ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ МОЛОТ

Полезная модель относится к строительной технике и может быть использовано в качестве ударного инструмента для разрушения карьерных негабаритов, мерзлого грунта, бетонных фундаментов, дорожного покрытия и т.п. материалов и конструкций.
Известен пневматический молоток (а.с. СССР №1172692, МПК B25D 9/04, опубл. 04.10.1985 г.), содержащий цилиндрический корпус с рукояткой, выпускными каналами, проточной камерой, постоянно сообщающимся воздухоотводящим каналом с сетью сжатого воздуха, ударник, разделяющий полость корпуса на камеру рабочего хода; постоянно сообщающейся с проточной камерой и попеременно сообщающуюся с атмосферой, и дроссель, и перегородку с центральным отверстием, образующей с корпусом и рукояткой проточную камеру, и коаксиально установленным корпусу, и закрепленным в центральном отверстии перегородки стержнем. В стержне выполнены дополнительные каналы: воздухоподводящий канал к камере холостого хода, постоянно сообщающий 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 выполнен двухканальным, один из каналов является воздухоподводящим в камеру холостого хода, другой канал - воздухоотводящим с существенно большим проходным сечением, чем воздухоотводящий, что приводит к увеличению диаметрального сечения стержня ударника, а следовательно, их масс, это снижает прочность стенок ударника и устойчивость его движения со стороны стержня трубки и затрудняет полное опорожнение камеры холостого хода.
Наиболее близким по технической сущности заявляемому устройству является устройство пневматического молота дроссельно-клапанного типа (патент РФ №2603525, МПК B25D 09/04, Е21С 37/24, опубл. 27.11.2016 г., прототип), содержащее корпус с цилиндрической полостью, рабочий инструмент с хвостовиком, стакан с центральным отверстием и каналом подвода воздуха из сети, закрепленный раздельно относительно цилиндрического корпуса кольцевой фланец с центральным отверстием и дроссельным каналом впуска, торцевую предкамеру, образованную между стаканом и кольцевым фланцем, размещенный в цилиндрическом корпусе ударник имеющий сквозное осевое отверстие, и канал-паз перепуска, на боковой поверхности и на торце ударника со стороны кольцевого фланца и на боковой поверхности ударника, и разделяющий цилиндрическую полость корпуса на камеры рабочего и холостого ходов, и стержень-трубку установленную в центральном отверстии кольцевого фланца, и пропущенную через центральное осевое отверстие в стакане и закрепленную относительно него, при этом в камере холостого хода выполнена выточка, взаимодействующая с камерой перепуска на его боковой поверхности, а в стержне-трубке выполнен с возможностью открытия торцом ударника со стороны хвостовика рабочего инструмента радиальный канал впуска с его продолжением в виде осевого продольного канала выпуска в атмосферу, между стаканом и корпусом образована кольцевая камера форсажа, кольцевой фланец снабжен боковой стенкой с выполненным в ней радиальным каналом перепуска для постоянного сообщения торцевой предкамеры с кольцевой камерой форсажа, в камере рабочего хода со стороны кольцевого фланца выполнены кольцевая камера торможения и кольцевая распределительная камера в виде выточек, разделенных буртиком, в стенке корпуса на уровне кольцевой распределительной камеры выполнены сквозные перепускные каналы для постоянного сообщения их кольцевой камерой форсажа, причем камера холостого хода сообщена с кольцевой распределительной камерой и кольцевой камерой торможения, когда ударник оперт на хвостовик рабочего инструмента.
Недостатком этого устройства является: канал-паз перепуска на боковой поверхности ударника выполнен прямым, параллельно образующей ударника, что обуславливает: при рабочем ходе резкое наполнение объема камеры холостого хода при ее сообщении с кольцевой распределительной камерой и 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 сжатого воздуха для формирования силового импульса холостого хода, что затормаживает ударник и приводит к уменьшению его перемещения, которое при рабочем ходе отрицательно влияет на процесс разгона ударника и, как следствие, приведет к потере его кинетической энергии.
Следствием приведенного недостатка является снижение КПД использования внутренней энергии воздуха в рабочем процессе формирования силовых импульсов ударника, поскольку снижается энергетический показатель: потеря энергии удара, которая является основным параметром пневмоударного механизма молота.
