ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ МОЛОТ
PNEUMATIC HAMMER

Изобретение относится к области строительной техники и может быть применено в качестве пневматического молота для разрушения карьерных негабаритов, мерзлого грунта, бетонных фундаментов, дорожного покрытия и т.п. материалов и конструкций.
Известно "Пневматическое устройство молотка" (а.с. СССР 1172692, 1985 г. МПК. B25D 9/04) содержащее цилиндрический корпус с рукояткой, выпускными клапанами, проточной камерой, постоянного сообщающимся воздухоотводящим клапаном с сетью сжатого воздуха, ударником, разделяющий полость корпуса на камеру рабочего хода, постоянно сообщающийся с проточной камерой и попеременно сообщающейся с атмосферой, и дроссель, перегородку с центральным отверстием, образующей с корпусом и рукояткой проточной камеру, коаксиально установленным корпусу и закрепленным в центральном отверстии перегородки стержнем. В стержне выполнены дополнительные воздухоподводящий канал к камере холостого хода, постоянно сообщающей ее с проточной камерой, и выпускной канал, на одном из торцов которого установлен дроссель, а другой, сообщен с атмосферой. Ударник установлен коаксиально стержню с возможностью перемещения вдоль него.
Недостатками описанной конструкции являются:
- стержень-трубка является двухканальной, один из каналов является воздухоподводящим в камеру холостого хода, другой канал - воздухоотводящим с существенно большим проходом сечения, чем воздухоподводящий, что приводит к увеличению диаметрального сечения стержня трубки и ударника, а следовательно, их масс;
- ударник выполнен с внутренней проточкой со стороны камеры рабочего хода, что снижает прочность его стенок и устойчивость движения со стороны стержня-трубки;
- канал воздухоотвода в атмосферу имеет коленчатое окончание, что обуславливает увеличение местных сопротивлений на выпуске и затрудняет полное опорожнение камеры холостого хода.
Наиболее близким по технической сущности, заявленному устройству, является устройство "Пневматического молота" (патент РФ 2603525, 2016 г. МПК B25D 9/04, Е21С 37/24, прототип), содержащее корпус с цилиндрической полостью, рабочий инструмент с хвостовиком, стакан с центральным отверстием и каналом подвода воздуха из сети, закрепленный разъемно относительно корпуса, кольцевой фланец с центральным отверстием и дроссельным каналом впуска, торцевую предкамеру, образованную между стаканом и кольцевым фланцем, размещенный в цилиндрической полости корпуса ударник, имеющий сквозное осевое отверстие и канал-пазом перепуска, на торце ударника со стороны кольцевого фланца и боковой поверхности ударника разделяющий цилиндрическую полость корпуса на камеры рабочего и холостого ходов и стрежень-трубку, установленный в центральном отверстии кольцевого фланца, и пропущенную через центральное осевое отверстие в стакане и закрепленную относительно его, при этом в камере холостого хода выполнена выточка, взаимодействующая с каналом перепуска на боковой поверхности ударника, и в стержне-трубке выполнен с возможностью открытия торцом ударника со стороны хвостовика рабочего инструмента радиальный канал выпуска с его продолжением в виде осевого продольного канала выпуска в атмосферу, между стаканом и цилиндрическим корпусом образована кольцевая камера форсажа, кольцевой фланец снабжен боковой стенкой с выполненной в ней радиальным каналом перепуска для постоянного сообщения торцевой предкамеры с кольцевой камерой форсажа, в камере рабочего хода со стороны кольцевого фланца выполнены кольцевые камеры торможения и кольцевая распределительная камера в виде выточек разделенных буртиком, в стенке корпуса на уровне кольцевой распределительной камеры и концевой камеры торможения выполнены сквозные перепускные каналы для постоянного сообщения ее с кольцевой камерой форсажа. Камера холостого хода сообщена с кольцевой распределительной камерой и кольцевой камерой торможения, в положении ударника, опертого на хвостовик рабочего инструмента.
Недостатком этого устройства является:
- перепускной канал-паз на боковой поверхности ударника выполнен прямым, параллельно образующей ударника, что обуславливает:
- при рабочем ходе резко заполнить воздухом объем камеры холостого хода при ее сообщении с кольцевой распределительной камерой, что приводит к преждевременному возрастанию противодавления, затормаживанию ударника перед ударом и потере предударной скорости и энергии удара;
- при холостом ходе быстрое прохождение ударником участка, при котором поступает недостаточное количество воздуха для формирования силового импульса холостого хода, что затормаживает ударник и приводит к уменьшению его перемещения, что при рабочем ходе отрицательно влияет на процесс разгона ударника и, как следствие приводит к потере его кинетической энергии.
