Пневматический молот
PNEUMATIC HAMMER

Изобретение относится к области строительства, в частности к пневматическим машинам ударного действия и может быть использовано при разрушении крепких материалов в горном деле и машиностроении.
Известно устройство пневматического молотка (а.с. СССР №1172692, 1986 года B25D 9/04), содержащего цилиндрический корпус с рукояткой, выпускным каналом, проточной камерой, постоянно сообщающейся воздухо-проводящим каналом с сетью сжатого воздуха, ударник, разделяющий полость корпуса на камеру рабочего хода, постоянно сообщающийся с проточной камерой и попеременно с атмосферой, и камеру холостого хода, попеременно сообщающаяся с атмосферой и дроссель, причем, в корпусе между камерой рабочего хода и проточной камерой установлена перегородка с центральным отверстием с установленной и закрепленной в отверстии коаксиально корпуса трубки. В корпусе выполнены дополнительные воздухоподводящие каналы к камере холостого хода, постоянно сообщающие ее с проточной камерой и выпускным каналом. На одном из торцов которого установлен дроссель, а другой сообщен с атмосферой. Ударник установлен коаксиально трубки с возможностью перемещения вдоль ее корпуса.
Недостатком описанной конструкции является: в рабочем цикле камер рабочего и холостого хода 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 поперечных размеров; канал выпуска в трубке для камер рабочего и холостого ходов обуславливает увеличение поперечных размеров канала для обеспечения выпуска 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 (выбранного в качестве прототипа) является пневматический молот (патент РФ №2583572, 2016 года B25D 9/04, B25D 9/08) содержащий: цилиндрический корпус; рабочий инструмент, удерживаемый относительно цилиндрического корпуса; рукоятку с устройством впуска; перегородку с впускным дроссельным клапаном и осевым отверстием, в котором установлена и закреплена трубка с продольным выпускным каналом, выходящим на ее боковой поверхности; кольцевую выпускную камеру с выпускным отверстием, образованным перегородкой, цилиндрическим корпусом и корпусом рукоятки; предкамеру, образованную корпусом рукоятки и перегородкой, сообщенную посредством воздухоотводящего канала с сетью сжатого воздуха; ударник со сквозным осевым каналом для пропуска упомянутой трубки, разделяющий полость цилиндрического корпуса на камеру рабочего хода со стороны перегородки, постоянно сообщенную с предкамерой посредством впускного дросселя в перегородке; камеру холостого хода со стороны рабочего инструмента периодически сообщающуюся посредством радиального и продольного выпускных каналов в трубке; выпускной канал выполнен в перегородке в выходом в кольцевую выпускную камеру и посредством выпускного отверстия в корпусе рукоятки в выпускную камеру, образованную между корпусом рукоятки и воздухоотбойным кольцом; со стороны камеры холостого хода выполнена выточка, а на боковой поверхности ударника перепускной канал в виде лыски с постоянным 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 им ударного импульса, передаваемого рабочему инструменту.
Задачей заявляемого изобретения является: снижение противодавления воздуха в камерах рабочего и холостого хода в период окончания рабочего и холостого хода ударника путем образования канала перепуска воздуха между камерами рабочего и холостого хода, постоянно сообщающим указанные камеры между собой каналом перепуска в виде дренажного сквозного ступенчатого канала-лыски с меньшей площадью поперечного сечения, обращенного в сторону камеры холостого хода.
