ГРУНТОЗАБОРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ТРУБ Российский патент 2006 года по МПК E02F5/18 

Техническое решение относится к проходческим устройствам, применяемым в строительном производстве при бестраншейной прокладке подземных коммуникаций.

Известно самоходное грунтозаборное устройство по а. с. СССР №1058647, В 08 В 9/00, Е 02 F 5/18, опубл. в БИ №45 за 1983 г., содержащее емкость трубчатой формы с вырезами по образующей со стороны забора грунта и с противоположной ей стороны, ударный механизм с узлом крепления к емкости и свободноповоротную заслонку. Узел крепления ударного механизма к емкости выполнен в виде втулки, которая посредством ребер соединена с днищем емкости, и фланца, соединенного с ударным механизмом и втулкой посредством тяг.

Прямой ход известного устройства совершается за счет передачи ударных импульсов от ударного механизма емкости посредством узла крепления, выполненного в виде втулки сегментной формы, круговая часть которой соединена с верхней частью емкости, а прямолинейная часть - с днищем емкости посредством ребер. При таком выполнении узла крепления не обеспечивается равномерная передача импульсных нагрузок поперечному сечению емкости. Часть импульсных нагрузок передается верхней части емкости непосредственно втулкой, а другая часть импульсных нагрузок передается через ребра днищу емкости. Это приводит к снижению скоростей прямого хода и забора грунта, а также к снижению прочности устройства.

При обратном ходе ударный механизм работает в режиме реверса и наносит удары по хвостовой части своего корпуса, соединенной с фланцем, который в свою очередь соединен с узлом крепления посредством тяг. По сравнению с прямым ходом в передаче импульсных нагрузок дополнительно участвуют фланец и тяги, соединенные посредством гаек и винтовых пар. Увеличение по сравнению с прямым ходом длины волновода передачи импульсных нагрузок емкости приводит к повышенным потерям энергии удара и к снижению скорости обратного хода устройства по трубе. Передача ударов через винтовую пару (резьбу) отрицательно сказывается на прочности конструкции.

Отмеченные недостатки отрицательно сказываются на эффективности передачи импульсных нагрузок емкости и, как следствие, снижают эффективность работы устройства, что обусловлено уменьшением скоростей прямого и обратного хода по трубе и скорости забора грунта, а также снижают срок службы устройства.

Известно грунтозаборное устройство для бестраншейной прокладки подземных коммуникаций по а.с. СССР №1544897, Е 02 F 5/18, опубл. в БИ №7 за 1990 г., включающее трубчатую емкость с вырезами по образующей, жестко связанный с емкостью ударный механизм и закрепленную в емкости перед вырезом свободноповоротную заслонку, причем устройство снабжено дополнительными свободноповоротными заслонками и имеет выполненные в дне трубчатой емкости дополнительные вырезы, при этом дополнительные свободноповоротные заслонки размещены перед дополнительными вырезами и ударный механизм расположен внутри трубчатой емкости на 1/3 своей длины.

При прямом ходе известного устройства передача импульсных нагрузок от ударного механизма трубчатой емкости осуществляется через упор, выполненный в виде конусной втулки и изогнутого ребра, соединенных с днищем емкости. Конструкция упора и его соединение с емкостью не обеспечивают равномерности передачи ей импульсных нагрузок от ударного механизма, что снижает прочность конструкции и скорости прямого хода и забора грунта, негативно влияющие на эффективность работы устройства.

Для отрыва устройства от массива грунта и извлечения из трубы применяется лебедка. Отрыв осуществляется совместными усилиями устройства и лебедки. При этом передача импульсных нагрузок емкости от ударного механизма происходит через планки и тяги, соединенные посредством гаек и винтовых пар. Концы тяг загнуты в виде крючков и соединены с емкостью через выполненные в ней отверстия. При указанном соединении площадки контактов близки к точечным. Передача импульсных нагрузок поперечному сечению емкости через точечные площадки сводит на нет величину передаваемых импульсов. Это увеличивает время отрыва устройства от массива грунта и является предпосылкой преждевременного разрушения тяг и емкости из-за высокой концентрации нагрузок на контактных площадках.

