УДАРНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1994 года по МПК E21C37/14 E21C37/00 E02F5/30 

Изобретение относится к строительной технике и предназначено для безвзрывной разработки скальных пород в котлованах и траншеях, а также для забивки свай и шпунтов.

Известно устройство для рыхления высокопрочных грунтов, включающее в себя подвесную на крановых средствах мачту, на которой подвижно закреплен трубчатый дизель-молот, обычно используемый для забивки массивных свай, который оборудован вместо свайного оголовника - долотом .

Недостатком устройства является большая масса ударного устройства, использующего для своей полезной работы энергию свободного падения ударного поршня, кроме того, при разработке глубоких котлованов устройство опасно для людей по вредным выхлопам.

Известно устройство для разрушения горных пород, которое включает в себя цилиндрический корпус с камерой горения, размещенную в патрубке и направляющем стакане штангу с ударной головкой, а также поршнем, связанным шарнирно со штангой и возвратной пружиной, при этом устройство снабжено упором для автоматического включения ударного механизма с возможностью взаимодействия с системой топливоподачи и зажигания смеси .

Недостатком изобретения является также экологическая опасность его использования в глубоких котлованах из-за большого объема вредных выхлопов, а также сравнительно невысокая удельная энергия импульса, отнесенная к массе устройства.

Целью изобретения является повышение удельной мощности рабочих импульсов при снижении экологической опасности.

Цель достигается в известном устройстве, содержащем цилиндрический корпус с передней и задней крышкой и с размещенным в его полости поршнем, который выполнен с возможностью взаимодействия с исполнительным органом, а также с газообъемным приводом, канально-клапанную систему газораспределения и управления, в котором исполнительный орган выполнен с возможностью взаимодействия с ударным поршнем посредством паровой подушки, при этом средняя часть цилиндрического корпуса оборудована продольными пароперепускными каналами, длина которых превышает длину ударного поршня, а задняя крышка корпуса оборудована пароаккумулирующей камерой и плунжерным гидронасосом, связанными клапанным способом с электропарогенератором.

Признак перепуска пара в центральной части цилиндра из подпоршневой полости в надпоршневую и обратно через перепускные каналы в момент определенного положения поршня позволяет аккумулировать с помощью паровых подушек кинетическую энергию за несколько циклов с возможностью нанесения особо сильных ударов по исполнительному органу в соответствии с фактической силой сопротивления этому исполнительному органу со стороны внешнего объекта взаимодействия.

Признак использования в качестве привода перегретого пара высокого давления с помощью малогабаритного, но весьма мощного электропарогенератора позволяет уменьшить диаметр корпуса и, следовательно, общие габариты и массу устройства при достижении равных или превышающих прототип уровней энергии импульсов. Кроме того, электропарогенератор обеспечивает экологически безопасную среду в зоне своей работы.

Указанные новые признаки относительно прототипа и относительно данной области техники отвечают критериям изоб- ретения "новизна" и "существенные отличия".

На фиг. 1 дано модифицированное устройство, предназначенное для рыхления скальных грунтов; на фиг. 2 - пример конкретного исполнения электропарогенератора; на фиг. 3 - пример конкретного исполнения исполнительного органа, используемого для забивки свай и шпунтов.

Ударное устройство включает цилиндрический корпус 1, у которого центральный участок оборудован пароперепускными каналами (шлицами) 2. В корпусе размещен массивный ударный поршень 3. Один из торцов корпуса 1 герметично закрыт крышкой 4, которая в модификации рыхлителя скальных пород оборудована штангой 5 с твердосплавной головкой 6 и с взводным поршнем 7, а в сваебойной модификации крышка 4 переходит в оголовник 8 с винтовыми домкратами 9 для жесткого своего скрепления с концом сваи 10. Кроме того, в этой модификации в крышке 4 монтирован плунжерный золотник 11, у которого подзолотниковая полость связана посредством клапана 12 с паровым приводом. Верхний торец корпуса герметично закрыт задней крышкой 13, оборудованной кольцевой пароаккумулирующей камерой 14 и ударно-плунжерным насосом, состоящим из плунжера 15, плавающего поршня 16, помещенного в нагнетательный канал 17. Полость канала 17 соединена через обратный клапан 18 с водопитающей магистралью 19, а через клапан 20 - с электропарогенератором 21. Камера 14 соединена каналами 22 с надпоршневой полостью корпуса 1, которые нормально перекрываются плотно притертыми стенками плунжера 15. Кроме того, камера 14 посредством клапана 23 по трубопроводу 24 связана с центральной частью полости корпуса 1 через пусковой кран 25 и обратный клапан 26, а также с подпоршневой полостью взводного поршня 7 - посредством клапана 27. Кроме того, центральная часть корпуса 1 оборудована выхлопными клапанами 28, настроенными на определенное давление выхлопа.