Следствием приведенных недостатков является снижение КПД использования внутренней энергии воздуха в рабочем процессе формирования силовых импульсов ударника, поскольку снижается энергия удара, которая является основным параметром пневматического ударного механизма молота, увеличивается масса трубки и ударника, снижается прочность стенок камеры рабочего хода и увеличиваются местные сопротивления на выпуске.
Задачей заявляемого изобретения является выполнение канал-паза перепуска в виде сквозного винтового канал-паза трапецеидальной формы с выходом на оба торца ударника с уменьшающейся по глубине канал-паза площадью поперечного сечения выхода на торец со стороны камеры холостого хода, что позволяет уменьшить диаметральное сечение стержня трубки и ударника, а следовательно, их масс, повысить прочность стенок ударника и устойчивость движения со стороны стрежня-трубки, уменьшить местные сопротивления на выпуске.
Поставленная задача решается тем, что "Пневматический молот", содержащий пневмоударный механизм дроссельно-клапанного типа с корпусом и цилиндрической полостью, рабочий инструмент с хвостовиком, стакан с центральным отверстием и каналом подвода воздуха из сети, закрепленный разъемно относительно корпуса, кольцевой фланец с центральным отверстием и дроссельным каналом впуска, торцевую предкамеру сетевого воздуха, образованную между стаканом и кольцевым фланцем, размещенный в цилиндрической полости корпуса ударник, имеющий сквозное осевое отверстие и канал-паз перепуска, на торце ударника со стороны кольцевого фланца и на боковой поверхности ударника, и разделяющий полость цилиндрического корпуса на камеры рабочего и холостого ходов, стержень-трубку установленный в центральном отверстии кольцевого фланца, и пропущенный через центральное отверстие в стакане и закрепленный относительно его, при этом в камере холостого хода выполнена выточка, взаимодействующая с канал-пазом перепуска ударника, в стержне-трубке выполнен с возможностью открытия торцом ударника со стороны хвостовика рабочего инструмента радиальный канал выпуска с его продолжением в виде осевого продольного канала, выходящего в атмосферу, между стаканом и цилиндрическим корпусом образована кольцевая камера форсажа, кольцевой фланец снабжен боковой стенкой с выполненным в нем радиальным каналом перепуска для постоянного сообщения торцевой предкамеры сетевого воздуха с кольцевой камерой форсажа, в камере рабочего хода со стороны кольцевого фланца выполнены кольцевая камера торможения и кольцевая распределительная камера в виде кольцевых выточек разделенных буртиком, в стенке корпуса на уровне кольцевой распределительной камеры и кольцевой камеры торможения выполнены сквозные перепускные каналы для постоянного сообщения их с кольцевой камерой форсажа, камера холостого хода сообщена с кольцевой распределительной камерой и кольцевой камерой торможения, согласно изобретению, канал-паз перепуска на боковой поверхности ударника выполнен в виде сквозного винтового канал-паза трапецеидальной формы с выходом на оба торца ударника с уменьшающейся по глубине канал-паза площадью поперечного сечения выхода на торец со стороны камеры холостого хода.
Заявляемый порядок перепуска воздуха между камерами позволит более полно использовать внутреннюю энергию сжатого воздуха расширяющегося в рабочем процессе пневматического ударного молота, реализовать большую по величине энергию единичного удара и уменьшить удельный расход воздуха.
"Пневматический молот" поясняется чертежом (ФИГ. 1) с продольным разрезом пневматического молота с каналом-пазом перепуска на боковой поверхности ударника в виде сквозного винтового канал-паза трапецеидальной формы с выходом на оба торца ударника с уменьшающейся по глубине канал-паза площадью поперечного сечения выхода на торец со стороны камеры холостого хода.
