ПНЕВМОУДАРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОХОДКИ СКВАЖИН В ГРУНТЕ

Техническое решение относится к строительной технике, а именно к ударным устройствам, и может быть использовано для проходки скважин в грунте, забивания стержневых элементов в грунт, для извлечения из грунта строительных элементов, в технологиях бестраншейной прокладки подземных коммуникаций и других строительных технологиях.
Известно устройство ударного действия (патент РФ № 2603864, кл. Е 21 В1/38, Е 21 В1/30, Е 02D7/10, опубл. 10.12.2016 г.), включающее корпус с патрубком, имеющим впускное отверстие, и выхлопным/выхлопными отверстиями в стенке задней части, установленный в корпусе с возможностью перемещения ударник, камеру прямого хода и камеру обратного хода, канал в ударнике для сообщения камер прямого и обратного хода и запорный клапан. На наружной поверхности ударника в передней его части выполнена кольцевая канавка, а корпус содержит наковальню, причем на внутренней поверхности корпуса выполнены передний кольцевой выступ и ограничитель обратного хода ударника, а запорный клапан выполнен в виде упругого кольца, установленного в указанной кольцевой канавке ударника с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью корпуса. Наковальня, передний кольцевой выступ и ограничитель обратного хода ударника выполнены в средней части корпуса, упругое кольцо запорного клапана установлено с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью средней части корпуса, при этом корпус в передней части имеет накопительную камеру сжатого воздуха с размещенным в ней клапаном отсечки, причем камера прямого хода сообщена с камерой обратного хода через эту накопительную камеру, для чего последняя снабжена центральной трубкой, пропущенной в указанный канал ударника через отверстие в наковальне для подачи сжатого воздуха из накопительной камеры в камеру обратного хода, а центральная трубка имеет отверстие для подачи сжатого воздуха в накопительную камеру из магистрали. Клапан отсечки установлен на наружной поверхности центральной трубки с возможностью осевого смещения по ней и взаимодействия верхним торцом с ударником через указанное отверстие в наковальне, а нижним торцом - с буртиком наружной поверхности указанной трубки. Камера прямого хода образована патрубком, ударником и наружной поверхностью центральной трубки и не сообщена с накопительной камерой и камерой обратного хода, а центральная трубка пропущена через камеру прямого хода до магистрали, причем устройство ударного действия имеет два крана для подачи сжатого воздуха в камеру прямого хода через патрубок и в камеру обратного хода через центральную трубку.
Общими признаками известного устройства ударного действия, выбранного в качестве аналога, и заявляемого технического решения являются: корпус с патрубком, имеющим впускное отверстие, и выхлопным/выхлопными отверстиями в стенке задней части, установленный в корпусе с возможностью перемещения ударник, камеру прямого хода и камеру обратного хода, канал в ударнике для сообщения камер прямого и обратного хода и запорный клапан. На наружной поверхности ударника в передней его части выполнена кольцевая канавка, а корпус содержит наковальню, причем на внутренней поверхности корпуса выполнены передний кольцевой выступ и ограничитель обратного хода ударника, а запорный клапан выполнен в виде упругого кольца, установленного в указанной кольцевой канавке ударника с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью корпуса. Наковальня, передний кольцевой выступ и ограничитель обратного хода ударника выполнены в средней части корпуса, упругое кольцо запорного клапана установлено с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью средней части корпуса, при этом корпус в передней части имеет накопительную камеру сжатого воздуха с размещенным в ней клапаном отсечки, причем камера прямого хода сообщена с камерой обратного хода через эту накопительную камеру, для чего последняя снабжена центральной трубкой, пропущенной в указанный канал ударника через отверстие в наковальне для подачи сжатого воздуха из накопительной камеры в камеру обратного хода, а центральная трубка имеет отверстие для подачи сжатого воздуха в накопительную камеру из магистрали. Клапан отсечки установлен на наружной поверхности центральной трубки с возможностью осевого смещения по ней и взаимодействия верхним торцом с ударником через указанное отверстие в наковальне, а нижним торцом - с буртиком наружной поверхности указанной трубки. Камера прямого хода образована патрубком и ударником.
