Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_2603
.pdf
другой стороне поршня 15. Когда поршень 15 находится в самом нижнем положении, камера 29 таким
образом вступает в сообщение с камерой 30. Камера 30 также снабжена выпускным отверстием 42, которое
сообщается через соответствующую трубу или канал 42a с атмосферой, когда поршень находится в конце или
около конца своего рабочего хода. Благодаря такой конструкции, движение поршня-молотка вверх затягивает
смесь воздуха и топлива из карбюратора 31 и отверстия 32 в камеру 29, расположенную под поршнем 15. При
движении поршня вниз, заряженный таким образом заряд, поступающий в камеру 29, сжимается до тех пор,
пока верхний конец поршня 15 не выйдет из отверстий 41 и 42, после чего сжатая взрывчатая смесь
переносится из камеры 29 в камеру 30 на взрывном или рабочем конце цилиндра, при этом этот новый заряд
отклоняется вверх или в сторону головки цилиндра 5 дефлектором 43 на головке поршня 15.
Этот приток свежего заряда служит, когда устройство находится в рабочем состоянии, для удаления
отработанных газов, остающихся в камере 30 в конце рабочего хода. После того, как заряд таким образом
перенесен в камеру 30, поршень своим движением вверх закрывает оба отверстия 41 и 42 и сжимает заряд в
камере 30 между поршнем 15 и головкой цилиндра 5. По завершении хода поршня вверх заряд
воспламеняется свечой зажигания 14, и поршень под действием взрывной силы горящей смеси толкается
вниз, после чего цикл работы повторяется. Таким образом, становится очевидным, что поршень-молоток
совершает возвратно-поступательное движение внутри цилиндра по принципу двухтактного двигателя
внутреннего сгорания, поскольку речь идет о впуске, перекачке, сжатии и взрыве взрывчатой смеси, а также о
вытеснении отработанного заряда поступающим свежим зарядом. Ниже будет описан механизм, посредством
которого осуществляется обратный ход или нерабочий ход поршня.
Рабочий поршень 15 может быть снабжен обычными поршневыми кольцами 44. Для того чтобы поршень 15
имел относительно большую опорную поверхность в цилиндре и при этом не был чрезмерно тяжелым, я
предпочитаю делать рабочий поршень 15 полым, как это наглядно показано на рис. 1, 2 и 5. Для того чтобы
верхняя часть поршня была достаточно прочной и жесткой, чтобы выдерживать высокое давление, которому
она подвергается! Из-за взрывающихся газов я предпочитаю предусмотреть в верхней части отверстия, в
которое ввинчивается усиливающий штифт 45, нижний конец которого плотно прижимается к нижней стенке
46 камеры 47 поршня 15. Таким образом, можно использовать относительно легкий поршень, рабочий конец
которого будет достаточно прочным, чтобы выдерживать высокое давление и удары, которым он
подвергается. Чтобы предотвратить проворачивание и ослабление шпильки 45 вследствие вибрации, которой
подвергаются все детали во время работы устройства, я предпочитаю фиксировать шпильку винтом или
шпилькой 45а после того, как шпилька будет правильно установлена в отверстии в головке поршня.
Нижние концы ребер или пластин 4 на верхнем конце цилиндра 1 могут быть — и предпочтительно являются
— квадратными, образуя выступ 48, к которому прилегает и который окружает цилиндр, колпак или крышка 49,
имеющая форму, несколько напоминающую неглубокую перевернутую чашу. Затем на цилиндр 1
аналогичным образом надевается верхняя шарикоподшипниковая втулка 50, которая предназначена для
плотного прилегания к внутренней стороне кожуха или крышки 49 и для плотного прилегания к внешней стенке
цилиндра 1 в этом месте. Между верхним шарикоподшипником 50 и взаимодействующим с ним нижним
шарикоподшипником 51 расположен ряд антифрикционных шариков или роликов 52. Указанный
шарикоподшипник 51 надежно установлен в верхней части 53 ступицы или вращающегося элемента 54.
Нижняя секция 55 элемента 54 жестко закреплена к верхней секции 53 болтами 56, как это наглядно показано
на рис. 1. С внутренней стороны верхней секции 53 ступицы 54 болтами или винтами 58 закреплен кулачок 57
(см. рис. 1), и этот кулачок, таким образом прикрепленный к верхней секции 53 ступицы, предназначен для
надевания на нижний конец цилиндра 1 с верхним элементом ступицы 53 в положение, показанное на рис. 1,
при сборке устройства.
Промежуточная часть 17 поршневого молотка 3 предпочтительно имеет размер, близкий, но не совсем
равный диаметру отверстия в цилиндре 1, и имеет поперечное диаметральное отверстие для размещения
крестообразного штифта 18. Этот крестообразный штифт 18 (см. рис. 4) предпочтительно снабжен
цилиндрической центральной частью 59, предназначенной для плотного прилегания к цилиндрическому
отверстию 60, проходящему поперечно через промежуточную часть 17 поршневого молотка. Центральная
цилиндрическая часть 59 заканчивается с одной стороны прямоугольной головкой 61, предназначенной для
вставки в прямоугольное углубление или выемку 62 соответствующей формы, расположенную на одном конце
поперечного отверстия 60, проходящего через часть 17 и прилегающую к ней головку 61. Указанный штифт
крестовины имеет две параллельные плоские вертикальные поверхности 63, предназначенные для плавного
вхождения в паз 2a, проходящий вдоль цилиндра. Эти поверхности 63 предпочтительно снабжены канавками
64 для облегчения их смазки. Помимо этих плоских вертикальных поверхностей, на штифте крестовины 63
имеется цилиндрическая часть 65 уменьшенного диаметра, на которой установлен вращающийся ролик из
закаленной стали 66, надежно удерживаемый на месте воротником 67, закрепленным на штифте крестовины
18 поперечным коническим штифтом 68, проходящим через воротник 67 и поперечное отверстие на этом
конце штифта крестовины 18.