Электропарогенератор 21 как пример конкретного исполнения включает пучок стальных патрубков 29, концы которых герметично запрессованы в обоймы 30. Внешние торцы обойм 30 герметично закрыты крышками 31, которые фиксируются на обоймах накидными гайками 32. Все патрубки пучка 29 соединены последовательно в единый зигзагообразный канал, в котором между изоляторами 33 натянута струна из высокоомического электропроводника 34. Концы его выведены через уплотнительные пробки 35 и связаны с внешней электросетью 36. Вблизи пробок 35 оба патрубка соединены разветвленным водопроводом 37, а середина общего канала патрубков 29 связана трубопроводом 38 с пароаккумулирующей камерой 15. В сваебойной модификации трубопровод 24 имеет еще одно ответвление 39, соединенное с золотником 11. Поверхность электропарогенератора 21 термоизолируется любым известным способом.

Перед запуском в работу устройства электропарогенератор 21 частично заполняется водой, а исполнительный орган устанавливается с наклоном вниз, после чего устройство включают в электросеть. Вода начинает испаряться, а в свободной от воды части канала пар перегревается, что создает высокое давление в камере 14.

Для запуска ударной части поворачивают рукоять крана 25 с возвращением в нейтральное положение и пар по трубопроводу 24 нагнетается в подпоршневое пространство взводного поршня 7 в модификации рыхлителя или непосредственно под ударный поршень 3 в сваебойной модификации. Ударный поршень подбрасывается в сторону плунжера 15. При пересечении участка с пароперепускными каналами (шлицами) 2 часть пара перепускается в надпоршневую полость, которая в конце пути ударного поршня 3 сжимается и тормозит его безударно. Одновременно поршень ударяет в плунжер 15 и этим открывает выход в надпоршневую полость корпуса 1 пару высокого давления по каналам 22. При движении плунжер 15 сжимает пружину перед плавающим поршнем 16 и при достижении некоторого усилия поршень 16, преодолевая встречное усилие обратной пружины, вытесняет порцию воды через клапан 20 в электропарогенератор. При обратном ходе ударного поршня 3 в первую очередь отжимается в исходное положение плунжер 15. Затем отжимается поршень 16 с выполнением всасывания воды из магистрали 19 через обратный клапан 18.

При совмещении поршня 3 с пароперепускными каналами 2 часть пара вновь перепускается в подпоршневую полость, а избыточное давление - сверх отрегулированного пружинами выхлопных клапанов 28, разряжается в атмосферу. В подпоршневой полости паровая подушка образуется между ударным поршневым и взводным поршнем 7 в модификации рыхлителя. Штанга 5 при этом упирается в скальную породу. Если ее сопротивление выше усилия ударного поршня, передаваемого штанге через поршень 7 и паровую подушку, то поршень 2 возвращается на новый цикл для увеличения энергии. Цикл повторяется и более мощный удар внедряет твердосплавную головку в породу и разрушает ее. При этом подпоршневое давление под поршнем 7 возвращает поршню 3 необходимый запас энергии для нового цикла, а поддержание давления под поршнем 7 выполняется автоматически из зоны выхлопа с давлением выхлопа через клапаны односторонней проводимости 26 и 27.

Отключение агрегата выполняется отключением эл. сети.

В сваебойной модификации паровая подушка в подпоршневой полости сжимается ударным поршнем на передней крышке 4, а в конце его хода ударно перемещается вниз золотник 11, которым открывается доступ пара высокого давления под поршень из камеры 14.

В этот момент корпус 1 с оголовником 8 получает мощный реактивный импульс, который загоняет сваю на некоторую величину. Высокое сопротивление грунта свае 10 ограничивает величину погружения за цикл и поршень 3 сохраняет большую часть своей энергии. В следующем цикле в нижнем положении он будет иметь уже почти удвоенную энергию для преодоления сопротив- ления грунта.

Использование изобретения позволяет создавать удары весьма высокой энергии в малогабаритных устройствах, позволяющих применять высокоманевренные манипуляторы и базовые установки, при этом выхлоп устройств полностью безвреден для людей.

Использование: изобретение относится к строительной технике и предназначено для безвзрывной разработки скальных пород в котлованах и траншеях, а также для забивки свай и шпунтов. Сущность изобретения: в устройстве, содержащем цилиндрический корпус с передней и задней крышкой и с размещенным в его полости массивным ударным поршнем, выполненным с возможностью взаимодействия с исполнительным органом, при этом средняя часть корпуса оборудована продольными пароперепускными каналами, длина которых превышает длину ударного поршня, а задняя крышка корпуса оборудована пароаккумулирующей камерой и плунжерным гидронасосом, связанным с электропарогенератором посредством клапанов. 3 ил.

УДАРНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее цилиндрический корпус с передней и задней крышками, размещенный в полости корпуса ударный поршень, установленный с возможностью взаимодействия с исполнительным ударным органом, газообъемный привод, канально-клапанную систему газораспределения и управления, отличающееся тем, что газообъемный привод выполнен в виде электропарогенератора, связанного с размещенными в задней крышке корпуса пароаккумулирующей камерой и плунжерным гидронасосом посредством трубопроводов с клапанами, при этом в средней части цилиндрического корпуса выполнены продольные пароперепускные каналы, длина которых превышает длину ударного поршня, а исполнительный ударный орган установлен с возможностью взаимодействия с ударным поршнем посредством паровой подушки.