Недостатком этого устройства является небольшая по сравнению с поперечным габаритом машины эффективная площадь ударника со стороны камеры прямого хода, что снижает энергию единичного удара. Кроме того, реверсивный режим работы устройства обеспечивается за счет управления подачей сжатого воздуха в камеры прямого и обратного хода с помощью магистральных кранов, для чего требуется определенная сноровка оператора устройства, так как для реверсивного режима работы необходимо кран для подачи сжатого воздуха в камеру обратного хода открыть полностью, а вот кран для подачи сжатого воздуха в камеру прямого хода открыть частично для впуска относительно небольшого количества сжатого воздуха в камеру прямого хода для совершения прямого хода ударника без нанесения заметного удара по наковальне. Таким образом, устройство работает неэффективно.
Наиболее близким аналогом по технической сущности и совокупности существенных признаков является пневмоударное устройство (патент РФ 2655493, кл. Е 02D7/10, Е 21 В1/30, Е 21 В1/38, Е 21 В4/14, опубл. 28.05.2018 г.), включающее корпус с патрубком, имеющим впускное отверстие, и выхлопное/выхлопные отверстия в стенке задней части, установленный в корпусе с возможностью перемещения ударник, камеру прямого хода и камеру обратного хода, канал в ударнике и запорный клапан. На наружной поверхности ударника в передней его части выполнена кольцевая канавка, а корпус содержит наковальню, причем на внутренней поверхности корпуса выполнены передний кольцевой выступ и ограничитель обратного хода ударника, а запорный клапан выполнен в виде упругого кольца, установленного в указанной кольцевой канавке ударника с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью корпуса. Наковальня, передний кольцевой выступ и ограничитель обратного хода ударника выполнены в средней части корпуса, упругое кольцо запорного клапана установлено с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью средней части корпуса. Корпус в передней части имеет накопительную камеру сжатого воздуха с размещенным в ней клапаном отсечки, причем накопительная камера снабжена центральной трубкой, пропущенной в указанный канал ударника через отверстие в наковальне для подачи сжатого воздуха из накопительной камеры в камеру обратного хода, а центральная трубка имеет отверстие для подачи сжатого воздуха в накопительную камеру. Клапан отсечки установлен на наружной поверхности центральной трубки с возможностью осевого смещения по ней и взаимодействия верхним торцом с ударником через указанное отверстие в наковальне, а нижним торцом - с буртиком наружной поверхности указанной трубки. Пневмоударное устройство имеет дополнительную камеру прямого хода, дополнительную накопительную камеру, дополнительную наковальню, дополнительное впускное отверстие для подачи сжатого воздуха в дополнительную накопительную камеру, дополнительный запорный клапан, дополнительную кольцевую канавку, задний кольцевой выступ и задний выхлопной паз, выполненные на внутренней поверхности корпуса. Камера прямого хода образована внутренней поверхностью патрубка и внутренней поверхностью ударника и сообщена с камерой обратного хода через накопительную камеру и центральную трубку. Дополнительная камера прямого хода образована корпусом, наружной поверхностью патрубка, дополнительной наковальней, дополнительным клапаном отсечки и дополнительным запорным клапаном, выполненным в виде упругого кольца, установленного в дополнительной кольцевой канавке в задней части ударника с возможностью взаимодействия с цилиндрической поверхностью корпуса. Выхлопное/выхлопные отверстия расположены в задней боковой части корпуса, при этом дополнительная накопительная камера образована внутренней задней частью корпуса, наружной поверхностью патрубка и дополнительным клапаном отсечки. Дополнительный клапан отсечки установлен на наружной поверхности патрубка с возможностью осевого смещения по нему и взаимодействия нижним торцом с ударником через отверстие в дополнительной наковальне, а верхним торцом - с буртиком наружной поверхности патрубка.
Все перечисленные признаки известного пневмоударного устройства, выбранного в качестве прототипа, являются общими с признаками предлагаемого технического решения.