Противоположный конец центральной цилиндрической части 50 крестообразного штифта 18 аналогично
снабжен парой параллельных вертикально расположенных плоских поверхностей 69, предназначенных для
плавного соединения между параллельными стенками паза 2 на другой стороне цилиндра 1, и указанные
поверхности 69 также предпочтительно снабжены масляными канавками 69а. Помимо этих плоских
поверхностей 69, на крестообразном штифте 18 имеется уменьшенная цилиндрическая часть 70, на которой
установлен закаленный стальной ролик 71, аналогично удерживаемый на месте воротником 72 и коническим
штифтом 73, проходящим через указанный воротник 72 и конец крестообразного штифта 18. Ширина штифта
18 с крестообразным шлицем между параллельными поверхностями 63 не меньше диаметра цилиндрической
части 59, так что для сборки устройства достаточно лишь вставить поршневой молоток в отверстие цилиндра
и выровнять отверстие 60 в промежуточной части 17 с пазами 2 и 2а, после чего штифт с крестообразным
шлицем можно вставить в указанное отверстие 60 через широкий паз 2а и забить до тех пор, пока плечо
прямоугольной части 61 не войдет в прямоугольное углубление на конце отверстия 60.
Штифт с крестообразным шлицем 18 расположен таким образом, чтобы плотно входить в отверстие 60 и
удерживать этот штифт в правильном положении относительно него, при этом плоские поверхности 63 и 69
параллельны пазам 2a и 2 соответственно. Отверстие 60 снабжено шпоночным пазом 74, а крестовина 18
имеет шпонку 75, которая скользит в этом шпоночном пазу. Это предотвращает любое вращение штифта 18
внутри отверстия 60 при установке крестовины в ее окончательное положение. Ввиду сильных вибраций,
которым подвергаются детали во время работы сверлильного станка, в некоторых случаях может быть
целесообразно дополнительно зафиксировать поперечный штифт 18 на поршне-молотке, и для этого я могу
предусмотреть в поперечном отверстии 5a поперечного штифта 18 для приема конца винта 76, выступающего
в указанное отверстие 58a. Как ясно показано на фиг. 13 и 14, промежуточная часть 17 может быть снабжена
относительно широким пазом 17а и отверстием 17б с резьбой для винта 76. Стопорная пластина или шайба
17° устанавливается между выступами паза 17а и не может вращаться на винте 76.
Шайба 17e имеет один или несколько выступов 17d, предназначенных для загибания в один или несколько
пазов 17e в головке винта 76. После того, как крестообразный штифт вставлен в отверстие 60 промежуточной
части 17, а его конец – в отверстие или углубление 58a в крестообразном штифте 18, как описано выше, и
надежно зафиксирован в конечном положении, зубец 17d загибается наружу в выемку 17e головки винта, тем
самым окончательно фиксируя винт и предотвращая его ослабление, а также ослабление крестообразного
штифта 18. Цилиндр 1 снабжен отверстием 1e, в которое можно вывести головку винта 76 для прохождения
инструмента, необходимого для вставки или извлечения винта 76. После того, как крестообразный штифт 18
таким образом вставлен в поршневой молоток и закреплен на нем, нижняя секция 55 ступицы 54, с нижним
кулачком 77, закрепленным в нем с помощью винтов 78, ввинченных в отверстия 78a, надевается на нижний
конец цилиндра 1, и указанная нижняя секция 55 крепится к верхней секции 53 ступицы болтами или винтами
58.
В нижней части нижней секции 55 ступицы 54 находится углубление 79, в котором расположен верхний
шарикоподшипник 80, в котором для перемещения предусмотрен ряд антифрикционных шариков или роликов
81. На внешней стороне цилиндра имеются резьбовые отверстия 82, на которые может быть нарезано
фланцевое кольцо 83, на котором крепится нижняя шариковая подставка 84, предназначенная для
взаимодействия с нижней или внутренней стороной шариков 81. При правильной регулировке этого фланца
83 вся ступица 54 с прикрепленными к ней деталями может вращаться на шариках 81 и 52 вокруг оси,
совпадающей с продольной осью цилиндра 1 и продольной осью поршневого молотка 3. Под фланцевым
кольцом 83 и вокруг цилиндра 1 расположено фрикционное кольцо 85, предпочтительно стальное, которое
прижимается к этому кольцу 85 внутренней нижней стенке 86 масляного поддона или резервуара для смазки
87. Внутренняя стенка отверстия в нижней стенке масляного поддона 87 плотно прилегает к гладкой
цилиндрической поверхности 88 на цилиндре 1 непосредственно под резьбой 82, а на небольшом расстоянии
ниже этой гладкой цилиндрической поверхности 88 находится резьбовой участок 89, диаметр которого
немного меньше диаметра цилиндрической поверхности 88.
А. Кольцо 90 из уплотнительного материала плотно прилегает ко дну масляного поддона 87, а рядом с ним
устанавливается гайка-фиксатор 91. Далее, под стопорной гайкой 91, находится гайка 92, предназначенная
для навинчивания на резьбовую секцию 89 цилиндра. После регулировки фланцевого кольца 83 для
обеспечения надлежащего подшипника ступицы 54 на шариках 52 и 81, гайка 92 регулируется таким образом,
чтобы плотно прижать дно масляного поддона между стальным кольцом 85 и уплотнительным кольцом 90,
обеспечивая герметичное закрытие дна масляного поддона или емкости вокруг внешней поверхности
цилиндра 1. Нижняя стенка поддона 87 снабжена рядом выемок 93, а верхняя поверхность гайки 92 также
снабжена рядом аналогичных выемок 94. Гайка-фиксатор 91 снабжена рядом радиально расположенных
выступов или зубцов 95, и когда гайка 92 установлена в окончательное положение, один или несколько из этих
выступов загибаются вверх и входят в пазы 93 на дне поддона, а другие из этих выступов или пальцев 95
загибаются вниз, чтобы войти в пазы 94 в гайке.
