ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ МОЛОТОК С ДРОССЕЛЬНЫМ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЕМ
PNEUMATIC HAMMER WITH THROTTLE AIR CONTROL VALVE

Изобретение относится к области строительных и горных машин ударного действия и может быть использовано при создании ручных пневматических молотков для машиностроения, а также тяжелых пневмоударных машин для разрушения скальных пород и мерзлых грунтов.
Известно пневматическое устройство ударного действия с дроссельным воздухораспределением (патент РФ №2361724, кл. E25D 9/04, Е21С 37/24, 2009 года), содержащее корпус с радиальным выпускным каналом и центральным каналом, опертую уплотненно на торец корпуса крышку с кольцевым буртиком и центральным отверстием, ударник с осевым сквозным каналом, разделяющий центральный канал корпуса на камеры рабочего и холостого ходов, трубку с глухим буртиком со стороны крышки, продольным и радиальным каналами, установленную соосно в центральном канале корпуса и размещенную в осевом сквозном канале ударника и центральном отверстии крышки с образованием между трубкой и крышкой кольцевого канала с возможностью перекрытия его глухим буртиком трубки, на трубке коаксиально установлена дополнительная трубка с радиальными каналами с образованием между ними кольцевого зазора в виде канала вытеснения, при этом расстояния между наиболее удаленными кромками радиального выпускного канала и радиального канала дополнительной трубки, расположенного со стороны камеры холостого хода, и между наиболее удаленными кромками радиального выпускного канала и радиального канала дополнительной трубки, расположенного со стороны камеры рабочего ходов, больше длины образующей ударника, стакан, установленный уплотненно относительно кольцевого буртика крышки и корпуса с образованием между боковыми поверхностями стакана и корпуса кольцевой аккумуляционной камеры, постоянно сообщенной с камерой рабочего хода радиальным перепускным каналом корпуса, предкамеру, образованную кольцевым буртиком крышки и стаканом с воздухопроводящим каналом, постоянно сообщающим предкамеру с сетью сжатого воздуха посредством воздухопроводного рукава и ниппеля, разъемно соединенных со стаканом, воздухоотбойное кольцо с выпускными отверстиями, камеру выпуска, образованную между корпусом и воздухоотбойным кольцом, рабочий инструмент, имеющий хвостовик, на котором выполнен буртик и установленный с возможностью взаимодействия с ударником и с торцом корпуса посредством упомянутого буртика, колпак с кольцевым амортизатором, удерживающий рабочий инструмент от выпадения из центрального канала корпуса, хвостовик рабочего инструмента выполнен с центральным глухим отверстием, в котором с опорой на его дно размещена трубка с образованием между ее боковой поверхностью и боковой поверхностью глухого отверстия в хвостовике кольцевого канала, проходное сечение которого не менее проходного сечения продольного канала трубки.
Основной недостаток технического решения: канал вытеснения со стороны камеры рабочего хода обуславливает после открытия ударником канала со стороны камеры холостого хода значительное количественное вытеснение воздуха из камеры рабочего хода, чем снижается необходимый тормозящий импульс и импульс разгона ударника при рабочем ходе и, как следствие, снижение скорости соударения и энергии ударника.
Известен пневматический молоток с дроссельным воздухораспределением (патент RU 2380214, М. Кл. B25D 9/04, Е21С 37/24, 2008 г., прототип), включающий сетевую камеру, рукоятку с устройством включения подачи сжатого воздуха в сетевую камеру с впускным каналом, полый цилиндр, размещенный в нем ударник с центральным каналом, разделяющий полость упомянутого полого цилиндра на камеры холостого и рабочего ходов, центральную трубку, пропущенную через центральный канал ударника и соединяющую сетевую камеру с камерой холостого хода, дополнительную трубку из эластичного материала с закрытым торцом со стороны камеры холостого хода, установленную в центральной трубке коаксиально ей с кольцевым зазором и удерживаемую элементами закрепления относительно центральной трубки, выполненными в виде кольцевых дисков со сквозными калиброванными отверстиями для пропускания воздуха, с сообщением посредством кольцевого зазора сетевой камеры и камеры холостого хода, неподвижную крышку с центральным сквозным отверстием для проведения через нее центральной трубки, установленную на торце полого цилиндра со стороны камеры рабочего хода, постоянно открытый впускной в камеру рабочего хода дроссельный канал, выполненный в виде кольцевого канала с возможностью изменения формы поперечного сечения, образованный боковыми поверхностями центральной трубки и центрального сквозного отверстия в крышке и соединяющий сетевую камеру с камерой рабочего хода, сообщенную с последней посредством перепускного канала кольцевую аккумуляционную камеру, радиальный выпускной канал, выполненный в боковой стенке полого цилиндра, и рабочий инструмент с хвостовиком.