Пневматический молот содержит корпус 1 с цилиндрической полостью 2, ударник 3, разделяющий цилиндрическую полость 2 на камеру 4 рабочего хода и камеру 5 холостого хода с буртиком 6 выточки 7 корпуса 1, закрепленный относительно корпуса 1 стакан 8 с осевым сквозным каналом 9 и каналом 10 подвода сетевого воздуха из сети, уплотненно установленный на торце 11 корпуса 1, кольцевой фланец 12 с боковой стенкой 13 и радиальным каналом 14 перепуска, центральным сквозным отверстием 15, и дроссельным каналом 16 впуска сетевого воздуха из торцевой предкамеры 17 сетевого воздуха, образованной между кольцевым фланцем 12 и стаканом 8. Ударник 3 выполнен с осевым сквозным каналом 18 и винтовым канал-пазом 19 перепуска трапецеидальной формы с выходом 20 с уменьшающимся по глубине площадью поперечного сечения на торец ударника 3 со стороны камеры 5 холостого хода. Винтовой канал-паз 19 перепуска с выходом на боковую поверхность ударника 3 и его торец со стороны камеры 4 рабочего хода и камеры 5 холостого хода может быть выполнен в виде винтового канал-паза однозаходного или винтового канал-паза многозаходного с площадью поперечного сечения трапецеидальной формы с уменьшенной площадью поперечного сечения выхода 20 на торец ударника 3 со стороны камеры 5 холостого хода с образованием впадин и выступов, сопряженных между собой. В осевом сквозном канале 18 ударника 3 установлена стержень-трубка 21 с радиальным каналом 22 выпуска и его продолжением в виде продольного осевого канала 23 с выходом в атмосферу. Стержень-трубка 21 установлена уплотненно в осевом сквозном канале 9 стакана 8 и пропущена в сквозном отверстии 15 кольцевого фланца 12, и в осевом сквозном канале 18 ударника 3 с возможностью его перемещения относительно стержня трубки 21.
Между стаканом 8 и корпусом 1 образована кольцевая камера 24 форсажа постоянно сообщенная с торцевой предкамерой 17 сетевого воздуха радиальным каналом 14 перепуска в боковой стенке 13 кольцевого фланца 12. В камере 4 рабочего хода со стороны кольцевого фланца 12 выполнена кольцевая камера торможения 25 и кольцевая распределительная камера 26 образованные выточкой 27 и выточкой 28 со сквозными радиальными перепускными каналами 29 и 30 в стенке корпуса 1, разделенные внутренним кольцевым буртиком 31 так, что суммарная длина выточек 27, 28 и кольцевого буртика 31 не превышает длины участка винтового канала-паза 19 перепуска с площадью поперечного сечения трапецеидальной формы, выполненной с уменьшением по глубине винтового канал-паза 19 перепуска площади поперечного сечения по направлению к камере 5 холостого хода с образованием впадин и выступов, сопряженных между собой, на боковой поверхности ударника 3, кольцевая распределительная камера 26 и кольцевая камера торможения 25 в положении ударника 3, опертого на хвостовик 32 рабочего инструмента 33 сообщаются с кольцевой камерой 5 холостого хода, а в положении ударника 3 на уровне кольцевого буртика 31 между кольцевыми распределительными камерой 26 и камерой торможения 25 винтовой канал-паз 19 перепуска сообщает их между собой.
Пневматический молот работает следующим образом. После включения устройства пуска, сжатый воздух посредством пневматического рукава подается через канал 10 подвода сетевого воздуха в торцевую предкамеру 17 сетевого воздуха образованную стаканом 8 и кольцевым фланцем 12 с боковой стенкой 13. Воздух из торцевой предкамеры 17 сетевого воздуха поступает одновременно посредством радиального канала 14 перепуска в кольцевую камеру 24 форсажа, посредством дроссельного канала 16 впуска сетевого воздуха в камеру 4 рабочего хода и соединенные с ней кольцевую камеру торможения 25 и кольцевую распределительную камеру 26, выполненные в выточках 27 и 28, а так же посредством винтового канал-паза 19 перепуска на боковой поверхности ударника 3 в камеру 5 холостого хода со стороны хвостовика 32 рабочего инструмента 33.
Одновременно воздух из кольцевой камеры 24 форсажа посредством сквозных радиальных перепускных каналов 29 и 30 в стенке корпуса 1 поступает в кольцевую распределительную камеру 26 выточки 28 и кольцевую камеру торможения 25 в кольцевой выточки 27, а так же посредством винтового канал-паза 19 перепуска с площадью поперечного сечения трапецеидальной формы выполненной уменьшающейся площадью поперечного сечения по направлению к камере 5 холостого хода и с образованием впадин и выступов, сопряженных между собой, на боковой поверхности ударника 3 в кольцевую камеру 5 холостого хода в выточке 7.
За счет динамического напора потоков воздуха со стороны камер 4, 24 и 25 в замкнутом объеме камеры 5 холостого хода давление в объеме камеры повышается. При этом со стороны камеры 4 рабочего хода давление воздуха будет меньшим из-за проточности камер 4, 24 и 25 в значительно большем ее суммарном объеме в сравнении с объемом камеры 5 холостого хода. Таким образом, из-за разницы давлений со стороны камеры 4 рабочего хода и камеры 5 холостого хода, ударник начнет движение в сторону камеры 4 рабочего хода. Преодолевая противодавление воздуха со стороны кольцевой распределительной камеры 26 и кольцевой камеры торможения 25 ударник 3 совершает холостой ход. Перемещаясь в сторону камеры 4 рабочего хода ударник 3 перекроет кольцевой буртик 31 в корпусе 1, однако за счет винтового канал-паза 19 перепуска будет обеспечен доступ воздуха в камеру 5 холостого хода из кольцевой распределительной камеры 26 и кольцевой камеры торможения 25.