Таким образом, гайка надежно фиксируется и удерживается в отрегулированном положении. Молоток 16
предпочтительно снабжен рядом уплотнительных колец 96) и предназначен для сжатия и проталкивания
воздуха под давлением через сверло! Сверло доходит до дна буримого отверстия с целью удаления из него
пыли или мусора. Нижний конец этого цилиндра 1 снабжен наковальней 97, плотно прилегающей к
внутренним стенкам цилиндра, и предпочтительно имеет расширенный конец или головку 98, входящую в
кольцевое углубление 99 на конце цилиндра. Эта наковальня 97 предпочтительно удерживается в нужном
положении с помощью патрона или держателя инструмента 100, который прочно прижимается к торцу
наковальни 97 и торцу цилиндра болтами 101, проходящими через выступы 102, выступающие радиально от
нее, причем указанные болты также проходят через кольцо 103. Предпочтительно, отверстие 104 в кольце
103 немного больше, чем внешний фланец 105 на конце цилиндра, чтобы кольцо 103 можно было легко
надеть на указанный фланец.
Между кольцом 103 и фланцем 105 расположено разрезное кольцо 106, прилегающее к верхнему выступу
фланца 105 и имеющее свою верхнюю поверхность 107, наклоненную и прилегающую к соответствующей
наклонной поверхности 108 на кольце 103. После прохождения через кольцо 103 болты 101 окружены витыми
пружинами 109, сила сжатия которых может регулироваться гайками 1.1.0 на концах болтов 101. В собранном
виде пружины плотно прижимают патрон инструмента к торцу цилиндра, головку 98 наковальни 97 к нижней
стенке углубления 99, а разрезное кольцо 106 прочно прижимает к внешней стороне цилиндра 1 и к верхней
поверхности фланца 105. Наковальня 97 снабжена открытым отверстием 111 круглого сечения, проходящим
соосно через него, и в это отверстие скользящим образом установлен ударный штифт 112. Отверстие 111
имеет больший диаметр в нижней части, чем в верхней, чтобы образовать выступ 111a, расположенный
относительно близко к нижнему концу наковальни, а ударный штифт 112 снабжен фланцем или головкой 113,
которая предназначена для прилегания к указанному выступу 111a.
Головка или фланец 113 плавно входит в больший конец отверстия 111, а корпус ударного штифта плавно
входит в меньший диаметр отверстия 111 через наковальню. Длина ударного штифта такова, что когда
головка или фланец 113 прилегает к выступу 111a, верхний конец ударного штифта слегка выступает над
внутренней поверхностью наковальни 97, чтобы принимать удар, наносимый поршневым молотком, когда
головка молотка 16 ударяет по верхнему концу ударного штифта 112. Степень выступания ударного штифта
112 над верхней частью наковальни 97 может варьироваться и зависит от характера работы, для которой
будет использоваться данное устройство. В общем случае, ударный штифт должен выступать над
наковальней на расстояние, приблизительно равное наибольшему расстоянию, на которое инструмент
обычно продвигается под одним ударом при бурении или резке данного материала. Однако при бурении
горных пород и других материалов сверло часто сталкивается с мягкими участками или полостями, в
результате чего под ударом молотка сверло продвигается на аномально большое расстояние.
В этом случае головка молотка 16 ударится о верхнюю часть наковальни 97, и удар будет, как правило,
поглощен пружинами 109. В данном варианте осуществления моего изобретения ударный штифт снабжен
небольшим отверстием 114, проходящим вдоль него, для подачи сжатого воздуха к инструменту,
удерживаемому в патроне 110, как будет более подробно описано ниже. Патрон или держатель инструмента
100 предпочтительно снабжен сквозным отверстием 115, расположенным вдоль оси, предпочтительно
шестиугольной формы, чтобы свободно обхватывать шестиугольный или аналогичной формы верхний конец
инструмента 116. Длина патрона 100 немного меньше длины конца 115 сверла, так что при вставке сверла в
патрон его верхний конец будет плотно прилегать к нижнему концу ударного штифта 112, прочно удерживая
его головку 118 на посадочном месте в наковальне 97, при этом верхний конец ударного штифта 112 будет
немного выступать над внутренней поверхностью наковальни 97 и находиться на пути молотка или поршня 16,
когда
рабочий ход. Сверло предпочтительно снабжено обычным кольцом 118, а патрон 100 предпочтительно
снабжен скобой 119, рычаги которой шарнирно закреплены на концах на шпильках 120 патрона 100.
Предпочтительно, эта скоба 119 имеет полукруглое углубление или отверстие 121 между плечами скобы,
предназначенное для свободного облегания верхнего конца сверла 117 на небольшом расстоянии ниже
воротника 118, чтобы предотвратить выскальзывание сверла из патрона при подъеме механизма.
Полукруглое углубление или отверстие 119 прижимается к верхнему концу сверла 117 парой пружин 122, 122,
нижние концы которых могут быть соответственно зацеплены за выступы или шпильки 123 на хомуте 119, а
верхние концы могут быть соответственно прикреплены к штифтам или шпилькам 124, жестко закрепленным
на патроне 100. Данная конструкция наглядно показана на рис. 1 и 2. Предпочтительно, чтобы режущий
инструмент 117 был снабжен продольным отверстием 125, проходящим по всей его длине, причем верхний
конец этого отверстия совпадал с отверстием 114 через ударный штифт 112, когда детали находились в
положении, показанном на фиг. 1 и 2.
