CZ136198A3 - Pneumatické ponorné vrtací nářadí - Google Patents

Description

Pneumatické ponorné vrtáci nářadí

Oblast techniky

Vynález se týká pneumatického úderného nářadí, zejména pneumatického ponorného vrtacího kladiva.

Dosavadní stav techniky

U ponorných vrtacích kladiv není možné zvyšovat výkonové parametry zvětšováním příčných rozměrů, například růstem průměru pracovního válce, protože tyto rozměry jsou omezeny průměrem vrtu a potřebným mezikružím mezi stěnou vrtu a vnějším průměrem kladiva, kudy je z vrtu výfukem vynášena vrtná drť.

Je ale známé zvyšování instalovaného výkonu ponorných kladiv, kromě zvyšování tlaku vzduchu, systémem rozvodu stlačeného vzduchu a navazujícím uspořádáním plnících a výfukových kanálů a zápichů, přivádějících stlačený vzduch do pracovních prostorů válce a odvádějících vzduch výfukový.

Známé a běžně používané destičkové, kroužkové, šoupátkové a klapkové rozvody obvykle pracují na principu poklesu tlaku vzduchu v plněném pracovním prostoru válce po otevření výfukového kanálu. Z hlediska instalovaného výkonu a účinnosti je u nich nevýhodné, že okamžik uzavření plnění jednoho pracovního prostoru válce je zároveň okamžikem otevření plnění pracovního prostoru opačného. To znemožňuje využít řízenou expanzi vzduchu v plněném prostoru válce bez současného růstu protitlaku v prostoru opačném. Takto uspořádané rozvody jsou p/ 13.61navíc citlivé na použité mazivo, vlhkost a nečistoty v přiváděném stlačeném vzduchu, jsou složité a proto i výrobně a cenově náročné, poruchové a provozně nespolehlivé.

Výhodnějším řešením je systém bez samostatného rozváděcího orgánu, kde distribuce stlačeného vzduchu do pracovních prostorů válce je přímo řízena úderným pístem v závislosti na jeho okamžité poloze .

Například ze spisu EP 40026 je známo bezventilové vrtací nářadí mající válec a píst, tvořící spolu s válcem dolní a horní pracovní prostor. Píst obsahuje osově uspořádaný plnicí otvor, oddělený osově uspořádaný výfukový otvor a plnicí a výfukové kanály vytvořené alespoň částečně ve stěně pracovního válce, které v závislosti na poloze pístu ve válci zajišťují ve spolupráci s přívodní trubkou rozvod tlakového vzduchu do pracovních prostorů a odvod výfukového vzduchu z kladiva. Přívodní trubka procházející osově horním pracovním prostorem může být fixována ve vstupním tělese nebo může být nesena pístem.

Ze spisu US 5,318,140 je známo ponorné kladivo skládající se z pracovního válce a pístu uloženého suvně ve válci. Přívodní těleso kladiva je provedeno s prodloužením, na kterém je ventilová část, spolupracující s centrálním otvorem pístu. V centrálním otvoru pístu je vytvořeno odlehčení umožňující v jisté poloze pístu propojení prostorů nad a pod ventilovou částí.

Obecně se známá řešení tohoto druhu liší detailním konstrukčním zpracováním plnicích a výfukových kanálů a zápichů v pístu, válci a dalších navazujících součástech kladiva a vrtací

PV

-3korunky. Umožňují obvykle v jednom nebo obou pracovních prostorech válce uzavření intenzivního plnění daného pracovního prostoru válce a následnou expanzi vzduchu v něm před otevřením výfuku nezávisle na těchto poměrech v opačném prostoru válce. Z hlediska instalovaného výkonu a účinnosti zůstává nevýhodou, že uzavření plnění daného pracovního prostoru válce v dané poloze zdvihu pístu znamená otevření plnění téhož pracovního prostoru a tedy růst protitlaku ve stejné poloze zdvihu opačného. U zpětného zdvihu jsou tyto poměry žádoucí, protože píst je nutno v zadní úvrati ubrzdit bez rázu na čelo zadního pracovního prostoru. To lze výhodně využít úmyslným vytvořením pístem uzavíraného kompresního prostoru v zadní úvrati, který působí jako akumulátor umožňující využití částí energie, udělené pístu při zpětném zdvihu pro jeho urychlení v počáteční fázi úderného zdvihu. U zdvihu úderného však protitlak, daný předčasným otevřením plnění předního pracovního prostoru válce, způsobuje nežádoucí ubrzďování pístu. Další nevýhodou tohoto systému je, že pro urychlování pístu není možno využít celou délku úderného zdvihu, protože v jeho poslední fázi před úderem dochází k otevření výfukového kanálu, což znamená rychlý pokles tlaku vzduchu v zadním pracovním prostoru válce. Spolu se zmíněným růstem protitlaku v předním pracovním prostoru v této fázi pohybu pístu nastává jeho výrazné ubrzďování, tedy pokles jeho úderné rychlosti a úderné energie, to jest snížení instalovaného výkonu nářadí a snížení jeho celkové účinnosti.

