Двухпоршневой пневмоударник
Владельцы патента RU 2630325:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет) (СКГМИ (ГТУ) (RU)
Изобретение относится к устройствам ударного действия. Устройство включает корпус с двумя соосно расположенными цилиндрическими полостями, разделенными перегородкой с отверстием, два поршня, расположенных внутри цилиндрических полостей, имеющих полости рабочего и холостого ходов, хвостовик, установленный соосно с поршнями, воздухораспределительный узел с воздухоподводящими и воздухоотводящими каналами равного диаметра и рабочий золотник в виде полого цилиндра, установленного в цилиндрической полости, с образованием камер. Один из поршней выполнен полым с полым штоком, а второй поршень выполнен сплошным со сплошным штоком, установленным в полости другого поршня и отверстии перегородки между цилиндрами. Второй поршень снабжен командным золотником цилиндрической формы, установленным соосно штоку с противоположной стороны поршня, в котором выполнен осевой канал, выхлопная кольцевая проточка, воздухоподводящая проточка с отверстиями, сообщающиеся каналами с камерами полости рабочего золотника и с атмосферой. Рабочий золотник установлен с возможностью осевого перемещения вдоль командного золотника и снабжен подающей и отводящей кольцевыми проточками. Подающая проточка соединена каналами с осевым воздухоподводящим каналом и цилиндрическими полостями поршней, а отводящая проточка с атмосферой воздухоотводящими каналами и каналами с цилиндрическими полостями поршней. Проточки расположены на расстоянии друг от друга, равном трем диаметрам канала. Ширина проточек равна диаметру канала. Расстояние между каналами в зоне рабочего золотника равно диаметру канала. Ход рабочего золотника равен двум диаметрам канала. Обеспечивается повышение эксплуатационных характеристик и надежности работы. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к устройствам ударного действия с использованием движущегося возвратно-поступательно поршня, приводимого в действие давлением воздуха, и может быть использовано в виде отбойных молотков, пневмомолотов, выносных или погружных пневмоударников для бурения скважин.
Известен бесклапанный пневмоударник, включающий два соосно расположенных цилиндра, два поршня, размещенных внутри цилиндров, имеющих полости рабочего и холостого ходов, хвостовик и воздухораспределительный узел с каналами и отверстиями для подвода и отвода сжатого воздуха (см. описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №994714, МПК3 Е21С 3/24, опубликованное 07.02.1983 г.). В поршнях данного устройства выполнены кольцевые проточки, при этом полость рабочего хода каждого цилиндра сообщена с каналом для подвода сжатого воздуха через кольцевую проточку поршня другого цилиндра, а с каналом для отвода сжатого воздуха - через полость холостого хода другого цилиндра.
Недостатком данного пневмоударника является низкая надежность в работе, связанная с тем, что подача сжатого воздуха в полость рабочего хода цилиндра одного поршня происходит через полость цилиндра рабочего хода второго поршня, приводящая при крайнем правом или крайнем левом их положении к поступлению сжатого воздуха во все полости цилиндра. При этом давление во всех полостях цилиндров выравнивается и движение поршней становится невозможным.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является устройство ударного действия, включающее корпус с двумя соосно расположенными цилиндрическими полостями, разделенными перегородкой с отверстием, два поршня, расположенных внутри цилиндрических полостей, имеющих полости рабочего и холостого ходов, хвостовик, установленный соосно с поршнями, воздухораспределительный узел с воздухоподводящими и воздухоотводящими каналами равного диаметра и рабочий золотник в виде полого цилиндра, установленного в цилиндрической полости, с образованием камер (см. описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №785478, МПК3 Е21С 3/24, B25D 9/20, опубликованное 07.12.1980 г.). В данном устройстве воздухораспределительный узел выполнен в виде корпуса из двух частей с радиальными окнами, между торцами которых образована кольцевая полость, сообщающаяся с надпоршневыми полостями цилиндров, а золотник представляет собой полый цилиндр с радиальными окнами и кольцевым выступом, расположенным в кольцевой полости, в котором установлена втулка с центральной перегородкой, разделяющей ее полость на две камеры - напорную и выхлопную. При этом первая камера сообщена с подпоршневой полостью первого из цилиндров и с надпоршневой полостью второго цилиндра, а выхлопная камера соединена с надпоршневой полостью первого цилиндра и с подпоршневой полостью второго цилиндра, а также через радиальные окна полого цилиндра и корпуса с атмосферой.
Прототипу свойственны такие же недостатками, как и аналогу, а именно низкая надежность, связанная с тем, что данный воздухораспределительный узел не обеспечивает начала работы устройства при произвольном стартовом положении поршней, отличающемся от крайнего сближения или удаления поршней, без специального дополнительного стартового устройства. При расположении обоих поршней в крайнем левом или крайнем правом положении происходит выпуск сжатого воздуха из обоих цилиндров в атмосферу, давление со всех сторон поршней и перегородки золотника выравнивается и движение поршней и золотника становится невозможным.
Результатом предлагаемого технического решения является повышение эксплуатационных характеристик и надежности работы за счет обеспечения пуска и работы поршней при их любом произвольном стартовом положении.