Поставленная задача решается тем, что пневматический молот содержит 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, выходящим в ее 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, сообщенную посредством радиального и продольного выпускных каналов трубки и выпускного канала в перегородке с выходом в кольцевую выпускную камеру и выпускным отверстием в корпусе рукоятки, выпускную камеру, образованную корпусом рукоятки и воздухоотбойным кольцом, выточку в цилиндрическом корпусе со стороны камеры холостого хода, перепускной канал на боковой поверхности ударника в виде перепускной канал-лыски на боковой поверхности ударника с одинаковой площадью поперечного сечения в виде сегмента вдоль образующей поверхности ударника с выходом на его боковую поверхность и торец со стороны камеры рабочего хода, согласно изобретения, перепускной канал-лыска выполнена с ее продолжением в виде ступенчатой сквозной дренажной канал-лыски с меньшей площадью поперечного сечения сегмента с выходом на торец ударника со стороны камеры холостого хода с образованием сквозной ступенчатой канал-лыски, постоянно сообщающей упомянутые камеры между собой.
На чертеже (фиг. 1) представлен продольный разрез молота с перепускным каналом в виде ступенчатой канал-лыски на боковой поверхности ударника с постоянно открытым выходом на оба торца ударника с меньшей площадью поперечного сечения со стороны камеры холостого хода.
Пневматический молот содержит цилиндрический корпус 1 с выточкой 2, рабочий инструмент 3, удерживаемый пружиной 4 относительно корпуса 1, перегородку 5 с выпускным дросселем 6 и выпускным каналом 7, трубки 8 с продольным выпускным каналом 9 и боковым отводным каналом 10, сообщающим постоянно каналы 7 и 9 между собой. Радиальный выпускной канал 11 на боковой поверхности трубки 8 сообщен постоянно с продольным каналом 9. Ударник 12 разделяет полость цилиндрического корпуса 1 на камеру 13 холостого хода с выточкой 2 со стороны рабочего инструмента 3 и камеру 14 рабочего хода со стороны перегородки 5. Перепускной канал-лыска 15 на боковой поверхности ударника 12 выполнена с продолжением в виде ступенчатой сквозной дренажной канал-лыски 16 с выходом на торец ударника 12 со стороны камеры 13 холостого хода с меньшей площадью поперечного сечения в виде сегмента 17 в поперечном сечении с образованием ступени с выходом на боковую поверхность ударника 12 в выточку 2. Ударник 12 снабжен осевым сквозным каналом 18 для пропуска трубки 9. Площадь радиального выхода перепускной канал-лыски в виде сегмента 17 на боковую поверхность ударника 12 и в выточку 2 камеры 13 холостого хода, в положении контакта ударника 12 с рабочим инструментом 3, выполнена не меньше площади поперечного сечения перепускной канал-лыски 15. Рукоятка 19 содержит канал 21 впуска и корпус 20 с образованием со стороны перегородки 5 предкамеры 23 сетевого воздуха и кольцевую выпускную камеру 24, образованную корпусом 20, рукоятки 19, цилиндрическим корпусом 1 и перегородкой 5. Корпус 20 рукоятки 19 снабжен выпускным каналом 22 с выходом в выпускную камеру 25, образованную корпусом 20 и установленным разьемно относительно его воздухоотбойным кольцом 26. Корпус 20 посредством резьбового соединения плотно фиксируется относительно цилиндрического корпуса 1 фиксатором 27 и удерживается разрезным кольцом 28.
Пневматический молот работает следующим образом.
После включения устройства подачи сетевого воздуха (на чертеже не показано, подключение осуществляется в соответствии с известными конструктивными решениями) воздух поступает по впускному каналу 21 в рукоятке 19 в предкамеру 23, откуда по впускному дросселю 6 в перегородке 5 в камеру 14 рабочего хода в цилиндрическом корпусе 1.
При положении пневматического молотка, представленном на фиг. 1, воздух из камеры 14 рабочего хода по перепускной канал-лыске 15, выполненной на боковой поверхности ударника 12 и ее продолжению в виде дренажной канал-лыски 16 с меньшим поперечным сечением и выходом на оба торца ударника 12 поступает в камеру 13 холостого хода, образованную выточкой 2 в цилиндрическом корпусе 1. При сообщении камеры 13 холостого хода 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 канал-лыску 15 поперечной площадью сечения со стороны камеры 14 рабочего хода и впуск воздуха в камеру 13 холостого хода будет осуществляться только через ступенчатую сквозную дренажную канал-лыску 16 с меньшей площадью поперечного сечения. 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.