Таким образом, известное устройство имеет низкую эффективность работы и незначительный срок службы.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и совокупности существенных признаков является грунтозаборное устройство для бестраншейной прокладки подземных коммуникаций по а.с. СССР №1165751, Е 02 F 5/18, опубл. в БИ №25 за 1985 г., содержащее трубчатой формы емкость, жестко прикрепленный к ней ударный узел, размещенный на внутренней стороне емкости, причем крепление ударного узла выполнено в виде втулки и фиксатора, между которыми размещен ударный узел. Втулка имеет чечевицеобразную или цилиндрическую форму и охвачена частью емкости, а фиксатор выполнен в виде обоймы, опорного элемента и запорного узла. Запорный узел выполнен в виде клина, а торец опорного элемента со стороны ударного узла имеет скос. Также запорный узел может быть выполнен в виде винтовой пары.

В известном устройстве чечевицеобразная втулка и обойма фиксатора или цилиндрическая втулка и обойма фиксатора соединены с нижней частью трубчатой формы емкости, поэтому импульсные нагрузки при прямом и обратном ходе устройства приложены к емкости неравномерно. Волноводом импульсных нагрузок при прямом ходе устройства служит чечевицеобразная или цилиндрическая втулка с П-образным ограничительным кронштейном. При обратном ходе устройства волноводом служат фиксатор, выполненный в виде обоймы с ограничительным кронштейном, опорный элемент и запорный узел. Волновод обратного хода состоит из большего числа элементов, чем волновод прямого хода, что усложняет конструкцию устройства и снижает скорость его обратного хода по причине снижения эффективности передачи импульсных нагрузок емкости.

Из-за погрешностей изготовления и монтажа всегда имеются отклонения от соосности втулки и обоймы фиксатора, вызывающие изгиб корпуса ударного узла усилием его запирания в емкости при помощи клина или винта. Изгиб корпуса обуславливает заклинивание ударника и прекращение работы ударного узла или разрушение корпуса в результате совокупного воздействия продольных и изгибных напряжений.

При выполнении запорного узла в виде винтовой пары в автономном режиме обратного хода устройства импульсные нагрузки передаются емкости через резьбу, что снижает долговечность устройства.

Неравномерность передачи импульсных нагрузок емкости, большое число составных элементов волновода обратного хода, возможность изгиба корпуса ударного узла, передача импульсных нагрузок через резьбу приводят к снижению эффективности работы и срока службы устройства.

Техническими задачами предлагаемого решения являются повышение эффективности работы и срока службы грунтозаборного устройства, использующего в качестве привода ударный механизм, посредством обеспечения равномерной передачи импульсных нагрузок трубчатой формы емкости, исключения возможности изгиба корпуса ударного механизма и упрощения конструкции.

Они решаются за счет того, что в грунтозаборном устройстве для очистки труб, содержащем емкость трубчатой формы, соединенную с ударным механизмом посредством узла крепления, согласно предлагаемому техническому решению корпус ударного механизма выполнен из двух частей, имеющих сферические опорные поверхности и соединенных распорно-направляющим элементом. Узел крепления состоит из двух втулок круговой цилиндрической формы, каждая из которых имеет осевое отверстие сферической формы для размещения сферических опорных поверхностей частей корпуса ударного механизма. Втулки жестко соединены своими цилиндрическими поверхностями с внутренней поверхностью емкости трубчатой формы.

Выполнение корпуса ударного механизма из двух частей, имеющих сферические опорные поверхности и соединенных распорно-направляющим элементом, позволяет упростить конструкцию грунтозаборного устройства и реализовать "принцип самоустанавливаемости" частей корпуса ударного механизма совместно с распорно-направляющим элементом относительно емкости для исключения изгибов корпуса ударного механизма и заклинивания его ударника при неизбежных погрешностях изготовления и монтажа. При этом распорно-направляющий элемент обеспечивает соосность частей корпуса ударного механизма.

