УСТРОЙСТВО УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ Российский патент 1997 года по МПК E02F5/18 

Изобретение относится к пневматическим ударным механизмам, предназначенным преимущественно для бестраншейной прокладки новых подземных коммуникаций или реконструкции старых.

Известно устройство для бестраншейной прокладки трубопроводов, содержащее корпус, ударник с радиальными окнами, размещенный в корпусе с возможностью возвратно-поступательного движения и образующий с корпусом переднюю камеру, периодически соединенную с атмосферой, либо с источником сжатого воздуха, размещенный в ударнике воздухораспределитель, образующий с ударником заднюю рабочую камеру, постоянно соединенную с источником сжатого воздуха [1]
Недостатком устройства является наличие неуправляемой задней камеры, постоянно находящейся под давлением, что позволяет использовать только половину рабочей площади ударника и, следовательно, не дает возможности получить необходимой энергии удара. Кроме того, наличие в ударнике радиальных окон существенно снижает его прочность, то есть надежность работы устройства.

Известно также пневматическое устройство фирмы "Mission" США, содержащее полый корпус, размещенный в нем ударник с осевым каналом и полостью. Ударник образует с корпусом две рабочие камеры. В осевом канале ударника размещен воздухораспределитель с каналами для соединения полости с источником сжатого воздуха, с каналами для периодического соединения рабочих камер либо с источником сжатого воздуха, либо с атмосферой [2]
Наличие двух управляемых камер позволяет более рационально использовать рабочие площади ударника, так как они практически используются полностью, что позволяет получить большую энергию удара. Отсутствие радиальных каналов в ударнике существенно повышает его прочность и, следовательно, надежность работы устройства. Существенным недостатком устройства является сложность конструкции и, как следствие, недостаточная надежность, обусловленные наличием центрального воздухораспределителя, закрепленного с двух концов в корпусе и имеющего одну систему каналов для управления обеими камерами. Пара ударник-воздухораспределитель требует точного изготовления и склонна к заклиниванию при малейших изгибах воздухораспределителя. Другим недостатком устройства являются его ограниченные функциональные возможности, так как заднее расположение воздуховода затрудняет использование устройства при реконструкции старых трубопроводов воздуховод мешает затягиванию за устройством новых труб.

Технической задачей, решаемой данным изобретением, является улучшение энергетических параметров устройства, технологичности, повышение надежности, а также расширение его функциональных возможностей.

Решение этой задачи обеспечивается тем, что в устройстве ударного действия, включающем корпус, установленный в корпусе ударник, переднюю и заднюю камеры, систему воздухораспределения выполняют автономной для каждой камеры.

Автономное выполнение системы воздухораспределения для каждой камеры позволяет улучшить наполнение и опорожнение рабочих камер, благодаря уменьшению длины воздухоподводящих и выхлопных каналов и возможности увеличения их проходных сечений.

Выполнение системы воздухораспределения по крайней мере из двух частей, консольно закрепленных в торцах корпуса, позволяет частям системы, размещенным в центральном канале ударника, иметь дополнительную степень свободы в пределах отклонений размеров при изготовлении сопрягаемых поверхностей частей системы воздухораспределения и ударника, то есть повысить возможность самоустановки их в ударнике, что в свою очередь уменьшает вероятность заклинивания, т.е. повышает надежность работы устройства в целом.

Вышеуказанные признаки дают возможности присоединить воздуховод как с переднего, так и с заднего торца корпуса, что значительно улучшит энергетические параметры устройства за счет уменьшения длины каналов и увеличения их проходных сечений. Достигается это благодаря тому, что для подачи необходимого количества воздуха в рабочие камеры требуется определенное сечение каналов, а подача воздуха по двум каналам с переднего и с заднего торцов корпуса позволяет увеличить рабочее сечение ударника, т.е. повысить энергию единичного удара.

Кроме того, такое выполнение устройства обеспечивает повышение надежности конструкции устройства благодаря тому, что части системы воздухораспределения имеют небольшую длину и соответственно небольшую длину каналов, а, как известно, изготовление коротких деталей и каналов в них менее сложно, то есть более технологично и требует меньших затрат.

Данное техническое решение обеспечивает малую массу частей воздухораспределительной системы, что снижает динамические нагрузки в местах ее закрепления в торцах корпуса и, следовательно, повышает надежность работы всего устройства.

Заглушение системы воздухораспределения со стороны одной из камер существенно расширяет технологические возможности устройства так как позволяет использовать его как для забивания в грунт труб при бестраншейной прокладке подземных коммуникаций, так и для ремонта старых трубопроводов, например канализационных.

