ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ УДАРНИК
PNEUMATIC STRIKER

Изобретение относится к устройствам ударного действия с использованием движущегося возвратно-поступательно поршня, приводимого в действие давлением воздуха, и может быть использовано в виде отбойных молотков, пневмомолотов, выносных или погружных пневмоударников буровых станков для бурения скважин.
3
Известно устройство ударного действия, включающее корпус, два ударника и воздухораспределительный узел (см. а.с. СССР №785478, МПК Е21С 3/24, B25D 9/20, опубл. 07.12.80). Данное устройство имеет два последовательно расположенных цилиндра разделенных перегородкой, в каждом из которых установлен поршень. При этом в одном из поршней размещен шток, который имеет выход во второй цилиндр. А воздухораспределительный механизм выполнен в виде самостоятельного узла типа золотникового механизма.
Недостатками аналога являются низкая надежность и сложность конструкции, связанные, во-первых, со сложностью создания герметичного соединения между подвижным штоком и поршнем, внутри которого он размещен, а также между подвижным штоком и перегородкой между цилиндрами. Малейшая негерметичность приводит к перетоку сжатого воздуха в указанных соединениях и, следовательно, к снижению ударной мощности. Во-вторых, воздухораспределительный механизм имеет большое количество поворотов каналов для прохода воздушной струи, а малая масса поршня-золотника делает его чувствительным к загрязнениям сжатого воздуха. Такая особенность конструкции увеличивает сопротивление движению воздушной струи, снижает ее давление и, следовательно, ударную мощность. Кроме того, поршни имеют различную площадь, что приводит к неравномерной ударной мощности и один из поршней бьет сильнее другого.
3
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является бесклапанный пневмоударник, включающий два соосно расположенных цилиндра, два ударника, размещенных внутри цилиндров, имеющих рабочие и холостые полости, хвостовик и воздухораспределительный узел с каналами и отверстиями для подвода и отвода сжатого воздуха (см. а.с. СССР №994714, МПК Е21С 3/24, опубл. 07.02.83). Данное устройство, так же как и аналог, имеет два последовательно расположенных цилиндра, разделенных перегородкой, в каждом из которых размещен поршень. Причем в первом поршне выполнено отверстие для прохода штока, жестко закрепленного на втором поршне. Воздухораспределительный механизм имеет большое количество каналов внутри корпуса, а также два канала для подвода сжатого воздуха и два выхлопных отверстия.
Прототипу свойственны такие же недостатками, как и аналогу, а именно сложность создания герметичного соединения между подвижным штоком и перегородкой между цилиндрами, что снижает надежность устройства и его ударную мощность. Также, из-за того что в одном из поршней выполнено отверстие для прохода штока, поршни имеют различную площадь и, следовательно, неравномерную ударную мощность. Кроме того, сложность конструкции и сложность в изготовлении, связанные с наличием в воздухораспределительном механизме большого количества каналов для прохода сжатого воздуха, двух каналов для его подвода и двух выхлопных отверстий.
Результатом предлагаемого технического решения является повышение надежности работы, упрощение конструкции устройства, увеличение ударной мощности и создание равномерных ударных нагрузок.
Этот технический результат достигается тем, что в пневматическом ударнике, включающем два соосно расположенных цилиндра, два ударника, размещенных внутри цилиндров, имеющих рабочие и холостые полости, хвостовик и воздухораспределительный узел с каналами и отверстиями для подвода и отвода сжатого воздуха, согласно изобретению один из цилиндров выполнен в виде цилиндра-ударника с возможностью перемещения внутри корпуса-цилиндра, которые совместно составляют воздухораспределительный узел, при этом в цилиндре-ударнике размещен поршень-ударник с равнозначной рабочей поверхностью, причем рабочая полость поршня-ударника соединена каналом, выполненным на внутренней поверхности цилиндра-ударника, с холостой полостью цилиндра-ударника через отверстие в цилиндре-ударнике, а холостая полость поршня-ударника соединена каналом, выполненным в корпусе-цилиндре, с рабочей полостью цилиндра-ударника через отверстие в корпусе-цилиндре, при этом отверстия для подвода и отвода сжатого воздуха выполнены в корпусе-цилиндре и цилиндре-ударнике на расстоянии друг от друга половины хода ударников, а на наружной поверхности цилиндра-ударника выполнены кольцевые проточки, одна на конце цилиндра-ударника, вторая на уровне отверстия для подвода сжатого воздуха при крайнем холостом положении цилиндра-ударника, а третья от второй на расстоянии хода ударника, причем на наружной поверхности цилиндра-ударника от второй кольцевой проточки выполнен канал длиной, равной половине хода ударников, от третьей кольцевой проточки - длиной меньше половины хода ударников, а на внутренней поверхности корпуса-цилиндра от отверстия для подачи сжатого воздуха выполнен канал длиной меньше половины хода ударников.
Данный пневматический ударник позволит повысить надежность работы, упростить конструкцию устройства, увеличить ударную мощность и создать равномерные ударные нагрузки.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен пневматический ударник в момент удара поршня-ударника, а на фиг. 2 - то же в момент удара цилиндра-ударника.
