каналом и радиальным выпускным каналом, на боковой поверхности, кольцевую выпускную камеру с выпускным отверстием, образованную перегородкой, цилиндрическим корпусом и корпусом рукоятки, предкамеру, образованную корпусом рукоятки и перегородкой и сообщенную посредством воздухоподводящего канала с сетью сжатого воздуха, ударник со сквозным осевым каналом для пропуска упомянутой трубки, разделяющей полость цилиндрического корпуса на камеру рабочего хода со стороны перегородки, постоянно сообщенную с предкамерой посредством впускного дросселя в перегородке, и камеру холостого хода со стороны рабочего инструмента, периодически сообщенную посредством радиального и продольного выпускных каналов в трубке и выпускного канала в перегородке с выходом в кольцевую выпускную камеру и посредством выпускного отверстия в корпусе рукоятки в атмосферную камеру, образованную корпусом рукоятки и воздухоотбойным кольцом, в цилиндрическом корпусе со стороны камеры холостого хода выполнена выточка, на боковой поверхности ударника выполнен перепускной канал согласно изобретению перепускной канал выполнен в виде сквозной наклонной лыски с переменным поперечным сечением и постоянно открытым выходом на оба горца ударника со стороны камер рабочего и холостого хода с постоянным сообщением обеих камер между собой и так, что открытый выход сквозной наклонной лыски на торце ударника со стороны камеры холостого хода выполнен с уменьшающейся площадью поперечного сечения.
На чертеже фиг. 1 представлен общий продольный разрез пневматического молотка, с перепускным каналом на боковой поверхности ударника в виде сквозной наклонной лыски с постоянно открытыми выходами на оба торца ударника с уменьшающейся площадью сечения в сторону камеры холостого хода.
Пневматический молоток содержит цилиндрический корпус 1 с выточкой 2, рабочий инструмент 3, удерживаемый пружиной 4 относительно корпуса 1, перегородку 5 с впускным дросселем 6, выпускным каналом 7, трубку 8 с продольным выпускным каналом 9 и боковым отводным каналом 10,сообщающим постоянно канал 7 и 9 между собой. Радиальный выпускной канал 11 в боковой поверхности трубки 8, сообщен постоянно с продольным выпускным каналом 9. Ударник 12 разделяет полость цилиндрического корпуса 1 на камеру 13 холостого хода и камеру 14 рабочего хода.
Ударник 12 снабжен осевым сквозным каналом 15 и перепускным каналом 16 на боковой поверхности ударника 12 в виде сквозной наклонной лыски 17 с выходом 18 с уменьшающейся площадью поперечного сечения в сторону камеры 13 холостого хода.
Рукоятка 19 посредством резьбового соединения на ее корпусе 20 и цилиндрическом корпусе 1 уплотненно прижимает перегородку 5 к торцу цилиндрического корпуса 1 со стороны камеры 14 рабочего хода. Рукоятка 19 и ее корпус 20 содержат впускной канал 21 выпускной канал 22 в стенке корпуса 20 и предкамеру 23 сетевого воздуха.
Между корпусом 20 рукоятки 19 и цилиндрическим корпусом 1 образована кольцевая выпускная камера 24, которая посредством выпускного канала 22 в корпусе 20 сообщена с атмосферной камерой 25 образованной корпусом 20 и установленным разъемно с ним воздухоотбойным кольцом 26. Корпус 20 рукояти 19 фиксируется относительно цилиндрического корпуса 1 фиксатором 27 удерживается относительно цилиндрического корпуса 1 и корпуса 20 рукоятки 19 кольцевым кожухом 28.
Пневматический молоток работает следующим образом.
После включения устройства подачи сетевого воздуха (на чертеже не показано и может быть любым известным по конструктивному решению), воздух поступает по впускному каналу 21 рукоятки 19 в предкамеру 23 сетевого воздуха, откуда по впускному дросселю 6 в перегородке 5 в камеру 14 рабочего хода в цилиндрическом корпусе 1.
При положении пневматического молотка, представленном на чертеже, воздух из камеры 14 рабочего хода по перепускным каналам 16, выполненным на боковой поверхности ударника 12 в виде сквозной наклонной лыски 17 с выходом 18 на оба торца ударника 12 поступает в камеру 13 холостого хода, образованную выточкой 2 в цилиндрическом корпусе 1. При сообщении камеры 13 холостого хода и камеры 14 рабочего хода меняются функции камер: камера 14 рабочего хода приобретает функции камеры с частичным вытеснением воздуха, камера 13 холостого хода функции проточной камеры наддува.