Продолжая движение, ударник 12 торцем со стороны камеры 13 холостого хода откроет радиальный выпускной канал 11 на боковой поверхности трубки 8, и посредством продольного впускного канала 9, канала 10 в трубке 8, а также выпускного канала 7 в перегородке 5, выпускной кольцевой камеры 24, выпускного канала 22 в корпусе 20 рукоятки 19 и выпускной камеры 25, образованной корпусом 20 и воздухоотбойным кольцом 26 воздух из камеры 13 холостого хода будет выпускаться в атмосферу. Давление воздуха в камере 13 холостого хода за счет меньшей поперечной площади сечения выхода ступенчатой сквозной дренажной канал-лыски 16 выравнивается до величины атмосферного давления.
Продолжая движение, ударник 12 под действием силы инерции преодолевает сопротивление воздуха со стороны камеры 14 рабочего хода, затормаживается и останавливается в расчетном положении.
После остановки 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, воздух в камере 14 рабочего хода будет расширяться.
Продолжая движение, ударник 12 перекроет радиальный выпускной канал 11 в трубке 8 после чего камера 13 холостого хода разобщится с атмосферой и в ней будет осуществляться процесс замедленного сжатия отсеченного в ней воздуха и воздуха перетекаемого из камеры 14 рабочего хода через дренажную канал-лыску 16 на боковой поверхности ударника 12.
При последующем перемещении ударник 12 при взаимодействии с выточкой 2 со стороны камеры 13 холостого хода откроет впуск воздуха только перед соударением ударника с рабочим инструментом. После этого воздух начинает поступать в камеру 13 холостого хода из камеры 14 рабочего хода в большем количестве. Отмеченное существенно не повлияет на рост противодавления и преждевременное торможение ударника 12, но существенно повысит импульс давления воздуха на ударник 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 будет продолжаться процесс сжатия отсеченного в ней воздуха и воздуха, поступающего из камеры 14 рабочего хода при меньшем противодавлении со стороны камеры 13 холостого хода.
Преодолевая сопротивление воздуха со стороны камеры 13 холостого хода, ударник 12 наносит удар по рабочему инструменту 3.
Рабочий процесс пневматического молотка будет повторяться и очередной холостой ход ударника 12 осуществляется за счет добавления к импульсу давления воздуха со стороны камеры 13 холостого хода импульса отскока ударника 12 от рабочего инструмента 3.
Использование заявляемого изобретения позволяет осуществить постоянно частичный перепуск и дренаж воздуха между камерами рабочего и холостого хода с меньшими значениями противодавления воздуха в них за счет чего в конце рабочего хода ударника обеспечивается частичное вытеснение воздуха из камеры холостого хода в предударный период, позволяет повысить скорость ударника при соударении с рабочим инструментом и увеличить энергию удара при снижении расхода воздуха из сети за счет перепуска из камеры рабочего хода. При холостом ходе ударника частичное вытеснение воздуха из камеры рабочего хода обуславливает снижение противодавления воздуха с ее стороны, чем исключается преждевременное торможение ударника и обеспечивается гарантированная величина его расчетного хода.
В конце рабочего хода часть воздуха перепускается из камеры холостого хода в камеру рабочего хода, чем увеличивается импульс давления воздуха со стороны камеры рабочего хода и повышение скорости соударения без потребления воздуха из сети. Таким образом, предложенное техническое решение рабочего процесса пневматического молота с частичным перепуском воздуха и дренажем между камерами по сквозному дренажному ступенчатому каналу меньшей площадью поперечного сечения со стороны камеры холостого хода, позволяет снизить расход воздуха, потребляемого из сети и повысить энергию удара, передаваемого рабочему инструменту.