пневматический ударный узел с манжетным клапаном

Формула изобретения

Пневматический ударный узел с манжетным клапаном, включающий корпус с впускным и выхлопным отверстиями, установленный в корпусе с возможностью перемещения ударник, камеры прямого и обратного хода, канал в ударнике для сообщения камер прямого и обратного хода, ограничители прямого и обратного хода, выполненные на внутренней поверхности корпуса, запорный клапан из камеры обратного хода, отличающийся тем, что запорный клапан из камеры обратного хода представляет собой манжетный клапан в виде упругоэластичного фланца, закрепленного посредством кольца в кольцевой торцевой проточке ударника с образованием щелевого зазора между упругоэластичным фланцем и кольцевой торцевой проточкой ударника для прохода отработанного воздуха, при этом кольцевая торцевая проточка ударника соединена каналами с камерой обратного хода, а на торцевой поверхности упругоэластичного фланца, прилегающей к его боковой поверхности, выполнен уплотнительный поясок, герметично контактирующий с внутренней поверхностью цилиндрического корпуса.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое техническое решение относится к строительной технике и предназначено для проходки скважин в грунте, забивания стержневых элементов в грунт, трамбования грунта и т.д.

Известно устройство ударного действия (см. , например, патент РФ 2072912, B 25 D 17/00,9/04, опубл. 1997 г., БИ 4), содержащее корпус с впускными и выпускными отверстиями и установленным в нем с возможностью осевого перемещения ударником, делящим корпус на камеры прямого и обратного хода, размещенный в камере обратного хода упругий элемент, установленный соосно с выпускным отверстием и размещенный в последнем запорный клапан, причем упругий элемент одним концом закреплен на запорном клапане, а другим - на ударнике или корпусе.

Недостатком устройства является ограниченная производительность из-за снижения энергии удара торможением воздуха в камере обратного хода.

Наиболее близким техническим решением является устройство ударного действия (см., например, патент РФ 2105881, Е 21 С 3/24, Е 02 F 5/18, опубл. 1998 г. , БИ 6), включающее корпус с впускным и выхлопным отверстиями, установленный в корпусе с возможностью перемещения ударник, камеры прямого и обратного хода, канал в ударнике для сообщения камер прямого и обратного хода и запорный клапан, причем на наружной поверхности ударника выполнена кольцевая канавка, на внутренней поверхности корпуса выполнены передний кольцевой выступ и ограничитель обратного хода, а запорный клапан выполнен в виде упорного кольца, установленного в кольцевой канавке ударника с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью корпуса.

Недостатком устройства является повышенный износ запорного клапана из-за сложной деформации его во время рабочего цикла, что снижает надежность работы устройства.

Технической задачей решения является повышение работоспособности ударного узла и углубление рабочего цикла за счет обеспечения надежного выхлопа из камеры обратного хода на всем пути движения ударника при рабочем ходе.

Поставленная техническая задача решается следующим образом.

В пневматическом ударном узле с манжетным клапаном, включающем корпус с впускным и выхлопным отверстиями, установленный в корпусе с возможностью перемещения ударник, камеры прямого и обратного хода, канал в ударнике для сообщения камер прямого и обратного хода, ограничитель прямого и обратного хода, выполненный на внутренней поверхности корпуса, запорный клапан из камеры обратного хода, согласно техническому решению запорный клапан из камеры обратного хода представляет собой манжетный клапан в виде упругоэластичного фланца, закрепленного посредством кольца в кольцевой торцевой проточке ударника с образованием щелевого зазора между упругоэластичным фланцем и кольцевой торцевой проточкой ударника для прохода отработанного воздуха, при этом кольцевая торцевая проточка ударника соединена каналами с камерой обратного хода, а на торцевой поверхности упругоэластичного фланца, прилегающей к его боковой поверхности, выполнен уплотнительный поясок, герметично контактирующий с внутренней поверхностью цилиндрического корпуса.

Существенными отличиями предлагаемого технического решения являются следующие.

- Запорный клапан из камеры обратного хода представляет собой манжетный клапан в виде упругоэластичного фланца, закрепленного посредством кольца в кольцевой торцевой проточке ударника с образованием щелевого зазора между упругоэластичным фланцем и кольцевой торцевой проточкой ударника для прохода отработанного воздуха, при этом кольцевая торцевая проточка ударника соединена каналами с камерой обратного хода.

Это обеспечивает гарантированно заданный ход упругоэластичного фланца на величину 0,5-3,0 мм, достаточный для пропуска отработанного воздуха из камеры обратного хода, что, в свою очередь, обеспечивает стабильность работы ударного узла и углубление рабочего цикла за счет обеспечения надежного выхлопа из камеры обратного хода на всем пути движения ударника при рабочем ходе.

Малый ход упругоэластичного фланца позволяет сократить до минимума объем камеры обратного хода, что снизит расход сжатого воздуха. Малые изгибы (0,5-3,0 мм) упругоэластичного фланца обеспечивают работоспособность узла, сводя до минимума усталостные знакопеременные напряжения.

- На торцевой поверхности упругоэластичного фланца, прилегающей к его боковой поверхности, выполнен уплотнительный поясок, герметично контактирующий с внутренней поверхностью цилиндрического корпуса. Это обеспечивает надежную герметизацию камеры обратного хода, что снижает расход сжатого воздуха и повышает стабильность работы. Герметизация уплотнительным пояском, выполненным из упругоэластичного материала обеспечивает надежную работу за счет снижения износа цилиндрической части корпуса в районе камеры обратного хода, а также компенсацию износа упругоэластичными свойствами материала.