Nevýhodou známých řešení je i propojení

4« 4 ·

Pl/

4 4 4 4 · 44·· • 4 « 4 4 ·· • « · · 4 4 44« · 4·· • ·«**··* · · · ··4 4· ·*· 44 « · *· ·« · 4 4 4 4*44 4·

-Lipředního pracovního prostoru s dutinou přívodního tělesa vždy alespoň částečně vytvořené ve stěně pracovního válce. Tím je válec zeslaben v přední části, která je nejvíce namáhána otěrem od vyfukované odvrtané horniny.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky odstraňuje provedení pneumatického úderného nářadí, v tomto případě pneumatického ponorného kladiva, podle vynálezu, sestávajícího z předního víka s pracovním nástrojem a jeho aretací, zadního přívodního tělesa se zabudovaným vodním ventilem a z pracovního válce, v němž je veden axiálními a bočními plnícími a výfukovými kanály opatřený úderný píst, který svojí zadní prodlouženou částí s plnícím zápichem na jejím povrchu zasahuje do dutiny přívodního tělesa. Podstata vynálezu spočívá v tom, že přední pracovní prostor válce je plnící drážkou upravenou na povrchu úderného pístu, na ní navazujícím bočním plnícím kanálem procházejícím stěnou úderného pístu a na boční plnící kanál navazujícím axiálním plnícím kanálem zhotoveným uvnitř zadni prodloužené části úderného pistu propojen s dutinou přívodního tělesa, ve které je axiálně zabudován uzavírací čep, umístěný tak, že jeho přední čelo je ustaveno uvnitř axiálního délkového úseku, vymezeného přední a zadní úvratí zadního čela zadní prodloužené části úderného pístu a vnější průměr uzavíracího čepu je menší než vnitřní průměr axiálního plnícího kanálu.

V jednom výhodném provedení vynálezu je uzavírací čep tvořen přední částí tělesa

-S♦ · * • · • · · • ·♦ · • ♦ ·· ·

vodního ventilu.

V dalším výhodném provedení je v axiálním výfukovém kanálu, zhotoveném v přední části úderného pístu, kam je kromě bočního výfukového kanálu, procházejícího stěnou úderného pístu, zaústěn i boční odpouštěcí kanál, procházející stěnou úderného pístu a navazující na plnící drážku zhotovenou na povrchu úderného pístu a propojenou s dolním pracovním prostorem válce, suvně uloženo výfukové inerční šoupě trubkového tvaru a v axiálním plnícím kanálu úderného pístu je suvně uloženo plnící inerční šoupě trubkového tvaru.

Rovněž je výhodné, když na zadní prodloužené části úderného pístu je mezi plnícím zápichem a přilehlým zadním pracovním čelem úderného pístu zhotovena válcová část, která v zadním pracovním prostoru válce určuje délku kompresního prostoru, omezeného předním čelem přívodního tělesa, přilehlým vnitřním průměrem pracovního válce, zadním pracovním čelem úderného pístu a vnějším povrchem uvedené válcové části zadní prodloužené části úderného pístu.

Výhodné je rovněž takové provedení vynálezu když zadní prodloužená část úderného pístu je tvořena samostatným dílem, upevněným v zadní části úderného pístu a tento samostatný díl je zhotoven z plastu.

