ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ УДАРНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2002 года по МПК E02F5/18 E21B7/26 

Предлагаемое устройство относится к области горного дела и строительства и касается пневматических ударных устройств для образования скважин в уплотняемых грунтах, бестраншейной замены трубопроводов и ударного погружения в грунт труб и других стержневых элементов.

Известна пневмоударная машина, описанная в а.с. СССР 1293329, E 21 С 3/24, опубл. в БИ 8, 1987. Она содержит корпус, кольцевой ударник, трубку, проходящую через ударник и имеющую полость для пропуска стержневых элементов, питающую магистраль и выхлопную магистраль, направленную к заднему торцу машины.

Машина обладает возможностью установки ее на стержне с малой жесткостью на таком расстоянии от поверхности грунта, которое исключает потерю стержнем продольной устойчивости.

Недостатком данного устройства является малая рабочая площадь ударника, не позволяющая обеспечивать высокие энергетические показатели. Кроме того, размещение магистралей недостаточно рационально. В конструкции определен боковой подвод сжатого воздуха в средней части корпуса, а это не позволяет по данной схеме создавать погружные машины, что ограничивает область применения данной конструкции.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является пневматическое устройство ударного действия, преимущественно для образования скважин в грунте по а.с. СССР 527501, кл. E 02 F 5/18, 1977. Оно содержит корпус, в котором установлен ударник с каналами и выступом, гайку и втулку, имеющую проточку и взаимодействующую с выступом ударника. Втулка монтирована между гайкой и ударником и выполнена с окном и внутренней проточкой, в которой размещен выступ ударника.

К достоинству данной конструкции следует отнести то, что для создания рабочей площади ударника на рабочем ходу используется вся площадь поперечного сечения полости корпуса. Это позволяет обеспечивать неплохие энергетические показатели устройства.

Однако возможности увеличения ударной мощности за счет увеличения рабочих площадей ударника не использованы здесь в полной мере. Рабочая площадь ударника при его холостом ходе значительно меньше площади поперечного сечения полости корпуса потому, что от нее вычитается площадь торца хвостовика ударника и площадь поперечного сечения центрального канала, постоянно находящихся под сетевым давлением. Heбольшая рабочая площадь ударника на холостом ходу не позволяет осуществлять достаточно интенсивный холостой ход, что увеличивает время холостого хода и рабочего цикла в целом, а следовательно, уменьшает частоту ударов, являющуюся одной составляющей ударной мощности устройства.

Технической задачей, решаемой данным предлагаемым изобретением, является повышение ударной мощности за счет создания рабочей площади ударника не только на рабочем, но и на холостом ходу, равной всей площади поперечного сечения полости корпуса.

Данная техническая задача решается тем, что в пневматическом ударном устройстве, включающем корпус, ступенчатый ударник, разделяющий полость корпуса на камеры холостого и рабочего хода, воздухораспределительную втулку, охватывающую хвостовую ступень ударника с возможностью взаимодействия с последней, продольные питающую и выхлопную магистрали, согласно техническому решению в ступенчатом ударнике выполнен по меньшей мере один боковой продольный канал, который открыт в камеру холостого хода и имеет выход на боковую поверхность хвостовой ступени ударника, а воздухораспределительная втулка разделяет камеру рабочего хода на кольцевую и торцевую полости, сообщенные между собой каналом, при этом продольная выхлопная магистраль размещена в воздухораспределительной втулке, направлена к заднему торцу устройства и имеет в стенке воздухораспределительной втулки выход на ее внутреннюю поверхность с возможностью периодического сообщения то с торцевой полостью камеры рабочего хода, то с выходом бокового продольного канала в ударнике, открытого в камеру холостого хода.

Образованная система воздухораспределения позволяет иметь рабочую площадь ударника как на холостом, так и на рабочем ходу, равную полной площади поперечного сечения полости корпуса. Полная рабочая площадь ударника на холостом ходу обеспечивает интенсивный холостой ход, что уменьшает время холостого хода и время рабочего цикла в целом, увеличивает частоту ударов, а следовательно, и ударную мощность. Полная рабочая площадь ударника на рабочем ходу обеспечивает большое значение энергии удара.

Выполненный в ударнике боковой продольный канал, который открыт в камеру холостого хода и имеет выход на боковую поверхность хвостовой ступени ударника, позволяет рационально сочетать функции впускного и выхлопного канала, что позволяет обходится в конструкции небольшим числом каналов.

Сущность технического решения иллюстрируется примером конкретного исполнения и чертежом, где изображен продольный разрез пневматического ударного устройства.

Пневматическое ударное устройство содержит корпус 1, ударник 2, разделяющий полость корпуса 1 на камеру 3 холостого хода и камеру 4 рабочего хода и имеющий хвостовую ступень 5, воздухораспределительную втулку 6, охватывающую хвостовую ступень 5 ударника 2 и разделяющую камеру 4 рабочего хода на кольцевую полость 7 и торцевую полость 8. Ударник 2 имеет по меньшей мере один боковой продольный канал 9, открытый в камеру 3 холостого хода и имеющий выход 10 на боковую поверхность хвостовой ступени 5, и по меньшей мере один канал 11 с радиальным выходом 12, соединяющий кольцевую полость 7 и торцевую полость 8 камеры 4 рабочего хода между собой. Имеются продольная питающая магистраль 13 с выходом 14 в виде проточки и продольная выхлопная магистраль 15, размещенные в воздухораспределительной втулке 6. Продольная выхлопная магистраль 15 имеет выход 16 на внутреннюю поверхность 17 воздухораспределительной втулки 6, взаимодействующую с хвостовой ступенью 5 ударника 2. Продольная питающая магистраль 13 каналами 18 и 19 соединена с полостью воздухоподводящего рукава 20, а продольная выхлопная магистраль 15 через канал 21 - с атмосферой.