Этот технический результат достигается тем, что двухпоршневой пневмоударник, включающий корпус с двумя соосно расположенными цилиндрическими полостями, разделенными перегородкой с отверстием, два поршня, расположенных внутри цилиндрических полостей, имеющих полости рабочего и холостого ходов, хвостовик, установленный соосно с поршнями, воздухораспределительный узел с воздухоподводящими и воздухоотводящими каналами равного диаметра и рабочий золотник в виде полого цилиндра, установленного в цилиндрической полости, с образованием камер, согласно изобретению один из поршней выполнен полым с полым штоком, а второй поршень выполнен сплошным со сплошным штоком, установленным в полости другого поршня и отверстии перегородки между цилиндрами, при этом второй поршень снабжен командным золотником цилиндрической формы, установленным соосно штоку с противоположной стороны поршня, в котором выполнен осевой канал, выхлопная кольцевая проточка, воздухоподводящая проточка с отверстиями, сообщающиеся каналами с камерами полости рабочего золотника и с атмосферой, при этом рабочий золотник установлен с возможностью осевого перемещения вдоль командного золотника и снабжен подающей и отводящей кольцевыми проточками, причем подающая проточка соединена каналами с осевым воздухоподводящим каналом и цилиндрическими полостями поршней, а отводящая проточка с атмосферой воздухоотводящими каналами и каналами с цилиндрическими полостями поршней, причем проточки расположены на расстоянии друг от друга, равном трем диаметрам канала, при этом ширина проточек равна диаметру канала, расстояние между каналами в зоне рабочего золотника равно одному диаметру канала, а ход рабочего золотника равен двум диаметрам канала.
В торцах рабочего золотника выполнены цилиндрические полости, на поршнях со стороны полости холостого хода цилиндра выполнены цилиндрические буферные выступы, а в полостях холостого хода цилиндров буферные выемки, идентичные по форме и размерам выступам поршней.
Данный двухпоршневой пневмоударник позволит повысить эксплуатационные характеристики и надежность работы за счет обеспечения пуска и работы поршней при их любом произвольном стартовом положении.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен пневмоударник в одном из произвольных положений поршней и рабочего золотника, на фиг. 2 - то же, после перемещения рабочего золотника, на фиг. 3 - то же, в исходном рабочем положении поршней, на фиг. 4 - то же, в рабочем режиме. На фиг. 1-4 пунктирной линией обозначены каналы, расположенные в плоскостях, отличных от плоскости разреза, представленного на чертежах.
Двухпоршневой пневмоударник включает корпус 1 с двумя соосно расположенными цилиндрическими полостями 2 и 3, разделенными перегородкой 4 с отверстием, два поршня 5 и 6, расположенных внутри цилиндров 2 и 3, имеющих полости рабочего и холостого ходов, хвостовик 7, установленный соосно с поршнями 5 и 6, воздухораспределительный узел с каналами для подвода и отвода сжатого воздуха и рабочий золотник 8 в виде полого цилиндра, установленного в цилиндрической полости, с образованием камер 9 и 10. Поршень 5 выполнен полым с полым штоком 11. Поршень 6 выполнен сплошным со сплошным штоком 12. Шток 12 установлен в полости поршня 5, штока 11 и в отверстии перегородки 4. Поршень 6 снабжен командным золотником 13 цилиндрической формы, установленным соосно штоку 12 с противоположной стороны поршня. В командном золотнике 13 выполнен осевой канал 14, выхлопная кольцевая проточка 15, воздухоподводящая проточка 16 с отверстиями 17. Проточки 15 и 16 соединены попеременно с камерами 9 и 10 каналами 18 и 19, а также с атмосферой каналами 20 и 21. Причем рабочий золотник 8 установлен с возможностью осевого перемещения вдоль командного золотника 13 и снабжен подающей 22 и отводящей 23 кольцевыми проточками. При этом проточка 22 соединена попеременно каналами 24 и 25 с осевым воздухоподводящим каналом 26, а проточка 23 с атмосферой воздухоотводящими попеременно каналами 27 и 28. Проточки 22 и 23 соединены с цилиндрическими полостями 2 и 3 попеременно каналами 29 и 30 и расположены на расстоянии друг от друга, равном трем диаметрам канала, при этом ширина проточек 15, 16, 22 и 23 равна диаметру канала. Расстояние между каналами в зоне рабочего золотника 8 равно одному диаметру канала, а ход рабочего золотника 8 равен двум диаметрам канала.
В торцах рабочего золотника 8 выполнены цилиндрические полости 31 и 32. На поршнях 5 и 6 со стороны полости холостого хода цилиндра выполнены буферные цилиндрические выступы 33 и 34, а в полостях холостого хода цилиндров 2 и 3 буферные выемки 36 и 37, идентичные по форме и размерам выступам 34 и 35 поршней 5 и 6.
Двухпоршневой пневмоударник работает следующим образом.