Указанное устройство, как содержащее наибольшее количество существенных признаков по отношению к предлагаемому, принято в качестве прототипа.
Основной недостаток прототипа: в начале запуска для машин с ходом ударника больше его длины при одновременной подаче сжатого воздуха в камеру, образованную в трубке из эластичного материала, закрытую торцом со стороны камеры холостого хода, и по сквозным калиброванным отверстиям в кольцевом диске в кольцевой зазор между центральной трубкой и трубкой из эластичного материала возможно перекрытие кольцевого зазора между центральной трубкой и трубкой из эластичного материала, при этом сжатый воздух не будет поступать в камеру холостого хода и запуск не будет произведен, что нарушает устойчивую работу молотка.
Недостатки прототипа и ему подобных молотков ударного действия с центральной трубкой и трубкой из эластичного материала можно исключить, если в центральной трубке выполнить радиальный канал со стороны камеры рабочего хода таким образом, что расстояние между наиболее удаленными кромками радиального выпускного канала и радиального канала центральной трубки не больше длины образующей ударника.
Техническая задача - осуществление беспрепятственного запуска пневматического молотка.
Сущность предлагаемого технического решения пневматического молотка заключается в следующем.
Пневматический молоток с дроссельным воздухораспределением, включающий сетевую камеру, рукоятку с устройством включения подачи сжатого воздуха в сетевую камеру с впускным каналом, полый цилиндр, размещенный в нем ударник с центральным каналом, разделяющий полость упомянутого полого цилиндра на камеры холостого и рабочего ходов, центральную трубку, пропущенную через центральный канал ударника и соединяющую сетевую камеру с камерой холостого хода, дополнительную трубку из эластичного материала с закрытым торцом со стороны камеры холостого хода, установленную в центральной трубке коаксиально ей с кольцевым зазором и удерживаемую элементами закрепления относительно центральной трубки, выполненными в виде кольцевых дисков со сквозными калиброванными отверстиями для пропускания воздуха, с сообщением посредством кольцевого зазора сетевой камеры и камеры холостого хода, неподвижную крышку с центральным сквозным отверстием для проведения через нее центральной трубки, установленную на торце полого цилиндра со стороны камеры рабочего хода, постоянно открытый впускной в камеру рабочего хода дроссельный канал, выполненный в виде кольцевого канала с возможностью изменения формы поперечного сечения, образованный боковыми поверхностями центральной трубки и центрального сквозного отверстия в крышке и соединяющий сетевую камеру с камерой рабочего хода, сообщенную с последней посредством перепускного канала кольцевую аккумуляционную камеру, радиальный выпускной канал, выполненный в боковой стенке полого цилиндра, и рабочий инструмент с хвостовиком, причем в центральной трубке выполнен радиальный канал со стороны камеры рабочего хода таким образом, что расстояние между наиболее удаленными кромками радиального выпускного канала и радиального канала центральной трубки не больше длины образующей ударника.
Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами.
На фиг.1 показан молоток с частичным продольным разрезом с центральной трубкой, установленной с возможностью перемещения в продольном и радиальном направлениях относительно центрального сквозного отверстия в неподвижной крышке со сквозным каналом в виде зазора между коаксиально установленными центральной трубкой и дополнительной трубкой из эластичного материала, соответствующим положению ударника в конце рабочего и начале его холостого хода. На фиг.2 показан молоток с частичным продольным разрезом без рукоятки в положении ударника в конце холостого и начале рабочего хода.
Пневматический молоток с дроссельным воздухораспределением (см. фиг.1, 2) содержит полый цилиндр 1 с центральным сквозным каналом 2, с размещенным в нем ударником 3, разделяющим полость полого цилиндра 1 на камеры рабочего 4 и холостого 5 ходов, центральную трубку 6 с радиальным каналом 7 с установленной в ней коаксиально с кольцевым зазором дополнительной трубкой 8 из эластичного материала с закрытым торцом 9 со стороны камеры 5 холостого хода. Полый цилиндр 1 содержит радиальный выпускной канал 10, радиальный перепускной канал 11, крышку 12 с опирающимся на торец 13 полого цилиндра 1 кольцевым буртиком 14 и кольцевым буртиком 15, упирающимся в дно 16 стакана 17.
