ДЕТОНАЦИОННЫЙ МОЛОТ Российский патент 2008 года по МПК E02D7/12 E02D3/61 E01C19/36 

Изобретение относится к строительной технике, а именно к механизмам для уплотнения насыпных инженерных сооружений (дамб, плотин, железнодорожных и автомобильных насыпей и т.п.), забивки свай, стержней, труб, шпунтов, уплотнение грунта, рыхления твердых грунтов в различных пространственных положениях, уплотнения твердеющего бетона.

Известны вибрационные катки для уплотнения дорожных покрытий и грунта за счет вибрации и массы катка [1].

Подобные устройства металлоемки, потребляют много энергии и требуют значительных трудовых затрат.

Имеются различные устройства для забивки опор, свай, основанные на работе ударного механизма в виде молота [2].

Наличие различных, обеспечивающих работу молота, механизмов ведет к усложнению конструкции, снижению КПД. При этом забивка деталей не обеспечивается в пространстве, кроме как в вертикальном положении.

Известен свободно-поршневой двигатель, способный работать при детонационном сгорании топливной смеси. Службы рабочего процесса обеспечивают все циклы при различном расположении в пространстве данного двигателя [3].

Известен дизель-молот, содержащий цилиндр, головку, поршень, клапан. Он предназначен для решения одной задачи - забивки свай в вертикальном положении (прототип, патент RU №2235167, 2004 г.) [4].

Заявленное техническое устройство направлено на решение задачи совмещения в одном механизме функций трамбовочных устройств, копр для забивки свай, разрушения твердых грунтов. При этом эти работы возможны в любом пространственном положении за счет направляющего устройства.

Отличие детонационного молота от наиболее близкого аналога (Дизель-молот, патент №2235167) в том, что он работает на различных видах топлива и использует энергию взрыва при расширенной области использования во всех пространственных положениях.

Технический результат обеспечивает свободно-поршневой двигатель (двигатели), в головке которого имеется запорное устройство. При взрыве топливной смеси запорное устройство открывается и энергия воздействует на шабот. Перемещение последнего по пазам освобождает выход отработанных газов между ним и соплом. Посредством шабота или закрепленного на нем инструмента выполняется работа.

Свободно-поршневой двигатель (двигатели) расположен на раме (рамах), которая подвижно соединена с направляющим устройством. Закрепленное на головке сопло направляет отработанные газы в направлении движения шабота.

Сущность изобретения поясняется фигурами: Фиг.1-9.

Фиг.1 - показано, каким образом производится уплотнение грунта, где направляющее устройство 1 и рамы 5 направлены на выполнение работы по уплотнению откосов насыпи.

Фиг.2 - увеличенный вид рам 5 с расположенными в них свободно-поршневыми двигателями 4, амортизаторами 3, 8, шаботами 6, соплом 7.

Фиг.3 показывает, каким образом проводится разрушение скального грунта в верхнем положении и расположении направляющего устройства 1 и рамы 5.

Фиг.4 - увеличенный вид рабочей части детонационного молота, где обозначено: свободно-поршневой двигатель 4, амортизаторы 3, 8, шаботы 6, сопла 7.

Фиг.5 - расположение направляющего устройства 1 и рамы 5 при забивке сваи (или стержня, трубы и др.).

Фиг.6 - увеличенный вид рабочей части детонационного молота с расположенными на нем свободно-поршневым двигателем 4, амортизаторами 3, 8, шаботом 6, соплом 7.

Фиг.7 - показана схема свободно-поршневого двигателя: цилиндр 9, выпускной клапан системы высокого давления 10, амортизатор 11, масляный клапан 12, энергоаккумулятор 13, поршень 14, клапан топливной смеси 15, головка 16, масляный клапан 17, впускной клапан системы высокого давления 18. А также запорное устройство, шабот, сопло.

Фиг.8 - изображена схема рабочего хода свободно-поршневого двигателя, где обозначены: шабот 6, сопло 7, цилиндр 9, головка 16, сухари 19, толкатели 20, пружины 21.

Фиг.9 - обозначен возврат детонационного молота (его рабочей части) в исходное положение. На схеме позиции обозначают: шабот 6, сопло 7, цилиндр 9, головку 16, сухари 19, толкатели 20, пружины 21.

Позиции на Фиг.1, 3, 5 обозначают: направляющее устройство 1, молот 2.

Позиции на Фиг.2, 4, 6 обозначают: амортизатор 3, свободно-поршневой двигатель 4, рама 5, шабот 6, сопло 7, амортизатор 8.

Позиции на схеме Фиг.7 обозначают: цилиндр 9, выпускной клапан системы высокого давления 10, амортизатор 11, масляный клапан 12, энергоаккумулятор 13, поршень 14, клапан топливной смеси 15, головка 16, масляный клапан 17, впускной клапан системы высокого давления 18.