Кроме того, снижаются требования к точности изготовления деталей пневматического ударного узла, что упрощает конструкцию и технологию изготовления.

Сущность технического решения иллюстрируется примером выполнения пневматического ударного узла, показанного на фиг.1, 2 и 3.

На фиг.1 показана принципиальная схема общего вида пневматического ударного узла - вертикальный разрез;

на фиг.2 - узел А на фиг.1 в увеличенном масштабе;

на фиг.3 - сечение I-I на фиг.2 в увеличенном масштабе.

Пневматический ударный узел содержит цилиндрический корпус 1 (фиг.1), установленный в нем с возможностью перемещения ударник 2 и камеры прямого 3 и обратного 4 хода. В корпусе 1 выполнено впускное отверстие 5 и выхлопное отверстие 6. На внутренней поверхности 7 корпуса 1 выполнен ограничитель 8 обратного хода. В ударнике 2 выполнен канал 9 ограниченного сечения для сообщения камеры 4 обратного хода с камерой 3 прямого хода. Запорный клапан 10 из камеры 4 обратного хода представляет собой манжетный клапан и выполнен в виде упругоэластичного фланца 11 (фиг.2), закрепленного посредством кольца 12 в кольцевой торцевой проточке 13 ударника 2 с образованием щелевого зазора 14 между упругоэластичным фланцем 11 и кольцевой торцевой проточкой 13 ударника 2 для прохода отработанного воздуха из камеры 4 обратного хода. При этом проточка 13 каналами 15 и 16 соединена с камерой 4 обратного хода. На торцевой поверхности упругоэластичного фланца 11, прилегающей к его боковой поверхности 17, выполнен уплотнительный поясок 18, герметично контактирующий с внутренней поверхностью 7 цилиндрического корпуса 1.

Уплотнительная поверхность 19 кольцевой торцевой проточки 13 выполнена плоской или криволинейной, как показано на фиг.2.

При криволинейной поверхности 19 улучшаются условия герметизации при низких давлениях сжатого воздуха в камере 4 обратного хода.

Для обеспечения "прохода" упругоэластичного фланца 11 над ограничителем 8 обратного хода кольцо 12 целесообразно выполнить со скосом 20. В нижней части внутренней поверхности 7 цилиндрического корпуса выполнен ограничитель 21 прямого хода, контактирующий с торцевой частью уплотнительного пояска 18.

Пневматический ударный узел работает следующим образом.

Сжатый воздух через отверстие 5 поступает в камеру 3 прямого хода. Под действием давления сжатого воздуха ударник 2 перемещается в крайнее нижнее (по чертежу) положение и упирается в передний торец корпуса 1. По каналу 9 сжатый воздух поступает в камеру 4 обратного хода и в ней начинает повышаться давление.

Повышающееся давление в камере 4 обратного хода отводит упругоэластичный фланец 11 от исходного состояния и перекрывает щелевой зазор 14 (давление в щелевом зазоре 14 будет меньше за счет движения воздуха по сравнению с давлением сжатого воздуха с противоположной стороны - со стороны кольца 12). За счет развивающегося давления в камере 4 обратного хода уплотнительный поясок 18 прижимается к внутренней поверхности 7. Причем, как показывают эксперименты, герметизация уплотнительным пояском 18 и перекрытие щелевого зазора 14 упругоэластичным фланцем 11 происходит мгновенно и четко даже при весьма низких давлениях сжатого воздуха.

Поступающий сжатый воздух повышает давление в загерметизированной камере 4 обратного хода. Под действием давления в камере 4 обратного хода за счет разности площадей камер прямого 3 и обратного 4 хода ударник 2 перемещается в верхнее положение (по чертежу). При касании ограничителя 8 обратного хода с упругоэластичным фланцем 11 ударник 2 остановится, произойдет отрыв его от уплотнительной поверхности 19, раскрывается щелевой зазор 14 и из камеры 4 обратного хода начнет выходить отработанный воздух через каналы 16 и 15.

Ударник 2 некоторое время движется по инерции, при этом изгибается упругоэластичный фланец 11, чему способствует скос 20 на кольце 12.

После торможения ударник 2 остановится и под действием давления в камере 3 прямого хода начнет двигаться вниз (по чертежу), совершая рабочий ход, при этом движении зазор 14 будет постоянно открытым, и из камеры 4 обратного хода будет выходить отработанный воздух.

Перед нанесением удара ударником 2 по переднему торцу корпуса 1 торцевая часть уплотнительного пояска 18 встретится с ограничителем 21 прямого хода, упругоэластичный фланец 11 при деформации перекроет зазор 14, и произойдет герметизация камеры 4 обратного хода.

После нанесения удара за счет поступающего воздуха в загерметизированную камеру 4 обратного хода ударник 2 начнет совершать обратный ход.

При этом за счет первоначально созданной деформации упругоэластичного фланца 11 и избыточного давления со стороны камеры 4 обратного хода зазор 14 будет перекрыт на всем движении ударника 2 при обратном ходе.

Откроется зазор 14 после встречи упругоэластичного фланца 11 с ограничителем 8 обратного хода, и цикл повторится.