Недостатком этого устройства является ненадежность запуска устройства в работу. В экспериментах с пневмоударным устройством, выполненным по формуле прототипа, обнаружен нестабильный запуск устройства в горизонтальном положении. Анализ конструкции устройства прототипа, имитационное моделирование и экспериментальные данные позволили установить следующее: устройство прототипа не запускается в случае, когда ударник 3 (фиг.1, описание изобретения к патенту № 2655493) находится в переднем положении или близко к наковальне 10, а клапан 8 отсечки перекрывает отверстие 18 в наковальне 10 для подачи сжатого воздуха из накопительной камеры 9 в камеру 6 обратного хода. В этом случае ударник 3 под действием сжатого воздуха в камере 4 прямого хода упирается в торцевую часть клапана 8 отсечки и стоит на месте, т.к. клапан 8 отсечки поджат давлением сжатого воздуха со стороны накопительной камеры 9. Это обусловлено тем, что эффективная площадь клапана 8 отсечки больше, чем эффективная площадь ударника 3 со стороны камеры 4 прямого хода, в результате чего усилие со стороны клапана 8 отсечки, сдерживающее ударник 3 от смещения к наковальне 10, больше.
Очевидно, что для пневмоударного устройства при проходке горизонтальных скважин в грунте такие случаи отказа при запуске являются недопустимыми. Для перезапуска устройства его необходимо извлечь из грунта, а если это невозможно, то устройство будет потеряно.
Проблема заключается в повышение эффективности работы пневмоударного устройства при проходке скважин в грунте за счет обеспечения надежного запуска в работу пневмоударного устройства в режимах “вперед” и “реверс” в горизонтальном положении.
Поставленная проблема решается следующим образом. Предлагается пневмоударное устройство для проходки скважин в грунте (далее - пневмоударное устройство), включающее корпус с патрубком, имеющим впускное отверстие, и выхлопное / выхлопные отверстия, расположенные в задней боковой части корпуса, установленный в корпусе с возможностью перемещения ударник, камеру прямого хода, дополнительную камеру прямого хода, камеру обратного хода, накопительную камеру, дополнительную накопительную камеру, канал в ударнике, запорный клапан, дополнительный запорный клапан. На наружной поверхности ударника в передней его части выполнена кольцевая канавка и в задней его части выполнена дополнительная кольцевая канавка, а корпус содержит наковальню в передней части и дополнительную наковальню в задней его части. На внутренней поверхности корпуса в передней его части выполнен передний кольцевой выступ и передний выхлопной паз, а на внутренней поверхности корпуса в задней его части выполнен задний кольцевой выступ и задний выхлопной паз. Запорный клапан и дополнительный запорный клапан выполнены каждый в виде упругого кольца, установленного соответственно в указанной кольцевой канавке ударника с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью корпуса. В накопительной камере размещен клапан отсечки, а в дополнительной накопительной камере размещен дополнительный клапан отсечки. Накопительная камера снабжена центральной трубкой, пропущенной в указанный канал ударника через отверстие в наковальне для подачи сжатого воздуха из накопительной камеры в камеру обратного хода, а центральная трубка имеет отверстие для подачи сжатого воздуха в накопительную камеру. Клапан отсечки установлен на наружной поверхности центральной трубки с возможностью осевого смещения по ней и взаимодействия одним торцом с ударником через указанное отверстие в наковальне, а другим торцом – с буртиком на наружной поверхности указанной трубки. Камера прямого хода образована внутренней поверхностью патрубка и внутренней поверхностью ударника и сообщена с камерой обратного хода через накопительную камеру и центральную трубку, а дополнительная камера прямого хода образована корпусом, наружной поверхностью патрубка, дополнительной наковальней, дополнительным клапаном отсечки и дополнительным запорным клапаном. Дополнительная накопительная камера образована внутренней задней частью корпуса, наружной поверхностью патрубка и дополнительным клапаном отсечки, причем дополнительный клапан отсечки установлен на наружной поверхности патрубка с возможностью осевого смещения по нему и взаимодействия одним торцом с ударником через отверстие в дополнительной наковальне, а другим торцом – с буртиком на наружной поверхности патрубка. Согласно техническому решению пневмоударное устройство имеет дроссельный канал/каналы для дозированной подачи сжатого воздуха из накопительной камеры в камеру обратного хода.