Позиции на схеме Фиг.8, 9 обозначают: цилиндр 9, головку 16, сухари 19, шабот 6, сопло 7, толкатели 20, пружины 21. Детонационный молот 2 (Фиг.1, 3, 5) состоит из отдельных агрегатов, количество которых определяется видом выполняемых работ, и устанавливается в нужном направлении направляющим устройством 1. Эта система перемещается на транспортном средстве.

Для осуществления работы молота необходимы: нерасходная система высокого давления, система смазки, система питания, система охлаждения, гидравлическая система. Все эти системы едины для всех агрегатов с приводом от механизмов, установленных на транспортном средстве.

Предлагаемый молот работает следующим образом.

Фиг.7 - поступившая топливная смесь через клапан 15 в цилиндр 9 сжимается до детонации газом из системы высокого давления через клапан 18 кинематически связанными энегоаккумулятором 13 и поршнем 14. Запорное устройство (Фиг.7, 8, 9), содержащее сухари 19, толкатели 20, пружины 21, обеспечивает степень сжатия для возникновения взрыва топливной смеси (Фиг.7) и открывается при детонации (Фиг.8). При этом за счет перемещения системы поршень-энергоаккумулятор (Фиг.7) газы через клапан 10 возвращаются в систему высокого давления. Удар соединения поршень-энергоаккумулятор сглаживается амортизатором 11. Работоспособность свободно-поршневого двигателя 4 (Фиг.2, 4, 6) обеспечивается смазкой через клапана 12, 17 (Фиг.7). При этом свободно-поршневой двигатель 4 (на Фиг.2, 4, 6) закреплен на раме 5, отработанные газы выходят между соплом 7 и шаботом 6 при рабочем ходе молота 2 (Фиг.1, 2, 3, 8). Сила реакции сглаживается амортизаторами 3 и 8 (Фиг.2, 4, 6). Запорное устройство закрывается сухарями за счет воздействия толкателей и пружин, делает камеру сгорания герметичной. Шабот 6, завершив работу через насадки, возвращается в исходное положение усилием направляющего устройства 1. Молот готов к новому циклу работы.

Ударные нагрузки определяют невозможность расположения служб обеспечения рабочего процесса на молоте. Устраняется это путем их размещения на транспортном средстве по перемещению всей конструкции (автомобиль, дрезина и пр.). При этом возможно совмещение систем молота и ДВС транспортного средства или иных механизмов для совместного применения, например компрессор, гидравлический насос и т.д. Непосредственно свободно-поршневой двигатель обеспечивается всем необходимым по трубопроводам и гибким шлангам. Возможны и другие решения.

Нерасходная система высокого давления, состоящая из бака, трубопроводов, клапанов обеспечивает необходимую для данного вида топлива (бензин, дизельное топливо, газ) степень сжатия для детонационного воспламенения топливной смеси.

Подобное расположение и работа служб обеспечения рабочего процесса и возможность переустановки рамы 5 (Фиг.2, 4, 6) со свободно-поршневым двигателем 4 на 180° совместно с поворотным устройством 1 (Фиг.1, 3, 5) позволяет производить работы в любом пространственном положении.

К преимуществам детонационного молота относится высокая мобильность, обеспечение качества выполняемых работ и повышение производительности труда. Полное сгорание топливной смеси во взрыве создает выпуск в атмосферу экологически чистых отработанных газов.

Источники информации

1. Патент RU 94033300, кл. Е01С 19/28, Е02F 5/12, Е02F 9/22, 1996 г.

2. Патент RU № 2233945, кл. Е02D 7/08, 2004 г.

3. Патент RU № 2107831, кл. F02В 71/00, F03G 3/00, 1998 г.

4. Патент RU № 2235167, кл. Е02D 7/12, 2004 г.

Изобретение относится к строительной технике, а именно к механизмам для уплотнения насыпных инженерных сооружений (дамб, плотин и т.п.), забивки свай, стержней, труб, шпунтов, уплотнения твердеющего бетона и грунта, рыхления твердых грунтов. Детонационный молот включает направляющее устройство, на котором расположены одна или несколько рам со свободно-поршневым двигателем или двигателями, каждый из которых содержит цилиндр с размещенным в нем поршнем, кинематически связанным с энергоаккумулятором, амортизатор, систему клапанов. При этом с цилиндром связана головка с соплом, в которой установлено запорное устройство, обеспечивающее герметизацию камеры, в которой топливная смесь сжимается до степени детонации и выполненное с возможностью открытия этой камеры для воздействия продуктов детонации на шабот, подвижно связанный с соплом. Обеспечивает качество выполняемых работ и повышение производительности труда. 9 ил.

Детонационный молот, включающий направляющее устройство, на котором расположены одна или несколько рам со свободно-поршневым двигателем или двигателями, каждый из которых содержит цилиндр с размещенным в нем поршнем, кинематически связанным с энергоаккумулятором, амортизатор, систему клапанов, при этом с цилиндром связана головка с соплом, в которой установлено запорное устройство, обеспечивающее герметизацию камеры, в которой топливная смесь сжимается до степени детонации, и выполненное с возможностью открытия этой камеры для воздействия продуктов детонации на шабот, подвижно связанный с соплом.