Как указано выше, ступица 54 состоит из двух секций: верхней секции 53, на которой установлен верхний
кулачок 57, и нижней секции 55, к которой крепится кулачок 77; эти секции скреплены болтами 56 при сборке
деталей, как описано выше. К верхней части 53 ступицы 54 жестко прикреплены выступающие наружу спицы
126, которые несут обод 127. Таким образом, ступица 54, спицы 126 и обод 127, а также установленные на них
детали образуют балансирное колесо или ротор, который во время работы устройства вращается за счет
зацепления поршневого молотка с кулачком 77 в течение части хода поршневого молотка вниз или рабочего
хода, и в котором запасается энергия, достаточная для осуществления обратного хода поршневого молотка 3
или хода сжатия. Это вращательное движение осуществляется за счет взаимодействия крестовины 18 с
кулачком 77. На фиг. 9 показано плоскостное развертка обоих кулачков и различных положений роликов 66 и
71 крестовины 18 относительно них на протяжении одного полного или двойного хода.
Следует отметить, что кулачки 57 и 77 имеют, соответственно, дуплексный характер, то есть каждый кулачок
повторяется на диаметрально противоположных сторонах окружности с точно таким же контуром, так что
ролики 66 и 71 одновременно входят в зацепление с подобными частями кулачка, расположенными по разные
стороны от оси поршня-молотка. Нижний кулачок 77 — единственный кулачок, который работает во время
автоматического режима работы устройства; кулачок 57 в основном предназначен для запуска
автоматического режима, о чем будет сказано ниже. Обращаясь к рисунку 9, следует помнить, что движение
штифта крестовины 18 представляет собой вертикальное возвратно-поступательное движение, при этом
плоские поверхности 63 и 69 штифта крестовины 18 перемещаются соответственно в пазах 2a и 2 цилиндра, и
благодаря этому зацеплению штифта крестовины 18 с пазами 2a и 2 в цилиндре предотвращается
вращательное движение поршня-молотка вокруг его продольной оси. В начале рабочего хода
поршня-молотка ролики 66 и 71 будут находиться на самых высоких точках a, a кулачка 77.
От этих точек a участки b кулачка 77 резко наклоняются вниз к точкам c. Начиная с точки c, участки d кулачка
опускаются практически вертикально, так что от точки d до конца рабочего хода ролики 66 или 71 полностью
выходят из контакта с кулачком. 77. В течение этой части хода поршень-молоток может свободно
перемещаться под действием взрыва с постоянно возрастающей скоростью до момента удара о ударный
штифт. Движение поршня-молотка вниз будет остановлено ударом головки 16 о ударный штифт или
наковальню, либо зацеплением крестообразного штифта с концами пазов 2, 2a до того, как нижняя периферия
роликов достигнет нижней поверхности c кулачка 77. Когда ролики 66 и 71 поперечной головки перемещаются
вниз, зацепляясь с Приводя кулачок 77 и удерживаемые им детали во вращение в направлении стрелки 128,
ротор накапливает значительное количество энергии. Инерция ротора поддерживает его вращение после
того, как крестовина вышла из зацепления с кулачком.
После удара поршня о ударный штифт, дальнейшее вращение ротора под действием импульса приводит к
одновременному зацеплению наклоненных вверх частей нижнего кулачка 77 с роликами 66 и 71, и энергия,
запасенная в балансировочном колесе, поднимает ролики 66 и 71, а вместе с ними и поршень-молоток,
вертикально обратно к верхним точкам a-a кулачка 77, тем самым осуществляя такт сжатия двигателя.
Ступица 54 с кулачками 57 и 77, а также спицами 126 и ободом 127, установленными на ней, образуют ротор,
который приводится во вращение поршнем-молотком в первой части, доле или пропорции его нисходящего
или рабочего хода; то есть, когда ролики 66 и 71 прижимаются к наклонным участкам b-b кулачка 77,
накапливается достаточно энергии для осуществления обратного или сжимающего хода поршня-молотка.
Угол, который поверхность b образует с вертикалью, проходящей через самую высокую точку a поверхности
кулачка 77, невелик, например, 35°, и после того, как ролики 56 и 71 пройдут над точкой c, поршень-молоток
очень быстро перемещается до конца своего нисходящего хода, входя в зацепление с ударным штифтом 112.
В течение этой заключительной части хода поршень-молоток находится вне зацепления с кулачком 77 и
может свободно перемещаться с постоянно возрастающей и высокой скоростью под действием взрывной
силы горящих газов в камере сгорания 30 в течение этого участка или второй половины хода. Вращательное
движение кулачка 77 во время рабочего хода поршня-молотка может быть показано расстоянием h на рис. 9,
которое может быть и является относительно небольшим по сравнению с расстоянием, на которое кулачок
поворачивается во время обратного хода или хода сжатия поршня. Таким образом, можно обеспечить
относительно длительный медленный подъем участка f кулачка 77, чтобы минимизировать работу ротора при
осуществлении обратного хода поршня-молотка и сжатия взрывного заряда в камере взрыва. Однако контур
или форма части f кулачка 77 могут быть значительно изменены без отступления от сущности и объема моего
изобретения, как будет указано ниже.
Для запуска двигателя внутреннего сгорания поршень должен совершать возвратно-поступательное
движение внутри цилиндра, чтобы втягивать взрывчатую смесь в смесительную камеру, передавать ее в
камеру взрыва и сжимать там перед воспламенением. В данном устройстве для этой цели используется
кулачок 57. Предпочтительно, часть j кулачка 57 расположена вертикально на расстоянии, приблизительно
равном диаметру роликов 66 или 71, отстоящем от самой высокой точки a кулачка 77. В этом месте
допускается небольшой зазор (как наглядно показано на рис. 9). Начиная от точки j, поверхность кулачка k
наклоняется вниз, слегка отклоняясь от участка b поверхности кулачка 77 и простираясь до точки l. От этой
точки или участка кровли кулачок может подниматься любым заранее определенным образом, а затем
простираться до точки на другой стороне кулачка. Поверхность k кулачка 57 является единственной его
рабочей поверхностью, и только при запуске автоматического режима работы устройства.
