Пневматическая машина ударного действия

 

Изобретение относится к машиностроению, более конкретно к пневматическим машинам ударного действия, которые могут быть использованы в строительстве при разрушении монолитных железобетонных конструкций, скальных пород, твердых и мерзлых грунтов, а также в горном деле. Целью изобретения является снижение шума и вибрации, уменьшение расхода сжатого воздуха и упрощение конструкции. Это достигается тем, что корпус снаружи имеет буртик, механизм шумоглушения и виброзащиты, помещенный под дефлектором поверх корпуса, выполнен в виде цилиндрической пружины, диаметр витков которой максимален для данной конструкции машины и которая установлена с предварительным поджатием между буртиком корпуса и открытым торцом рукоятки. Клапанная коробка на торце, прилегающем к стволу, имеет расточку, диаметр которой соответствует диаметру ствола и которая помещена в ствол, и на торце со стороны крышки также выполнена расточка, а на торце крышки, прилегающем к коробке, выполнена внутренняя расточка соответствующего диаметра, при этом глубина внутренней расточки больше, чем глубина расточки на торце коробки, прилегающем к крышке. Кроме того, на верхнем торце крышки выполнена расточка, куда установлена тарельчатая пружина с центральным отверстием в ней, соответствующего диаметра, наружные диаметры крышки и клапанной коробки меньше внутреннего диаметра большей расточки стакана. Плунжер пускового устройства выполнен с внутренней полостью, расточенной с торца, примыкающего к дну рукоятки, и имеет радиальные отверстия на одном уровне, соединяющие эту полость с демпфирующей камерой в рукоятке, а в дне рукоятки напротив пружнера выполнено отверстие, соединяющее внутреннюю полость плунжера с атмосферой. 3 ил.

Изобpетение относится к машиностроению, а более конкретно к пневматическим машинам ударного действия, и может быть использовано в горном деле и строительстве для разрушения прочных бетонных конструкций, скальных пород и твердых грунтов.

Известны пневматические машины, например пневматическая машина ударного действия, содержащая коаксиально расположенные и подпружиненные один относительно другого ствол с рабочей камерой, в торце которой выполнено центральное отверстие, и рукоятку с перегородкой, отверстие в которой соосно центральному отверстию, образующие полость сетевого давления, коаксиально установленный cо cтволом и имеющий ограничительный бурт питатель с осевым отверстием, постоянно сообщенным с полостью сетевого давления и уплотнительный элемент [1] Однако радиальные отверстия в питателе, перекрытые в исходном состоянии цилиндрической поверхностью центрального отверстия торца ствола, практически не могут обеспечить полной отсечки воздуха, поэтому со временем воздух, давление которого будет близким к сетевому, заполнит камеру между торцом ствола и перегородкой в рукоятке, где расположена пружина и запуск машины будет затруднен, так как оператору нужно будет прикладывать значительные усилия на рукоятку, чтобы преодолеть силу пружины и силу воздушной подушки в вышеупомянутой камере.

Наиболее близким к изобретению является пневматический молоток, содержащий корпус с впускным и центральным каналами, размещенный в последнем и делящий его на камеры рабочего и холостого ходов ударник, стакан с выпускным каналом и воздухораспределительное устройство в виде клапанной коробки с выпускным и дроссельным перепускными каналами, промежуточными воздухопроводящими и воздухоподводящими соединительными шлангами и клапана, размещенного в полости клапанной коробки и делящего его на камеры рабочего и холостого ходов, и рабочий инструмент [2] Однако дроссельные перепускные каналы, соединяющие постоянно камеры холостого и рабочего ходов клапанной коробки и их выпускные каналы, увеличивают расход энергоносителя, кроме того, большой ход клапана делает работу воздухораспределительного узла и всего молотка неустойчивой при разных давлениях.

Целью изобретения является снижение шума и вибрации, повышение эффективности и уменьшение расхода сжатого воздуха.

