Компрессионно-вакуумная машина ударного действия

 

СОЮЗ СОг ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

О 9) (I I)

ГОСУДАРСТг ЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ г ЕДОМСТг О СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ V

О

О V

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4863504/28 (22) 12.07.90 (46) 07,03,93. Бюл, М.9 (71) Московское научно-производственное объединение по механизированному строительному инструменту и отделочным машинам (72) Ю. Н. Калган, Н. М.,Кирюшин, И. А.

Прохоров, В. А. Дубровский, В. А, Кезик, В,)

Н, Рыбкин и И, С. Агафонов (56) Патент Великобритании М 2109739, кл.

В 23 В 45/16, 1983.

Патент ФPГ N- 3224050, кл. В 28 D 1/14, 1982 — прототип. (54) КОМПРЕССИОННО-ВАКУУМНАЯ МАШИНА УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ (57) Изобретение относится к области машиностроения. Сущность: машина ударного действия содержит наружный корпус 1, электродвигатель 2, имеющий вал с вентилятором 8, размещенным у подшипникового щита 7, соединенного с наружным корпусом и имеющего по меньшей мере одно сквозное отверстие 14 (15), размещенный в наружном корпусе внутренний корпус 18, в котором смонтирован ударный механизм 22, имеющий зону 34 воздушной подушки 29 и зону соударения бойка ударного механизма с элементом, воспринимающим удары, по меньшей мере один продольный канал 31, образованный стенками двух корпусов и сообщающийся с одной Стороны со сквозным отверстием подшипникового щита и воздуховыпускным отверстием наружного корпуса — с другой.

Внутренний корпус 18 выполнен в виде замкнутой герметичной оболочки, продольный канал 31 состоит из двух сообщающихся между собой по длине оболочки участков, из которых первый расположен между подшипниковым щитом и зоной воздушной подушки, а второй — между зонами воздушной подушки и соударения бойка с элементом, воспринимающим удары, при этом воздуховыпускные отверстия расположены в зоне соударения бойка ударного механизма с элементом, воспринимающим удар. 1 з. и. ф-лы, 5 ил.

1799721

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к электрическим молоткам и перфораторам, применяемым в строительстве, для геологоразведочных и буровзрывных работ для разрушения строительных материалов и горных пород и образования в них отверстий.

Цель изобретения — повышение надежности компрессионно-вакуумной машины ударного действия.

Поставленная цель достигается тем, что в комп рессион но-вакуумной машине ударного действия, содержащей корпус, размещенный в нем электродвигатель с валом, закрепленный на валу вентилятор, подшипниковый щит со сквозным отверстием, установленный в корпусе дополнительный корпус с рабочим элементом и ударником и поршнем, разделенными воздушной подушкой и образующими соответственно зон ы воздуш ной подуш ки и рабочего элемента, по крайней мере один продольный канал, размещенный между корпусом и дополнительным корпусом и связывающий сквозное отверстие подшипникового щита с выхлопным отверстием корпуса, и рабочий инструмент, дополнительный корпус выполнен в виде замкнутой герметичной оболочки, продольный канал образован двумя участками, первый участок расположен между подшипниковым щитом и зоной воздушной подушки, второй участок расположен между зонами воздушной подушки и рабочего элемента, а выхлопное отверстие расположено в зоне рабочего элемента, Такое исполнение обеспечивает прохождение воздушного потока последовательно через все основные источники тепловыделения: электродвигатель, зону воздушной подушки и зону рабочего элемента, При этом выброс нагретого воздуха происходит в наиболее удаленном месте от двигателя. Это исключает подвод тепла к подшипниковому щиту двигателя от нагретого воздуха, а также вследствие теплопроводности элементов машины и ее корпусных деталей, от двух последних источников тепловыделения; зоны воздушной подушки и зоны рабочего элемента, Исключение, таким образом, дополнительного нагрева двигателя от элементов ударного механизма повышает его надежность и, следовательно, машины в целом, Кроме того с целью увеличения надежности компрессионно-вакуумная машина ударного действия снабжена дополнительным выхлопным отверстием, выполненным в корпусе и расположенным на первом участке продольного канала в зоне воздушной подушки. Здесь появляется возможность

55 более эффективного сдува тепла в том случае, если тепловыделение более интенсивно происходит в зоне воздушной подушки, например, при малой ее длине, когда увеличивается разница между избыточным давлением и разрежением. Через корпусные детали происходит постоянный теплообмен между указанными зонами, В то же время удаление тепла из зоны наибольшего тепловыделения исключит дополнительный нагрев деталей как в зоне рабочего элемента, так и элементов двигателя, что улучшает общий температурный режим машин. При этом площадь выхлопных отверстий в обеих зонах можно установить и распределить так, что сдув выделяемого тепла с указанных зон будет происходить наиболее оптимально, исключая перегрев наиболее ответственных узлов и деталей. Наличие в ударной машине наряду с корпусом герметично замкнутого дополнительного корпуса, стенки которых образуют канал, через который вентилятором двигателя прогоняется воздух через зоны наибольшего выделения тепла: зону воздушной подушки и зону рабочего элемента, ранее неизвестно в данной области техники.