Выполнение узла крепления в виде двух втулок круговой цилиндрической формы, каждая из которых имеет осевое отверстие сферической формы для размещения сферических опорных поверхностей частей корпуса ударного механизма, позволяет при прямом и обратном ходе устройства использовать одинаковые по конструкции волноводы в виде симметричных втулок и обеспечить возможность самоустановки ударного механизма в узле крепления за счет поворота сферических опорных поверхностей относительно друг друга.

Выполнение узла крепления в виде двух втулок, соединенных своей цилиндрической поверхностью с внутренней поверхностью емкости трубчатой формы, исключает неравномерность передачи импульсных нагрузок, что обеспечивает снижение потерь при передаче импульсных нагрузок и повышение скорости прямого и обратного хода устройства, что в свою очередь повышает эффективность работы устройства.

Целесообразно части корпуса ударного механизма соединить распорно-направляющим элементом в виде втулки с левой и правой резьбами, что позволит отказаться от использования в узле крепления распорного элемента и упростить конструкцию устройства. При этом резьбовые поверхности непосредственно не участвуют в передачах импульсных нагрузок. Предлагаемое техническое решение будет способствовать удобству монтажа и демонтажа ударного механизма в узле крепления, так как взаимно противоположные перемещения частей корпуса ударного механизма относительно узла крепления достигаются вращением распорно-направляющего элемента в ту или иную сторону.

Целесообразно части корпуса ударного механизма соединить распорно-направляющим элементом в виде втулки с проточкой, в которой установлен упругий вкладыш, размещенный между частями корпуса ударного механизма. Такое техническое решение позволит упростить конструкцию ударного узла и устройства в целом за счет исключения использования резьбовых поверхностей.

Таким образом, совокупность признаков предлагаемого технического решения способствует повышению эффективности работы грунтозаборного устройства и увеличению срока службы.

Сущность предлагаемого грунтозаборного устройства для очистки труб иллюстрируется примерами конкретного исполнения и чертежами.

На фиг.1 представлено исполнение грунтозаборного устройства, в котором распорно-направляющий элемент выполнен в виде втулки, сопряженной с частями корпуса ударного механизма левой и правой резьбами.

На фиг.2 изображен фрагмент конструкции грунтозаборного устройства; в ней распорно-направляющий элемент выполнен в виде втулки с проточкой, в которой установлен упругий вкладыш, размещенный между частями корпуса ударного механизма.

Грунтозаборное устройство для очистки труб содержит трубчатой формы емкость 1 (фиг.1) с продольными вырезами 2 и 3 и узел крепления, выполненный в виде двух втулок 4, 5 круговой цилиндрической формы, каждая из которых имеет осевое отверстие сферической формы. Втулки 4 и 5 жестко соединены своими цилиндрическими поверхностями с внутренней поверхностью трубчатой формы емкости 1. В емкости 1 установлен ударный механизм, корпус которого выполнен из двух частей 6 и 7, имеющих сферические опорные поверхности, которые сопряжены со сферическими поверхностями осевых отверстий втулок 4 и 5 узла крепления. Части 6 и 7 корпуса ударного механизма соединены распорно-направляющим элементом, выполненным в виде втулки 8 с левой и правой резьбами.

Распорно-направляющий элемент может быть выполнен в виде втулки 9 (фиг.2) с проточкой 10, в которой установлен упругий вкладыш 11, размещенный между частями 6 и 7 корпуса ударного механизма.

Для сборки грунтозаборного устройства части 6 (фиг.1) и 7 корпуса ударного механизма посредством вращения втулки 8, например, влево сводят вместе. Далее через продольный вырез 3 трубчатой формы емкости 1 часть 7 корпуса ударного механизма сферической опорной поверхностью устанавливают в сферическую поверхность осевого отверстия втулки 5 узла крепления, а часть 6 корпуса ударного механизма сферической опорной поверхностью устанавливают в сферическую поверхность осевого отверстия втулки 4 узла крепления. Посредством вращения втулки 8, например, вправо разводят части 6 и 7 корпуса ударного механизма, фиксируя ударный механизм в узле крепления грунтозаборного устройства.