Предположим, что поршень-молоток 3 находится в самом нижнем положении. Вращение ротора устройства
вручную приведёт поверхность кулачка 77 к роликам 66 и 71 и поднимет поршень-молоток, перемещая его
вверх, к головке цилиндра 5, и затянет взрывчатую смесь в смесительную камеру 29. Дальнейшее ручное
вращение ротора приведет к зацеплению поверхности k кулачка 57 с роликами 66 и 71, и это зацепление
переместит поршень-молоток вниз, чтобы обработать взрывчатый заряд в смесительной камере 29. Когда
ролики достигнут точки кулачка 57, отверстие 41 откроется, и взрывчатый заряд будет перенесен из
смесительной камеры 29 в камеру взрыва. 30, Продолжительное вращение ротора снова приведет к
зацеплению наклонных поверхностей f кулачка 77 с роликами 66 и 71, чтобы сжать взрывчатый заряд в
камере взрыва 30 и втянуть новый заряд в смесительную камеру 29. По мере того, как ролики 66 и 71 будут
вращаться, достигая самых высоких точек a кулачка 77, взрывчатый заряд в камере 30 воспламенится, и
автоматическая работа устройства будет продолжаться до тех пор, пока в него подается топливо.
Таким образом, видно, что единственной рабочей частью кулачка 57 является часть k, которая обеспечивает
начальное сжатие камеры взрывного заряда и передачу его в камеру взрыва. Теоретически, во время
автоматической работы устройства ролики 66 и 71 не должны входить в зацепление с верхним кулачком 57. В
варианте осуществления моего изобретения, показанном на фиг. 1, 2 и 3, я предусматриваю, помимо камер 29
и 30, третью камеру 129, расположенную между поршневой головкой 16 и наковальней 97. Молоток 16,
совершающий возвратно-поступательное движение в указанной камере 129, выполняет двойную функцию:
наносит удар по сверлу и сжимает воздух известным способом, который, в свою очередь, может
использоваться для выполнения нескольких функций, а именно: удаления мусора или пыли со дна или
отверстия обычным способом; регулирования и контроля силы удара, с которой поршневой молоток ударяет
по ударному штифту 112; охлаждения взрывной части цилиндра; и очистки воздушных фильтров, о которых
будет упомянуто ниже.
В нижней части камеры 129 расположен воздухозаборный патрубок 130, управляемый обратным клапаном
131, который, взаимодействуя со своим седлом 132, позволяет воздуху втягиваться через трубу или канал 133
в камеру 129 при движении молотка 16 вверх, но предотвращает любое прохождение воздуха из указанной
камеры 129 в указанную трубу или канал 133. Верхний конец трубы 133 сообщается с камерой 134,
образованной в стенке масляного поддона 87, и верхний конец указанной трубы или канала 133 проходит вбок
через стенку указанного поддона 87 и снабжен воздушным фильтром или сетчатым фильтром 135. Для того
чтобы прокачать воздух через отверстие сверла и удалить пыль и мелкие частицы со дна буримого отверстия,
движение молотка 16 вверх забирает воздух из внешней атмосферы через фильтр 135, камеру или канал 134,
трубу 133, мимо обратного клапана 131 в камеру 129, а движение молотка вниз проталкивает забранный
таким образом воздух через камеру 129 вниз через отверстие 114 в ударном штифте и через отверстие 125,
через буровой инструмент 117 на дно отверстия.
Для регулирования силы удара, передаваемого ударному штифту 112 и через него инструменту 117, я
предусмотрел отверстие 136, также сообщающееся с дном камеры 129 через стенку цилиндра 1. Этот порт
136 через трубу или канал 137 сообщается с камерой 138 в клапане регулирования давления 139. Этот клапан
может включать в себя подвижный клапанный элемент 140, предназначенный для удержания в обычном
положении на седле клапана 141 пружиной 142, сжатой между поршневой головкой 143 и крышкой 144,
закрывающей нижний конец цилиндра 145. Клапанный элемент 140 снабжен штоком 146, проходящим
продольно через крышку 144, и наружный конец этого штока 146 предпочтительно снабжен регулировочным
элементом 147, имеющим радиальные рычаги или крылья 148, предназначенные для перемещения по паре
дугообразных кулачков 149, медленно поднимающихся с нижней стороны крышки 144, и которые могут быть
снабжены соответствующими выемками 150 для удержания крыльев или рычагов в любом отрегулированном
положении относительно них.
Поворачивая элемент 147, можно точно регулировать давление, с которым элемент клапана 140 прижимается
к седлу клапана 141. Диаметр головки поршня 143 значительно больше диаметра седла клапана 141.
Соотношение площади головки поршня 143 к площади седла клапана 141 и давление пружин 142 может быть
таким образом пропорционально, что до тех пор, пока давление сжатого воздуха под головкой молотка 16 и в
камере 129 не достигнет заданной точки, клапанный элемент 140 будет оставаться на седле клапана 141, и до
этого давления практически весь воздух, сжатый в камере 129, может быть вытеснен через отверстие 114
ударного штифта или до любой другой точки, куда может потребоваться воздух из камеры сжатия 129. Но
когда давление в указанной камере поднимется выше этой заданной точки, поршень 143 будет выталкиваться
вниз, чтобы поднять клапанный элемент 140 с его седла и позволить воздуху выйти в канал 151, а оттуда
через канал 152, образованный в стенке поддона для смазочного масла 87, обратно во впускную камеру или
канал 134.
Выпуск воздуха из регулирующего клапана давления 139 обратно в камеру 134 имеет очень полезную цель.
Следует понимать, что при быстром бурении горных пород и выдувании обломков из буримой скважины с той
же скоростью, с какой она образуется, во многих случаях воздух вокруг бурового механизма наполняется
мелкой пылью. Попадание воздуха, смешанного с этой пылью, обратно в камеру 129 дрели, скорее всего,
повредит механизм. Это привело бы к очень быстрому износу деталей. Воздушный фильтр 135 предназначен
для предотвращения попадания пыли в камеру 129, но в данных условиях накопление пыли в фильтре 135
будет значительным и при обычных обстоятельствах потребует частой замены фильтрующих тканей или
проволоки, используемых в фильтре для улавливания пыли. Следовательно, когда регулирующий клапан
отрегулирован таким образом, чтобы клапан 140 отрывался от своего седла в конце или около конца хода
молотка вниз, воздух под высоким давлением, существующим в камере 129, будет !