Provedením pneumatického úderného nářadí podle vynálezu je umožněno krátkými a v podstatě přímými dostatečně dimenzovanými průřezy bez ztrát způsobovaných jinak průřezovými změnami a změnami směru proudění stlačeného vzduchu plnohodnotně plnit přední i zadní pracovní prostor • φ

Ρ/ 1361

-6válce během zvolených úseků úderného a zpětného zdvihu plným přívodním tlakem vzduchu přímo z dutiny přívodního tělesa, a to každý z obou pracovních prostorů válce nezávisle na sobě. Rovněž tak nezávisle na sobě je možno v obou pracovních prostorech válce využít z hlediska účinnosti nářadí žádoucí expanzi stlačeného vzduchu v intervalu mezi uzavřením plnění a otevřením výfuku. Při úderném zdvihu je k urychlování pístu v důsledku činnosti výfukového a plnícího inerčniho šoupěte a odpouštěcího kanálu využíván plný pracovní zdvih pístu od zadní úvratě až po okamžik úderu, a to bez působení protitlaku v předním pracovním prostoru válce, který by jinak vznikl otevřením plnění předního pracovního prostoru a kompresí v něm.

Takto dle vynálezu řízený cyklus vyfukování pracovních prostorů válce akumulaci energie zpětného zdvihu v plnění a spojený s kompresním prostoru zadní úvratě zvyšuje frekvenci úderného pistu při současném růstu jeho úderné rychlosti a tím i úderné energie, což značí nárůst instalovaného výkonu úderného nářadí a jeho účinnosti. Vytvoření zadní prodloužené části úderného pístu samostatným dílem, upevněným v zadní části úderného pístu a možnost zhotovit tento samostatný díl z plastu je účelné vzhledem k rázovému únavovému namáhání silám na zadní prodlouženou působících. Toto provedení pístu a setrvačným část úderného pistu zjednodušuje výrobu nářadí a zvyšuje jeho provozní jistotu. Z hlediska jednoduchosti konstrukce a výroby je výhodné, když uzavírací čep, ovládající ve spolupráci s ústím plnění předního pracovního prostoru válce, je axiálního plnícího kanálu otevírání a uzavírání py

-1tvořen přední prodlouženou části tělesa vodního ventilu. Řešení dle vynálezu lze využít pro všechny v úvahu přicházející přívodní tlaky vzduchu, je kompaktní, výrobně a tedy i cenově nenáročné, konstrukčně jednoduché a v důsledku toho necitlivé na provozní podmínky, obsluhu a údržbu.

Přehled obrázků na výkresech

Na připojeném výkrese je znázorněn příklad provedení pneumatického úderného nářadí, v tomto případě ponorného vrtacího kladiva, podle vynálezu, kde obr.l znázorňuje řez jeho podélnou osou a obr.2 znázorňuje částečný řez alternativního provedení zadní prodloužené části úderného pístu a přilehlé části ponorného kladiva .

Příklady provedení

Na obr.l je v pracovním válci 1 suvně uložen úderný píst 2. Pomocí předního závitu 3 je v přední části pracovního válce 1_upevněno přední víko 4. s aretačním kroužkem 5. a vrtací korunkou 6, a v ní upevněnou výfukovou trubku 38. Pomocí zadního závitu 7 je v zadní části pracovního válce 1 upevněno přívodní těleso 8, ve kterém je uloženo těleso 9 vodního ventilu s pružinou 10 a kuželkou 11 a ventilové sedlo 12. Těleso 9. ventilu je opatřeno otvory 13, propojujícími prostor přilehlý kuželce 11 s dutinou 14 přívodního tělesa 8,. Přední část tělesa 9. ventilu je prodloužena a vytváří uzavírací čep 15. Na povrchu přední části úderného pístu 2 je zahloubena plnící drážka 16, propojující přední pracovní prostor 17 pracovního válce X s ·· ·· * • · ··· • ♦ ?|/ 1SĚ1 - M ·