Указанная совокупность признаков обеспечивает надежный запуск и работу устройства в горизонтальном и вертикальном положении за счет повышения давления сжатого воздуха, поступающего из накопительной камеры в камеру обратного хода через дроссельный канал/каналы при переднем положении ударника перед запуском. Это позволяет переместить в правое по чертежу положение ударник, достигнув положения, при котором происходит выхлоп из камеры обратного хода, что впоследствии дает возможность ударнику при его прямом ходе набрать кинетическую энергию, достаточную для смещения клапана отсечки, тем самым, обеспечивается надежный запуск в работу пневмоударного устройства, и соответственно, повышается его эффективность при проходке скважин в грунте. Дроссельный канал / каналы может быть выполнен в клапане отсечки или в корпусе.
Целесообразно выхлопное / выхлопные отверстия выполнить в виде каналов с выходом на заднюю торцевую часть корпуса. Это обеспечивает выхлоп сжатого воздуха, исключая блокировку выхлопного / выхлопных отверстий при выполнении их сбоку стенкой скважины, а значит, повышает эффективность работы устройства. Кроме того, повышается надежность устройства при работе в грунте или запыленной местности, исключается интенсивный износ деталей устройства из-за попадания частиц грунта и пыли во внутреннюю полость корпуса.
Целесообразно диаметр внешней поверхности задней боковой части корпуса выполнить меньше максимального диаметра внешней поверхности средней и передней боковых частей корпуса. Это обеспечивает образование в зоне выхлопных отверстий затрубного пространства между внешней поверхностью корпуса и стенкой скважины, что исключает блокировку выхлопных отверстий при проходке скважин в грунте,
Целесообразно клапан отсечки установить с возможностью взаимодействия противоположным от ударника торцом с буртиком, расположенным на внутренней поверхности корпуса, что исключает ударное взаимодействие центральной трубки и клапана отсечки, снижает напряжения в центральной трубке и, тем самым, обеспечивает увеличение ресурса центральной трубки, повышая надежность работы, а также улучшает технологичность изготовления устройства.
Целесообразно дополнительный клапан отсечки установить с возможностью взаимодействия противоположным от ударника торцом с буртиком, выполненным на внутренней поверхности задней части корпуса, что исключает ударное взаимодействие дополнительного клапана отсечки и патрубка, снижает напряжения в патрубке и, тем самым, обеспечивает увеличение ресурса патрубка, повышая надежность работы, а также улучшает технологичность изготовления устройства.
Сущность технического решения поясняется примером конкретного исполнения пневмоударного устройства (далее - устройство) и чертежами фиг. 1-5, где на фиг.1 изображен продольный разрез устройства в момент, когда ударник находится в передней части корпуса до соприкосновения запорного клапана с внутренней поверхностью корпуса, клапан отсечки перекрыл отверстие в наковальне; на фиг. 2 изображен продольный разрез устройства в момент, когда ударник находится в передней части корпуса и соприкасается с клапаном отсечки, камера обратного хода герметизирована запорным клапаном, клапан отсечки перекрыл отверстие в наковальне; на фиг. 3 изображен продольный разрез устройства на стадии запуска и в момент, когда ударник находится в положении после начала выхлопа первой порции сжатого воздуха из камеры обратного хода, рабочий ход ударника неполный, в данном положении происходит смена обратного хода на прямой ход ударника; на фиг. 4 – изображен продольный разрез устройства в момент удара ударника по наковальне в передней части корпуса, клапан отсечки установлен с возможностью взаимодействия одним торцом с буртиком, расположенным на внутренней поверхности корпуса, дополнительный клапан отсечки взаимодействует одним торцом с буртиком, расположенным на внешней стороне патрубка; на фиг. 5 изображен продольный разрез устройства в момент удара ударника по дополнительной наковальне, клапан отсечки установлен с возможностью взаимодействия одним торцом с буртиком, расположенным на внешней поверхности центральной трубки, дополнительный клапан отсечки взаимодействует одним торцом с буртиком, расположенным на внутренней поверхности корпуса в задней части. Далее перемещение элементов устройства влево или вправо описывается по чертежам.