Цель достигается тем, что плунжер выполнен с центральным каналом, заглушенным с одной стороны и радиальными отверстиями в его стенке, расположенными в одной плоскости перпендикулярно его оси, корпус снабжен рукояткой, вокруг части корпуса размещен дефлектор, закрепленный с одной стороны на торце рукоятки, а с другой на корпусе с возможностью осевого взаимоперемещения, между дефлектором и корпусом размещена цилиндрическая пружина, диаметр витков которой максимален для данной конструкции и которая установлена с предварительным поджатием между буртиком и корпуса, и рукоятки, внутри стакана выполнена ступенчатая расточка, соответственно, большего и меньшего диаметров с образованием между ними внутреннего буртика, клапанная коробка снабжена подклапанным седлом и крышкой с надклапанным седлом, закреплена на торце ствола и помещена в расточку стакана большего диаметра с образованием кольцевой камеры и с возможностью перемещения относительно стакана посредством тарельчатой пружины, установленной на крышке клапанной коробки и контактирующей с буртиком расточки, клапанная камера, образованная подклапанным и надклапанными седлами, сообщена с камерой прямого хода ствола посредством соосного ей канала в клапанной коробке, с питающей камерой посредством продольных каналов, а с кольцевой камерой посредством радиальных каналов в крышке клапанной коробки, кроме того, питающая камера, образованная крышкой клапанной коробки и расточкой меньшего диаметра стакана, сообщена с сетевым каналом посредством шарикового затвора, плунжер размещен в центральном отверстии стакана глухим торцом в сторону рукоятки, а открытым в сторону питающей камеры с возможностью осевого перемещения и возможностью взаимодействовать с одной стороны с рукояткой, а с другой с шариковым затвором.

Благодаря тому что плунжер дополнительно снабжен центральным каналом, заглушенным с одного торца, а открытый конец его сообщается с питающей камерой, образованной крышкой клапанной коробки и расточкой меньшего диаметра стакана, объем питающей камеры увеличивается, а так как в заявляемой конструкции она является пневмоаккумулятором, то увеличивается запас энергоносителя на входе воздухораспределительного устройства, что приводит к понижению пульсаций при работе клапана и снижению вибрации.

Благодаря тому, что корпус снабжен буртиком, а между ним и торцом рукоятки установлена с предварительным поджатием цилиндрическая пружина, обеспечивается упругая связь между корпусом и рукояткой, а так как дефлектор размещен вокруг части корпуса и закреплен с одной стороны на торце рукоятки, с другой на корпусе с возможностью осевого взаимоперемещения, а пружина помещена между ними, образуется замкнутая кольцевая полость с лабиринтами внутри, образованными витками пружины, и отработанный воздух, проходя через эти лабиринты, которые постоянно меняют свою геометрию вследствие изменения шага межу витками, сминается и теряет часть энергии, что обеспечивает снижение уровня шума на выхлопе, а благодаря тому, что пружина расположена поверх корпуса машины, диаметр ее витков максимален для данной конструкции и, следовательно, она имеет меньшую жесткость, что дополнительно понижает вибрацию.

Благодаря тому, что внутри стакана выполнена ступенчатая расточка, соответственно, большего и меньшего диаметров с образованием внутреннего буртика, клапанная коробка снабжена подклапанным седлом и крышкой с надклапанным седлом, установлена на торце ствола и помещена в расточку стакана большего диаметра с образованием кольцевой камеры и с возможностью перемещения относительно стакана посредством тарельчатой пружины, установленной на крышке клапанной коробки и контактирующей с буртиком расточки, обеспечивается простота конструкции и упругая связь между стволом и стаканом, которая компенсирует натяги и зазоры в соединениях и уменьшает вибрацию.