При забивании в грунт труб заглушку устанавливают со стороны передней камеры, в канал для подачи текучей среды под давлением; а к каналу для подачи текучей среды под давлением, размещенному в задней части системы воздухораспределения, присоединяют воздуховод, переднюю же часть корпуса монтируют к забиваемой трубе.

При ремонте старых трубопроводов заглушку устанавливают со стороны задней камеры, в канале для подачи текучей среды под давлением, а воздуховод присоединяют к каналу для подачи текучей среды под давлением, размещенному в передней части системы воздухораспределения. Воздуховод размещают в старой трубе. При движении устройства по старой трубе оно разрушает трубу и обломки ее вдавливает в грунт, а за собой тянет новую трубу, которая периодически наращивается. При наличии воздуховода сзади устройства наращивание труб представляет серьезные трудности.

Закрепление частей системы воздухораспределения в обоих торцах корпуса через упругий элемент существенно снижает передачу динамических нагрузок от корпуса к системе воздухораспределения, что повышает надежность работы устройства в целом.

На фиг.1 показано устройство в продольном разрезе при присоединении воздуховода к заднему торцу корпуса; на фиг.2 устройство в продольном разрезе при присоединении воздуховода к переднему и заднему торцам корпуса; на фиг.3 устройство в разрезе, когда воздуховод присоединен к заднему торцу устройства, а канал для подачи текучей среды под давлением во внутреннюю полость ударника, выполненный в передней части системы воздухораспределения, заглушен; на фиг.4 показано устройство в разрезе, когда воздуховод присоединен к переднему торцу корпуса, а канал для подачи текучей среды под давлением во внутреннюю полость ударника, выполненный в задней части системы воздухораспределения, заглушен.

Устройство содержит полый корпус 1 с передним 2 и задними 3 торцами, в котором размещен с возможностью возвратно-поступательного перемещения ударник 4 с центральным каналом 5 и внутренней полостью 6, переднюю 7 и заднюю 8 рабочие камеры, систему воздухораспределения, состоящую из передней 9 и задней 10 частей и консольно закрепленную в переднем 2 и заднем 3 торцах корпуса 1 с помощью упругого элемента 11. Передняя часть 9 воздухораспределительной системы выполнена с каналом 12 для впуска текучей среды под давлением из внутренней полости 6 ударника 4 в переднюю рабочую камеру 7, и каналом 13 для выхлопа текучей среды под давлением из передней рабочей камеры 7 через передний торец 2 корпуса 1. Задняя часть 10 системы воздухораспределения выполнена с каналом 14 для впуска текучей среды под давлением из внутренней полости 6 ударника 4 в заднюю рабочую камеру 8, каналом 15 для выхлопа текучей среды под давлением из задней рабочей камеры 8 через задний торец 3 корпуса 1 и, наконец, с каналом 16 для подачи текучей среды под давлением во внутреннюю полость 6 ударника 4 через воздуховод 17.

Согласно фиг.2 устройства, в передней части 9 системы воздухораспределения выполнен канал 18 для подачи текучей среды под давлением во внутреннюю полость 6 ударника 4. К каналам 16 и 18 присоединены соответственно воздуховоды 17 и 19.

Согласно фиг.3 устройства, в передней части 9 системы воздухораспределения выполнен канал 18 для подачи текучей среды под давлением во внутреннюю полость 6 ударника 4, в канале 18 установлена заглушка 20, а к каналу 16 присоединен воздуховод 17.

Согласно фиг.4 устройства, в канале 16 установлена заглушка 21, а к каналу 18 присоединен воздуховод 19.

Согласно фиг.1 устройство работает следующим образом.

Текучая среда под давлением по каналу 16 от воздуховода 17 поступает в полость 6, из нее по каналу 12 в камеру 7. Так как камера 8 соединена каналом 15 с атмосферой, под давлением текучей среды ударник 4 перемещается к заднему торцу 3 корпуса 1, при этом канал 15 закроется ударником 4. Далее ударником 4 закроется канал 12 передней части 3 воздухораспределительной системы, а затем ударником 4 откроется канал 13 и произойдет выхлоп текучей среды из передней рабочей камеры 7 по каналу 13 через передний торец 2 корпуса 1 в атмосферу. Ударником 4 открывается канал 14, текучая среда под давлением поступает из полости 6 по каналу 14 в заднюю рабочую камеру 8 и останавливает ударник 4 без удара по заднему торцу 3 корпуса 1, а затем перемещает ударник 4 по направлению к переднему торцу 2 корпуса 1. В конце своего хода ударник 4 наносит удар по переднему торцу 2 корпуса 1. Перед ударом ударник 4 открывает канал 12, закрывает канал 14 и открывает канал 15. Из камеры 8 происходит выхлоп текучей среды под давлением через канал 15 и задний торец 3 корпуса 1, а в переднюю камеру 7 происходит впуск текучей среды из полости 6 через канал 12.