Техническая задача: исключить резкую и кратковременную подачу воздуха в процессе его перепуска из кольцевой распределительной камеры в камеру холостого хода, и более полно использовать внутреннюю энергию сжатого воздуха со стороны рабочих камер пневмоударного механизма молота.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве пневматического молота с ударным механизмом дроссельно-клапанного типа, корпусом и цилиндрической полостью, рабочий инструмент с хвостовиком, корпус, стакан с центральным отверстием и каналом подвода воздуха из сети, закрепленный разъемно относительно цилиндрического корпуса, кольцевой фланец с центральным отверстием и дроссельным каналом впуска, торцевую предкамеру, образованную между стаканом и кольцевым фланцем, размещенный в цилиндрическом корпусе ударник имеющий сквозное осевое отверстие и канал перепуска на торце ударника со стороны кольцевого фланца, и на боковой поверхности ударника в форме винтового канал-паза овальной формы и разделяющий цилиндрическую полость корпуса на камеры рабочего и холостого ходов, и стержень-трубку установленную в центральном отверстии кольцевого фланца пропущенную через центральное отверстие в стакане и закрепленную относительно его, при этом в камере холостого хода выполнена выточка, взаимодействующая с каналом перепуска ударника, а в стержне-трубке выполнен с возможностью открытия торцом ударника стороны хвостовика рабочего инструмента радиальный канал впуска с его продолжением в виде осевого продольного канала выходящего в атмосферу, между стаканом и корпусом образована кольцевая камера форсажа, кольцевой фланец снабжен боковой стенкой, с выполненным в ней радиальным каналом перепуска для постоянного сообщения торцевой предкамеры с кольцевой камерой форсажа, а 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 выполнены сквозные перепускные каналы для постоянного сообщения их с кольцевой камерой форсажа, причем камера холостого хода сообщена с кольцевой распределительной камерой и кольцевой камерой торможения в положении ударника опертого на хвостовик рабочего инструмента, канал-паз перепуска на боковой поверхности ударника выполнен в виде винтового канал-паза овальной формы в поперечном сечении с одинаковыми выступами и впадинами.
Предлагаемый порядок перепуска воздуха между камерами позволит более полно использовать внутреннюю энергию сжатого воздуха и расширяющегося воздуха в рабочем процессе пневматического молота, уменьшить контактную поверхность ударника и корпуса, реализовать большую по величине кинетическую энергию единичного удара и уменьшить удельный расход воздуха.
Устройство поясняется чертежом, где изображен продольный разрез пневматического молота.
Пневматический молот содержит корпус 1 с цилиндрической полостью 2, ударник 3, разделяющий полость 2 на камеру рабочего хода 4 и камеру холостого хода 5, рабочий инструмент 6 с хвостовиком 7 со стороны камеры 5 холостого хода, закрепленный относительно корпуса 1 стакан 8 с осевым сквозным каналом 9 и каналом подвода сетевого воздуха 10, уплотненно установленный на торце 11 корпуса 1, кольцевой фланец 12 с боковой стенкой 13 и радиальным каналом 14 перепуска, и центральным сквозным отверстием 15 и дроссельным каналом впуска 16 сетевого воздуха из торцевой предкамеры 17, образованной между кольцевым фланцем 12 и стаканом 8. Ударник 3 выполнен с осевым сквозным каналом 18 и винтовым канал-пазом перепуска 19 на его боковой поверхности, овальной формы в поперечном сечении с одинаковыми выступами и впадинами.
В осевом сквозном канале 18 установлен стержень-трубка 20 с радиальным каналом выпуска 21 и его продолжением в виде продольного осевого канала 22 с выходом в атмосферу. Стержень-трубка 20 установлен уплотненно в осевом сквозном канале 9 стакана 8 и пропущен в сквозном отверстии 15 кольцевого фланца 12, и в осевом сквозном канале 18 ударника 3 с возможностью его перемещения относительно стержня-трубки 20.
Между стаканом 8 и корпусом 1 образована кольцевая камера форсажа 23 постоянно сообщенная с торцевой предкамерой 17 радиальным каналом перепуска 14 в боковой стенке 13 кольцевого фланца 12. В камере рабочего хода 4 со стороны кольцевого фланца 12 выполнена кольцевая камера торможения 24 и кольцевая распределительная камера 25 образованные выточкой 26 и выточкой 27 со сквозными радиальными перепускными каналами 28 и 29 в стенке корпуса 1, разделенные внутренним кольцевым буртиком 30 так, что суммарная длина выточек 26, 27 и буртика 30 не превышает длину проекции винтового канала-паза перепуска 19 с площадью поперечного сечения овальной формы на боковой поверхности ударника 3 по отсекающим кромкам его торцов.
Камера холостого хода 5 со стороны хвостовика 7 рабочего инструмента 6 выполнена в виде выточки 31 с отсекающей кольцевой кромкой 32 так, что при положении ударника 3 опертом на хвостовик 7 рабочего инструмента 6, винтовой канал-паз перепуска 19 и камеры 25, 24 сообщаются с камерой холостого хода 5, а в положении ударника 3 на уровне буртика 30 между кольцевыми камерами 24 и 25, винтовой канал-паз 19 сообщает их между собой.
Пневматический молот работает следующим образом.
После включения устройства впуска сжатый воздух посредством пневматического рукава подается через канал 10 в торцевую предкамеру 17 образованную стаканом 8 и фланцем 12 с боковыми стенками 13.