Благодаря тому, что клапанная камера, образованная подклапанным и надклапанным седлами, сообщена с камерой прямого хода ствола посредством соосного ей канала в клапанной коробке, а с питающей камерой стакана сообщена посредством продольных впускных каналов, обеспечивается относительная прямолинейность потока энергоносителя в рабочей фазе ударного цикла и меньшее рассеивание энергии вследствие меньшего гидравлического сопротивления, что увеличивает эффективность работы машины и, наоборот, соединение клапанной камеры с кольцевой камерой посредством радиальных каналов в крышке клапанной коробки увеличивает динамическое сопротивление потоку энергоносителя в фазе холостого цикла потому, что он, неоднократно преломляясь, делает полную петлю в своем движении и под ударник подается уже частично рассеянный сжатый воздух, что устраняет резкие толчки при холостом ходе ударника и, следовательно, уменьшает вибрацию и расход энергоносителя, кроме того, радиальные отверстия, выполненные в стенке плунжера, расположены в одной плоскости перпендикулярно оси его, исключают возможность холостых ударов при отключении машины, т.е. при снятии осевого усилия с рукоятки, а также хлюпанье ударника в случае протечки воздуха через клапанный затвор в отключенном состоянии, потому что сообщают питающую камеру с демпферной только в отключенном состоянии, когда плунжер выдвинут из питающей камеры максимально до упора с рукояткой и не контактиpует с шариковым затвором, а сжатый воздух, остающийся в питающей камере после отключения машины, стравливается через центральный канал плунжера, радиальные отверстия в его стенке и демпферную камеру, сообщающуюся с атмосферой и, наконец, благодаря тому что плунжер размещен в центральном отверстии стакана с возможностью осевого перемещения и взаимодействует с одной стороны с рукояткой, а с другой с шариком шарикового затвора, обеспечивается плавный и регулируемый усилием нажатия пуск машины, потому что при нажатии на рукоятку плунжер смещается внутрь питающей камеры и последовательно, по профилю сферической поверхности, утапливает шарик внутрь затвора, а впускное отверстие затвора увеличивается по мере линейного перемещения плунжера до полного открытия, что повышает эффективность машины.

На фиг. 1 показана конструктивная схема пневматической машины ударного действия; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 схема узла воздухораспределения этой машины.

Пневматическая машина ударного действия содержит ствол 1 с выхлопными отверстиями 2, ударник 3, размещенный в стволе с возможностью осевого перемещения и делящий его на камеры 4 и 5 прямого и обратного ходов, корпус 6, в котором коаксиально размещен ствол с образованием между ними кольцевой камеры 7 и на котором в средней его части выполнен буртик 8, рукоятку 9, цилиндрическую пружину 10, установленную торцами между буртиком 8 и торцом рукоятки 9, дефлектор 11, размещенный вокруг части корпуса, где установлена пружина 10 и закрепленный с одной стороны неподвижно на торце рукоятки, а с другой на корпусе 6 с возможностью осевого взаимоперемещения, стакан 12 с внутренней ступенчатой расточкой большего и меньшего диаметров и буртиком 13 между ними и с центральным осевым отверстием 14, закрепленный с одной стороны на торце ствола, с противоположной стороны которого в центральном отверстии размещен с возможностью осевого перемещения плунжер 15 соответствующего диаметра, имеющий центральный канал 16 и радиальные отверстия 17 в его стенке, расположенные в одной плоскости, демпферную камеру 18, образованную расточкой 19 рукоятки 9, в которую помещен стакан 12, и дном 20 рукоятки, с которым контактирует глухой торец плунжера 15, клапанную камеру 21 с клапаном 22, образованную с одной стороны из клапанной коробки 23 с подклапанным седлом 24 и центральным каналом 25, сообщающим эту камеру с камерой 4 прямого хода ствола 1, а с другой стороны из крышки клапанной коробки 26 с надклапанным седлом 27 и радиальными каналами 28 в ней, сообщающими клапанную камеру 21 с кольцевой камерой 29, а также с продольными каналами 30, сообщающими клапанную камеру с питающей камерой 31, которая образована крышкой клапанной коробки 26 с подпружинивающей ее тарельчатой пружиной 32 и расточкой меньшего диаметра стакана 12 и соединена с сетью посредством шарикового затвора 33, с шариком 34 которого взаимодействует в рабочем режиме машины плунжер 15.

Пневматическая машина ударного действия работает следующим образом.

При нажатии на рукоятку 9 плунжер 15 смещается в питающую камеру 31 и открытым торцом сдвигает шарик 34 шарикового затвора 33 со своего седла, сетевой воздух проходит через зазор между шариком 34 и его седлом в питающую камеру 31.

