ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ МОЛОТОК
PNEUMATIC HAMMER

Изобретение относится к горной промышленности и строительству, в частности к устройствам ударного действия, предназначено для разрушения крепких материалов искусственного и естественного происхождения.
2
Известно пневматическое устройство ударного действия (см. например, а.с. 514092, М.кл. E21C 3/24, B25D 9/26, 1976 г.), содержащее: корпус, продольные и радиальные каналы, камеры рабочего и холостого ходов, ударник, воздухораспределительное устройство, причем корпус выполнен с дополнительным продольным каналом, сообщающимся с камерами рабочего и холостого ходов посредством радиальных каналов, расположенных один от другого на расстоянии, не большем двойной длины ударника.
Пневматическое устройство ударного действия по а.с. 514092 обладает недостатками: наличие воздухораспределительного устройства любого типа, которое не согласуется с перемещением ударника, что приводит к задержке или опережению перекидки элемента воздухораспределительного устройства, не обеспечивает своевременный впуск воздуха в рабочие камеры; наличие дополнительного продольного канала с радиальными выходами - входами, расположенными один над другим на расстоянии, не большем двойной длины ударника, что приводит к перепуску части воздуха из камеры рабочего хода в камеру холостого хода перед его выпуском в атмосферу, как правило, с низким давлением отработавшего воздуха, что при его выпуске из обеих рабочих камер не обеспечивает ощутимой экономии воздуха отбираемого из сети.
Также известен пневматический молоток (см. например, а.с. СССР 1158341, М.кл. B25D 9/26, 1985 г.), содержащий корпус с выпускными каналами, размещенный в нем ударник, разделяющий полость ударника на камеры рабочего и холостых ходов, периодически сообщающиеся между собой посредством канала перепуска, выполненного в одном из элементов молотка, например в ударнике, и рабочий инструмент. При этом выход канала перепуска воздуха расположен на поверхности корпуса или ударника на участке между выпускными каналами и торцом ударника в момент контакта ударника с рабочим инструментом.
Техническое решение по а.с. 1158341 обладает следующими недостатками. В рабочем цикле камеры холостого хода используется повторно только часть воздуха камеры рабочего хода перед его выпуском в атмосферу. Это обуславливает при резком перепуске воздуха в цикле камеры холостого хода увеличение противодавления непосредственно перед соударением ударника с хвостовиком рабочего инструмента, что вызывает резкое торможение ударника и снижение его предударной скорости и, как следствие, снижение частоты и энергии удара.
Наличие впускных каналов воздухоподводов в камеру холостого хода, выполненных в стенке корпуса, приводит к увеличению диаметра корпуса и его массы.
Известен также пневматический молоток (см. например, а.с. СССР 1061982, B25D 9/04, E21c 3/24, 1983 г. - прототип), содержащий цилиндрический корпус, размещенный в нем ударник со сквозным осевым отверстием, разделяющий полость корпуса на камеры рабочего и холостого ходов, крышку с осевой многоканальной трубкой, служащей для впуска сжатого воздуха в камеры, рабочий инструмент и систему выпускных дросселей, периодически сообщающих камеры с атмосферой, причем система выпускных дросселей выполнена в трубке и крышке.
Техническое решение по а.с. 1061982 принято в качестве прототипа, как имеющего наибольшее количество общих существенных признаков.
Прототип (а.с. 1061982) обладает следующим недостатком. В рабочем цикле камер рабочего и холостого ходов осуществляется впуск воздуха из сети в каждую из камер и выпуск отработавшего воздуха осуществляется тоже из каждой камеры, что приводит к значительному непроизводительному перерасходу воздуха из сети при сообщении каждой из камер с атмосферой, чем снижается экономичность рабочего цикла.
Отмеченный недостаток прототипа исключается полностью или частично, если отбор воздуха из сети осуществлять только камерой рабочего хода с последующим перепуском отработавшего воздуха в камеру холостого хода, из которой осуществлять выпуск в атмосферу, для чего канал перепуска периодически сообщает камеры рабочего и холостого ходов между собой при перекрытом боковой поверхностью ударника канала выпуска из камеры холостого хода. Таким образом камера рабочего хода с атмосферой не сообщается.