Работает пневматическое ударное устройство следующим образом.

Сжатый воздух по воздухоподводящему рукаву 20 и каналам 19, 18 поступает в продольную питающую магистраль 13, откуда через выход 14, выход 10, боковой продольный канал 9 ударника 2 поступает в камеру 3 холостого хода. В это время торцевая полость 8 камеры 4 рабочего хода через выход 16, продольную выхлопную магистраль 15 и канал 21 сообщена с атмосферой. Кольцевая полость 7 камеры 4 рабочего хода через радиальный выход 12, канал 11 сообщена с торцевой полостью 8, а следовательно, также сообщена с атмосферой. Воздействуя на полную рабочую площадь ударника 2, равную площади поперечного сечения полости корпуса 1, со стороны камеры 3 холостого хода, сжатый воздух приводит ударник 2 в интенсивное движение - начинается холостой ход. При движении ударника 2 его хвостовая ступень 5, взаимодействуя с внутренней поверхностью 17 воздухораспределительной втулки 6, перекрывает выход 16 - камера 4 рабочего хода изолируется от атмосферы. В это же время выход 10 разъединяется с выходом 14 - происходит отсечка впуска воздуха в камеру 3 холостого хода, и дальнейшее движение ударника 2 происходит за счет инерции и за счет расширения сжатого воздуха в этой камере 3. В дальнейшем выход 10 соединяется с выходом 16 - происходит выхлоп воздуха из камеры 3 холостого хода через выход 16, продольную выхлопную магистраль 15, канал 21 в атмосферу с заднего торца устройства. Далее радиальный выход 12 соединяется с выходом 14 - начинается впуск сжатого воздуха в кольцевую полость 7, а через канал 11 и в торцевую полость 8 камеры 4 рабочего хода. Воздействуя на рабочую площадь ударника 2, также равную площади поперечного сечения полости корпуса 1, со стороны камеры 4 рабочего хода, сжатый воздух останавливает ударник 2 и переводит его на рабочий ход. При движении ударника 2 на рабочем ходу радиальный выход 12 разъединяется с выходом 14 - происходит отсечка впуска воздуха в камеру 4 рабочего хода, и дальнейшее движение ударника 2 происходит за счет инерции и расширения сжатого воздуха. В дальнейшем канал 10 разъединяется с каналом 16 - камера 3 холостого хода изолируется от атмосферы. Далее хвостовая ступень 5 ударника 2 открывает выход 16 - происходит выхлоп воздуха из торцевой полости 8 и из связанной с ней кольцевой полости 7 камеры 4 рабочего хода через выход 16, продольную выхлопную магистраль 15, канал 21 в атмосферу с заднего торца устройства. При дальнейшем движении ударника 2 выход 10 соединяется с выходом 14 - начинается впуск сжатого воздуха в камеру 3 холостого хода. В конце рабочего хода ударник 2 наносит удар по передней части корпуса 1. Цикл повторяется.

Предлагаемое устройство относится к области горного дела и строительства и касается пневматических ударных устройств для образования скважин в уплотняемых грунтах, бестраншейной замены трубопроводов и ударного погружения в грунт труб и других стержневых элементов. Устройство содержит корпус, ступенчатый ударник, в котором выполнен по меньшей мере один боковой продольный канал, который открыт в камеру холостого хода и имеет выход на боковую поверхность хвостовой ступени ударника, воздухораспределительную втулку, охватывающую хвостовую ступень ударника и разделяющую камеру рабочего хода на кольцевую и торцевую полости, сообщенные между собой каналом, продольные питающую и выхлопную магистрали. Продольная выхлопная магистраль размещена в воздухораспределительной втулке, направлена к заднему торцу устройства. Изобретение обеспечивает повышение ударной мощности и расширение области применения устройства. 1 ил.

Пневматическое ударное устройство, включающее корпус, ступенчатый ударник, разделяющий полость корпуса на камеры холостого и рабочего хода, воздухораспределительную втулку, охватывающую хвостовую ступень ударника с возможностью взаимодействия с последней, продольные питающую и выхлопную магистрали, отличающееся тем, что в ступенчатом ударнике выполнен по меньшей мере один боковой продольный канал, который открыт в камеру холостого хода и имеет выход на боковую поверхность хвостовой ступени ударника, а воздухораспределительная втулка разделяет камеру рабочего хода на кольцевую и торцевую полости, сообщенные между собой каналом, при этом продольная выхлопная магистраль размещена в воздухораспределительной втулке, направлена к заднему торцу устройства и имеет в стенке воздухораспределительной втулки выход на ее внутреннюю поверхность с возможностью периодического сообщения то с торцевой полостью камеры рабочего хода, то с выходом бокового продольного канала в ударнике, открытого в камеру холостого хода.