Продолжая движение ударник 3 перекроет буртик 6 в выточке 7 корпуса 1 и откроет винтовой канал-паз 19 перепуска с площадью поперечного сечения трапецеидальной формы выполненной с уменьшающейся площадью поперечного сечения по направлению к камере холостого хода и с образованием впадин и выступов, сопряженных между собой, в результате чего кольцевая камера торможения 25 сообщится с кольцевой распределительной камерой 26, что понизит давление воздуха в кольцевой камере торможения 25 и снизит противодавление воздуха на ударник 3 со стороны камеры 4 рабочего хода. С этого момента ударник 3 откроет своим торцом со стороны камеры 5 холостого хода выпускной радиальный канал 22 выпуска в стержне-трубке 21 и посредством продольного осевого канала 23 камера 5 холостого хода сообщится с атмосферой. В результате этого давление воздуха в камере 5 холостого хода понизится до атмосферного. Перемещаясь по инерции, ударник 3 будет затормаживаться и остановится в расчетном положении при открытом сообщении посредством винтового канал-паза 19 перепуска между кольцевой распределительной камерой 26 и камерой 5 холостого хода. Таким образом камера 4 рабочего хода, кольцевая распределительная камера 26 и кольцевая камера торможения 25 сообщаются посредством радиального канала 22 выпуска и продольного осевого канала 23 в стержне-трубке с атмосферой, обеспечивая понижение противодавления в камерах 4 и 5 в конце холостого и рабочего хода ударника 3.
Сразу же после остановки под действием сил давления воздуха со стороны камеры 4 рабочего хода и камеры торможения 25 ударник 3 начнет движение в сторону хвостовика 32 рабочего инструмента 33. При отсутствии противодавления воздуха со стороны камеры 5 холостого хода и при поступлении воздуха из торцевой предкамеры 17 сетевого воздуха посредством дроссельного канала 16 и воздуха из кольцевой камеры 24 форсажа через сквозные радиальные перепускные каналы 29 и 30, а также воздуха, поступающего из кольцевой распределительной камеры 26, посредством винтового канал-паза 19 перепуска с площадью поперечного сечения трапецеидальной формы выполненной с уменьшающейся площадью поперечного сечения по направлению к камере 5 холостого хода и с образованием впадин и выступов сопряженных между собой на боковой поверхности ударника 3, обтекая кольцевой буртик 31, поступает в кольцевую камеру торможения 25. Под действием сил давления воздух со стороны камеры 4 рабочего хода и кольцевой камеры торможения 25, ударник 3 будет перемещаться ускоренно в сторону камеры 5 холостого хода, совершая рабочий ход. Перемещаясь в сторону камеры 5 холостого хода ударник 3 перекроет радиальный канал 22 выпуска и сообщение с атмосферой кольцевой камеры 5 холостого хода посредством продольного осевого канала 23 в стержне-трубке 21 прекратится. Перемещаясь далее к хвостовику 32 рабочего инструмента 33, ударник 3 открывает винтовой канал-паз 19 перепуска с площадью поперечного сечения трапецеидальной формы выполненной с уменьшением площади поперечного сечения выхода 20 по направлению к камере 5 холостого хода и с образованием впадин и выступов сопряженных между собой, со стороны выточки 7 корпуса 1, чем обеспечивается доступ воздуха из кольцевой распределительной камеры 26 и кольцевой камеры торможения 25 в камеру 5 холостого хода и повышает в ней количество и давление воздуха. Преодолевая противодавление воздуха со стороны камеры 5 холостого хода ударник 3, под действием сил давления со стороны кольцевой распределительной камеры 26 и кольцевой камеры торможения 25, наносит удар по хвостовику 32 рабочего инструмента 33. В результате соударения ударник 3 дополнительно к импульсу давления воздуха приобретает импульс отскока, что позволяет ему начать движение от хвостовика 32 в сторону камеры 4 рабочего хода. Далее рабочий цикл повторяется.
Использование заявляемого изобретения позволяет уменьшить количество сжатого воздуха в камере рабочего хода, которое позволит увеличить величину силового импульса, что в свою очередь обеспечит более рациональное воздухораспределение, осуществит более устойчивый режим работы пневматического молота с повышением энергии удара и сниженным расходом воздуха из сети.