Пневматический молоток с дроссельным воздухораспределением

 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к пневматическим ударным машинам, используемым для разрушения горных пород. Цель - повышение КПД использования энергии рабочего агента в камере рабочего хода при одновременном снижении удельного расхода воздуха за счет сокращения потерь энергии сжатого воздуха в процессе впуска. Пнев

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (g) 4 Е 21 С 3/24, 37/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ т7

f5 в

12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОП(РЫТИЯЫ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 423 1125/22-03 (22) 20. 01. 87 (46) 30. 01. 89. Бюл. № 4 (71) Новосибирский инженерно-строительный институт им, В.В.Куйбышева (72) Д.Э.Абраменков, Э.А.Абраменков, А.Г.Богаченков, В.П.Брызгалов и В.В.Пичужков (53) 622.233.51(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 432285, кл. Е 21 С 3/24, 1979 °

Авторское свидетельство СССР № 1201124, кл, В 25 D 9/04, 1984.,.ЯО„„1454961 А1 (54) ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ МОЛОТОК С ДРОССЕЛЬНЬМ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЕМ (57) Изобретение относится к горной промышленности, в частности к пневматическим ударным машинам, используемым для разрушения горных пород.

Цель — повышение КПД использования энергии рабочего агента в камере рабочего хода при одновременном снижении удельного расхода воздуха за счет сокращения потерь энергии сжатого воздуха в процессе впуска. Пневстков каналов 16 — 18. В зависимости от положения ударника 2 К 3 4 периодически сообщаются посредством впускного канала 19 в цилиндре 1 и промежуточной К 14 через выпускные каналы

13 с атмосферой. Увеличение скорости ударника 2 ббусловит большее расширение воздуха в К 4, а следовательно, будет реализован больший вывод внутренней энергии воздуха на ударник 2.

Таким образом, уменьшая потери в тракте впуска и сохраняя внутреннюю энергию потока воздуха по пути в К 6, 7 и К 4, повышают КПД использования сжатого воздуха в процессе работы молотка. 3 ил.

1454961 матический молоток содержит цилиндр

1 с ударником 2, который разделяет полость цилиндра 1 на камеры (К) 3 и 4 холостого и рабочего хода. Посредством кольцевого выступа (КВ) 5

К 4 разделена на накопительную К 6 и амортизационную К 7. Рукоять 8 с крышкой 9 образует с цилиндром 1 кольцевую К 10. Последняя посредством канала. 11 сообщается с К 3. В

КВ 5 выполнен сквозной дополнительный радиальный канал 15 впуска воздуха в К 4. Проходное сечение канала

15 со стороны К 10 до пересечения с каналами 17 и 18 выполнено большим, чем суммарное проходное сечение учаИзобретение относится к горной промышленности, в частности к пневматическим ударным машинам, используемым для разрушения средних по крепости пород.

Цель изобретения — повышение КПД использования энергии рабочего агента в камере рабочего хода при одновременном снижении удельного расхода воздуха за счет сокращения потерь энергии сжатого воздуха в процессе впуска.

На фиг„ 1 показан пневматический молоток, разрез; на фиг. 2 — пересекающиеся каналы впуска в кольцевом выступе цилиндра, крупный план; на фиг. 3 — вариант пересекающихся каналов впуска, расположенных около крышки цилиндра. 20

Пневматический молоток состоит из цилиндра 1, центральная полость которого разделена ударником 2 на камеры холостого 3 и рабочего 4 хо- 25 дов. Камера 4 посредством кольцевого выступа 5 в цилиндре 1 разделена на накопительную камеру 6 и амортизационную камеру 7. Рукоять 8 с пусковым приспособлением (не показано) с огра- 30 кичеHHPM KpbIHIKQH 9, образует с цилиндром 1 кольцевую предкамеру 10, куда поступает сжатый воздух посредством канала в рукоятки 8. Предкамера 10 посредством канала 11 в цилинд— ре 1 постоянно сообщается с камерой 3.

Цилиндр 1 снаружи окружен разрезным выпускным кольцом 12 с выпускными каналами 13. В зазоре между кольцом 12 и цилиндром 1 образована промежуточная камера 14.

В кольцевом выступе 5 выполнен сквозной дополнительный радиальный канал 15 впуска с соосным участком продолжения в виде дроссельного канала 16 с выходом в центральную полость цилиндра 1. Также в выступе 5 выполнен сквозной осевой канал впуска в виде пересекающих канал 15 и образующих по обе его стороны дроссельные впускные каналы 17 и 18, соединяющие соответственно камеры 7 и 6 посредством канала 15 с предкамерой 10. Выходы каналов 18 и 17 в камеры цилиндра выполнены с заданным проходным сечением, т.е. откалиброваны. Вход канала 15 со стороны камеры 10 до пересечения с каналами 17 и 18 выполнен с проходным сечением большим, чем суммарное проходное сечение калиброванных участков каналов

16„ 17 и 18. Камеры 3 и 4 периодически (в зависимости от положения ударника 2) сообщаются посредством выпускного канала 19 в цилиндре 1, промежуточной камеры 14, через выпускные каналы 13 с атмосферой. з

145496

Молоток имеет рабочий инструмент

20, установленный со стороны, противоположной рукоятки 8, и удерживается относительно цилиндра 1 концевой пружиной 21. Канал 14 расположен в

5 стенке 22 цилиндра 1 и постоянно сообщен с сетью 23 сжатого воздуха.