Вследствие отмеченного, в камере 14 рабочего хода давление воздуха повышается медленно, а давление воздуха в камере 13 холостого хода будет поддерживаться более высоким за счет его натекания из камеры 14. Под действием давления воздуха на торец ударника 12 со стороны камеры 13 холостого хода, ударник перемещается в сторону камеры 14 рабочего хода с большим давлением воздуха, совершая холостой ход.
Ударник 12, продолжая движение, при взаимодействии с выточкой 2 перекрывает, часть сквозной наклонной лыски 16 с большей пропускной площадью поперечного сечения и из камеры 14 рабочего хода перепуска воздуха будет осуществляться только через выходы 18 с уменьшающейся поперечной площадью сечения в сторону камеры 13 холостого хода. В камере 13 холостого хода продолжается процесс расширения с большим количеством воздуха, а в камере 14 рабочего хода продолжается процесс сжатия оставшегося в ней воздуха и воздуха продолжающего поступать через впускной дроссель 6 перегородки 5 из предкамеры 23 сетевого воздуха.
Продолжая движение, ударник 12 торцом со стороны камеры 13 холостого хода откроет радиальный выпускной канал 11, на боковой поверхности трубки 8 и посредством продольного выпускного канала 9 в трубке 8, а также бокового отводного канала 10 и выпускного канала 7 в перегородке 5, выпускной кольцевой камеры 24 выпускного канала 22 в корпусе 20 рукоятки 19 и атмосферной камеры 25, образованной корпусом 20 и воздухоотбойным кольцом 26 воздух их камеры 13 холостого хода будет выпускаться в атмосферу, и давление воздуха в камере 13 холостого хода за счет уменьшенной площади поперечного сечения выхода 18 сквозной наклонной лыски 17 переменного сечения выравнивается до величины атмосферного давления.
Продолжая движение, ударник 12 под действием давления воздуха со стороны камеры 14 рабочего хода, начинает ускоренное движение в сторону камеры 13 холостого хода, совершая рабочий ход.
Одновременно с поступлением воздуха в камеру 14 рабочего хода через впускной дроссель 6 перегородки 5 из предкамеры 23 сетевого воздуха, воздух в камере 14 рабочего хода будет интенсивно расширяться.
Продолжая движение, ударник 12 перекроет радиальный выпускной канал 11 в трубке 8, после чего камера 13 холостого хода разобщиться с атмосферой и в ней будет осуществляться процесс ускоренного сжатия отсеченного в ней воздуха и воздуха перетекаемого из камеры 14 рабочего хода через перепускной канал 16 на боковой поверхности ударника.
При последующем перемещении ударник 12 откроет при взаимодействии с выточкой 2 со стороны камеры 13 холостого хода только перед соударением ударника 12 с хвостовиком рабочего инструмента 3 дополнительную часть сквозного проходного сечения выходов 18, сквозной наклонной лыски 17, после чего воздух начинает поступать в камеру 13 холостого хода кратковременно в большем количестве, что существенно не повлияет на рост противодавления и преждевременное торможения ударника 12, но существенно повысит импульс давления воздуха на ударнике 12 при холостом ходе и обеспечит величину его расчетного хода и соответствующие величины энергетических параметров рабочего процесса. В результате такого воздухораспределения в камере 13 холостого хода, ударник 12 наноси удар по рабочему инструменту 3 и рабочий цикл будет повторяться
Рабочий процесс пневматического молотка будет повторяться и очередной холостой ход ударника 12 осуществляется за счет импульса давления воздуха со стороны камеры 13 холостого хода и добавления импульса отскока ударника 12 от рабочего инструмента 3.
Использование заявляемого изобретения позволяет осуществить постоянно частичный перепуск воздуха между камерами рабочего и холостого хода с меньшим значением противодавления воздуха за счет чего в конце рабочего хода ударника обеспечивается частичное вытеснение воздуха из камеры холостого хода в предударный период, чем повышается скорость ударника при соударении с хвостовиком рабочего инструмента и увеличивается энергия удара при снижении расхода воздуха из сети за счет перепуска его в камеру рабочего хода. При холостом ходе ударника частичное вытеснение воздуха из камеры рабочего хода обусловливает снижение противодавления воздуха с ее стороны и препятствует преждевременному торможению ударника, чем обеспечивается гарантированная величина расчетного хода ударника. Таким образом, предложенное техническое решение рабочего процесса пневматического молотка с частичным перепуском воздуха между камерами по сквозной наклонной лыской с уменьшающимися площадью поперечных сечения в сторону камеры холостого хода позволяет снизить расход воздуха потребляемого из сети и повысить энергию удара, передаваемую рабочему инструменту.