• ♦ • · ·· *·· * ♦ • ♦ · ♦ · ··

-gbočním plnicím kanálem 18, který prochází stěnou úderného pístu 2. a navazuje na axiální plnící kanál 19. Ten prochází zadním čelem 20 zadní prodloužené části 21 úderného pístu 2. a ústí do dutiny 14 přívodního tělesa 8,. Na povrchu úderného pístu 2. je vypracována i výfuková drážka 22, propojená bočním výfukovým kanálem 23., procházejícím stěnou úderného pístu 2, s axiálním výfukovým kanálem 24, procházejícím úderným čelem 25 úderného pístu 2_a navazujícím na vrtání 39 vrtací korunky 6. Zadní prodloužená část 21 úderného pístu 2 prochází otvorem v předním čele 26 přívodního tělesa 8,. Na jejím povrchu je zhotoven plnící zápich 27 vymezený dvěma válcovými plochami. Přední válcová část 28 zadní prodloužené části 21 úderného pístu 2 přilehlá zadnímu pracovnímu čelu 29 úderného pístu 2_určuje délku kompresního prostoru vzniklého při zpětném zdvihu úderného pístu 2 v zadním pracovním prostoru 30 pracovního válce 1. Na vnitřní stěně válce ije zhotoven výfukový zápich 31 přilehlý zadnímu pracovnímu prostoru 30 pracovního válce 1, V axiálním výfukovém kanálu 24 je suvně uloženo výfukové inerční šoupě 32., jehož přední poloha je omezena předním dorazem 33 a zadní dnem axiálního výfukového kanálu 24.. Do axiálního výfukového kanálu 24 je zaústěn i odpouštěcí kanál 34, procházející stěnou úderného pístu 2. a propojený plnící drážkou 16 s předním pracovním prostorem 17 pracovního válce 1. V axiálním plnícím kanálu 19 je suvně uloženo plnící inerční šoupě 35 , jehož zadní poloha je omezena zadním dorazem 36 a přední poloha dnem axiálního plnícího kanálu 19.

Na obr.2 je znázorněno alternativní provedení úderného pístu 2 , kde jeho zadní

W 13G1 «I *

Λ ·

-1prodloužená část 21 je tvořena samostatným dílem 3J_ s průchozím axiálním plnícím kanálem 19, plnícím zápichem 27, zadním čelem 20 a přední válcovou částí 28.. Přední část samostatného dílu 37 tvoří zadní doraz 36 plnícího inerčního šoupěte 35.

Zařízení podle vynálezu pracuje následujícím způsobem.

Přivedením stlačeného vzduchu do úderného nářadí otevře kuželka 11 průtok stlačeného vzduchu otvory 13 tělesa 9. ventilu do dutiny přívodního tělesa 8. Odtud je stlačený vzduch veden axiálním plnícím kanálem 19, bočním plnícím kanálem 18 a plnící drážkou 16 do předního pracovního prostoru 17 pracovního válce 1. Úderný píst 2 je silou stlačeného vzduchu v předním pracovním prostoru 17 urychlován směrem k zadní úvrati. Ze zadního pracovního prostoru 30 uniká výfukový vzduch z předchozího cyklu pístu 2 výfukovým zápichem 31, výfukovou drážkou 22, bočním výfukovým kanálem 23., axiálním výfukovým kanálem 24, výfukovou trubkou 38 a vrtáními 39 korunky 6 na dno vrtu a tím do atmosféry. Úderný píst 2 s sebou unáší výfukové inerční šoupě 32 a plnící inerční šoupě 35, která jsou v důsledku setrvačných sil opřena o příslušné dorazy tak, že drží přestavena ve svých předních polohách, t.j. otevřeny jsou průtoky bočním výfukovým kanálem 23 a bočním plnícím kanálem 18., uzavřen je průtok odpouštěcím kanálem 34.. V určité fázi zpětného zdvihu uzavře zadní pracovní čelo 29 výfukový zápich 31 a tím i veškerý výfuk ze zadního pracovního prostoru 30. Úderný píst 2. pokračuje ve zpětném pohybu a v okamžiku, kdy axiální plnící kanál 19 je uzavřen uzavíracím čepem 15, je ukončeno plnění předního

TV «υ» ·· * »« ·<»· *· *♦ • J · · ♦ · · · · · • · * · · · ··· · · ··

Φ « ·>·· · · · · · ··· · · ··· ·· · · · · ·· · ·« ··· ·* ·»