На фиг. 1 изображена компрессионновакуумная машина ударного действия, продольный разрез; на фиг. 2 — то же, с дополнительным выхлопным отверстием: на фиг. 3 — разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 4— разрез Б — Б на фиг, 1; на фиг. 5 — разрез В-В на фиг, 2, Предлагаемая компрессионно-вакуумная машина ударного действия содержит электроизоляционный корпус 1 (фиг. 1) и примыкающий к нему электродвигатель 2 коллекторного типа, имеющий корпус 3, в котором размещены статор 4 и якорь 5, установленный на валу 6 и вместе с ним вращающийся относительно статора 4. Вал 6 установлен в опорах, одной из которых является подшипниковый щит 7. В непосредственной близости от подшипникового щита 7 на валу 6 установлен вентилятор 8. В корпусе 3 двигателя 2 со стороны второй опоры вала 6 (на чертеже не показано) имеются отверстия, через которые атмосферный воздух попадает внутрь корпуса 3.

Статор 4 и якорь 5 установлены с круговым зазором 9 между собой, По периферии вентилятора 8 в подшипниковом щите 7 имеются четыре боковых отверстия 10 — 13 (фиг. 3).

В месте расположения боковых отверстий

12 и 13 в подшипниковом щите 7 выполнены сквозные отверстия 14 и 15. Корпус 1, охватывающий по периметру подшипниковый щит 7, вплотную примыкает к корпусу 3 двигателя 2 (фиг. 1). В корпусе 1 выполнены

1799721 отверстия 16 и 17 (фиг. 3), повторяющие конфигурацию боковых отверстий 10 и 11 и сообщающих их с атмосферой. Внутри корпуса 1 размещен металлический дополнительный корпус 18 (фиг, 1), соединенный с подшипниковым щитом 7 и выполненный в виде замкнутой герметичной оболочки, внутренняя полость 19 которого не имеет сообщения с атмосферой. В полости 19 дополнительного корпуса 18 размещены рабочие узлы и механизмы ударной машины: редуктор 20, кривошипно-шатунный механизм 21, ударный механизм 22, рабочий инструмент 23.

Ударный механизм 22 компрессионновакуумного типа включает установленный в подшипниковых опорах 24 и 25 цилиндр 26, размещенный в нем поршень 27, соединенный с кривошипно-шатунным механизмом

21, ударник 28, соединенный с поршнем 27 воздушной подушкой 29, рабочий элемент

30, контактирующий с буровым инструментом 23 и ударником 28. Между стенками корпусов 1 и 18 имеется продольный канал

31, разделенный по длине на два сообщающихся между собой участка 32 и 33. Первый участок 32 расположен между подшипниковым щитом 7 и зоной 34 воздушной подушки

29.

Второй участок расположен между зоной 34 воздушной подушки 29 и зоной 35 рабочего элемента 30. Зона 34 соответствует пространству вокруг воздушной подушки

29, ограниченному по длине машины с одной стороны торцем 36 ударника 28, примыкающим к воздушной подушке 29 в положении касания ударника 28 и рабочего элемента 30, а с другой стороны торцом 37 поршня 27, когда последний находится в верхней мертвой точке, Зона 35 рабочего элемента 30 соответствует в данном случае пространству вокруг ударника 28 и рабочего элемента 30. Зоны 34 и 35 ограничены по периферии стенками дополнительного корпуса 18, окружающими источники тепловыделения; воздушную подушку 29 и рабочий элемент 30.

В корпусе 1 (фиг. 4) выполнены также воэдуховпускные отверстия 38, расположенные в зоне 35 рабочего элемента, На случай повышенного тепловыделения в зоне 34 воздушной подушки 29 в корпусе 1 выполнены также воздуховыпускные отверстия 39 (фиг. 5), располагаемые в зоне 34.

