ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ МАШИНА УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ
PNEUMATIC IMPACTING MACHINE

Изобретение относится к пневматическим машинам ударного действия и может быть использовано в машиностроении, строительстве, при ремонтных работах на автосервисах и в других самых различных отраслях промышленности.
Известна пневматическая машина ударного действия, содержащая корпус пневмоцилиндра, снабженный отверстиями для выпуска воздуха в атмосферу, в котором расположен полый поршень, имеющий торцовые крышку и днище, полость которого сообщена с источником сжатого воздуха, при этом в крышке и днище поршня выполнены соосно по одному или несколько сквозных отверстий для сообщения полости поршня соответственно с надпоршневой частью и подпоршневой частью полости корпуса пневмоцилиндра, которые снабжены средствами для их открытия или закрытия при перемещении поршня (см. патент РФ на изобретение №2508979, МПК B25D 9/14, публ. 2013 г.). К недостаткам известной машины можно отнести сложность ее конструкции и ненадежность ее конструкции ввиду необходимости использования дополнительного блока управления с электроклапаном на магистрали подачи сжатого воздуха, а также большого количества движущихся элементов конструкции.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является пневматическая машина ударного действия, содержащая корпус пневмоцилиндра, снабженный отверстиями для выпуска воздуха в атмосферу, в котором расположен полый поршень, имеющий торцовые крышку и днище, полость которого сообщена через осевой проходной канал воздухоподводящего стержня в днище поршня с источником сжатого воздуха, при этом в крышке и днище поршня выполнены соосно по одному или несколько сквозных отверстий для сообщения полости поршня соответственно с надпоршневой частью и подпоршневой частью полости корпуса пневмоцилиндра, которые снабжены средствами для их открытия или закрытия при перемещении поршня (см. патент РФ на изобретение №2296666, МПК B25D 9/18, публ. 2013 г.). К недостаткам известной машины можно отнести ее недостаточную эффективность, обусловленную тем, что переключение средств открытия или закрытия сквозных отверстий (золотника) осуществляется за счет увеличения давления в надпоршневой или подпоршневой части полости корпуса пневмоцилиндра, что неизбежно приведет к ослаблению ударного эффекта за счет демпфирования воздухом перемещения поршня в этих частях корпуса. Кроме того, известная машина не обладает достаточной надежностью за счет наличия большого количества скользяще уплотненных сопряжений.
Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи и достижение технического результата, состоящего в увеличении ударного эффекта, за счет уменьшения демпфирования при механическом переключении средств открытия или закрытия сквозных отверстий, а также в повышении надежности за счет уменьшения количества скользяще уплотненных сопряжений.
Данная задача и технический результат достигается тем, что в пневматической машине ударного действия, содержащей корпус пневмоцилиндра, снабженный отверстиями для выпуска воздуха в атмосферу, в котором расположен полый поршень, имеющий торцовые крышку и днище, полость которого сообщена через осевой проходной канал воздухоподводящего стержня в днище поршня с источником сжатого воздуха, при этом в крышке и днище поршня выполнены соосно по одному или несколько сквозных отверстий, которые снабжены средствами для их открытия или закрытия при перемещении поршня с целью для сообщения полости поршня соответственно с надпоршневой частью и подпоршневой частью полости корпуса пневмоцилиндра, отверстия для выпуска воздуха в атмосферу выполнены в обоих противоположных торцах и/или в прилегающих к торцам областях боковых стенок корпуса пневмоцилиндра, поршень соединен с воздухоподводящим стержнем, а каждое средство для открытия или закрытия сквозных отверстий в крышке и сквозных отверстий днище поршня содержит направляющий стержень, установленный соосно с возможностью осевого перемещения в отверстиях крышки и днища поршня, снабженный в полости поршня уплотняющим элементом, причем направляющий стержень имеет такую длину и уплотняющий элемент выполнен таким образом, что при расположении одного из торцов направляющего стержня заподлицо с наружной поверхностью крышки или днища поршня уплотняющий элемент герметично прилегает к внутренней поверхности соответственно противоположных днища или крышки поршня, обеспечивая при этом соответственно сообщение полости поршня с надпоршневой частью полости корпуса пневмоцилиндра или с подпоршневой частью полости корпуса пневмоцилиндра.
Выполнение отверстий для выпуска воздуха в атмосферу в обоих противоположных торцах и/или в прилегающих к торцам областях боковых стенок корпуса пневмоцилиндра усиливает ударный эффект за счет уменьшения демпфирования при наличии постоянного соединения надпоршневой или подпоршневой части полости корпуса пневмоцилиндра с атмосферой, а также расширяет функциональные возможности пневматической машины за счет возможности изменения направленности ударного импульса путем соответствующего подбора соотношений диаметров отверстий у противоположных торцов пневмоцилиндра.
Соединение поршня с воздухоподводящим стержнем позволяет повысить надежность пневматической машины за счет уменьшения количества скользяще уплотненных сопряжений, так как в прототипе для подвода сжатого воздуха в полость поршня необходимо два скользяще уплотненных сопряжений, в отличие от необходимости использования только одного скользяще уплотненного сопряжения в предлагаемой пневматической машине.
Выполнение каждого средства для открытия или закрытия сквозных отверстий в крышке и сквозных отверстий в днище поршня, содержащем направляющий стержень, установленный соосно с возможностью осевого перемещения в отверстиях крышки и днища поршня, снабженный в полости поршня уплотняющим элементом, причем направляющий стержень имеет такую длину и уплотняющий элемент выполнен таким образом, что при расположении одного из торцов направляющего стержня заподлицо с наружной поверхностью крышки или днища поршня уплотняющий элемент герметично прилегает к внутренней поверхности соответственно противоположных днища или крышки поршня, обеспечивая при этом соответственно сообщение полости поршня с надпоршневой частью полости корпуса пневмоцилиндра или с подпоршневой частью полости корпуса пневмоцилиндра, позволяет увеличить ударный эффект за счет того, что при этом имеет место механическое переключение средств открытия или закрытия сквозных отверстий и соответственно уменьшается демпфирование воздухом в замкнутом объеме надпоршневой или подпоршневой части полости корпуса пневмоцилиндра.
