пневматическое устройство ударного действия

Формула изобретения

Пневматическое устройство ударного действия, включающее корпус, ударник с внутренней полостью, воздухораспределитель, часть которого входит в полость ударника, клапан, размещенный в части воздухораспределителя, входящий в полость ударника, питающую и выхлопную магистрали, воздухоподводящий рукав, отличающееся тем, что клапан выполнен в виде поршня, образующего с деталями воздухораспределителя две камеры, одна из которых соединена с питающей магистралью, а другая - с выхлопной, и, кроме того, поршень соединен подвижным штоком с воздухоподводящим рукавом.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области строительной техники и касается пневматических устройств ударного действия, применяемых для образования скважин в грунте, для бестраншейной прокладки и замены трубопроводов.

Известен пневматический ударный механизм, описанный в статье Губенкова Е. К. "Бурение в вечной мерзлоте" Метрострой (информационный технический сборник), 1979, N 7, с. 31-32. Он содержит корпус, ударник с внутренней полостью, соединенной с атмосферой, обратный клапан в виде подпружиненной втулки, внутренняя полость которой через полость ударника соединена с атмосферой. Основное назначение обратного клапана - защита механизма от попадания в него шлама, но он оказывает некоторое влияние и на запуск механизма, поскольку открывается при определенном, достаточно большом давлении. Однако, как пусковое устройство данный клапан не эффективен и не надежен, поскольку его открытие не происходит резко из-за пружины, сжатие которой зависит линейно от давления воздуха, и он не может осуществлять достаточно резкий впуск в каналы и полости системы воздухораспределения.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является устройство для пробивания скважин в грунте, описанное в а.с. СССР N 977614, кл. E 02 F 5/18, 1982. Оно содержит корпус, ударник с внутренней полостью, воздухораспределитель, часть которого входит в полость ударника, питающую и выхлопную магистрали, воздухоподводящий рукав, причем устройство имеет клапан, размещенный внутри части воздухораспределителя, входящей в полость ударника.

Недостатком данной конструкции является то, что имеющийся клапан является подпружиненным обратным клапаном, который, как и обратный клапан в предыдущем аналоге, не способен осуществить резкое открытие воздушного тракта. При плавном же заполнении полости ударника при запуске при наличии перетечек воздуха может произойти уравновешивание сил со стороны камеры холостого хода и камеры рабочего, при котором ударник будет иметь неподвижное положение и запуска машины не произойдет. Это затрудняет или даже делает невозможным эксплуатацию машины.

Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение надежности работы устройства.

Данная задача решается тем, что в пневматическом устройстве ударного действия, включающем корпус, ударник с внутренней полостью, воздухораспределитель, часть которого входит в полость ударника, клапан, размещенный в части воздухораспределителя, входящей в полость ударника, питающую и выхлопную магистрали, воздухоподводящий рукав, согласно изобретению, клапан выполнен в виде поршня, образующего с деталями воздухораспределителя две камеры, одна из которых соединена с питающей магистралью, а другая - с выхлопной, и, кроме того, поршень соединен подвижным штоком с воздухоподводящим рукавом.

Клапан в данном устройстве является пусковым, обеспечивающим резкий впуск сжатого воздуха в полость ударника, что позволяет избежать "зависание" ударника и обеспечивает надежный запуск машины.

Выполнение клапана в виде поршня, образующего с деталями воздухораспределителя две камеры, одна из которых соединена с питающей магистралью, а другая - с выхлопной, позволяет для включения пускового клапана использовать энергию сжатого воздуха, добиться его быстрого срабатывания за счет большой и постоянной величины силы, действующей на поршень со стороны одной из камер. Это также дает возможность исключить использование механических пружин, упростить конструкцию и повысить ее надежность. Соединение поршня через подвижный шток с воздухоподводящим рукавом позволяет оператору управлять включением клапана, натягивая и отпуская воздухоподводящий рукав в момент достижения необходимого давления.

Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором представлен продольный разрез устройства.

Пневматическое устройство ударного действия содержит корпус 1, ударник 2, имеющий внутреннюю полость 3 и окна 4 в боковой стенке и образующий с корпусом камеру 5, втулку 6, присоединенную к задней части корпуса 1, воздухораспределитель 7, присоединенный к втулке 6, пусковой клапан 8, выполненный в виде поршня 9, расположенного в части 10 воздухораспределителя 7, входящей в полость 3 ударника 2. Поршень 9 образует с деталями воздухораспределителя 7 камеры 11 и 12. Камера 11 соединена окнами 13 с выхлопной магистралью 14, а камера 12 окнами 15 соединена с питающей магистралью 16, сообщенной посредством окон 17 с внутренней полостью 3 ударника 2. Пусковой клапан посредством подвижного штока 18 соединен с воздухоподводящим рукавом 19.

Устройство работает следующим образом.

После включения сжатый воздух, воздействуя на ударник 2 с периодически меняющейся силой то со стороны камеры 5, то со стороны полости 3, обеспечивает ударнику 2 возвратно-поступательное движение. В конце каждого цикла ударник 2 наносит удар по корпусу 1, энергия которого используется для осуществления проводимой технической операции. При необходимости, в случае отказа при запуске, вводят в действие пусковой клапан 8. Для этого оператор натягивает воздухоподводящий рукав 19. Через него и через подвижный шток 18 усилие передается на пусковой золотник 8, который перемещается в крайнее заднее положение до упора в деталь воздухораспределителя 7, фиксируемого в устройстве втулкой 6. При этом окна 17 перекрыты другой деталью воздухораспределителя 7. В питающую магистраль 16 подается сжатый воздух, который через окна 15 поступает в камеру 12 и оказывает давление на рабочую поверхность поршня 9. В то же время со стороны камеры 11, соединенной через окна 13 с выхлопной магистралью 14, обеспечивается пониженное давление. Под влиянием перепада давления на поршень 9 действует сила значительной величины, направленная вперед. При достижении достаточно большого давления сжатого воздуха в питающей магистрали 16 оператор отпускает воздухоподводящий рукав 19. Освобожденный пусковой клапан 8 под действием силы резко перемещается вперед до упора в деталь воздухораспределителя 7. При этом окна 17 резко открываются в полость 3 ударника 2, происходит впуск сжатого воздуха в полость 3.

Поскольку пусковой клапан 8 размещен непосредственно в части 10 воздухораспределителя 7, входящей в полость 3 ударника 2, то нарастание давления в этой полости происходит наиболее интенсивно. Под действием быстро возросшего давления в полости 3, которое не успевает уравняться с давлением в других полостях устройства, ударник 2 занимает крайнее переднее положение, если до этого занимал какое-либо другое. В крайнем переднем положении ударника 2 окна 4 открыты в полость 3. Сжатый воздух из полости 3 через окна 4 поступает в камеру 5. Рабочая площадь ударника 2 со стороны камеры 5 значительно больше, чем со стороны полости 3, поэтому при заполнении сжатым воздухом камеры 5 ударник 2 начинает двигаться назад, совершает холостой ход. При этом окна 4 перекрываются деталью воздухораспределителя 7, прекращается впуск в камеру 5, начинается расширение сжатого воздуха в этой камере. В конце холостого хода окна 4 открываются в выхлопную магистраль 14, начинается выхлоп из каморы 5. При опорожнении камеры 5 сила, действующая со стороны полости 3, становится преобладающей и ударник 2 под ее действием останавливается и переводится на рабочий ход. При рабочем ходе окна 4 перекрываются, прекращается выхлоп из камеры 5, в дальнейшем окна 4 открываются в полость 3, происходит впуск в камеру 5. Цикл повторяется. Запуск устройства произошел.