При произвольном начальном положении поршней 5 и 6 и рабочего золотника 8, например, в нижнем положении (фиг. 1), сжатый воздух из осевого воздухоподводящего канала 26 корпуса 1 поступает через осевой канал 14, отверстия 17, воздухоподводящую проточку 16 командного золотника 13 и канал 18 в камеру 9. При этом происходит перемещение рабочего золотника 8 в верхнее положение (фиг. 2) и воздух из камеры 10 через канал 19, выхлопную кольцевую проточку 15 и канал 20 выходит в атмосферу. Одновременно из осевого воздухоподводящего канала 26 через канал 24, проточку 22 рабочего золотника 8 и канал 29 воздух кратковременным импульсом поступает под поршень 5, и его положение существенно не изменяется, а рабочий золотник 8 занимает верхнее положение (фиг. 2). При верхнем положении рабочего золотника 8 воздух поступает из осевого воздухоподводящего канала 26, через канал 25, проточку 22 рабочего золотника 8, канал 30 в полость 2 над поршнем 5 и в полость 3 под поршнем 6. В результате поршень 5 остается на месте, поршень 6 перемещается вверх и они занимают исходное рабочее положение (фиг. 3). Затем воздух из осевого канала 14 через отверстия 17 и проточку 16 командного золотника 13, канал 19 поступает в камеру 10 и одновременно из камеры 9 через канал 18, выхлопную проточку 15 и выхлопной канал 21 воздух выходит в атмосферу. В результате рабочий золотник 8 перемещается в нижнее положение (фиг. 4) и пневмоударник начинает работу в штатном режиме, то есть воздух из осевого воздухоподводящего канала 26 через канал 24, проточку 22 и канал 29 поступает в полость 2 под поршнем 5 и в полость 3 над поршнем 6. При этом поршни 5 и 6 перемещаются во встречном друг другу направлении. В процессе перемещения поршней 5 и 6 воздух из полости 2 над поршнем 5 и полости 3 под поршнем 6 через канал 30, проточку 23 и канал 27 выходит в атмосферу. В результате поршни 5 и 6 совершают возвратно-поступательное движение и наносят поочередные удары по хвостовику 7.
Командный золотник 13 позволяет привести поршни 5 и 6 из любого произвольного их положения в исходное рабочее положение, что повышает надежность работы. Наличие буферных цилиндрических выступов 33, 34 и буферных выемок 36, 37 в полостях рабочего хода цилиндров 2 и 3 позволяет смягчить удар холостого хода поршней 5 и 6 о корпус 1 и уменьшает отдачу при работе устройства, что повышает эксплуатационные характеристики пневмоударника. Наличие в рабочем золотнике 8 полостей 31 и 32 позволяет облегчить золотник и повысить надежность срабатывания золотника за счет увеличения объема камер 9 и 10. Расположение проточек 22 и 23 на расстоянии друг от друга, равном трем диаметрам канала, и выполнение их шириной, равной диаметру канала, а также расположение каналов в зоне рабочего золотника 8 на расстоянии, равном одному диаметру канала, позволяет избежать полного перекрытия каналов при подаче и отводе воздуха из цилиндров 2, 3 поршней 5, 6 и, следовательно, повысить надежность работы устройства.
Данная конструкция позволит по сравнению с прототипом повысить эксплуатационные характеристики и надежность работы пневмоударника.
1. Двухпоршневой пневмоударник, включающий корпус с двумя соосно расположенными цилиндрическими полостями, разделенными перегородкой с отверстием, два поршня, расположенных внутри цилиндрических полостей, имеющих полости рабочего и холостого ходов, хвостовик, установленный соосно с поршнями, воздухораспределительный узел с воздухоподводящими и воздухоотводящими каналами равного диаметра и рабочий золотник в виде полого цилиндра, установленного в цилиндрической полости, с образованием камер, отличающийся тем, что один из поршней выполнен полым с полым штоком, а второй поршень выполнен сплошным со сплошным штоком, установленным в полости другого поршня и отверстии перегородки между цилиндрами, при этом второй поршень снабжен командным золотником цилиндрической формы, установленным соосно штоку с противоположной стороны поршня, в котором выполнен осевой канал, выхлопная кольцевая проточка, воздухоподводящая проточка с отверстиями, сообщающиеся каналами с камерами полости рабочего золотника и с атмосферой, при этом рабочий золотник установлен с возможностью осевого перемещения вдоль командного золотника и снабжен подающей и отводящей кольцевыми проточками, причем подающая проточка соединена каналами с осевым воздухоподводящим каналом и цилиндрическими полостями поршней, а отводящая проточка с атмосферой воздухоотводящими каналами и каналами с цилиндрическими полостями поршней, причем проточки расположены на расстоянии друг от друга, равном трем диаметрам канала, при этом ширина проточек равна диаметру канала, расстояние между каналами в зоне рабочего золотника равно одному диаметру канала, а ход рабочего золотника равен двум диаметрам канала.
2. Двухпоршневой пневмоударник по п. 1, отличающийся тем, что в торцах рабочего золотника выполнены цилиндрические полости, на поршнях со стороны полости холостого хода цилиндра выполнены цилиндрические буферные выступы, а в полостях холостого хода цилиндров буферные выемки, идентичные по форме и размерам выступам поршней.
