ЭЛЕКТРОМОЛОТ

Полезная модель относится к строительной промышленности и может быть использована для забивки тяжелых металлических или железобетонных труб-свай при возведении различных свайных фундаментов.
Известен электромолот [АС №497405 (СССР). Бюл. "Открытия, Изобретения. Промышленные образцы. Товарные знаки." 1975, №48. Авт.: Ряшенцев Н.П., Малов А.Т., Фейгин Л.З., Носовец А.В., Черемисин Ю.В., Торбеев А.А.], содержащий цилиндрический корпус-магнитопровод с полюсами и соосно установленными электромагнитными катушками прямого и обратного хода, направляющую трубу, ферромагнитный боек, датчики верхнего и нижнего положения ферромагнитного бойка, систему электропитания и управления.
Недостатком такой конструкции электромолота является его низкий К.П.Д., большое количество меди для изготовления и низкая надежность в работе из-за плохих условий теплоотвода от силовых катушек.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является электромолот, являющийся прототипом и содержащий цилиндрический корпус с обмоткой статора линейного асинхронного двигателя в верхней части этого корпуса, в котором с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлен якорь-боек, шабот с амортизатором, установленный в нижней части корпуса электромолота с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно него [АС №927994. Бюлл.№18 от 15.05.82. Авт.: Кабачков Ю.Ф., Вайнер Б.М. "Устройство ударного действия для дробления негабарита горных пород."]
Недостатком такого электромолота также является низкая надежность в работе из-за сложности конструкции и плохих условий охлаждения якоря-бойка и статора линейного асинхронного двигателя.
Задачей полезной модели является упрощение конструкции и повышение надежности его работы.
Указанная задача достигается тем, что электромолот, содержащий цилиндрический корпус с трехфазной обмоткой статора линейного асинхронного двигателя, якорь-боек, шабот с амортизатором, в котором трубчатый якорь-боек, выполненный из ферромагнитного и электропроводного материала и сплошной в нижней части герметично помещен в нижнюю часть и во внутрь цилиндрического корпуса электромолота со статором линейного асинхронного двигателя по внутренней его поверхности с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно него в верх на величину его хода, а внутрь этого якоря-бойка помещен второй также трубчатый статор линейного асинхронного двигателя с обмотками по внешней его поверхности с продольными прорезями с возможностью свободного возвратно-поступательного перемещения относительно внутренней поверхности в верхней части якоря-бойка, верхняя часть этого второго статора связана неподвижно с верхней частью цилиндрического корпуса, образуя полую камеру на величину хода якоря-бойка, эта полая камера связана с полой камерой якоря-бойка в нижней его части, эта камера якоря-бойка частично заполнена охлаждающей нетокопроводящей жидкостью, а все полые камеры заполнены нетокопроводящим охлаждающим газом повышенного давления, цилиндрический корпус электромолота снабжен датчиками верхнего и нижнего положений якоря-бойка и пригрузочной массой, шабот установлен герметично относительно нижней части цилиндрического корпуса с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно него и нижней монолитной частью якоря-бойка, образуя вакуумную камеру,
электромолот снабжен частотнорегулируемой системой питания и управления, верхняя полая камера цилиндрического корпуса электромолота снабжена трубопроводами с обратным и защитным клапанами.
На чертеже изображен предложенный электромолот.
Электромолот состоит из цилиндрического корпуса 1 с первым статором 24 линейного асинхронного двигателя, внутрь которого герметично помещен с возможностью возвратно-поступательного перемещения в уплотнителях 2 полый цилиндрический якорь-боек 3 со сплошной нижней частью 4. Цилиндрическая полая часть якоря-бойка 3 выполнена из ферромагнитного и токопроводящего материала, например, сплава СМ-20. В верхней части, внутри якоря-бойка размещен полый статор 5 второго линейного асинхронного двигателя с кольцевыми трехфазными обмотками и продольными на глубину, превышающую глубину пазов, прорезями (на чертеже не показаны). Причем, верхний торец статора смещен вниз относительно верхнего торца якоря-бойка на величину его максимального хода вниз после удара по шаботу 6, а верхний торец якоря-бойка установлен относительно верхней крышки 7 цилиндрического корпуса электромолота на величину максимального хода в верх якоря-бойка. Между верхним торцом якоря-бойка и крышкой 7 образована полая камера 8. Верхний торец внутреннего статора линейного асинхронного двигателя жестко связан с верхней крышкой 7 корпуса 1 полым цилиндром 9 с поперечными отверстиями 10, осуществляющими свободную связь внутренней полости 11 статора с камерой 8. Между нижним торцом статора и верхним торцом монолитной части якоря-бойка образована полость 12 с высотой равной величине максимального хода якоря-бойка вверх. Якорь-боек своей сплошной частью оперт на верх шабота 6, который выполнен подвижным относительно цилиндрического корпуса молота, но герметичным относительно него с помощью уплотнений 2 и цилиндрической части 13 шабота. В исходном состоянии шабот прижат к корпусу молота пружинами
14. Цилиндрический корпус молота снабжен дополнительной пригрузочной массой 15, жестко связанной с этим корпусом. Шабот 6 электромолота в нижней части снабжен, условно показанной, упругой прокладкой 16, которая шаботом установлена на свае 17. Полость 12 якоря-бойка частично заполнена негорючей теплоотводящей и нетокопроводящей жидкостью 18. Все полости 8, 10, 11, 12 с помощью трубопровода с обратным клапаном 19 заполнены теплопроводящим газом повышенного давления. Кроме того, верхняя полость снабжена трубопроводом с защитным клапаном 20. Молот снабжен частотнорегулируемой системой электропитания и управления (на чертеже не показаны) с кабелем 25, подключенным к статорам 5, 24. Система управления и сам электромолот снабжены датчиками верхнего 21 и нижнего 22 положений якоря-бойка. Между монолитной частью якоря-бойка и шаботом образована вакуумная камера 23. Внутренняя часть цилиндрического корпуса 1 на высоту статора 5 выполнена ферромагнитной и снабжена катушками 24 первого линейного асинхронного двигателя, идентичными катушкам второго статора 5.