Стакан 17 до упора в кольцевой буртик 15 навинчивается на полый цилиндр 1 и образует кольцевую аккумуляционную камеру 18, постоянно сообщенную с камерой 4 рабочего хода посредством радиального перепускного канала 11. Между дном 16, стаканом 17 и крышкой 12 образована сетевая камера 19, сообщенная с сетью сжатого воздуха посредством впускного канала 20 в рукоятке 21 с устройством включения подачи воздуха. Радиальный выпускной канал 10 сообщает периодически камеру 4 рабочего хода и камеру 5 холостого хода с выпускной камерой 22, образованной между полым цилиндром 1 и воздухоотбойным кольцом 23, снабженным выпускным каналом 24, посредством которого выпускная камера 22 сообщена с атмосферой. Дополнительная трубка 8 из эластичного материала удерживается элементами закрепления относительно центральной трубки 6, выполненными в виде кольцевых дисков 25 и 26 со сквозными калиброванными отверстиями 27 и 28 для пропуска воздуха из сетевой камеры 19 посредством кольцевого зазора 29 между центральной трубкой 6 и дополнительной трубкой 8 из эластичного материала в камеру 5 холостого хода. Рабочий инструмент 30 с хвостовиком 31 удерживается относительно полого цилиндра 1 колпаком 32. В дополнительной трубке 8 из эластичного материала образована камера 33, постоянно сообщенная каналом 34 с сетевой камерой 19. Центральная трубка 6 со стороны сетевой камеры 19 снабжена буртиком 35 с возможностью опирания на крышку 12. Кольцевой дроссельный канал 36 образован зазором между центральной трубкой 6 и стенкой сквозного отверстия 37 в крышке 12 и сообщает постоянно сетевую камеру 19 и камеру 4 рабочего хода между собой. Неплотность при опирании ударника 3 на хвостовик 31 или радиальный паз 38 на ударнике 3 обеспечивает пропуск воздуха в камеру 5 холостого хода.
Пневматический молоток с дроссельным воздухораспределением работает следующим образом. При нажатии до упора рабочим инструментом 30 в обрабатываемую среду его хвостовик 31 выталкивает центральную трубку 6 и дополнительную трубку 8 из эластичного материала в сетевую камеру 19 и при включении рукоятки 21 с пусковым устройством подачи воздух из сети поступает по впускному каналу 20 в сетевую камеру 19. Из сетевой камеры 19 воздух поступает одновременно: по кольцевому дроссельному каналу 36, образованному зазором между центральной трубкой 6 и стенкой сквозного отверстия 37 в крышке 12, в камеру 4 рабочего хода и сообщенные с ней постоянно радиальным перепускным каналом 11 кольцевую аккумуляционную камеру 18 и радиальным каналом 7 в кольцевой зазор 29 между центральной трубкой 6 и дополнительной трубкой 8 из эластичного материала; по каналу 34 в камеру 33 со стенками из эластичного материала, закрытую торцом 9 со стороны камеры 5 холостого хода; по сквозным калиброванным отверстиям 27 в кольцевом диске 25, далее посредством кольцевого зазора 29 между центральной трубкой 6 и дополнительной трубкой 8 из эластичного материала и сквозным калиброванным отверстиям 28 в кольцевом диске 26, и посредством неплотностей прилегания торцов ударника 3 и хвостовика 31 или радиального паза 38 в камеру 5 холостого хода. При этом, поскольку камера 4 рабочего хода сообщена радиальным выпускным каналом 10 с выпускной камерой 22, образованной между полым цилиндром 1 и воздухоотбойным кольцом 23 с выпускным каналом 24, то давление воздуха в камере 4 рабочего хода будет близко к атмосферному, так как проходное сечение радиального выпускного канала 10 и выпускного канала 24 существенно большее, в сравнении с проходным сечением кольцевого дроссельного канала 36. За счет давления воздуха эластичные стенки камеры 33 начнут раздвигаться, перекрывая кольцевой зазор 29 и натекаемый воздух в камеру 5 холостого хода создает противодавление, что обусловливает большие силы давления на эластичную стенку дополнительной трубки 8 из эластичного материала со стороны кольцевого зазора 29, поскольку наружная площадь дополнительной трубки 8 из эластичного материала больше ее внутренней площади, под действием которых кольцевой зазор 29 остается открытым для пропуска воздуха из сетевой камеры 19 в камеру 5 холостого хода. При этом потери давления в кольцевом зазоре 29 через радиальный канал 7 будут незначительными, поскольку поток воздуха является динамическим. Под действием возрастающего давления воздуха со стороны камеры 5 холостого хода ударник 3 начнет свое движение в сторону крышки 12, совершая холостой ход.
Перемещаясь, ударник 3 перекрывает радиальный выпускной канал 10, в следствие чего давление воздуха в камере 4 рабочего хода и сообщенной с ней радиальным перепускным каналом 11 кольцевой аккумуляционной камере 18 будет повышаться за счет сжатия отсеченного в ней воздуха и воздуха, поступающего через кольцевой дроссельный канал 36 и радиальный канал 7 в центральной трубке 6.