Ударник 2 расположен в цилиндре 1 вдоль его оси 24.

Пневматический молоток работает следующим образом.

Воздух из сети 23 поступает в предкамеру 10, откуда подается по каналу 11 в камеру 3 холостого хода и одновременно по каналам 15-18 в накопительную камеру 6, амортизационную камеру 7 и камеру 4 рабочего хода.

Давление воздуха в камерах 4, 6 и 7 будет практически равным атмосферному, так как канал 19 (имеющий площадь проходного сечения, существенно превышающую площадь сечений каналов 16, 17 и 18) открыт, и посредством камеры 14 и каналов 13 камера 4 сообщена 25 с атмосферой. В камере 3 давление воздуха увеличится и ударник 2 нач,нет перемещаться от инструмента 20, совершая холостой ход. При последующем движении ударник 2 своей боковой поверхностью перекроет канал 19, вследствие чего начнется повьппение давления в камерах 4, б и 7, Преодо левая увеличивающееся противодавление со стороны камер 4, б и 7, 35, ударник 2 своей боковой поверхностью вскроет канал 18, сообщая камеру 3 иолостого хода с камерой 14 и атмосферой. При последующем движении ударник 2 достигнет уровня кольцевого выступа 5, разобщая камеру 4 рабочего хода и камеру 6. Поскольку к данному моменту давление воздуха в камерах 4, 6 и 7 практически одинаково, так как они до момента разобщения были сообщены между собой, то различие в расходных характеристиках проходных сечений дроссельных каналов

16, 17 и 18 на рабочий процесс указанных камер влияния не оказывали.

После разобщения камер 6 и 7 благодаря соответствующим расходным характеристикам дроссельных каналов 16, 17 и 18 (в зависимости от их мест.ных сопротивлений) в камеры 6 и 7 будет подаваться различное количество воздуха через канал 15 из предкамеры 10. Так, в начальный момент перекрытия ударником 2 выступа 5 в ка1

4 меру 7 воздух будет поступать через дроссельные каналы 16, 17 и через дроссельный канал 18 в камеру 6. Поскольку при движении ударника 2 дроссельный канал 16 перекрывается, то воздух будет поступать в камеру 7 только через дроссельный канал 17, Однако в связи с уменьшающимся объемом камеры 7 давление в ней будет повьппаться. Проходные сечения каналов 17 и 18 подбираются так, чтобы расход воздуха при одинаковых давлениях в камерах 6 и 7 был практически одинаков. В принципе геометрические сечения каналов 17 и 18 могут быть одинаковыми или различными.

При повьппающемся давлении воздуха в камере 7 давление у выхода канала

17 также повысится и расход воздуха через сечение канала 17 понизится, что предопределит плавное его повьппение в камере. В то же время постоянный объем камеры 6 с отсеченным в ней воздухом будет заполняться сжатым воздухом из предкамеры 10 через каналы 15 и 18. Благодаря неизменному объему камеры 6 давление в ней будет повьппаться медленнее, чем в камере 7, что предопределит меньшее давление у выхода канала 18 и больший расход воздуха через него. Ударник 2 по мере продвижения в сторону рукояти 8 будет замедлять свое движение под действием противодавления со стороны камеры 7 ° Поскольку давление у выхода канала 18 меньше, чем у выхода канала 17, воздух из камеры 7 будет поступать в камеру 6, Такой процесс вытеснения будет осуществляться пока будет иметь место движение воздуха по каналам 15 и 18, так как давление воздуха в заторможенном потоке (в канале 17) всегда выше, чем в подвижном (в каналах 15 и 18). Таким образом будет протекать процесс наполнения камеры б воздухом до давления по величине, близкому к сетевому.

При одностороннем движении воздуха сжатие его перед выходом канала 17 будет минимальным, также будут минимальными и потери его внутренней энергии, а следовательно, с большим

КПД вытесненный воздух может быть использован в рабочем процессе со стороны камеры 6. Поскольку поток воздуха из канала 15 непосредствснно поступает в камеру 6 с ьип имальными возможными потерями по пути

54961 6

55

5 14 впуска, то внутренняя энергия возду-: ха будет, сохраняться и в последующем процессе со стороны камеры 6 будет использована с большим КПД.

После торможения ударник 2 остановится и сразу же начнет ускоренное движение:в сторону инструмента 20, совершая рабочий ход.