Из торцевой предкамеры 17 воздух поступает одновременно посредством радиального канала перепуска 14 в кольцевую камеру форсажа 23, посредством дроссельного канала 16 в камеру рабочего хода 4 и соединенные с ней камеру торможения 24 и кольцевую распределительную камеру 25, выполненные в выточках 26 и 27, а так же посредством винтового канал-паза перепуска 19 на боковой поверхности ударника 3 в камеру холостого хода 5 со стороны хвостовика 7 рабочего инструмента 6.
Одновременно воздух из кольцевой камеры форсажа 23 посредством сквозных радиальных перепускных каналов 28 и 29 в стенке корпуса 1 поступает в кольцевую распределительную камеру 25 в выточке 27 и кольцевую камеру торможения 24 в кольцевой выточке 26, а также посредством винтового канал-паза перепуска 19 на боковой поверхности ударника 3 в кольцевую камеру холостого хода 5 в выточке 31.
За счет динамического напора потоков воздуха со стороны камер 4, 24 и 25 в замкнутом объеме камеры холостого хода 5 давление воздуха в объеме камеры повышается.
При этом со стороны камеры рабочего хода 4 давление воздуха будет меньшим из-за проточности камер 4, 24 и 25 в значительно большем ее суммарном объеме в сравнении с объемом камеры холостого хода 5.
Таким образом из-за разницы давлений воздуха со стороны камеры рабочего хода 4 и камеры холостого хода 5 ударник 3 начинает движение в сторону камеры рабочего хода 4. Преодолевая противодавление воздуха со стороны кольцевой распределительной камеры 25 и камеры торможения 24 ударник 3 совершает холостой ход.
Перемещаясь в сторону камеры рабочего хода 4 ударник 3 перекроет кольцевой буртик 32 выточки 31 в корпусе 1, чем перекроет доступ воздуха в камеру холостого хода 5 из кольцевой распределительной камеры 25 и кольцевой камеры торможения 24.
Продолжая движение ударник 3 перекроет буртик 32 в выточке 31 корпуса 1 и откроет винтовой канал-паз перепуска 19, в результате чего кольцевая камера торможения 24 сообщится с кольцевой распределительной камерой 25, что понизит давление воздуха в камере 24 и снизит противодавление воздуха на ударник 3 со стороны камеры рабочего хода 4. С этого момента ударник 3 откроет своим торцом со стороны камеры холостого хода 5 выпускной радиальный канал 21 в стержне-трубке 20 и через продольный осевой канал 22, камера холостого хода 5 сообщится с атмосферой и давление воздуха в ней понизится до атмосферного.
Перемещаясь по инерции ударник 3 затормаживается и остановится в расчетном положении.
При этом камера рабочего хода 4 и кольцевая камера торможения 24 не сообщаются с атмосферой.
После остановки под действием сил давления воздуха со стороны камеры рабочего хода 4 и камеры торможения 24 ударник 3 начинает движение в сторону хвостовика 7 рабочего инструмента 6 из-за отсутствия противодавления воздуха со стороны камеры холостого хода 5 и при поступлении воздуха из торцевой предкамеры 17 через дроссельный канал 16 и воздуха из кольцевой камеры торможения 24 через сквозные перепускные каналы 28 и 29, а также воздуха, поступающего из кольцевой распределительной камеры 25, через винтовой канал-паз перепуска 19. Обтекая кольцевой буртик 30, воздух поступает в кольцевую камеру торможения 24. Под действием сил давления воздуха со стороны камеры рабочего хода 4 и кольцевой камеры торможения 24, ударник 3 будет перемещаться ускоренно в сторону камеры холостого хода 5, совершая рабочий ход.
Перемещаясь в сторону камеры холостого хода 5, ударник 3 перекроет радиальный канал выпуска 21, сообщение с атмосферой кольцевой камеры холостого хода 5 прекратится.
Перемещаясь далее к хвостовику 7 рабочего инструмента 6, ударник 3 открывает винтовой канал-паз перепуска 19, чем обеспечивается доступ сжатого воздуха из кольцевой распределительной камеры 28 и кольцевой камеры торможения 27 в камеру холостого хода 5 и повышает в ней давление и количество воздуха.
Преодолевая противодавление воздуха со стороны камеры холостого хода 5 ударник 3, под действием сил давления со стороны кольцевой распределительной камеры 25 и камеры торможения 24, наносит удар по хвостовику 7 рабочего инструмента 6.
В результате соударения ударник 3 дополнительно к импульсу давления воздуха приобретает импульс отскока, что позволяет ему начать ускоренное движение от хвостовика 7 в сторону камеры рабочего хода 4. Далее рабочий цикл повторяется.
Винтовой канал - паз перепуска овальной формы в поперечном сечении с одинаковыми выступами и впадинами на боковой поверхности ударника с выходом на торец со стороны камеры рабочего хода и кольцевой камеры холостого хода позволяет обеспечить рациональное распределение воздуха и осуществить устойчивый режим работы пневматического молота с повышенной кинетической энергией удара и сниженным расходом воздуха.