На фиг. 1 представлена предлагаемая пневматическая машина при расположении поршня в верхней части корпуса пневмоцилиндра; на фиг. 2 - пневматическая машина при расположении поршня в нижней части корпуса пневмоцилиндра.
Пневматическая машина ударного действия содержит корпус 1 пневмоцилиндра, в котором расположен полый поршень 2, имеющий торцовые крышку 3 и днище 4, полость которого сообщена через осевой проходной канал воздухоподводящего стержня 5, соединенного с поршнем, в данном случае, например, с днищем 4 поршня, с источником сжатого воздуха (не показан). В обоих противоположных торцах и/или в прилегающих к торцам областях боковых стенок корпуса 1 пневмоцилиндра выполнены отверстия 6 (верхний торец), 7 (нижний торец) для выпуска воздуха в атмосферу. В крышке 3 и днище 4 поршня выполнены соосно по одному или несколько сквозных отверстий 8 для сообщения полости поршня 2 с надпоршневой частью 9 и по одному или несколько сквозных отверстий 10 для сообщения полости поршня 2 с подпоршневой частью 11 полости корпуса 1 пневмоцилиндра, которые снабжены средствами для их открытия или закрытия при перемещении поршня. Такие средства могут иметь самые различные конструктивные выполнения, которые не влияют на сущность предлагаемого технического решения. В качестве примера на представленных чертежах показано одно из возможных конструктивных исполнений. В данном случае каждое средство для открытия или закрытия сквозных отверстий 8 в крышке и сквозных отверстий 10 в днище поршня содержит направляющий стержень 12, установленный соосно с радиальным зазором 13 с возможностью осевого перемещения в отверстиях 8, 10 крышки и днища поршня, снабженный в полости поршня 2 кольцевым уплотняющим элементом 14. При этом направляющий стержень 12 имеет такую длину и уплотняющий элемент 14 выполнен таким образом, что при расположении одного из торцов направляющего стержня 12 заподлицо с наружной поверхностью крышки 3 или днища 4 поршня уплотняющий элемент 14 герметично прилегает к внутренней поверхности соответственно противоположных днища 4 или крышки 3 поршня, обеспечивая при этом соответственно сообщение полости поршня 2 с надпоршневой частью 9 полости корпуса пневмоцилиндра или с подпоршневой частью 11 полости корпуса пневмоцилиндра.
Предлагаемая пневматическая машина ударного действия работает следующим образом.
Ниже представлено описание функционирования пневматической машины при ее использовании для осуществления ударного воздействия при извлечении защемленной детали 15, которая прикрепляется к воздухоподводящему стержню 5.
После прикрепления извлекаемой детали 15 к воздухоподводящему стержню 5 к его осевому каналу подводится сжатый воздух, который поступает в полость поршня 2. Как правило, в начальный момент времени корпус 1 пневмоцилиндра под собственной тяжестью находится в нижнем положении, как показано на фиг. 1, нажимая на верхний торец направляющего стержня 12 и перемещая его заподлицо с наружной поверхностью крышки 3 поршня. При этом кольцевой уплотняющий элемент 14 прижимается в полости поршня 2 к внутренней торцевой поверхности днища 4, а давление поступающего сжатого воздуха только дополнительно герметизирует этот стык, препятствуя прохождению сжатого воздуха в подпоршневую часть 11 полости корпуса пневмоцилиндра. Воздух беспрепятственно по радиальным зазорам 13 поступает в надпоршневую часть 9 полости корпуса пневмоцилиндра. Сжатый воздух, оставшийся от предыдущего цикла в подпоршневой части 11 полости корпуса пневмоцилиндра, выходит в атмосферу через отверстие 7. Таким образом корпус 1 пневмоцилиндра начинает рабочий ход, увеличивая объем надпоршневой части 9 полости и уменьшая объем подпоршневой части 11 полости корпуса пневмоцилиндра вплоть до соударения нижнего торца корпуса 1 пневмоцилиндра с днищем 4 поршня, сообщая при этом полезный ударный импульс защемленной детали 15 (фиг. 2). При соприкосновении днища 4 поршня с нижним торцем корпуса 1 пневмоцилиндра он нажимает на торец направляющего стержня 12, перемещая стержень 12 таким образом, что кольцевой уплотняющий элемент 14 прижимается в полости поршня 2 к крышке 3 поршня, перекрывая при этом доступ сжатого воздуха в надпоршневую часть 9 полости корпуса пневмоцилиндра и открывая его доступ по радиальным зазорам 13 в подпоршневую часть 11 полости корпуса пневмоцилиндра. Корпус 1 начинает двигаться в обратном направлении, совершая нерабочий ход, а оставшийся в надпоршневой части 9 полости корпуса пневмоцилиндра воздух выходит в атмосферу через отверстие 6. Таким образом, при подводе сжатого воздуха корпус 1 пневмоцилиндра начинает совершать циклические возвратно-поступательные движения, извлекая защемленную деталь за счет ударного импульса. Направленность полезного ударного импульса определяется соотношением диаметров отверстий 6 и 7.
Предлагаемая пневматическая машина ударного действия обеспечивает получение большого ударного эффекта и обладает высокой надежностью.