Продольный канал 31 (фиг. 1) сообщается с одной стороны со сквозными отверстиями

14 и 15 подшипникового щита 7, а с другой — с выхлопными отверстиями 38. В случае выполнения машины с повышенной надежностью продольный канал 31 сообщается

55 одновременно с выхлопными отверстиями

38 и 39 (фиг. 2).

Продвижение потока воздуха по каналам и отверстиям показано стрелками а, Ь, с, d, е.

Компрессионно-вакуумная машина ударного действия работает следующим образом. Вращение вала 6 (фиг. 1) через редуктор 20 передается на кривошипно-шатунный механизм 21, преобразующий вращательноедвижениедвигателя 2 в возвратно-поступательные движения поршня 27 внутри цилиндра 26. Ударник 28, связанный воздушной подушкой 29 с поршнем 27, повторяя движения последнего, периодически, в такт с движениями поршня

27, наносит удары по рабочему элементу 30, а через него по рабочему инструменту 23.

Работа машины сопровождается интенсивным выделением тепла в таких узлах и элементах, как статор 4 и якорь 5 двигателя

2, воздушная подушка 29 и элементы соударения — ударник 28, рабочий элемент 30, рабочий инструмент 23. Вращение вала 6 двигателя сопровождается одновременным вращением вентилятора 8, установленного на валу 6, Под действием вентилятора 8 через отверстия корпуса 3 двигателя засасывается атмосферный воздух, поток которого проходит через зазор 9 (показано стрелкой

"а") между железом статора 4 и якоря 5 и далее к вентилятору 8, лопастями которого через боковые отверстия 10 и 11 в щите 7 поток воздуха выбрасывается в атмосферу (показано стрелкой "в").

Скорость вращения коллекторного двигателя 2 значительна (15 — 30 тыс.оборотов в минуту), что обеспечивает весьма производительную работу вентилятора 8. Вследствие этого тепло, выделяемое обмотками двигателя 2 из-за существующих электромагнитных потерь и передаваемое железу статора 4 и якоря 5, эффективно сдувается потоком воздуха, проходящим в зазоре 9.

Это исключает возможность перегрева обмоточных проводов и разрушения, а следовательно, их изоляции. При этом для эффективного охлаждения двигателя 2 достаточно двух боковых отверстий 10 и 11 (фиг. 3), регулирующих производительность продувки. Через другие два боковых отверстия 12 и 13 поток воздуха от вентилятора 8 не выбрасывается в атмосферу, так как указанные боковые отверстия 12 и 13 закрыты стенками корпуса 1, примыкающего вплотную к корпусу 3 двигателя, и направляется через сквозные отверстия 14 и 15 (показано стрелками "с") в продольный канал 31 (фиг, 3). Это становится возможным благодаря тому, что дополнительный корпус 18 BbllloR

1799721 нен в виде замкнутой герметичной оболочки, не допускающей контакта воздушного потока и смазывающих материалов внутри корпуса 18. Выход этой части потока воздуха в атмосферу осуществляется через выхлопные отверстия 38 в корпусе 1 (показан стрелкой "d"), расположенные в зоне 35 наиболее интенсивного выделения тепла.

Этой частью потока воздуха одновременно сдувается со стенок дополнительного корпуса 18 тепло, выделяемое как в зоне 34 воздушной подушки 29, так и в зоне 35 рабочего элемента 30. Передача тепла от источников тепловыделения к стенкам дополнительного корпуса 18, находящихся в указанных зонах 34 и 35, осуществляется как за счет повышейной теплопроводности цилиндра 26, охватывающего два последних источника тепловыделения, подшипниковых опор 24 и 25 и самих стенок дополнительного корпуса 18, так и за счет конвенции. Поток воздуха, направленный вдоль стенок дополнительного корпуса 18, находящихся в зонах 34 и 35, удаляет подводимое к ним тепло. При этом важно, что потОк воздуха направлен в сторону, противоположную двигателю 2, что исключает проникновение и передачу тепла из зон 34 и 35 через обладающие большой теплопроводностью стенки металлического дополнительного корпуса 18 к подшипниковому щиту 7, а затем и к обмоткам статора 4 и якоря 5, Устранение возможности подвода дополнительного тепла извне к обмоткам двигателя 2 увеличивает их надежность, а с учетом того, что двигатель 2 является самым уязвимым в смысле надежности узлом, происходит автоматическое увеличение надежности машины в целом.