Устройство содержит корпус 1 (фиг. 1) с патрубком 2, ударник 3, установленный в корпусе 1 с возможностью перемещения, камеру 4 прямого хода, образованную патрубком 2 и ударником 3, центральную трубку 5, камеру 6 обратного хода, запорный клапан 7, клапан 8 отсечки. Корпус 1 имеет в передней части накопительную камеру 9. Наковальня 10, передний кольцевой выступ 11 и выхлопные пазы 12 выполнены слева в средней части корпуса 1 (пунктиром показаны линии раздела корпуса 1 на части), а направляющий элемент 13 для ударника 3 – в средней части корпуса 1, правее выхлопных пазов 12. Камера 6 обратного хода образована передней частью ударника 3, наковальней 10, внутренней  поверхностью 14 средней части корпуса 1 и  запорным  клапаном 7, выполненным в виде  упругого кольца, установленного в кольцевой канавке 15 ударника 3 на наружной поверхности его передней  части с возможностью  взаимодействия  с  внутренней поверхностью 14 средней части корпуса 1. Впускное отверстие 16 сообщено с камерой 6 обратного хода через патрубок 2, камеру 4 прямого хода, канал 17 в ударнике 3, центральную трубку 5, накопительную камеру 9, которая сообщена с камерой 6 обратного хода через отверстие 18 и зазор между боковой кромкой клапана 8 отсечки и внутренней стенкой корпуса 1. При этом накопительная камера 9 обеспечивает камеру 6 обратного хода необходимым количеством сжатого воздуха при обратном ходе ударника 3. Для этого центральная трубка 5 пропущена через отверстие 18 в наковальне 10 в канал 17 ударника 3, в центральной трубке 5 выполнено отверстие 19 для подачи сжатого воздуха в накопительную камеру 9, состоящую из двух полостей, сообщенных между собой отверстием / отверстиями (поз. не обозначена) в перегородке (поз не обозначена) корпуса 1. Клапан 8 отсечки установлен на наружной поверхности центральной трубки 5 с возможностью осевого смещения по ней и взаимодействия одним торцом с ударником 3 через отверстие 18 в наковальне 10 для подачи сжатого воздуха из накопительной камеры 9 в камеру 6 обратного хода, а другим торцом – с буртиком 20 центральной трубки 5 или с буртиком 20 (фиг. 4), расположенным на внутренней поверхности корпуса 1 в его передней части.
Устройство имеет в задней части корпуса 1 (фиг. 1) дополнительную накопительную камеру 21, дополнительную камеру 22 прямого хода, дополнительную наковальню 23, дополнительное впускное / впускные отверстие 24 для подачи сжатого воздуха в дополнительную накопительную камеру 21, дополнительный запорный клапан 25, дополнительную кольцевую канавку 26, задний кольцевой выступ 27, выхлопные задние пазы 28, выполненные на внутренней боковой поверхности корпуса 1 в его задней части. Дополнительная камера 22 прямого хода образована корпусом 1, наружной поверхностью патрубка 2, дополнительной наковальней 23, дополнительным клапаном 29 отсечки и дополнительным запорным клапаном 25, выполненным в виде упругого кольца, установленного в дополнительной кольцевой канавке 26 в задней части ударника 3 с возможностью взаимодействия с внутренней цилиндрической поверхностью 30 средней части корпуса 1, расположенной справа по чертежу. Выхлопной / выхлопные каналы 31 расположены в задней боковой части корпуса 1 с выходом на заднюю торцевую часть корпуса 1. Дополнительная наковальня 23 имеет отверстие 32, в котором установлен дополнительный клапан 29 отсечки. Дополнительная накопительная камера 21 образована внутренней задней частью корпуса 1, наружной поверхностью патрубка 2 и дополнительным клапаном 29 отсечки, который установлен на наружной поверхности патрубка 2 с возможностью осевого смещения по нему и взаимодействия левым по чертежу торцом с ударником 3 через отверстие 32 в дополнительной наковальне 23, а правым по чертежу торцом – с буртиком 33, выполненным на внутренней поверхности задней части корпуса 1 или на наружной поверхности патрубка 2 (фиг. 4).