Далее цикл повторяется.

Для забивания в грунт труб при бестраншейной прокладке коммуникаций устройство передним торцом присоединяют к забиваемой трубе и погружают ее в грунт ударами, передаваемыми ударником через корпус на задний торец трубы.

Устройство согласно фиг.2 работает точно так же, как устройство согласно фиг. 1, только рабочая среда под давление подается по двум каналам 16 и 18. Устройство по фиг.2 может применяться как для забивания труб, так и для замены старых трубопроводов. Для замены трубопроводов воздуховод 19 размещен в старом трубопроводе, а к заднему торцу 3 корпуса 1 присоединяют первую секцию новой трубы и запускают устройство в работу. При этом, перемещаясь под действием ударов по старой трубе, устройство разрушает ее своим передним торцом и вдавливает осколки в грунт, а в образовавшийся канал затягивает новую трубу.

Устройство согласно фиг.3 работает точно так же, как устройство согласно фиг.1 и может быть использовано для прокладки новых трубопроводов.

Устройство согласно фиг.4 работает следующим образом.

Текучая среда под давлением по воздуховоду 19, присоединенному к каналу 18, подается во внутреннюю полость 6 ударника 4, а из полости 6 по каналу 12
в переднюю рабочую камеру 7. Задняя рабочая камера 8 через канал 15 соединена с атмосферой, поэтому давлением рабочей среды в камере 7 ударник перемещается в стороне заднего торца 3 корпуса 1. Далее ударником 4 закрывается канал 15, закрывается канал 12, а затем открываются каналы 13 и 14 происходит впуск текучей среды в камеру 8 из полости 6 через канал 14. Передняя камера 7 через канал 13 сообщается с атмосферой. Давлением текучей среды в камере 8 ударник 4 останавливается без удара по заднему торцу 3 корпуса 1, а затем начинает перемещение к переднему торцу 2 корпуса 1 и наносит удар по торцу 2. Перед ударом ударник 4 открывает канал 15, обеспечивая выхлоп из камеры 8 через канал 15 и задний торец 3. Перед ударом же происходит впуск текучей среды в переднюю камеру 7 через канал 12 из полости 6. Далее цикл повторяется.

Согласно фиг. 4, устройство может быть использовано как для прокладки трубопроводов, так и для замены старых трубопроводов на новые. В связи с тем, что работа по замене труб ведется из колодца (без рытья траншей), новая труба составляется из коротких секций, постоянно наращиваемых по мере движения устройства. Отсутствие воздуховода сзади устройства существенно облегчает выполнение работы по наращиванию секций прокладываемых труб.

Использование: изобретение относится к пневматическим ударным механизмам, предназначенным преимущественно для бестраншейной прокладки новых подземных коммуникаций или реконструкции старых. Технической задачей, решаемой данным изобретением, является улучшение энергетических параметров устройства, технологичности, повышение надежности, а также расширение его функциональных возможностей. Сущность изобретения: устройство ударного действия содержит корпус, установленный в корпусе ударник, переднюю и заднюю рабочие камеры, а также систему воздухораспределения, выполненную автономной для каждой камеры. Выполнение системы воздухораспределения по крайней мере из двух частей, консольно закрепленных в торцах корпуса, позволяет уменьшить вероятность заклинивания частей системы в ударнике и значительно повысить надежность работы устройства в целом, 4 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Устройство ударного действия, включающее корпус, ударник, переднюю и заднюю камеры, систему воздухораспределения для впуска и выхлопа воздуха из них, воздуховод, отличающееся тем, что система воздухораспределения для впуска и выхлопа воздуха выполнена автономной для каждой камеры. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что система воздухораспределения выполнена по меньшей мере из двух частей, консольно закрепленных в торцах корпуса. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что воздуховод выполнен в одной из частей системы воздухораспределения. 4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что воздуховод выполнен в обеих частях системы воздухораспределения. 5. Устройство по пп. 1 4, отличающееся тем, что система воздухораспределения крепится посредством упругого элемента.