Техническая задача для заявляемого пневматического молотка предусматривает усиление импульса сил давления воздуха для разгона ударника при рабочем ходе, уменьшение непроизводительной части расхода воздуха со стороны камеры рабочего хода, уменьшение расхода воздуха из сети камерой холостого хода, увеличение скорости соударения, а также частоты и энергии удара. При этом сохраняется стабильность поступления отработавшего воздуха в камеру холостого хода из камеры рабочего хода, обеспечивается надежность запуска пневматического молотка.
Сущность заявляемого технического решения пневматического молотка заключается в следующем. Пневматический молоток, содержащий цилиндрический корпус, размещенный в нем ударник со сквозным осевым отверстием, разделяющий полость корпуса на камеры рабочего и холостого ходов, крышку с осевой многоканальной трубкой, служащей для впуска сжатого воздуха в камеру рабочего хода, рабочий инструмент и систему выпускных каналов, периодически сообщающих камеры холостого хода с атмосферой выполненных в трубке и крышке, причем трубка снабжена перепускным каналом, сообщающим камеры рабочего и холостого ходов при закрытом выпускном канале камеры холостого хода и при длине ударника по отсекающим торцам больше длины до отсекающей кромки выпускного канала трубки со стороны торца ударника, обращенного в камеру рабочего хода, а длина от отсекающей кромки выпускного канала трубки со стороны торца ударника, обращенного в камеру холостого хода меньше длины до отсекающей кромки выпускного канала со стороны торца ударника, обращенного в камеру рабочего хода и выполнена по длине не большей длины выпускного канала в трубке, ограниченного отсекающего кромкой торца ударника со стороны камеры рабочего хода.
Исполнение пневматического молотка поясняется частичным продольным разрезом, представленным чертежом.
Пневматический молоток содержит корпус 1, ударник 2, образующий в полости корпуса 1 камеру 3 холостого хода и камеру 4 рабочего хода, рабочий инструмент 5 с устройством для его удержания, например, концевой пружиной 6, рукоятку 7 с любым известным типом воздухораспределения, кожух 8 (с радиальными выпускными отверстиями 9 охватывающий корпус 10, рукоятки 7 и корпус 1 со стороны инструмента 5, крышку 11, поджатую рукояткой 7 к торцу корпуса 1 со стороны камеры 4 рабочего хода. В крышке 11 выполнен впускной канал 12 в камеру 4 рабочего хода и коаксиально продольной оси корпуса 1 установлена герметично и закреплена относительно крышки 11 многоканальная трубка 13. Между рукояткой 7 и крышкой 11 образована предкамера 14 сетевого воздуха, который поступает через канал 15 в рукоятке 7.
В многоканальной трубке 13 (со стороны камеры 4 рабочего хода) выполнен радиальный перепускной канал 16, переходящий в продольный канал 17, вскрытый со стороны камеры 3 холостого хода. Канал 17 периодически в зависимости от положения ударника 2 сообщает камеру 4 рабочего хода и камеру 3 холостого хода между собой.
В многоканальной трубке 13 выполнен радиальный выпускной канал 18, переходящий в продольный канал 19 и радиальный канал 20 в крышке 11, переходящий в продольный канал 21 в корпусе 1, вскрытый радиальным выпускным каналом 22 в выпускную кольцевую камеру 23, образованную между кожухом 8 и корпусом 1. Радиальный выпускной канал 18 при контакте с рабочим инструментом 5 перекрыт ударником 2 и периодически, в зависимости от положения ударника 2, сообщает камеру 3 холостого хода посредством продольного канала 19 в многоканальной трубке 13, радиального канала 20 в крышке 11, продольного канала 21 в корпусе 1, радиального выпускного канала 22, выпускной камеры 23 и выпускных отверстий 9 в кожухе 8 с атмосферой. Камера 4 рабочего хода непосредственно с атмосферой не сообщаются.
Пневматический молоток работает следующим образом.
В исходном положении (см. чертеж) молоток рабочим инструментом 5 упирается в обрабатываемую среду, а ударник 2 находится в положении контакта с рабочим инструментом 5, который удерживается относительно корпуса 1 концевой пружиной 6.