Ударник 3 (фиг. 1) установлен с возможностью взаимодействия с наковальней 10 и дополнительной наковальней 23 и имеет кольцеобразный ряд впадин 34 на наружной поверхности для выхлопа сжатого воздуха из камеры 6 обратного хода через выхлопной / выхлопные пазы 28 и выхлопной / выхлопные каналы 31. Для дозированной подачи сжатого воздуха из накопительной камеры 9 в камеру 6 обратного хода выполнен дроссельный канал/каналы 35 в клапане 8 отсечки или в корпусе 1, как показано на фиг. 1-5.
Устройство запускается и работает следующим образом. Перед включением устройства ударник 3 находится в положении, как показано на фиг. 1, при этом запорный клапан 7 не соприкасается с внутренней поверхностью 14. Клапан 8 отсечки находится в правом по чертежу положении, дополнительный клапан 29 отсечки находится в левом по чертежу положении, как показано на фиг. 1.
При подаче сжатого воздуха одновременно через впускные отверстия 16 и 24 в корпус 1 устройства реализуется его запуск и работа в обычном режиме (вперед). При запуске происходит следующее: из магистрали сжатый воздух через впускное отверстие 16, патрубок 2, камеру 4 прямого хода, канал 17 в ударнике 3, отверстие 19 центральной трубки 5, накопительную камеру 9, дроссельный канал / каналы 35, отверстие 18 в наковальне 10 поступает в камеру 6 обратного хода, и через зазор между запорным клапаном 7 и внутренней стенкой корпуса 1, кольцеобразный ряд впадин 34, выхлопной / выхлопные каналы 31 выходит в атмосферу. При этом давление в камере 4 прямого хода повышается, так как площадь впускного отверстия 16 больше площади отверстия 19, ударник 3 начинает смещаться влево, затем запорный клапан 7 соприкасается с внутренней поверхностью 14 корпуса 1, камера 6 обратного хода герметизируется и в ней повышается давление сжатого воздуха, поступающего из накопительной камеры 9 через дроссельный канал/каналы 35. Под действием давления в камере 6 обратного хода упругое кольцо запорного клапана 7 прижимается к правой по чертежу поверхности кольцевой канавки 15 ударника 3. При действии давления в камере 6 обратного хода и за счет разности эффективных площадей ударника 3 со стороны камер 6 и 4 ударник 3 перемещается вправо. Подача сжатого воздуха через дроссельный канал/каналы 35 по объему на порядок меньше, чем подача через основные воздухопроходные отверстия 16, 24, 19, 18, при этом этого количества сжатого воздуха хватает для того, чтобы с относительно меньшей скоростью ударник 3 переместить вправо до положения, при котором происходит выхлоп из камеры 6 обратного хода.
Одновременно с этим, из магистрали сжатый воздух через дополнительное впускное / впускные отверстие 24 поступает в дополнительную накопительную камеру 21, и в ней повышается давление.
При прохождении запорным клапаном 7 выхлопных пазов 12 происходит сброс давления сжатого воздуха из камеры 6 обратного хода через эти выхлопные пазы 12, кольцеобразный ряд впадин 34 на наружной поверхности ударника 3, выхлопной / выхлопные каналы 31. В этот момент давление на внутреннюю поверхность (поз. не обозначена) запорного клапана 7 уменьшается и под действием упругих сил запорный клапан 7 сжимается.