прокачивается через трубопровод или канал 151 в камеру 134 и выводится через фильтр 135. Этот внезапный
поток воздуха под высоким давлением, возникающий в конце такта сжатия, выдует пыль, скапливающуюся на
внешних сторонах фильтрующих тканей или проводов 135, наружу и снимет ее с них, тем самым
предотвращая значительное скопление пыли в течение длительного времени. Предполагается, что из
вышеизложенного станет понятна работа данной части аппарата. Подъемный ход поршня-молотка 16
затягивает воздух через фильтр, а пыль скапливается на внешней стороне фильтрующей ткани или
проволоки. В конце такта сжатия воздух под высоким давлением проталкивается в обратном направлении
через эти фильтрующие ткани и очищает фильтрующие ткани 135 от накопившейся на них грязи. В некоторых
случаях клапан может быть отрегулирован таким образом, чтобы он находился чуть выше своего седла,
благодаря чему некоторое количество воздуха будет проходить через него на протяжении всего рабочего
хода. Возможно, целесообразно использовать часть воздуха, сжатого в камере 129, для охлаждения головки
цилиндра 5.
С этой целью я могу предусмотреть в камере 129 еще одно отверстие 153 (см. рис. 5), которое сообщается
трубой 154, проходящей через соответствующие отверстия, расположенные продольно вдоль резьбовых
выступов 1a и 1b на поверхности цилиндра 1. Верхний конец трубы 154 может быть снабжен клапаном 155,
предназначенным для открытия и закрытия прохода через указанную трубу 154. Когда указанный клапан 155
открыт, воздух из цепного механизма 129 может проходить вверх через клапан 155 по трубе 156, верхний
конец 157 которой повернут вниз для выпуска воздуха на верхнюю сторону головки цилиндра 5. Любая
подходящая муфта 158 может! Между трубами 154 и 156 должен быть предусмотрен соединительный
элемент для удобства демонтажа трубы 156, когда ее наличие не является необходимым или желательным. В
соответствии с вышеизложенными положениями, силу удара молотка 16 о ударный штифт 112 можно точно
отрегулировать, то есть давление, создаваемое в камере 129 в конце хода, может быть достаточным для
уменьшения, при необходимости, силы удара молотка 16 по ударному штифту.
Эта операция может оказать существенную помощь при запуске устройства, когда конец инструмента не
входит в зацепление с буримой породой, или при установке бура для начала бурения, когда полная сила
удара может быть не нужна или нежелательна. Топливный бак 36 предпочтительно устанавливается между
двумя жесткими трубчатыми опорами 159, верхние концы которых привинчены или иным образом жестко
закреплены к выступам 160-160, жестко соединенным с головкой цилиндра, и которые могут выступать назад
и вниз от гильз 10 на головке цилиндра 5. Нижние концы опор 159 могут быть снабжены пазами 159a, которые
надеваются соответственно на противоположные концы шпильки 161a, жестко закрепленной на выступе 161,
выступающем радиально от кольца 103. Как ясно показано на рис. 1, этот резервуар 36 может быть подвешен
на указанных трубчатых опорах 159 с помощью ремней или кронштейнов 162-162, закрепленных на
противоположных сторонах резервуара 36. В верхней части бака 36 может быть предусмотрен подходящий
карман или углубление 163, предназначенное для размещения индукционной катушки 164 и конденсатора 165
системы зажигания (см. рис. 2 и 11).
В конструкции, изображенной на фиг. 1 и 2, топливо подается из бака 36 в карбюратор 31 с помощью
воздушного компрессора 166, который может быть установлен в баке. Когда ручка 167 поднимается вручную
для подъема поршня 168, обратный клапан 169 остается закрытым, и воздух проходит через гибкую
прокладку 170, окружающую поршень 168. При нажатии на ручку воздух поступает в цилиндр над поршнем
168 через отверстие 172, а воздух, застрявший в нижней части цилиндра, выталкивается через обратный
клапан 169 в бак 36, где создает давление выше уровня жидкого топлива в нем, проталкивая топливо через
трубку 37 в карбюратор; давление в баке 36 регистрируется манометром 173. В задней части резервуара 36
две трубчатые опоры 159 могут быть жестко соединены между собой поперечной балкой 174, на которой
может быть любым подходящим образом закреплена защитная пластина или кожух из листового металла 175,
нижний конец 176 которой может быть поперечно изогнут, чтобы прилегать к бедру или ноге человека,
работающего с буровой установкой.
Таким образом, значительная часть веса сверла может приходиться на ногу оператора при сверлении
отверстия под углом к перпендикуляру. ногу у оператора... и помочь ему устойчиво удерживать устройство в
любом желаемом наклонном положении, а также переносить устройство с одного места на другое. Обращаясь
теперь более подробно к рис. 2 и 11, на дне резервуара 36 предпочтительно закреплен блок 177 из
изоляционного материала, несущий два крепежных стержня 178 и 3,79, к которым прикрепляется
противоположная сторона. 184 с клеммой 185, которая, в свою очередь, может быть подключена к одному из
выводов первичной обмотки 186 индукционной катушки 164*. Другой конец первичной обмотки 186 может
соединяться с клеммой 187, к которой может быть подсоединен провод 188, ведущий к клемме 189
изолированного блока 190 контактного устройства 191. Данное контактное устройство может иметь любую
подходящую конструкцию, но я предпочитаю использовать устройство, включающее продольно регулируемую
неподвижную контактную точку 192 и подвижную контактную точку 193, взаимодействующую с ней и
периодически зацепляющуюся с указанной неподвижной контактной точкой, когда выступы 194 пластин 195,
установленных в диаметрально противоположных точках на спицах 126 ротора и удерживаемых ими,
проходят под подвижной контактной точкой 193 и зацепляются с ней, а также поднимают ее.
