ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ МОЛОТ
PNEUMATIC HAMMER

Пневматический молот относится к механизмам, применяемым в машинах ударного действия различного назначения.
Известен пневматический молоток (А.с. СССР 1158341, МКл. B25D 9/26, 1985 г.), включающий корпус с впускными и выпускными каналами, ударник, разделяющий полость корпуса на камеры холостого и рабочего ходов, периодически сообщающиеся между собой с помощью канала вытеснения, выполненного в одном из элементов молотка, рабочий инструмент с концевой пружиной, рукоятку, кожух, охватывающий корпус и крышку, смонтированную на торце корпуса со стороны камеры рабочего хода. В крышке выполнены впускные каналы, служащие для перевода сжатого воздуха в камеры. Для выхлопа отработавшего воздуха из камер рабочего и холостого ходов в корпусе имеются выпускные каналы, которые соединены с камерой, образованной между кожухом и корпусом, выход воздуха из которой в атмосферу осуществляется через отверстия в кожухе, для уменьшения противодавления в камере холостого хода в конце рабочего хода ударника служит канал, через который происходит вытеснение избытка воздуха из камеры холостого хода.
Канал, сообщающий камеру холостого хода с камерой рабочего хода и через нее с атмосферой, обеспечивает формирование импульса давления воздуха, достаточного для совершения холостого хода и повторных ударов по хвостовику рабочего инструмента даже в случае провала хвостовика рабочего инструмента и ударника. Отсюда следует, что проходное сечение выпускного канала (паза) не является достаточным для понижения давления воздуха в камере холостого хода до величины атмосферного. Таким образом, повторные удары по корпусу неизбежны, что приведет к разрушению корпуса.
Также известен пневматический ударный механизм (патент СССР №2477778, МКл. Е21С 3/24 2014, г. - прототип), включающий цилиндрический корпус с втулкой и выпускными каналами, рабочий инструмент с хвостовиком, ступенчатый ударник со штоковой и поршневой частями с центральным каналом и втулкой с продольным каналом-пазом и отверстием в штоковой части ступенчатого ударника, разделяющий полость цилиндрического корпуса на кольцевую распределительную камеру во втулке цилиндрического корпуса со стороны штоковой части ступенчатого ударника и камеру холостого хода со стороны хвостовика рабочего инструмента, кольцевой фланец с отверстиями подвода воздуха в кольцевую распределительную камеру и сквозным осевым каналом для пропуска стержня с запорным клапаном, крепежный стакан, закрепленный относительно цилиндрического корпуса, камеру сетевого воздуха, образованную крепежным стаканом с воздухоподводящим каналом и кольцевым фланцем, закрепленный в сквозном осевом канале кольцевого фланца стержень с запорным клапаном, постоянно взаимодействующим с продольным каналом-пазом в отверстии втулки, находящейся в центральном канале ступенчатого ударника, соединяющий периодически в зависимости от положения ступенчатого ударника кольцевую распределительную камеру и камеру холостого хода между собой.
Прототип обладает основным недостатком: в случае разрушения обрабатываемого материала и при этом провала хвостовика рабочего инструмента вместе с ударником последний нанесет удар по корпусу молота, что при неоднократных ситуациях может привести к его разрушению.
Задача заявляемого изобретения: исключить удары по цилиндрическому корпусу и предотвратить его разрушение.
Техническое решение пневматического молота заключается в следующем: пневматический ударный механизм, включающий цилиндрический корпус с втулкой и выпускными каналами, рабочий инструмент с хвостовиком, ступенчатый ударник со штоковой и поршневой частями с центральным каналом и втулкой с продольным каналом-пазом и отверстием в штоковой части ударника, разделяющий полость цилиндрического корпуса на кольцевую распределительную камеру во втулке цилиндрического корпуса со стороны штоковой части ступенчатого ударника и камеру холостого хода со стороны хвостовика рабочего инструмента, кольцевой фланец с отверстиями подвода воздуха в кольцевую распределительную камеру и сквозным осевым каналом для пропуска стержня с запорным клапаном, крепежный стакан, закрепленный относительно цилиндрического корпуса, камеру сетевого воздуха, образованную крепежным стаканом с воздухоподводящим каналом и кольцевым фланцем, закрепленный в сквозном осевом канале кольцевого фланца стержень с запорным клапаном, постоянно взаимодействующим с продольным каналом-пазом в отверстии втулки, находящейся в центральном канале ступенчатого ударника, соединяющий периодически, в зависимости от положения ступенчатого ударника, кольцевую распределительную камеру и камеру холостого хода между собой, причем на внешней боковой поверхности поршневой части ступенчатого ударника выполнена кольцевая выточка и в поршневой части ступенчатого ударника со стороны центрального канала выполнен радиальный канал с выходом в кольцевую выточку на внешней боковой поверхности ступенчатого ударника и так, что в положении ступенчатого ударника опертого на цилиндрический корпус со стороны хвостовика рабочего инструмента кольцевая выточка сообщена с выпускным каналом камеры холостого хода и атмосферой.