Далее через продольные каналы 30 крышки клапанной коробки 26 воздух подается в клапанную камеру 21, откуда через зазор между клапаном 22 и седлом 24 или 27 в зависимости от положения ударника в стволе попадает в камеры, соответственно, прямого или обратного ходов ствола 1. В случае, показанном на фиг.1, воздух подается через зазор между клапаном 22 и надклапанным седлом 27, по радиальным каналам 28 в кольцевую камеру 29 и сообщающуюся с ней кольцевую камеру 7, а далее чеpез отверстие 35 в стволе 1 в камеру 5 обратного хода под ударник 3. Ударник 3 начинает ускоренное движение вверх и в камере 4 прямого хода собирает воздушную подушку, и как только своим нижним торцом он вскроет выхлопное отверстие 2, в камере 5 обратного хода происходит падение давления до атмосферного, которое в равной мере имеет место и в кольцевых камерах 7 и 29 и над клапаном 22. Разница сил, действующих на клапан 22, заставляет его перебросится на верхнее надклапанное седло 27, и подача воздуха в камеру обратного хода 5 прекращается. Сетевой воздух пойдет тогда в зазор между клапаном 22 и седлом 24 по каналу 25, соосному клапанной коробке 23, в камеру 4 прямого хода. В камере прямого хода воздух, расширяясь, воздействует на торец ударника 3, придавая ему ускоренное движение вниз, при котором происходит превращение энергии сжатого воздуха в кинетическую энергию движущегося ударника. Полезная работа совершается в момент удара ударника 3 по торцу хвостовика рабочего инструмента. В это время выхлопные отверстия 2 ствола 1 открыты и отработанный воздух из камеры 4 прямого хода выбрасывается под дефлектор, где рассеивается и удаляется в атмосферу через отверстия в дефлекторе (не показаны). Давление в камере 4 прямого хода и под клапаном 22 падает, а в камере 5 обратного хода и в сообщающихся с ней кольцевых камерах 7 и 29, а также над клапаном 22, наоборот, образуется воздушная подушка, которая действует на клапан сверху вниз. Клапан 22 перебрасывается на седло 24, открывая доступ сжатому воздуху в зазор между собой и верхним седлом 27. Сжатый воздух подается под ударник, и далее цикл повторяется по вышеописанному алгоритму.

Основным преимуществом предлагаемой машины ударного действия по сравнению с прототипом является снижение шума и вибрации, повышение эффективности и уменьшение расхода сжатого воздуха.

Формула изобретения

ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ МАШИНА УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ, содержащая ствол с выхлопными отверстиями, корпус, в котором коаксиально размещен этот ствол с образованием кольцевой камеры между ними, ударник, размещенный в стволе с возможностью осевого перемещения и делящий его на камеры прямого и обратного ходов, клапанную коробку со сферическим клапаном, соединенную с сетевым каналом и каналами, сообщающимися с полостью ствола, стакан, с одной стороны закрепленный на торце ствола, с противоположной стороны которого размещен с возможностью осевого перемещения плунжер, рукоятку, выполненную соосно со стволом и размещенную со стороны стакана с образованием демпферной камеры между ними, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена плунжером с глухим центральным каналом, радиальными отверстиями в его стенках, расположенными в одной плоскости перпендикулярно к оси плунжера, корпус снабженный буртиком, вокруг части корпуса размещен дефлектор, закрепленный с одной стороны на торце рукоятки,а с другой - на корпусе, внутри дефлектора помещена цилиндрическая пружина с диаметром витков максимальным для данной конструкции, установленная поджатием между буртиком корпуса и торцом рукоятки, в стенке стакана выполнена расточка, клапанная коробка, снабженная подклапанным седлом и крышкой с надклапанным седлом, закреплена на торце ствола и помещена в расточку стакана с образованием кольцевой камеры и возможностью перемещения относительно стакана посредством тарельчатой пружины, установленной на крышке клапанной коробки и контактирующей с торцевой частью расточки, клапанная камера, образованная подклапанным и надклапанным седлами, сообщена со стволом посредством соосного с ним канала, с полостью стакана - посредством каналов с осями, параллельными оси ствола, а с полостью кольцевой камеры посредством каналов, выполненных перпендикулярно к оси ствола, полость, образованная крышкой клапанной коробки и стаканом, сообщена с сетевым каналом посредством шарикового затвора, плунжер закреплен одним концом на рукоятке с возможностью взаимодействия другого его конца с шариком затвора, полость плунжера сообщена с атмосферой посредством отверстия в рукоятке, а с демпферной камерой - посредством радиальных отверстий в стенках поршня.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3