После включения молотка сжатый воздух из сети по каналу 15 в рукоятке 7 поступает в предкамеру 14, откуда по впускному каналу 12 в крышке 11 воздух поступает в камеру 4 рабочего хода и одновременно по радиальному впускному каналу 16 и его продолжению в виде продольного канала 17 воздух поступает в камеру 3 холостого хода.
Давление воздуха в камере 4 рабочего хода устанавливается по величине меньшим сетевого, но достаточным для наполнения камеры 3 холостого хода воздухом с одинаковым давлением, что обеспечивается проходным сечением перепускного канала 16 и продольного канала 17 перепуска воздуха из камеры 4 рабочего хода в камеру 3 холостого хода.
Давление воздуха в камере 3 холостого хода является расчетным и достаточным по величине для образования силового импульса давления со стороны камеры 3 холостого хода для преодоления ударником 2 противодавления воздуха со стороны камеры 4 рабочего хода, которая обладает функциями проточной камеры с меньшим давлением воздуха, нежели камера 3 холостого хода, обладающая функциями непроточной камеры с повышающимся давлением воздуха.
Под действием импульса сил давления воздуха со стороны камеры 3 холостого хода ударник 2 начнет свое движение в сторону крышки 11, совершая холостой ход.
Перемещаясь в сторону крышки 11, ударник 2 закрывает радиальный перепускной канал 17 и перепуск воздуха из камеры 4 рабочего хода в камеру 3 холостого хода прекращается, вследствие чего в камере 4 начнется сжатие отсеченного в ней воздуха и воздуха, поступающего через впускной канал 12 из предкамеры 14.
При дальнейшем перемещении ударник 2 откроет выпускной (радиальный выпускной) канал 18 в стенке многоканальной трубки 13 и отработавший воздух выпускается из камеры 3 холостого хода через продольный канал 19 и радиальный канал 20 в крышке 11 продольный канал 21 в корпусе 1, вскрытый радиальным выпускным каналом 22 в выпускную кольцевую камеру 23 в кожухе 8 посредством выпускных отверстий 9 в кожухе 8, в атмосферу, вследствие чего давление воздуха в камере 3 холостого хода устанавливается близким по величине атмосферному давлению воздуха.
Преодолевая противодавление воздуха со стороны камеры 4 рабочего хода от сжатия имевшегося и поступающего через впускной канал 12 воздуха из предкамеры 14, ударник 2 исчерпав импульс холостого хода и достигнув расчетного положения остановится. Сразу же (после остановки) под действием давления воздуха со стороны камеры 4 рабочего хода ударник 2 начнет ускоренное движение в сторону рабочего инструмента 5, совершая рабочий ход.
Перемещаясь в сторону рабочего инструмента 5, ударник 2 последовательно перекрывает радиальный перепускной канал 16, затем радиальный выпускной канал 18 и открывает радиальный перепускной канал 16.
Перемещение ударника 2 приводит к увеличению объема камеры 4 рабочего хода, давление воздуха в которой существенно не снижается, так как с понижением давления воздуха в камере 4 рабочего хода увеличивается его поступление из предкамеры 17 через канал 15, что позволяет поддерживать в камере 4 рабочего хода расчетное давление воздуха, а следовательно, обеспечивать ударнику 2 необходимую величину импульса силы давления воздуха при рабочем ходе.
После открытия ударником 2 радиального перепускного канала 16, в результате чего воздух из канала 4 рабочего хода поступает в продольный канал 17 и в объеме камеры 3 холостого хода. Давление воздуха в камере 3 холостого хода будет незначительным, так как ударником 2 сжимается только отсеченный в камере воздух, что обуславливает противодавление воздуха в камере 3 холостого хода, существенно не влияющее на торможение ударника 2.
Преодолевая силу противодавления сжатого воздуха и вновь поступающего по каналам 12, 16 и 17 в камеру 3 холостого хода ударник 2 наносит удар по рабочему инструменту 5, в результате чего ему передается кинетическая энергия удара, приобретенная им за период рабочего хода.
Последующий холостой ход будет осуществляться за счет импульса силы давления воздуха со стороны камеры 3 холостого хода и импульса отскока ударника 2 от рабочего инструмента 5. Далее ударный импульс от рабочего инструмента 5 будет передан обрабатываемой среде, и рабочий цикл будет повторяться.