- Ί0pracovního prostoru 17 stlačeným vzduchem a v další fázi zpětného pohybu úderného pístu 2 v něm dochází k expanzi. V další fázi pohybu úderného pístu 2 směrem vzad plnící zápich 27 propojí zadní pracovní prostor 30 s dutinou 14 přívodního tělesa 8, a zadní pracovní prostor 30 se začne plnit stlačeným vzduchem, který v závislostí na tlakových poměrech v předním 17 a zadním 30 pracovním prostoru válce ipostupně zpomaluje pohyb úderného pístu 2.· V další fázi pohybu úderného pístu 2 otevře úderné čelo 2.5 průtok do výfukové trubky 38, kudy uniká vrtáním 39 korunky 6, výfukový vzduch z dolního pracovního prostoru 17 do atmosféry. Po uzavření plnícího zápichu 27 předním čelem 26 přívodního tělesa 8 je vzduch v zadním pracovním prostoru 30 komprimován, což spolu s poklesem tlaku v předním pracovním prostoru 17 způsobí razantní dobržďování úderného pístu 2 až do i plnící 35 setrvačnosti zadní polohy uzavření bočního výfukového kanálu kanálu 34 . Úderný vpřed do úderného šoupaty 32 a 35, polohách. V další zastavení v zadní úvrati. Výfukové 32 inerční šoupě pokračují v důsledku se tak do své Tím dojde k 18 a bočního odpouštěcího urychlován inerčními zadních otevře dorazy.

kanálu otevření je kompresí oběma v pohybu a přesunou dané zadními plnícího a k píst 2 zdvihu spolu s drženými setrvačností v fázi úderného zdvihu plnící zápich 27 vstup stlačeného vzduchu z dutiny 14 přívodního tělesa 8. do zadního pracovního prostoru 30 . Úderný píst 2 pak svým úderným čelem 25 uzavře výfuk z předního pracovního prostoru 17 a komprese, která by jinak v předním pracovním prostoru 17 vzrůstala, je po celou zbývající část úderného zdvihu pístu 2 odpouštěna plnící drážkou • 0 4

Pl/ 1SÉ1 - W 0 0 ···

A 0 · · · · · • 00000·· · • 0 0 Φ ·

0 ·· ·Μ

-Ή16, odpouštěcím kanálem 34, axiálním výfukovým kanálem 24 a vrtáním 3 9 korunky 6 do atmosféry. Úderný píst 2 pokračuje v úderném zdvihu až dojde k uzavření přívodu stlačeného vzduchu do zadního pracovního prostoru 30 plnícím zápichem 27 . V další fázi dopředného pohybu úderného pístu 2 dochází v zadním pracovním prostoru 30 k expanzi a při dalším pohybu úderného pístu 2 v určitém okamžiku uzavírací čep 15 otevře přívod stlačeného vzduchu do axiálního plnícího kanálu 19, avšak průtok vzduchu do předního pracovního prostoru 17 bočním plnícím kanálem 18 a boční plnící drážkou 16 je uzavřen plnícím inerčním šoupětem 35 . Před úderem pístu 2. na korunku £ sice dojde k otevření výfukového zápichu 31 zadním pracovním čelem 2.9 úderného pístu 2, ale k výfuku ze zadního pracovního prostoru 30 výfukovou drážkou 22 a bočním výfukovým kanálem 23 nedochází, protože boční výfukový kanál 23 je uzavřen výfukovým inerčním šoupětem 32.. Úderný píst 2 je až do okamžiku úderu urychlován expandujícím vzduchem v zadním pracovním prostoru 30 bez protitlaku v předním pracovním prostoru 17 . Teprve okamžikem úderu pístu 2 na vrtací korunku 6, dojde v důsledku setrvačnosti k přestavení ínerčních šoupat 32 a 35 do jejich předních poloh. Tím dojde k otevření bočního plnícího kanálu 18 plnícím inerčním šoupětem 35 a stlačený vzduch je plnícím kanálem 18 a plnící drážkou 16 přiváděn do předního pracovního prostoru 17 . Zároveň otevřením bočního výfukového kanálu 23 výfukovým inerčním šoupětem 32 je umožněn výfuk do atmosféry ze zadního pracovního prostoru 30 zápichem 31, výfukovou drážkou 22, bočním výfukovým kanálem 23., axiálním výfukovým kanálem 24

?!/ Ί361 -12.a vrtáním 39 korunky ,6. Úderný píst 2 je po úderu urychlován do zpětného pohybu a jeho pracovní cyklus se opakuje. Řízeným plněním a odpouštěním pracovních prostorů 17 a 30 podle vynálezu lze tedy zvýšit výkonové parametry a účinnost nářadí při jeho konstrukční jednoduchosti a tím výrobní i provozní nenáročnosti.

