ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ УДАРНЫЙ МЕХАНИЗМ
AIR IMPACT MECHANISM

Изобретение относится к строительству и горной промышленности, в частности к пневматическим устройствам ударного действия.
Известен беззолотниковый пневматический ударный механизм (см., например, а.с. СССР №275931, МКл Е21С 3/24 1970 г.), включающий ступенчатый цилиндр с постоянно открытым впускным каналом и выпускным каналом в цилиндре, с жестко закрепленным стержнем относительно крышки и ударник с центральным каналом для периодического взаимодействия со стержнем. Под действием разности силовых импульсов со стороны камеры сетевого воздуха камеры холостого хода и кольцевой камеры рабочего хода ударник совершает возвратно-поступательное движение и периодически наносит удары по инструменту. Пневматический ударный механизм обладает недостатком: так как закрытие и открытие осевого отверстия ударника стержнем происходит резко, с соударением об устье отверстия ударника, это вызывает торможение ударника и ухудшает характеристики механизма.
Также известен пневматический ударный механизм (см., например, а.с. СССР №359382, МКл Е21С 3/24 1972 г. - прототип), включающий корпус с впускным и выпускным каналами, рабочий инструмент с хвостовиком, ступенчатый ударник со сквозным отверстием и втулкой с каналом-пазом, жестко закрепленный относительно кольцевого фланца стержень, постоянно находящийся в сквозном отверстии ударника, взаимодействующим с каналом-пазом втулки. Ударник разделяет полость корпуса на камеры сетевого давления и атмосферного давления со стороны штоковой части ударника и камеру холостого хода со стороны хвостовика рабочего инструмента. Канал-паз во втулке при взаимодействии со стержнем обеспечивает открытие и закрытие сквозного отверстия ударника. На участке взаимодействия со штоковой частью ударника, в корпусе установлена втулка, образующая кольцевую ступень, ограничивающую ход ударника со стороны камеры атмосферного давления. Пневматический ударный механизм как содержащий наибольшее количество существенных признаков, включенных в предлагаемое техническое решение, принят в качестве прототипа.
Прототип обладает основными недостатками: кольцевая камера атмосферного давления, образованная полостью корпуса и штоковой частью ударника, не сообщена с кольцевой распределительной камерой и не участвует в образовании силового импульса давления воздуха с ее стороны, что препятствует повышению энергии удара; выполнение штоковой части ударника должно обеспечивать посадку с установленной в корпусе втулкой, обеспечивая ее соосность со стержнем, что практически невозможно и, как правило, приводит к торможению ударника и снижению надежности стержня.
Отмеченные недостатки механизма устраняются полностью или частично, если на участке взаимодействия кольцевой ступени втулка корпуса - штоковая часть ударника выполнить кольцевой дроссельный канал с расчетным проходным сечением, постоянно соединяющий кольцевую камер со стороны штоковой части ударника с кольцевой распределительной камерой.
Сущность предлагаемого технического решения пневматического ударного механизма заключается в следующем: пневматический ударный механизм, включающий цилиндрический корпус с выпускными каналами и установленной в нем втулкой, ступенчатый ударник со штоковой и основной частью, сквозным отверстием и втулкой в штоковой части с каналом-пазом, разделяющий полость корпуса на камеру холостого хода со стороны хвостовика и кольцевую рабочую камеру, кольцевой фланец с каналами подвода воздуха из сетевой камеры, жестко закрепленный относительно кольцевого фланца стержень, постоянно находящийся в сквозном отверстии ударника и взаимодействующий с каналом-пазом втулки, рабочий инструмент с хвостовиком, причем ударный механизм имеет кольцевую распределительную камеру, сообщенную с одной стороны с сетевой камерой посредством каналов подвода воздуха кольцевого фланца и с другой стороны постоянно с кольцевой камерой рабочего хода посредством кольцевого дроссельного канала, образованного втулкой ударного механизма и штоковой частью ударника, при этом стержень установлен с возможностью периодического сообщения, в зависимости от положения ступенчатого ударника, кольцевой распределительной камеры и камеры холостого хода между собой.
Исполнение пневматического ударного механизма поясняется чертежом.
