Реверсивное устройство ударного действия для проходки скважин в грунте Российский патент 2023 года по МПК E02F5/18 

Техническое решение относится к строительной технике и применяется, например, для проходки скважины в грунте при бестраншейной прокладке подземных коммуникаций.

Известно устройство ударного действия для проходки скважин в грунте по а.с. СССР №1183623, кл. Е02F 5/18, опубл. 07.10.85, Бюл. №37, содержащее корпус, воздухораспределительный патрубок с центральным и радиальными каналами, установленный в корпусе с возможностью осевого перемещения, ударник и вкладыши, размещенные в радиальных каналах патрубка и соединенные с упругим элементом. Упругий элемент выполнен в виде витой пружины, установленной перпендикулярно центральному каналу патрубка.

Общими признаками аналога и предлагаемого технического решения являются: корпус, ударник, воздухораспределительный патрубок с продольным каналом и радиальным окном в стенке, подпружиненный вкладыш.

Недостатком известного устройства является то, что пружина вкладышей не растяжима, так как концы её присоединены к нижним концам вкладышей и она размещена поперек воздухораспределительного канала патрубка, поэтому пружина не обладает достаточной надежностью в работе.

Недостатком является также то, что пружина между вкладышами расположена в продольном канале воздухораспределительного патрубка и таким образом частично перекрывает последний, затрудняет подачу сжатого воздуха в устройство, снижая эффективность работы последнего.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является реверсивное устройство ударного действия для проходки скважин в грунте по а.с. СССР № 1313972, кл. Е02F 5/18, опубл. в Бюл. №20 30.05.1987, содержащее корпус, ударник, воздухораспределительный патрубок с продольным каналом и радиальным окном в стенке, в котором установлен подпружиненный вкладыш, выполненный в виде стакана, дно которого обращено в сторону продольного канала, а пружина с шариком на её конце, противоположном дну стакана, размещена в полости стакана.

Общими признаками прототипа и предлагаемого технического решения являются: корпус, ударник, подпружиненный воздухораспределительный патрубок с продольным каналом и радиальным окном в стенке, подпружиненный вкладыш.

Недостатком данного устройства является низкая эффективность работы реверса из-за его зависимости от упругости пружины, воздействующей на шарик. Даже незначительное изменение упругости пружины, вследствие динамических нагрузок, может привести к внезапному переключению устройства в режим обратного хода и наоборот, т.е. приводит к неустойчивой работе.

Другим недостатком известного устройства является то, что вкладыш в виде стакана размещен в стенке воздухораспределительного патрубка, что ограничивает площадь его взаимодействия с упором корпуса и таким образом существенно снижается надежность сцепления с последним и приводит к быстрому износу взаимодействующих элементов реверса: вкладыша и упора. Возможность заклинивания вкладыша или затрудненного выхода и возврата из радиального окна из-за трения при реверсировании также снижает эффективность работы устройства.

Другим существенным недостатком прототипа является установка вкладыша в радиальное окно в стенке, напрямую связующее напорную линию воздухораспределительного патрубка и атмосферу. Это непременно приводит к перетечкам сжатого воздуха из воздухораспределительного патрубка в канал для выхлопа отработанного сжатого воздуха, что в свою очередь снижает мощность устройства и, как следствие, эффективность работы.

Кроме того, конструкция известного устройства сложна в исполнении и сборке, что снижает надежность работы устройства и значительно увеличивает его стоимость. Сложным и неустойчивым элементом конструкции является также взаимодействующая цепочка реверса «пружина – шарик - стакан», быстро ломающаяся и ремонтонепригодная.

Проблема заключается в повышении эффективности реверсивного устройства ударного действия для проходки скважин в грунте за счет исключения перетечек между напорной и выхлопной линиями устройства через подпружиненный вкладыш путем отказа от радиального окна в стенке воздухораспределительного патрубка для размещения в нём механизма реверса, а также в повышении надежности устройства за счет отказа от хрупких, быстро изнашиваемых пружины и шарика реверса.

Проблема решается тем, что в реверсивном устройстве ударного действия для проходки скважин в грунте, содержащем корпус, ударник, подпружиненный воздухораспределительный патрубок с продольным каналом и радиальным окном в стенке, подпружиненный вкладыш, согласно техническому решению упомянутый патрубок выполнен с кольцевой фиксирующей проточкой, соединенной дренажным каналом с атмосферой, оснащен распределительным элементом подачи сжатого воздуха в рабочую камеру подпружиненного вкладыша, корпус которой жестко соединен с корпусом указанного реверсивного устройства, при этом фиксатор подпружиненного вкладыша установлен с возможностью взаимодействия с кольцевой фиксирующей проточкой подпружиненного воздухораспределительного патрубка.

Подпружиненный воздухораспределительный патрубок с кольцевой фиксирующей проточкой, без радиального окна, в котором движется подпружиненный вкладыш, как в прототипе, полностью предотвращает возможность перетечек сжатого воздуха из упомянутого патрубка в выхлопную магистраль, что обеспечивает полноценную подачу сжатого воздуха в устройство, увеличивая эффективность его работы.

Соединение при этом кольцевой фиксирующей проточки дренажным каналом с атмосферой обеспечивает свободное перемещение подпружиненного вкладыша.

Расположение подпружиненного вкладыша в рабочей камере, связанной корпусом с корпусом устройства предотвращает его движения относительно корпуса устройства при реверсировании, таким образом позволяет избежать его постоянного перемещения вдоль оси корпуса при реверсировании, как в прототипе, обеспечивая надежность и эффективность работы устройства.