Claims (7)

1. PATENTOVÉ

   NÁROKY

   1. Pneumatické ponorné vrtací nářadí, sestávající z předního víka s pracovním nástrojem a jeho aretací, zadního přívodního tělesa se zabudovaným vodním ventilem a z pracovního válce, v němž je veden axiálními a bočními plnícími a výfukovými kanály opatřený úderný píst, který svojí zadní prodlouženou částí s plnícím zápichem na jejím povrchu zasahuje do dutiny přívodního tělesa, vyznačující se tím, že že přední pracovní prostor (17) pracovního válce upravenou na povrchu navazujícím bočním (1) je plnící drážkou (16) úderného pistu (2), na ní plnícím kanálem (18) procházejícím stěnou úderného pístu (2) a na boční plnící kanál (18) navazujícím axiálním plnícím kanálem (19) upraveným v zadní prodloužené části (21) úderného pistu (2) ,propojen s dutinou (14) přívodního tělesa (8), ve které je axiálně zabudován uzavírací čep (15), jehož přední čelo je ustaveno uvnitř axiálního délkového úseku, vymezeného přední a zadní úvratí zadního Čela (20) zadní prodloužené části (21) úderného pistu (2) a vnější průměr uzavíracího čepu (15) je menší než vnitřní průměr axiálního plnícího kanálu (19)
2. 2. Pneumatické nářadí podle nároku 1, vyznačující se tím, že uzavírací čep (15) je tvořen přední částí tělesa (9) vodního ventilu.
3. 3. Pneumatické nářadí podle nároku 1, vyznačující se tím, že má axiální výfukový kanál (24), upravený v přední Části úderného pístu (2), do něhož ústí ?|/ ΊίζΊ -

   -14' jednak boční výfukový kanál stěnou úderného pistu (2) a navazující na výfukovou drážku (22), vytvořenou na povrchu úderného pístu (2) a jednak i boční odpouštěcí kanál (34), procházející stěnou úderného pístu (2) a navazující na plnící drážku (16) , vytvořenou na povrchu úderného pístu (2) a propojenou s dolním pracovním prostorem (17) pracovního válce (1) , přičemž v axiálním výfukovém kanálu (24) je suvně uloženo výfukové ínerční šoupě (32) trubkového tvaru4. Pneumatické nářadí podle nároku 1, vyznačující se tím, že v axiálním plnícím kanálu (19) úderného pístu (2) je suvně uloženo plnící ínerční šoupě (35) trubkového tvaru.
4. 4. Pneumatické nářadí podle nároku 1, vyznačující se tím, že v axiálním plnicím kanálu (19) úderného pístu (2) je suvně uloženo plnící ínerční šoupě (35) trubkového tvaru.
5. 5. Pneumatické nářadí podle nároku 1 , vyznačující se tím, že na zadní prodloužené části (21) úderného pístu (2) je mezi plnícím zápichem (27) a přilehlým zadním pracovním čelem (29) úderného pístu (2) zhotovena válcová část (28), která v zadním pracovním prostoru (30) válce (1) určuje délku kompresního prostoru, omezeného předním čelem (26) přívodního tělesa (8), přilehlým vnitřním průměrem pracovního válce (1) , zadním pracovním čelem (29) úderného pístu (2) a vnějším povrchem uvedené válcové části (28) zadní prodloužené části (21) úderného pístu (2)
6. 6. Pneumatické nářadí podle nároku 1 , vyznačující

   P/ 1361 - 4« • · · ·····♦ · · to· • · * · · · · · ·♦ « ♦ · · ♦ «··· « · ♦· « ····«·· v · · · ♦ · ·· ··· · · v · ·· • to · ····· «···

   -1Sse tím, že zadní prodloužená část (21) úderného pístu (2) je tvořena samostatným dílem (37), upevněným v zadní části úderného pístu (2).
7. 7. Pneumatické nářadí podle nároku 1 a 6 , vyznačující se tím, že samostatný díl (37) je zhotoven z plastu.