Давление воздуха в камере 5 холостого хода понижается, несмотря на его поступление из сетевой камеры 19 посредством сквозных калиброванных отверстий 27, кольцевого зазора 29 и сквозных калиброванных отверстий 28, а также из камеры 4 рабочего хода и сообщенной с ней радиальным перепускным каналом 11 кольцевой аккумуляционной камеры 18 через радиальный канал 7. Таким образом, осуществляется перепуск части воздуха из камеры 4 рабочего хода для его повторного использования со стороны камеры 5 холостого хода, обуславливая тем самым снижение противодавления воздуха в камере 4 рабочего хода и кольцевой аккумуляционной камере 18, обеспечивая тем самым больший ход ударника 3. При этом повышается импульс давления со стороны камеры 5 холостого хода.
При перемещении ударник 3 откроет радиальный выпускной канал 10 и из камеры 5 холостого хода произойдет выпуск отработавшего воздуха в выпускную камеру 22 и далее через выпускной канал 24 в атмосферу. Несмотря на поступление воздуха в камеру 5 холостого хода из сетевой камеры 19, давление воздуха в камере 5 холостого хода установится близким атмосферному. При этом давление воздуха на наружную боковую поверхность дополнительной трубки 8 из эластичного материала снизится и, при большем давлении воздуха на внутреннюю боковую поверхность дополнительной трубки 8 из эластичного материала со стороны камеры 33 со стенками из эластичного материала, поперечный кольцевой размер дополнительной трубки 8 из эластичного материала увеличится и перекроет проходное сечение кольцевого зазора 29 между центральной трубкой 6 и дополнительной трубкой 8 из эластичного материала (см. фиг.2), в результате чего поступление воздуха в камеру 5 холостого хода прекратится.
Продолжая движение, ударник 3 перекроет радиальный канал 7 и процесс вытеснения воздуха из камеры 4 рабочего хода прекратится.
Ударник 3 под действием импульса, приобретенного со стороны камеры 5 холостого хода, будет продолжать перемещаться, сжимая воздух в камере 4 рабочего хода с одновременным перепуском посредством радиального перепускного канала 11 в кольцевую аккумуляционную камеру 18. Это будет способствовать более плавному повышению давления в камере 4 рабочего хода, большему ходу ударника 3, меньшему давлению на крышку 12 и, как следствие, меньшей силе отдачи и меньшей амплитуде колебания полого цилиндра 1 и в целом молотка.
Исчерпав импульс давления холостого хода, ударник 3 начнет затормаживать свое движение, остановится в расчетной точке со стороны крышки 12 и сразу же под действием давления воздуха со стороны камеры 4 рабочего хода и кольцевой аккумуляционной камеры 18 начнет перемещение в сторону хвостовика 31 рабочего инструмента 30, совершая рабочий ход. Давление воздуха в камере 4 рабочего хода будет поддерживаться расчетным благодаря поступлению через кольцевой дроссельный канал 36 из сетевой камеры 19 и его перепуску через радиальный перепускной канал 11 из кольцевой аккумуляционной камеры 18.
Перемещаясь, ударник 3 перекроет радиальный выпускной канал 10 и откроет радиальный канал 7, и в камере 5 холостого хода начнется процесс сжатия отсеченного в ней воздуха с повышением давления, которое передается через сквозные калиброванные отверстия 28 в кольцевом зазоре 29 между центральной трубкой 6 и дополнительной трубкой 8 из эластичного материала, а также из камеры 4 рабочего хода через радиальный канал 7.
Продолжая перемещение к хвостовику 31 ударник 3 обеспечивает максимально возможное расчетное давление воздуха в камере 5 холостого хода, которое воздействует на большую наружную поверхность дополнительной трубки 8 из эластичного материала, обеспечивая при этом большую силу давления, нежели действующая сила давления на внутреннюю поверхность дополнительной трубки 8 из эластичного материала со стороны камеры 33 со стенками из эластичного материала. Это обусловливает открытие проходного сечения кольцевого зазора 29 между центральной трубкой 6 и дополнительной трубкой 8 из эластичного материала и поступление воздуха из сетевой камеры 19 по сквозным калиброванным отверстиям 27 кольцевого диска 26 в камеру 5 холостого хода. К этому моменту времени ударник 3, преодолев противодавление воздуха со стороны камеры 5 холостого хода, наносит удар по хвостовику 31 рабочего инструмента 30. После этого описанный процесс будет повторяться с той лишь разницей, что движение ударника при холостом ходе будет осуществляться за счет приобретенного импульса давления и импульса отскока от хвостовика.
Таким образом, радиальный канал 7 в центральной трубке 6 со стороны камеры 4 рабочего хода позволяет осуществить беспрепятственный запуск пневматического молотка.