После выхлопа из камеры 6 обратного хода ударник 3 под действием давления со стороны камеры 4 прямого хода совершает прямой ход, накапливает кинетическую энергию и в конце прямого хода смещает влево клапан 8 отсечки, при этом сжатый воздух опять поступает в камеру 6 обратного хода из накопительной камеры 9 через зазор между клапаном 8 отсечки и внутренней поверхностью 14 корпуса 1 в его передней части. При этом объем поступающего сжатого воздуха на порядок больше. При действии давления в камере 6 обратного хода ударник 3 перемещается в правое положение. Затем происходит выхлоп из камеры 6 обратного хода. Одновременно под действием перепада давления в камере 6 обратного хода и накопительной камере 9 клапан 8 отсечки перемещается вправо и перекрывает отверстие 18 в наковальне 10 и вместе с этим отсекает основной доступ сжатому воздуху в камеру 6 обратного хода из накопительной камеры 9.
Далее ударник 3 движется вправо и упругое кольцо дополнительного запорного клапана 25 приходит в соприкосновение с внутренней цилиндрической поверхностью 30 корпуса 1 - происходит запирание дополнительной камеры 22 прямого хода. Одновременно с этим ударник 3 воздействует на дополнительный клапан 29 отсечки, смещая его вправо и открывая доступ сжатому воздуху из дополнительной накопительной камеры 21 в дополнительную камеру 22 прямого хода через отверстие 32 в дополнительной наковальне 23.
С момента запирания дополнительным запорным клапаном 25 дополнительной камеры 22 прямого хода в ней повышается давление. Под действием давления упругое кольцо дополнительного запорного клапана 25 прижимается к левой по чертежу (фиг. 1-5) поверхности кольцевой канавки 26 ударника 3. При этом давление сжатого воздуха действует на внутреннюю поверхность (поз. не показана) упругого кольца дополнительного запорного клапана 25 и происходит его растяжение и прижатие наружной поверхностью (поз. не показана) к внутренней цилиндрической поверхности 30 корпуса 1. Под действием давления в камере 4 прямого хода и дополнительной камере 22 прямого хода ударник 3 перемещается в левое положение.
При прохождении дополнительным запорным клапаном 25 заднего выхлопного / выхлопных пазов 28 происходит сброс давления сжатого воздуха из дополнительной камеры 22 прямого хода через эти пазы 28 и выхлопной / выхлопные каналы 31. В этот момент давление на внутреннюю поверхность (поз. не обозначена) дополнительного запорного клапана 25 уменьшается и под действием упругих сил он сжимается. Одновременно под действием перепада давления в дополнительной камере 22 прямого хода и дополнительной накопительной камере 21 дополнительный клапан 29 отсечки перемещается влево и перекрывает доступ сжатому воздуху в дополнительную камеру 22 прямого хода из дополнительной накопительной камеры 21.
Далее ударник 3 движется влево и наносит удар по наковальне 10, при этом упругое кольцо запорного клапана 7 приходит в соприкосновение с внутренней поверхностью 14 - происходит запирание камеры 6 обратного хода. Одновременно с этим ударник 3 воздействует на клапан 8 отсечки, смещая его влево и открывая основной доступ сжатому воздуху из накопительной камеры 9 в камеру 6 обратного хода через отверстие 18 в наковальне 10. Затем цикл повторяется.
При подаче сжатого воздуха только через впускное отверстие 16 (фиг. 2) в корпус 1 устройства реализуется его работа в реверсивном режиме (назад). При запуске происходит следующее: из магистрали сжатый воздух через впускное отверстие 16, патрубок 2, камеру 4 прямого хода, канал 17 в ударнике 3, отверстие 19 центральной трубки 5, накопительную камеру 9, дроссельный канал/каналы 35 в клапане 8 отсечки, отверстие 18 в наковальне 10 поступает в камеру 6 обратного хода, и через зазор между запорным клапаном 7 и внутренней поверхностью 14 корпуса 1, между кольцевым выступом 11 и выхлопными пазами 12, кольцеобразный ряд впадин 34, выхлопной / выхлопные каналы 31 выходит в атмосферу. При этом давление в камере 4 прямого хода повышается, так как площадь отверстия 19 в центральной трубке 5 меньше, чем площадь впускного отверстия 16, и ударник 3 начинает смещаться влево по чертежу, затем запорный клапан 7 соприкасается с внутренней поверхностью 14 корпуса 1, камера 6 обратного хода герметизируется и в ней повышается давление сжатого воздуха, поступающего из накопительной камеры 9 через дроссельный канал/каналы 35. Под действием давления в камере 6 обратного хода упругое кольцо запорного клапана 7 прижимается к правой поверхности кольцевой канавки 15 ударника 3. При действии давления в камере 6 обратного хода и за счет разности эффективных площадей ударника 3 со стороны камер 6 и 4 ударник 3 перемещается вправо.