Подвижная точка контакта 193 обычно удерживается в самом нижнем положении и вне контакта с
неподвижной точкой контакта с помощью витой пружины 196, как это наглядно показано на рис. 11. Эти точки
контакта предпочтительно располагаются или устанавливаются в корпусе или кожухе 197, предпочтительно
жестко закрепленном на продольном скользящем стержне 198, установленном в подшипниках 199 на
противоположных концах радиального паза или вырезанной части 200 в ободке кожуха или крышки 49. Путем
незначительной регулировки контактного устройства 191 вперед или назад искру в взрывном цилиндре можно
сдвинуть вперед или назад. Одна сторона конденсатора 165, которая, как указано выше, предпочтительно
устанавливается в углублении 163 бака или резервуара 36, может быть соединена с клеммой 201, а затем
проводом 202 с проводом 188. Другая сторона конденсатора 165 предпочтительно заземлена на машину
любым подходящим соединением 203. Таким образом, точки замыкания и размыкания контактов 192 и 193
замыкаются конденсатором 165. Вторичная цепь системы зажигания включает в себя вторичную обмотку 204,
один конец которой может быть соединен с клеммой 205, а затем проводом 206 со свечой зажигания 14,
которая заземлена на машину любым подходящим способом.
Другой конец вторичной обмотки 204 может быть заземлен на машину с помощью соответствующего
соединения 207. Для подачи необходимого количества смазки к кулачкам, крестовине и нижнему поршню или
поршню молотка могут быть использованы любые подходящие средства, но на фиг. 1 и 8 я изобразил одну
конструкцию, в которой нижняя секция 55 ступицы 54 может быть снабжена наклонными трубками 208,
проходящими сквозь нее, причем их нижние концы 209 выступают вперед в направлении вращения ротора.
Поскольку ротор вращается с относительно высокой скоростью, масло будет выталкиваться вверх через
наклонные трубки 208 и выходить струей, направленной на зацепляемые поверхности кулачков 57 и 77, а
также на всю внутреннюю поверхность верхней секции 53 ступицы 54. В сковороде 87 обычно содержится
необходимое количество масла, а уплотнительные кольца 85 и 90 предназначены для удержания масла в
сковороде. Таким образом обеспечивается тщательная смазка штока поршня 19, крестовины, кулачков и
роликовых подшипников ротора.
Также может быть предусмотрен маслопровод 210, позволяющий маслу, выливаемому через верхний край
заготовки 57, на шарики 52 и между шарикоподшипниками 50 и 51, а также наружу над шарикоподшипником
51, стекать обратно в штифт или резервуар 87. «Не будет особой необходимости в каких-либо
уплотнительных кольцах вокруг ударного штифта 112 или вокруг наковальни 97, поскольку масло,
проходящее мимо головки молотка 16 в камеру 129, образует масляное уплотнение между стенками цилиндра
1 и наковальней, а также между наковальней и ударным штифтом 112». Выступающая внутренняя верхняя
стенка 211 поддона 87 предназначена для предотвращения вытекания масла за пределы поддона, когда
инструмент находится в наклонном положении. Благодаря такой конструкции буровую установку можно даже
перевернуть, не опасаясь пролития масла из поддона 87. Когда машина будет приведена в движение путем
ручного вращения обода 127 ротора до тех пор, пока в камере взрыва 3 не произойдет первый взрыв,
поршень-молот будет совершать возвратно-поступательное движение по принципу двухтактного
одностороннего взрывного двигателя.
При движении поршня вниз взрывчатая смесь будет сжиматься в камере 29. «Сначала крестообразный штифт
пройдет по участкам b-b нижнего кулачка 77, а затем завершит движение вниз, полностью выйдя из контакта с
кулачком 77». В конце своего хода головка молотка поршневого молотка войдет в зацепление с выступающим
концом ударного штифта 112 и нанесет удар по режущей кромке инструмента 117. При движении вниз воздух,
содержащийся в камере 129, сжимается и выталкивается через отверстие 114 в ударном штифте, а затем
через отверстие 125 на сверле к дну сверлимого отверстия, при этом с силой выталкивается мелкая стружка
или обломки из отверстия, оставляя его дно свободным для зацепления со сверлом. Если в конце или вблизи
конца хода вниз или рабочего хода давление воздуха в камере 129 превышает заданное давление, на которое
установлен клапан 139, то регулирующий клапан 139 позволит избыточному воздуху выйти через седло
клапана 141 и каналы 151 и 160 в камеру 134, откуда он будет проходить наружу через фильтр 135, удаляя
пыль, которая могла скопиться на внешней стороне фильтрующих пластин или сеток 135a внутри нее.
После того, как крестообразный штифт 18 покинет поверхности b-b кулачка 77, ротор продолжает вращаться
за счет инерции и приводит противоположные наклонные участки f-f кулачка 77 в одновременное зацепление
с роликами 66 и 71 соответственно на крестообразном штифте, и поднимает поршневой молоток,
осуществляя обратный или компрессионный ход поршневого молотка. Это движение поршня-молотка вверх
будет затягивать воздух в камеру 129 через фильтр 135, камеру 134, трубопровод 133 и мимо обратного
клапана 132. Следует понимать, что как только давление в камере 129 упадет до значения ниже заданного
давления, на которое установлен клапан 139, клапан 142 немедленно закроется на своем седле 141, и воздух
больше не сможет проходить через клапан регулирования давления 139. На фиг. 15 показана
модифицированная конструкция для отвода сжатого воздуха из камеры 129 и его подачи к инструменту 117.
Вместо того чтобы, как в ранее описанном варианте осуществления моего изобретения, иметь сквозное
отверстие, расположенное вдоль оси ударного штифта, ударный штифт 112 является практически цельным,
за исключением того, что он может быть снабжен коротким отверстием 212 на нижнем конце, которое через
радиальный канал 213 сообщается с кольцевым углублением 214 на его внешней стороне, образуя
небольшую камеру, когда ударный штифт находится в наковальне 971.