Сущность технического решения поясняется примером конкретного исполнения реверсивного устройства ударного действия для проходки скважин в грунте и чертежами, где на фиг.1 – показан общий вид устройства, продольный разрез, на фиг. 2 – фрагмент А фиг.1 в масштабе 4:1.

Реверсивное устройство ударного действия для проходки скважин в грунте (далее - устройство) состоит из корпуса 1 (фиг.1), ударника 2, подпружиненного воздухораспределительного патрубка 3 (далее - патрубок 3) с кольцевой фиксирующей проточкой 4 (фиг.2), соединенной дренажным каналом 5 с атмосферой. Патрубок 3 расположен в исходном, левом по чертежу положении за счет осевой пружины 6. В стенке патрубка 3 с осевым каналом 7 выполнено радиальное окно 8, соединенное с распределительным элементом 9 для подачи сжатого воздуха в рабочую камеру 10, жестко присоединенным к патрубку 3. Рабочая камера 10 подпружиненного вкладыша 11(далее – вкладыш) имеет корпус 12, который жестко соединен с корпусом 1 устройства. Фиксатор 13 вкладыша 11 установлен с возможностью взаимодействия с кольцевой фиксирующей проточкой 4 патрубка 3 в переднем положении последнего. При этом вкладыш 11 подпружинен отжимными кольцевыми пружинами 14, извлекающими фиксатор 13 из фиксирующей кольцевой проточки 4 при отсутствии давления в рабочей камере 10 вкладыша 11. Для обеспечения свободного перемещения фиксатора 13 вкладыша 11 в фиксирующую проточку 4 при подаче давления в рабочую камеру 10 предусмотрен дренажный канал 5. В распределительном элементе 9 предусмотрен ограничитель 15 перемещения патрубка 3. Отработанный сжатый воздух по каналам 16 выбрасывается в атмосферу. В корпусе 1 для осуществления обратного хода устройства выполнен бурт 17. Сжатый воздух через распределительный элемент 9 поступает в рабочую камеру 10 через окно 18.

Устройство работает следующим образом. Для осуществления прямого хода в корпус 1 устройства через патрубок 3, находящийся в исходном, левом по чертежу положении за счет осевой пружины 6, подают сжатый воздух по воздухоподводящему шлангу от источника сжатиого воздуха (на чертеже не показаны). Фиксатор 13 вкладыша 11 входит в фиксирующую проточку 4 патрубка 3, соединенную дренажным каналом 5 с атмосферой, разжимая отжимные кольцевые пружины 14, поскольку на вкладыш 11 через канал 18 поступает давление сжатого воздуха из радиального окна 8 патрубка 3 через распределительный элемент 9 патрубка 3. Ударник 2 наносит удар по переднему торцу корпуса 1. Устройство перемещается вперед, оставляя за собой скважину. Для его реверсирования прекращают подачу сжатого воздуха. Поскольку давление в рабочей камере 10 вкладыша 11 падает, отжимные кольцевые пружины 14 отжимают вкладыш 11 и таким образом вынимают фиксатор 13 из фиксирующей проточки 4 патрубка 3. Последний натяжением шланга переводят в заднее, правое по чертежу положение, сжимая осевую пружину 6, перекрывая канал 8 и фиксируя ограничитель 15 перемещения патрубка 3 на корпусе 12 рабочей камеры 10, жестко соединенном с корпусом 1 устройства. Ударник 2, благодаря воздухораспределению, наносит удары по бурту 17 корпуса 1, при этом устройство перемещается к устью скважины. При этом радиальное окно 8, смещаясь вправо по чертежу, перекрывается корпусом 12 рабочей камеры 10. Подача сжатого воздуха в камеру 10 невозможна. Отжимные кольцевые пружины 14 отжимают вкладыш 11 в нижнее по чертежу положение. Благодаря давлению сжатого воздуха на передний торец патрубка 3, осевая пружина 6 не может разжаться, патрубок 3 остается в заднем, правом по чертежу положении. Устройство устойчиво перемещается назад. Для перевода последнего на прямой ход необходимо отключить напорную линию, при этом осевая пружина 6 вернет патрубок 3 в исходное, левое по чертежу положение. Цикл повторяется.

Изобретение относится к строительной технике, применяется для проходки скважины в грунте при бестраншейной прокладке подземных коммуникаций. Технический результат - повышение эффективности и надежности устройства. Реверсивное устройство ударного действия для проходки скважин в грунте содержит корпус, ударник, подпружиненный воздухораспределительный патрубок с продольным каналом и радиальным окном в стенке, подпружиненный вкладыш. Упомянутый патрубок выполнен с кольцевой фиксирующей проточкой, соединенной дренажным каналом с атмосферой, оснащен распределительным элементом подачи сжатого воздуха в рабочую камеру подпружиненного вкладыша, корпус которой жестко соединен с корпусом указанного реверсивного устройства. При этом фиксатор подпружиненного вкладыша установлен с возможностью взаимодействия с кольцевой фиксирующей проточкой подпружиненного воздухораспределительного патрубка. 2 ил.

Реверсивное устройство ударного действия для проходки скважин в грунте, содержащее корпус, ударник, подпружиненный воздухораспределительный патрубок с продольным каналом и радиальным окном в стенке, подпружиненный вкладыш, отличающееся тем, что упомянутый патрубок выполнен с кольцевой фиксирующей проточкой, соединенной дренажным каналом с атмосферой, оснащен распределительным элементом подачи сжатого воздуха в рабочую камеру подпружиненного вкладыша, корпус которой жестко соединен с корпусом указанного реверсивного устройства, при этом фиксатор подпружиненного вкладыша установлен с возможностью взаимодействия с кольцевой фиксирующей проточкой подпружиненного воздухораспределительного патрубка.