Давление в камере 7 вследствие увеличивающегося объема будет понижаться. Поскольку давление воздуха в камере 6 близко по величине к сетевому, то давление у выхода канала

18 будет большим, чем у выхода 17, и поток воздуха из канала 15 непосредственно начнет поступать в камеру

7 с минимальными потерями по пути впуска, а следовательно, с большим

КПД будет использована энергия сжатого воздуха со стороны камеры 7.

Одновременно будет иметь место сопутствующее перетекание воздуха из камеры 6 через канал 18 и канал 17 в камеру 7. Потери энергии воздуха при сопутствующих потоках всегда меньше потерь при заторможенных потоках. Следовательно, указанное перетекание будет сопровождаться с большим сохранением внутренней энергии сжатого воздуха и с большим КПД будет использован перетекший воздух в рабочем процессе камеры 7.

По мере движения ударник 2 откроет канал 16 и сжатый воздух вследствие минимальных его местных сопротивлений (канал 16 прямой, так как является продолжением канала 15, тогда как каналы 17 и 18 совместно с каналом

15 являются угловыми) будет в основном поступать в камеру 7.через канал

16, При таком протекании процесса впуска КПД использования энергии сжатого воздуха, впускаемого из предкамеры 10 в камеру 7, будет максимально большим для подобранного проходного сечения канала 16.

Перемещаясь в сторону инструмента

20, ударник 2 выйдет из контакта с выступом 5, и камеры 7, 6 соединяются, образуя общую камеоу 4 рабочего хода. При сообщении камер 7 и 6 сжатый воздух из камеры 6 имеет большее давление и повысит общее давление в камере: 4, ударник 2 получит больший импульс и увеличит свою скорость движения: к инструменту 20. Увеличение скорости ударника 2 обусловит большее расширение воздуха в камере

45 ть ван больший вывод внутренней энергии воздуха на ударник. Таким образом, уменьшая потери в тракте впуска и сохраняя внутреннюю энергию потока воздуха по пути в камеры 6, 7 и камеру 4 рабочего хода, повышается тем самым KHH использования сжатого воздуха в рабочем процессе молотка.

Продолжая движение, ударник перекроет выпускной канал 19, и в камере

3 начнется процесс одновременного сжатия отсеченного в ней воздуха и воздуха, поступающего по каналу 11 из предкамеры 10. Давление воздуха при этом в камере 3 повышается, что способствует некоторому торможению ударника 2.

Используя энергию более полного расширения возпуха в камере 4 с боль пим содержанием внутренней энергии воздуха, ударник 2 с большей скоростью будет двигаться к инструменту

20. Количество воздуха, -впускаемое в камеру 4 с минимально возможными потерями по пути впуска через каналы

16, 17 и 18, обеспечивает расчетное наполнение и изменение давления воздуха в камере 4, чем обеспечивается и соответствующая скорость ударника 2. С момента открытия ударником 2 выпускного канала 19 из камеры 4 произойдет выпуск отработавmего воздуха, а давление в ней установится близким к атмосферному, так как проходное сечение канала 19 значительно больше проходных сечений каналов 16, 17 и 18 вместе взятых.

Поскольку к моменту перекрытия канала 19 ударником 2 он имел значительную скорость, то, несмотря на потерю ее при торможении, скорость ударника 2 остается достаточно большой. Преодолевая увеличивающееся противодавление со стороны камеры 3, ударник 2 наносит удар по хвостовику инструмента 20, и описанный процесс повторится.

Формула изобретения

Пневматический молоток с дроссельным воздухораспределением, включающий рукоятку, цилиндр с крышкой, образующие предкамеоу, сообщенную с сетью сжатого воздуха, расположенный вдаль оси цилиндра ударник, разделяющий полость цилиндра на камеры рабо16

1б

Составитель В. Захаров

Техред М.Дидык Корректор М.Демчик

Редактор M.Êåëåèåø

Заказ 7420/35 Тираж 449 Подписное

ВНК!ПИ ;о ударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5!

Г; .. зэaдe; eнн полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, ч

7 - 14549 чего и холостого ходов, расположенные в цилиндре накопительную и амортизационные камеры, разделенные кольпевым выступом цилиндра, осевой канал впуска, выполненный в кольцевом выс5 тупе и постоянно сообщающий амортизационную и накопительную камеры, вы-.-полненный вдоль стенки цилиндра канал сообщающий камеру холостого хода с предкамерой и сетью сжатого воздуха, и рабочий инструмент, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения КПД использования энергии рабочего агента в камере рабочего хода при одновременном снижении удельного расхода воздуха за счет сокращения потерь энергии сжатого воздуха в процессе впуска, в кольцевом выступе цилиндра выполнен дополнительный канал впуска воздуха в камеру рабочего хода, причем этот канал расположен радиально относительно оси цилиндра с пересечением осевого канала впуска в кольцевом выступе, при этом проходное сечение дополнительного канала впуска на участке от предкамеры до пересечения с осевым каналом кольцевого выступа больше, чем суммарное проходное сечение участка дополнительного канала впуска от пересечения до выхода в камеру"рабочего хода цилиндра и участков канала впуска, выходящих в амортизационную и накопительную камеры.