Электромолот работает следующим образом.
При подаче от системы управления молотом силового напряжения необходимой частоты на катушки 5 и 24 статора линейного асинхронного двигателя между этим статором и якорем-бойком 3 возникает бегущее магнитное поле со скоростью перемещения V=2*τ*f, (где τ (м) - полюсное деление, f(1/c) - частота выходного напряжения системы частотнорегулируемого электропитания). Это поле в ферромагнитном и токопроводящем якоре-бойке 3 создает тянущее усилие большее усилий вакуумной камеры 23, камеры 12 с повышенным давлением газа и веса якоря-бойка. Якорь-боек 3, 4 начинает перемещаться вверх, доходит до датчика верхнего положения 21. Сигналом этого датчика система частотнорегулируемого электропитания отключается от статора 5 и реверсируется. Якорь-боек тормозится усилиями вакуумной камеры 23, камерами повышенного давления 8, 11, 12,
электромагнитным усилием бегущего поля статоров и затем интенсивно разгоняется в обратном направлении и, пройдя датчик нижнего положения 22, наносит удар по верху шабота 6, который через упругую прокладку 16 прикладывает большое ударное усилие на сваю 17. Ход шабота при этом ударе рассчитывается таким образом, чтобы за счет уплотнительного цилиндра 13 шабот не вышел из нижней части цилиндрического корпуса 1 электромолота. Затем боек отскакивает от шабота. Цилиндрический корпус 1 вместе с пригрузом 15 опускается на шабот. Одновременно сигналом датчика 22 подается сигнал на очередное включение частотнорегулируемого электропитания и якорь-боек вновь начинает движение вверх. Пружина 14 надежно прижимает шабот к корпусу молота. Перед началом работы через обратный клапан 19 полость 18 заполняется теплоотводящей жидкостью, а полости 8, 10, 11, 12 заполняются теплоотводящим газом. Комбинированное газожидкостное охлаждение интенсивно передает тепло от катушек статора и якоря-бойка к цилиндрическому корпусу 1 с развитой внешней поверхностью. При очень больших ПВ и интенсивной работе молота пары жидкости 18 при превышении установленного давления могут быть сброшены в окружающую среду через защитный клапан 20.
Конструктивная схема предложенного молота отличается простотой и содержит всего 5 укрупненных конструктивных элементов: корпус с пригрузом, якорь-боек, статор, шабот, систему частотнорегулируемого электропитания и поэтому имеет большую надежность в работе. Из-за однократного преобразования электроэнергии имеет высокий кпд. Применение комбинированного охлаждения обеспечивает высокие тепловые характеристики молота, особенно, при работе в подводных условиях, а полная герметичность молота дает также идеальные условия для его работы на больших морских глубинах. Кроме этих высоких эксплуатационных характеристик молот имеет идеальные условия для его хранения на открытых строительных площадках и, в том числе, под дождем и снегом, что
является практически постоянным обстоятельством при строительных работах. При работах на открытых строительных площадках необходимо только постоянно поддерживать и контролировать повышенное давление охлаждающего газа внутри электромолота через обратный клапан 19. Таким образом, предлагаемая конструкция электромолота обеспечивает выполнение поставленной задачи.
Конструкция электромолота позволяет создавать высокоэффективные ударные машины с массами бойков от нескольких килограмм до сотен тонн и производить работы по забивке свай (железобетонных и металлических) любых требуемых типоразмеров. Кроме перечисленных выше положительных качеств предложенная конструкция электромолота имеет наименьшую стоимость по сравнению с любыми другими ударными машинами, в том числе и по сравнению с иностранными производителями. Выполнение обмотки статора 24 линейного асинхронного двигателя и по внутренней поверхности цилиндрического ферромагнитного корпуса статора уменьшает габариты электромолота и улучшает коэффициент использование его активных материалов.