Наковальня 97 снабжена радиальным каналом 215, который сообщается с камерой 214 на своем внутреннем
конце и совпадает на своем внешнем конце с аналогичным каналом 216, проходящим через стенку. Цилиндр
216 соединен через трубу 217 с обратным клапаном 218 любого утвержденного типа, а другая сторона
обратного клапана соединена трубой 219 с каналом 220, проходящим через стенки цилиндра в камеру сжатия
129 непосредственно над внутренним концом наковальни 971. Таким образом, воздух, сжатый под головкой
молотка 16 в камере сжатия 129, выходит через отверстие 220 и, минуя обратный клапан 218, попадает в
канал 214, а затем в отверстие резца 117. Ширина канала 214 такова, что когда ударный штифт продвигается
в наковальне под воздействием удара поршневого молотка, отверстие или канал 215 в наковальне 97 не
закрывается и не перекрывается, и воздух может свободно непрерывно поступать в отверстие или
инструментальную часть на протяжении всего рабочего хода поршневого молотка.
На фиг. 16 показана слегка модифицированная конструкция, в которой камера смешивания топлива
расположена между головкой молотка и наковальней в нижней части цилиндра 1, а камера сжатия воздуха
расположена между рабочей секцией поршня - поршня-молотка и промежуточной головкой цилиндра.
Смесительная камера 29 сообщается через отверстие 32 с карбюратором 31. Также, сообщаясь со
смесительной камерой 291, имеется отверстие 29, которое через перепускной канал 40 сообщается с
входным отверстием 41, ведущим в камеру сгорания 30, когда поршень 15 находится в конце или около конца
своего рабочего хода вниз. В данном случае передаточный канал 401 представляет собой трубу, проходящую
через фланец 1a1 и 1b1 на внешней стороне цилиндра 1. В данном случае эти фланцы или кольца сделаны
немного большего размера, чем те, которые использовались в ранее описанной конструкции, с целью
обеспечения достаточного пространства для прохождения через них этой трубки или трубы 40. Карбюратор 31
сообщается с дном бака 36 посредством трубы 37, по которой топливо может самотеком поступать в
карбюратор.
Камера сжатия воздуха 129 расположена под рабочим поршнем 15. Впускной патрубок 131 соединен с
камерой 129, и прохождение воздуха через нее регулируется обратным клапаном 132. Также с камерой 129
соединен выпускной патрубок 220, который через трубу или канал 219 сообщается с обратным клапаном 218,
расположенным вблизи нижнего конца цилиндра. Эта труба 219 также предпочтительно проходит через
расширенные фланцы 1a1 1b1 на внешней стороне цилиндра и между основной частью или корпусом
цилиндра и ротором, установленным вокруг цилиндра. Ниже обратного клапана 218 сжатый воздух из камеры
129 подается к инструменту тем же способом, что и описано в связи с рис. 13; то есть через трубу 217, канал
216 через стенки цилиндра, через канал 215 через наковальню 97 и оттуда через камеру 214 и канал 213 с
коротким отверстием 212 на конце ударного штифта 112. На рис.
16 Я также показал еще одно небольшое изменение в конструкции. В данном случае отверстие в цилиндре 1
не имеет равномерного диаметра по всей длине цилиндра, поскольку я предусматриваю в нем посадочное
место или выступ 24, на который устанавливается промежуточная головка цилиндра 21. В данной
модификации моего изобретения промежуточная головка цилиндра 21, конструкция которой аналогична
изображенной на фиг. 7, прочно прижимается к указанному седлу 24, а ее части прочно скрепляются между
собой верхними винтами 27 способом, описанным ранее. Таким образом, видно, что оба типа конструкций,
показанные на рис. 1 и 2, а также на рис. 16, имеют свои преимущества. В конструкции, показанной на фиг. 1 и
2, камера смешивания топлива расположена непосредственно под рабочим поршнем 15, а передаточный
канал из камеры смешивания 29 в камеру сгорания 30 короткий. В указанной конструкции камера сжатия
воздуха расположена в непосредственной близости от верхнего конца сверла, так что сжатый в ней воздух
может легко выводиться непосредственно через ударный штифт к верхнему концу сверла.
Преимущества этих конструктивных особенностей должны быть очевидны. Однако, с другой стороны, в
конструкции, показанной на рис. 16, карбюратор расположен в нижней части цилиндра, так что топливо из
бака 36 может легко поступать самотеком по трубе 37, что позволяет обойтись без воздушного насоса,
подающего все топливо из бака в карбюратор. Преимущество данной конструкции теперь также очевидно. Я
пришел к выводу, что целесообразно предусмотреть специальные средства для обеспечения прохождения
сжатого воздуха от ударного штифта во внутреннее отверстие 125 инструмента 117. Это может быть
достигнуто путем расширения верхнего конца отверстия 115 в держателе инструмента или патроне 100 и
установки в него уплотнительной шайбы 221, имеющей центральный фланец или выступ 222, который
прилегает к внешней стороне хвостовика 116 инструмента 117, а вокруг этого фланца расположено плотное
кольцо 223, которое сжимает плоскую часть уплотнения между нижним концом наковальни и дном углубления
в держателе инструмента 100, а также плотно прижимает фланец 222 к хвостовику инструмента.
Если хвостовик инструмента имеет шестиугольное поперечное сечение, то фланец 222 уплотнительной
шайбы также должен быть шестиугольным, чтобы плотно прилегать к плоским сторонам хвостовика, и кольцо
223 может иметь соответствующее шестиугольное отверстие. Если хвостовик инструмента имеет круглое или
любое другое поперечное сечение, то уплотнение может быть изготовлено таким образом, чтобы оно
соответствовало ему. Такая конструкция предотвращает утечку воздуха, выходящего из ударного штифта,
Соседние файлы в папке патенты