Исполнение пневматического молота поясняется чертежами продольного разреза. На фиг. 1 изображено рабочее положение ступенчатого ударника. На фиг. 2 изображено расположение ступенчатого ударника при опирании на цилиндрический корпус.
Пневматический молот содержит цилиндрический корпус 1, ступенчатый ударник 2 со штоковой частью 3 и поршневой частью 4, втулку 5, являющуюся ограничением хода ступенчатого ударника 2. Ступенчатый ударник 2 снабжен центральным каналом 6 с радиальными каналами 7 и разделяет полость цилиндрического корпуса 1 на распределительную камеру 8, образованную цилиндрическим корпусом 1 и втулкой 5, со стороны штоковой части 3 ступенчатого ударника 2, кольцевую камеру 9 рабочего хода, образованную цилиндрическим корпусом 1, штоковой частью 3 и поршневой частью 4 ступенчатого ударника 2, сообщенную постоянно с распределительной камерой 8 дроссельным перепускным винтовым каналом-пазом 10, выполненным в поперечном сечении прямоугольной формы на внутренней боковой поверхности втулки 5 цилиндрического корпуса 1, и камеру 11 холостого хода, образованную цилиндрическим корпусом 1, ступенчатым ударником 2 и хвостовиком 12 рабочего инструмента 13, который удерживается относительно цилиндрического корпуса 1, например, концевой пружиной 14 от произвольного выпадания. Центральный канал 6 ступенчатого ударника 2 посредством радиальных каналов 7 сообщен постоянно с камерой 11 холостого хода. Цилиндрический корпус 1 снабжен с противоположного хвостовику 12 торца крепежным стаканом 15 с воздухоподводящим каналом 16 для подвода сжатого воздуха в камеру 17 сетевого воздуха, образованную крепежным стаканом 15 и кольцевым фланцем 18, в котором выполнены отверстия 19 подвода воздуха, соединяющие постоянно камеру 17 сетевого воздуха и распределительную камеру 8 между собой. В кольцевом фланце 18 закреплен, например, болтовым соединением 20 стержень 21 с запорным клапаном 22, взаимодействующим постоянно с втулкой 23, установленной в центральном канале 6 штоковой части 3 ступенчатого ударника 2. Втулка 23 снабжена продольным каналом-пазом 24 для периодического сообщения в зависимости от положения ступенчатого ударника 2, кольцевой распределительной камеры 8 и камеры 11 холостого хода посредством центрального канала 6 и радиальных каналов 7 ступенчатого ударника 2. Цилиндрический корпус 1 снабжен выпускными каналами 25 и 26, периодически сообщающимися, в зависимости от положения ступенчатого ударника 2, кольцевой камерой 9 рабочего хода и камерой 11 холостого хода с атмосферой, с целью выпуска из них отработавшего воздуха. Величина возможных радиальных перемещений, исключающая защемление запорного клапана 22 стержня 21 в отверстии 27 втулки 23 и центрального канала 6 ступенчатого ударника 2, должна быть не меньше возможных радиальных перемещений штоковой части 3 ступенчатого ударника 2 в отверстии кольцевого зазора 28, образованного между штоковой частью 3 ступенчатого ударника 2 и втулкой 5. На внешней боковой поверхности поршневой части 4 ступенчатого ударника 2 выполнена кольцевая выточка 29 и в поршневой части ступенчатого ударника со стороны центрального канала 9 выполнен радиальный канал 30 с выходом в кольцевую выточку 29 на внешней боковой поверхности ступенчатого ударника 2 и так, что в положении ступенчатого ударника, опертого на цилиндрический корпус 1 со стороны хвостовика 12 рабочего инструмента 13, кольцевая выточка 29 сообщается с выпускным каналом 26 камеры 11 холостого хода в стенке цилиндрического корпуса 1 и атмосферой.
Пневматический молот работает следующим образом.