Сборку грунтозаборного устройства, в котором распорно-направляющий элемент, выполнен в виде втулки 9 (фиг.2) с проточкой 10, в которой установлен упругий вкладыш 11, производят посредством установки через продольный вырез 3 (фиг.1) трубчатой формы емкости 1 (фиг.2) частей 6 и 7 корпуса ударного механизма их сферическими опорными поверхностями соответственно в осевые отверстия сферической формы втулок 4 и 5 (фиг.1) узла крепления. В это время втулка 9 (фиг.2) надета на часть 7 корпуса ударного механизма. Затем сжимают упругий вкладыш 11, устанавливают его между частями 6 и 7 корпуса ударного механизма и надвигают втулку 9 на часть 6 корпуса ударного механизма. Далее упругий вкладыш 11 разжимается и раздвигает части 6 и 7 ударного механизма между сферическими поверхностями осевых отверстий втулок 4 и 5 (фиг.1) узла крепления. После попадания упругого вкладыша 11 (фиг.2) в проточку 10 втулки 9 происходит ее фиксация относительно частей 6 и 7 корпуса ударного механизма и его замыкание в узле крепления грунтозаборного устройства.

Предлагаемым устройством осуществляют циклическую очистку труб от грунта следующим образом.

Прямой ход грунтозаборного устройства по очищаемой от грунта трубе (на фиг.1 и 2 не показана), а также забор им грунта осуществляют за счет импульсов нагрузки, генерируемых ударным механизмом и передаваемых трубчатой формы емкости 1 (фиг.1) через втулку 4 узла крепления, с которой сопряжена сферическая опорная поверхность части 6 корпуса ударного механизма. После набора грунта в трубчатой формы емкость 1 производят реверсирование направления ударов ударного механизма. Импульсы нагрузки, генерируемые ударным механизмом, передаются сферической опорной поверхностью части 7 корпуса ударного механизма трубчатой формы емкости 1 через втулку 5 узла крепления. При этом осуществляется выход грунтозаборного устройства из забоя и его обратный ход по трубе. После выхода грунтозаборного устройства из трубы производят извлечение грунта (на фиг.1 и 2 не показан) из трубчатой формы емкости 1 через продольный вырез 2 (фиг.1). После удаления грунта описанный цикл работы грунтозаборного устройства повторяют.

Изобретение относится к проходческим устройствам, применяемым в строительном производстве при бестраншейной прокладке подземных коммуникаций. Техническая задача - повышение эффективности работы и срока службы грунтозаборного устройства, исключение возможности изгиба корпуса ударного механизма и упрощение конструкции. Устройство содержит емкость трубчатой формы, соединенную с ударным механизмом посредством узла крепления. Корпус ударного механизма выполнен из двух частей, имеющих сферические опорные поверхности и соединенных распорно-направляющим элементом. Узел крепления состоит из двух втулок круговой цилиндрической формы, каждая из которых имеет осевое отверстие сферической формы для размещения сферических опорных поверхностей частей корпуса ударного механизма. Втулки жестко соединены своими цилиндрическими поверхностями с внутренней поверхностью емкости трубчатой формы. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Грунтозаборное устройство для очистки труб, содержащее емкость трубчатой формы, соединенную с ударным механизмом посредством узла крепления, отличающееся тем, что корпус ударного механизма выполнен из двух частей, имеющих сферические опорные поверхности и соединенных распорно-направляющим элементом, а узел крепления состоит из двух втулок круговой цилиндрической формы, каждая из которых имеет осевое отверстие сферической формы для размещения сферических опорных поверхностей частей корпуса ударного механизма, при этом втулки жестко соединены своими цилиндрическими поверхностями с внутренней поверхностью емкости трубчатой формы.2. Грунтозаборное устройство по п.1, отличающееся тем, что части корпуса ударного механизма соединены распорно-направляющим элементом в виде втулки с левой и правой резьбами.3. Грунтозаборное устройство по п.1, отличающееся тем, что части корпуса ударного механизма соединены распорно-направляющим элементом в виде втулки с проточкой, в которой установлен упругий вкладыш, размещенный между частями корпуса ударного механизма.