Пневматический ударник включает корпус-цилиндр 1, цилиндр-ударник 2, установленный с возможностью перемещения внутри корпуса-цилиндра 1, поршень-ударник 3, установленный с возможностью перемещения внутри цилиндра-ударника 2, и хвостовик 4. Корпус-цилиндр 1 и цилиндр-ударник 2 составляют воздухораспределительный узел с каналами и отверстиями для подвода и отвода сжатого воздуха. Ударники 2 и 3 имеют рабочие 5, 6 и холостые 7, 8 полости. Рабочая полость 6 поршня-ударника 3 соединена каналом 9, выполненным на внутренней поверхности цилиндра-ударника 2, с холостой полостью 7 цилиндра-ударника 2 через отверстие 10 в цилиндре-ударнике 2. Холостая полость 8 поршня-ударника 3 соединена каналом 11, выполненным в корпусе-цилиндре 1, с рабочей полостью 5 цилиндра-ударника 2 через отверстия 12 в корпусе-цилиндре 1. Отверстия для подвода 13 и отвода 14 сжатого воздуха выполнены в корпусе-цилиндре 1 и цилиндре-ударнике 2 на расстоянии друг от друга половины хода ударников. На наружной поверхности цилиндра-ударника 2 выполнены три кольцевые проточки 15, 16 и 17, причем проточка 15 выполнена на конце нижней части, проточка 16 на уровне отверстия 13 при крайнем холостом положении цилиндра-ударника 2, а проточка 17 на расстоянии хода ударника от проточки 16.
На наружной поверхности цилиндра-ударника 2 от проточки 16 выполнен канал 18 длиной, равной половине хода ударников, от проточки 17 канал 19 длиной меньше половины хода ударников, а на внутренней поверхности корпуса-цилиндра 1 от отверстия 13 для подачи сжатого воздуха выполнен канал 20 длиной меньше половины хода ударников.
Устройство работает следующим образом.
При положении цилиндра-ударника 2 в крайнем холостом положении (фиг. 1), а поршня-ударника 3 к крайнем рабочем положении сжатый воздух через отверстие 13 для подачи сжатого воздуха, проточку 16 и канал 18 поступает в рабочую полость 5 цилиндра-ударника 2 и через канал 11 и отверстия 12 в холостую полость 8 поршня-ударника 3. Одновременно из холостой полости 7 цилиндра-ударника 2 и рабочей полости 6 поршня-ударника 3 через отверстие 10, канал 9 и отверстие 14 отработанный воздух выходит в атмосферу. При этом цилиндр-ударник 2 совершает рабочий ход, а поршень-ударник 3 - холостой ход. По достижении крайних положений цилиндр-ударник 2 наносит удар по хвостовику 4, а поршень-ударник 3 занимает крайнее положение холостого хода. При этом положении ударников 2 и 3 (фиг. 2) из холостой полости 8 поршня-ударника 3 и рабочей полости 5 цилиндра-ударника 2 происходит выхлоп отработанного воздуха через отверстие 12, канал 11, проточку 17 и отверстие 14, а в рабочую полость 6 поршня-ударника 3 и холостую полость 7 цилиндра-ударника 2 происходит подача сжатого воздуха через отверстие 13, канал 9 и отверстие 10. При этом поршень-ударник 3 наносит удар по хвостовику 4, а цилиндр-ударник 2 совершает холостой ход. В результате ударники 2 и 3 совершают возвратно-поступательное движение с попеременным нанесением ударов по хвостовику 4. Наличие каналов 18 и 20 обеспечивает поступление сжатого воздуха к рабочим полостям 5 и 6 ударников 2 и 3, вплоть до соударения их с хвостовиком 4. А канал 19 необходим для выпуска отработанного воздуха, причем его длина выполнена меньше половины хода ударников для того, чтобы в рабочей полости, из которой выпускается воздух в атмосферу, осталось некоторое количество воздуха в конце холостого хода ударников 2 и 3, сжатие которого обеспечивает смягчение удара в конце холостого хода, тем самым снижая отдачу и вибрацию.
Конструкция данного пневматического ударника надежна при эксплуатации, так как нет дополнительных соединений подвижных частей и необходимости дополнительной герметизации узлов и деталей в этих соединениях, что исключает дополнительные перетоки сжатого воздуха. Также надежность повышается за счет снижения числа каналов из-за отсутствия дополнительного отдельного воздухораспределительного узла с большим количеством управляющих каналов малого сечения, которые увеличивают сопротивление, снижая давление сжатого воздуха и, следовательно, ударную мощность. Также снижение числа каналов значительно упрощает конструкцию. Упрощение конструкции достигается еще и тем, что цилиндр-ударник 2 и корпус-цилиндр 1 сами составляют воздухораспределительный узел с минимальным количеством каналов и максимальным их сечением, что одновременно с большой массой цилиндра-ударника 2 снижает чувствительность к загрязнению сжатого воздуха. Кроме того, ударники 2 и 3 объединены в пространстве, что позволяет уменьшить габариты устройства и, следовательно, его массу. Вместе с тем синхронное движение ударников в общем пространстве улучшает динамические характеристики, что приводит к снижению вибрации. Выполнение ударников 2 и 3 с равнозначной рабочей поверхностью обеспечивает равномерную ударную мощность на хвостовик 4.
Данный пневматический ударник по сравнению с прототипом позволит повысить надежность работы, упростить конструкцию устройства, увеличить ударную мощность и создать равномерные ударные нагрузки.