После включения пускового устройства (на чертеже не показано и может быть любым известным) воздух из сети поступает по воздухоподводящему каналу 16 в крепежном стакане 15 в камеру 17 сетевого воздуха. Далее через отверстия 19 подвода воздуха в кольцевом фланце 18 воздух поступает в кольцевую распределительную камеру 8. Из кольцевой распределительной камеры 8 по продольному каналу-пазу 24 и отверстию 27 втулки 23 в штоковой части 3 ступенчатого ударника 2 воздух поступает по центральному каналу 6 ступенчатого ударника 2 и его радиальным каналам 7 в камеру 11 холостого хода. Одновременно по кольцевому зазору 28 и дроссельному перепускному каналу-пазу 10 воздух из кольцевой распределительной камеры 8 поступает в кольцевую камеру 9 рабочего хода, соединенную с атмосферой через выпускной канал 25. В начале движения ступенчатого ударника 2 продолжается наполнение воздухом камеры 11 холостого хода, обеспечивая расчетную величину импульса холостого хода. Под действием импульса давления воздуха со стороны камеры 11 холостого хода ступенчатый ударник 2 продолжает движение в сторону кольцевой распределительной камеры 8, совершая холостой ход. При последующем движении ступенчатый ударник 2 перекрывает выпускной канал 25 в цилиндрическом корпусе 1, а отверстие 27 и продольный канал-паз 24 втулки 23 штоковой части 3 ступенчатого ударника 2 перекрывается запорным клапаном 22 стержня 21 и поступление воздуха в камеру 11 холостого хода прекращается. После открытия поршневой частью 4 ступенчатого ударника 2 выпускного канала 26 давление воздуха в камере 11 холостого хода выравнивается до атмосферного. В кольцевой камере 9 рабочего хода после разобщения ее с атмосферой начнется сжатие воздуха, отсеченного в ней, и воздуха, поступающего из кольцевой распределительной камеры 8 через кольцевой зазор 28 и дроссельный перепускной канал-паз 10 до некоторой расчетной величины. Давление воздуха в кольцевой распределительной камере 8, кольцевой камере 9 рабочего хода увеличивается и под действием разности импульсов давлений, действующих на ступенчатый ударник 2 со стороны кольцевой распределительной камеры 8, кольцевой камеры 9 рабочего хода и камеры 11 холостого хода, ступенчатый ударник 2 затормаживается и остановится в расчетной точке. Сразу же под действием импульса давления воздуха со стороны кольцевой распределительной камеры 8 и кольцевой камеры 9 рабочего хода ступенчатый ударник 2 начинает движение в сторону хвостовика 12 рабочего инструмента 13, совершая рабочий ход. При этом ступенчатый ударник 2 откроет выпускной канал 25 и кольцевая камера 9 рабочего хода сообщается с атмосферой. Далее ступенчатый ударник 2 перекроет своей боковой поверхностью выпускной канал 26, откроет отверстие 27 и продольный канал-паз 24 втулки 23 штоковой части 3 ступенчатого ударника 2, вследствие чего в камере 11 холостого хода начнется сжатие отсеченного в ней воздуха и воздуха, поступающего по продольному каналу-пазу 24, отверстию 27, центральному каналу 6 и радиальному каналу 7 из кольцевой распределительной камеры 8. После открытия выпускного канала 25 давление в кольцевой камере 9 рабочего хода понизится до величины атмосферного. Так как рабочая площадь поршневой части 4 ступенчатого ударника 2 со стороны камеры 11 холостого хода больше торцевой площади штоковой части 3 ступенчатого ударника 2, то под действием разности импульсов давлений, воздуха, со стороны этих камер ступенчатый ударник 2, преодолевая противодавление со стороны камеры 11 холостого хода, наносит удар по хвостовику 12 рабочего инструмента 13.
В случае разрушения обрабатываемого материала и провала хвостовика 12 рабочего инструмента 13 ступенчатый ударник 2 наносит удар по цилиндрическому корпусу 1. При этом повторные удары исключаются, поскольку сжатый воздух по каналу 6 поступает в радиальный канал 30 и в кольцевую выточку 29, которая сообщает камеру 11 холостого хода через выпускной канал 26 с атмосферой, что не позволит сформировать силовой импульс и ударник 2 остановится (фиг. 2).
При восстановлении положения ударника 2 (фиг. 1) сжатый воздух будет поступать по каналу 6 и каналам 7 в камеру 11 холостого хода, что обеспечит ее наполнение воздухом, под действием которого будет сформирован импульс холостого хода и ступенчатый ударник 2 начнет движение. Далее рабочий цикл пневматического ударного механизма повторяется.
При следующем соударении ударника 2 с хвостовиком 12 рабочего инструмента и сохранении положения, соответствующего фиг. 1, ударник начнет перемещение под действием импульсов отскока и давления воздуха со стороны камеры 11 холостого хода.
Выполнение радиального канала 30 с выходом в кольцевую выточку 29 и сообщением его с выпускным каналом 26 камеры 11 холостого хода и атмосферой обуславливает сброс воздуха из канала 6 в атмосферу, что обеспечивает остановку ударника и исключает повторные удары ударника 2 по корпусу 1 в случае провала хвостовика 12 рабочего инструмента 13, тем самым предотвращает разрушение корпуса 1.