Подача сжатого воздуха через дроссельный канал/каналы 35 по объему на порядок меньше, чем подача через основные воздухопроходные отверстия 16, 24, 19, 18, при этом этого количества сжатого воздуха хватает для того, чтобы с относительно меньшей скоростью ударник 3 переместить в правое положение, при котором происходит выхлоп из камеры 6 обратного хода.
При прохождении запорным клапаном 7 выхлопных пазов 12 происходит выхлоп и сброс давления сжатого воздуха из камеры 6 обратного хода через эти выхлопные пазы 12, кольцеобразный ряд впадин 34 на наружной поверхности ударника 3, выхлопной / выхлопные каналы 31. В этот момент давление на внутреннюю поверхность (поз. не обозначена) запорного клапана 7 уменьшается и под действием упругих сил запорный клапан 7 сжимается.
После выхлопа из камеры 6 обратного хода ударник 3 под действием давления со стороны камеры 4 прямого хода совершает прямой ход, накапливает кинетическую энергию и в конце прямого хода смещает клапан 8 отсечки влево, при этом сжатый воздух опять поступает в камеру 6 обратного хода из накопительной камеры 9 через зазор между клапаном 8 отсечки и внутренней поверхностью 14 корпуса 1 в его передней части. При этом объем поступающего сжатого воздуха на порядок больше. При действии давления в камере 6 обратного хода ударник 3 перемещается в правое положение. Затем происходит выхлоп из камеры 6 обратного хода. Одновременно под действием перепада давления в камере 6 обратного хода и накопительной камере 9 клапан 8 отсечки перемещается вправо и перекрывает много большую площадь отверстия 18 в наковальне 10 и вместе с этим отсекает основной доступ сжатому воздуху в камеру 6 обратного хода из накопительной камеры 9 через зазор между клапаном 8 отсечки и внутренней поверхностью 14 корпуса 1 в его передней части.
Далее ударник 3 движется вправо и наносит удар по дополнительной наковальне 23 в задней части корпуса 1. Затем под действием перепада давления в камере 4 прямого хода и в камере 6 обратного хода (оно близко к атмосферному) ударник 3 перемещается в левое положение, воздействует на клапан 8 отсечки, смещая его влево и открывая основной доступ сжатому воздуху из накопительной камеры 9 в камеру 6 обратного хода через отверстие 18 в наковальне 10. При этом происходит соприкосновение запорного клапана 7 с внутренней поверхностью 14, т.е. запирание камеры 6 обратного хода. Ударник 3 давлением сжатого воздуха в камере 6 обратного хода останавливается, не производя удара по наковальне 10 (или удар с относительно малой энергией) и совершает обратный ход за счет перепада давления в камере 6 обратного хода и камере 4 прямого хода, ускоренно двигаясь вправо, и наносит удар с относительно большой энергией по дополнительной наковальне 23 в задней части корпуса 1. Затем цикл повторяется.
Таким образом, подтверждается, что устройство может в любом положении (в горизонтальном и вертикальном) надежно запускаться и работать в обычном режиме, в режиме реверсивного хода ударника 3, обеспечивая при этом выхлоп сжатого воздуха через выхлопной / выхлопные каналы 31 на внешнюю сторону корпуса 1 со стороны его задней торцевой или боковой части.