Пневматический ударный механизм содержит цилиндрический корпус 1, установленный в нем с возможностью перемещаться ступенчатый ударник 2 со штоковой частью 3 и основной частью 4, имеющий сквозное отверстие 5, частично входящий в него стержень 6 своей поршневой частью 7, жестко закрепленным болтом 8 в кольцевом фланце 9 камеры 10 сетевого воздуха. Втулка 11 штоковой части 3 ударника 2 выполнена с каналом-пазом 12, что обеспечивает плавный впуск сетевого воздуха в сквозное отверстие 5 ударника 2. Стакан 13 замыкает сетевую камеру 10 относительно кольцевого фланца 9 и корпуса 1. Втулка 14 и штоковая часть 3 ударника 2 образуют кольцевой дроссельный канал 15, соединяющий кольцевую распределительную камеру 16 с кольцевой камерой 17 рабочего хода. Канал-паз 12 втулки 11 ударника 2 обеспечивает периодический впуск воздуха в камеру 18 холостого хода.
Кольцевая камера 17 рабочего хода сообщается выпускным каналом 19 в корпусе 1 с атмосферой. Камера 18 холостого хода периодически, в зависимости от положения ударника относительно стержня 6 сообщается с атмосферой посредством выпускного канала 20 в корпусе 1.
Кольцевой фланец 9 и стакан 13 образуют камеру 10 сетевого воздуха, куда поступает сетевой воздух через канал 21 в стакане 13 и каналы 22, посредством которых воздух поступает в кольцевую распределительную камеру 16, являющуюся также частично камерой рабочего хода. Рабочий инструмент 23 установлен своим хвостовиком 24 в камере 18 холостого хода и удерживается относительно корпуса 1 пружиной 25.
Пневматический ударный механизм работает следующим образом.
После включения пускового устройства (на чертеже не показано и может быть любым известным) воздух из сети поступает по каналу 21 в стакане 13 в камеру 10 сетевого воздуха. Далее через каналы 22 в кольцевом фланце 9 воздух поступает в кольцевую распределительную камеру 16. Из кольцевой распределительной камеры 16 по каналу-пазу 12 втулки 11 штоковой части 3 воздух поступает по сквозному отверстию 5 ударника 2 в камеру 18 холостого хода. Одновременно по кольцевому дроссельному каналу 15 воздух из кольцевой распределительной камеры 16 поступает в кольцевую камеру 17 рабочего хода, соединенную с атмосферой через выпускной канал 19. В начале движения ударника 2 (см. фиг.) продолжается наполнение воздухом камеры 18 холостого хода, обеспечивая расчетную величину импульса холостого хода. Под действием импульса давления воздуха со стороны камеры 18 холостого хода ударник 2 продолжает движение в сторону кольцевой распределительной камеры 16, совершая холостой ход. При последующем движении ударник 2 перекрывает выпускной канал 19 в корпусе 1, а канал-паз 12 втулки 11 штоковой части 3 ударника 2 перекрывается поршневой частью 7 стержня 6, давление воздуха в камере 18 холостого хода выравнивается до атмосферного посредством канала 20, а в кольцевой камере 17 после разобщения ее с атмосферой начнется сжатие отсеченного и поступающего через кольцевой дроссельный канал 15 воздуха до некоторой расчетной величины. Давление воздуха в кольцевой распределительной камере 16 увеличивается и под действием разности импульсов давлений, действующих на ударник со стороны распределительной камеры 16, кольцевой камеры 17 рабочего хода и камеры 18 холостого хода, ударник 2 затормаживается и остановится в расчетной точке. Сразу же под действием импульса давления воздуха со стороны распределительной камеры 16, кольцевой камеры 17 рабочего хода ударник 2 начинает двигаться в сторону хвостовика 24 рабочего инструмента 23, совершая рабочий ход. При этом ударник 2 откроет выпускной канал 19 и кольцевая камера 17 рабочего хода сообщается с атмосферой. Далее ударник 2 перекроет своей боковой поверхностью выпускной канал 20, откроет канал-паз 12 втулки 11 штоковой части 3 ударника 2, вследствие чего в камере 18 холостого хода начнется сжатие отсеченного в ней воздуха и воздуха, поступающего из кольцевой распределительной камеры 16.
Так как рабочая площадь основной части 4 ударника 2 со стороны камеры 18 холостого хода больше площади штоковой части 3 ударника 2, то под действием разности импульсов давлений воздуха ударник, преодолевая противодавление со стороны камеры холостого хода, наносит удар по хвостовику 24 инструмента 23. Под действием импульсов отскока и давления воздуха со стороны камеры 18 холостого хода ударник 2 начинает холостой ход. Далее рабочий цикл пневматического ударного механизма повторяется.