С целью более эффективной работы потока воздуха продольный канал 31 выполнен из двух участков 32 и 33 по длине дополнительного корпуса 18. Поступление потока воздуха в первый участок 32 сосредоточено в месте нахождения сквозных отверстий 14 и 15 (показано стрелками "с") подшипникового щита 7. С целью распределения потока воздуха по всему сечению продольного канала 31 площадь зазора между стенками корпусов 18 и 1 выполнена намного большей площади сквозных отверстий 14 и 15. При прохождении потока воздуха через сквозные отверстия 14 и 15 в продольный канал 31 скорость воздуха на первом его участке 32 резко падает и к моменту вхождения потока воздуха во второй участок 33 успевает распределиться по всему сечению продольного канала 31, При этом сдув выделяемого тепла осуществляется по

55 всей поверхности дополнительного корпуса

18.

Дальнейшее продвижение потока воздуха по второму участку 33 продольного канала 31 осуществляется по всему его сечению. Площадь сечения продольного канала 31 на втором его участке 33 выполнена меньшей, чем на первом участке 32.

Учитывая при этом сплошность потока, скорость воздуха в продольном канале 31 второго участка 33 возрастает, что обеспечивает эффективное теплоудаление на участке максимального выделения тепла — в зоне 35 рабочего элемента 30, Если ударный механизм 22 выполнен с очень короткой воздушной подушкой 29 и степень сжатия ее намного превышает степень разрежения, тепловыделение от этого источника становится сравнимым с тепловыделением от элементов, находящихся под действием удара. В этом случае становится целесообразным удалением части нагретого воздуха в зоне 34 воздушной подушки 29 (фиг. 2) делать сразу после ее прохождения через выхлопные отверстия 39 (фиг. 5) корпуса 1 (показано стрелками "е"). При этом исключается прохождение черезмерно нагретого воздуха к зоне 35 и дополнительный ее нагрев, Охлаждение зоны 35 происходит как оставшимся потоком воздуха через воздуховыпускные отверстия 38, так и конвенционным путем, Распределением площадей воздуховыпускных отверстий 38 и 39 можно оптимизировать процесс охлаждения зон

34и35, Таким образом, описанная выше конструкция компрессионно-вакуумной машины обеспечивая полную электроизоляцию корпусных деталей, в то же время позволяет имеющимся в двигателе 2 вентилятором 8 производить обдув всех основных источников тепловыделения, снижая общий тепловой режим машины и повышая тем самым ее надежность

Экономический эффект от применения описанной компрессионно-вакуумной машины ударного действия ожидается получить за счет повышения ее надежности по сравнению с аналогичными машинами, выполненными традиционным способом, когда дополнительный корпус электроизоляционный и одновременно является наружным, например перфоратор 0ВН 2/20 фирмы "Бош" (ФРГ). B этой машине отводтепла от корпусной детали осуществляется конвенционным способом.

Неметаллический, а полимерный, с плохими характеристиками теплопередачи такой корпус является скорее теплоизолятором. При этом выделяемое механизмами тепло нагревает подшипниковый щит, а затем и обмот1799721

10 ки статора и якоря, Дополнительный нагрев обмоточных проводов двигателя приводит к снижению надежности последнего и машины в целом, указанный дополнительный нагрев обмоточных проводов двигателя исключен в предлагаемой машине, что и увеличивает ее надежность, определяющую экономический эффект.

Формула изобретения

1, Компрессионно-вакуумная машина ударного действия, содержащая корпус, размещенный в нем электродвигатель с валом, закрепленный на валу вентилятор, подшипниковый щит со сквозным отверстием, установленный в корпусе дополнительный корпус с рабочим элементом и ударником и поршнем, разделенными воздушной подушкой и образующими соответственно зоны воздушной подушки и рабочего элемента, по крайней мереодин продольный канал, размещенный между корпусом и дополнительным корпусом и связывающий сквозное отверстие подшипникового щита с выхлопным отверстием корпуса и рабочий инструмент, о т л5 и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности, дополнительный корпус выполнен в виде замкнутой герметичной оболочки, продольный канал образован двумя участками, первый участок расположен

10 между подшипниковым щитом и зоной воздушной подушки, второй участок — между зонами воздушной подушки.и рабочего элемента, а выхлопное отверстие — в зоне рабочего элемента, 15

2. Машина ударного действия по п. 1, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что она снабжена дополнительным выхлопным отверстием, выполненным в корпусе и расположенным

20 на первом участке продольного канала в зоне воздушной подушки.

1799721 и8 с6

3Q èå. 5

Составитель А.Кислов

Техред М.Моргентал Корректор Е.Папп

Редактор

Заказ 1129 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101