Реверсивное устройство ударного действия для проходки скважин в грунте Российский патент 2024 года по МПК E02F5/18 

Техническое решение относится к строительной технике и предназначено 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 (центральным) каналом и радиальным окном (каналом) в стенке.

Недостатком известного устройства является то, что пружина вкладыша не растяжима, так как концы её присоединены к нижним концам вкладыша, и она размещена поперек продольного канала воздухораспределительного патрубка, поэтому пружина не обладает достаточной надежностью в работе из-за постоянных динамических нагрузок, неизбежно приводящих к поломкам её крепежа.

Другим существенным недостатком аналога является установка вкладыша в радиальное окно в стенке, напрямую связующее напорную линию воздухораспределительного патрубка и атмосферы. 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.

Недостатком является также то, что пружина между вкладышами расположена в продольном канале воздухораспределительного патрубка и таким образом частично перекрывает его, 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.

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 корпуса. Возможность заклинивания вкладыша или затрудненного выхода и возврата из радиального окна из-за трения при реверсировании также снижает эффективность работы устройства.

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 работы реверсивного устройства ударного действия для проходки скважин в грунте за счёт повышения устойчивости его работы, а также повышение его надежности и ресурсостойкости за счет упрощения конструкции, отказа от любых ломающихся, дорогостоящих элементов реверсивного устройства ударного действия.

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, согласно техническому решению между диском, жестко присоединенным к упомянутому патрубку и оснащенным дренажным каналом, и стаканом, выполненным в задней части корпуса, образована запорная камера, соединенная указанным радиальным окном с продольным каналом подпружиненного воздухораспределительного патрубка на прямом ходу реверсивного устройства, при этом на внутренней стенке стакана выполнена дренажная проточка и упор для диска на обратном ходу реверсивного устройства.

Поскольку площадь диска, жестко присоединенного к подпружиненному воздухораспределительному патрубку, больше площади передней части последнего, запорная камера, образованная в задней части реверсивного устройства между диском и стаканом корпуса, соединенная на прямом ходу радиальным окном с продольным каналом подпружиненного воздухораспределительного патрубка, предотвращает возможность смещения последнего в заднее (верхнее по чертежу) положение, что обеспечивает надежность и эффективность схемы предлагаемого реверсивного устройства ударного действия для проходки скважин в грунте.

Расположение радиального окна в запорной камере, полностью изолированной от выхлопной магистрали на прямом ходу реверсивного устройства, предотвращает возможность перетечек сжатого воздуха из упомянутого патрубка в выхлопную магистраль, что обеспечивает полноценную подачу сжатого воздуха в реверсивное устройство, повышая эффективность его работы.

Для обеспечения устойчивого положения воздухораспределительного патрубка в заднем положении при работе реверсивного устройства на обратном ходу, запорную камеру в заднем положении упомянутого патрубка соединяют с выхлопной магистралью через дренажный канал в диске и дренажную проточку в стакане. Это предотвращает повышение давления в запорной камере, предотвращает возможное смещение воздухораспределительного патрубка в переднее положение на обратном ходу реверсивного устройства и, как следствие, повышает эффективность его работы. Упор для диска на обратном ходу реверсивного устройства оберегает осевую пружину воздухораспределительного патрубка от импульсных воздействий диска, значительно увеличивая её долговечность и, как следствие, надежность реверсивного устройства ударного действия для проходки скважин в грунте.

Отказ в предлагаемой ударно-динамической конструкции от чувствительных, быстро изнашиваемых и ремонтонепригодных элементов, таких, как пружина-шарик - стакан в стенке воздухораспределительного патрубка, существенно упрощает её, значительно повышает износостойкость реверсивного устройства и, как следствие, его надежность.

Сущность технического решения поясняется примером конкретного исполнения реверсивного устройства ударного действия для проходки скважин в грунте и чертежом, где показан общий вид устройства в продольном разрезе.

Реверсивное устройство ударного действия для проходки скважин в грунте (далее - устройство) состоит из корпуса 1, ударника 2, подпружиненного воздухораспределительного патрубка 3 (далее - патрубок 3), находящегося в исходном, нижнем по чертежу, положении за счет осевой пружины 4. В патрубке 3 с продольным каналом 5 выполнено радиальное окно 6, соединенное в нижнем положении патрубка 3 (прямой ход устройства) с запорной камерой 7, образованной между диском 8 с дренажным каналом 9 и жестко присоединенным к патрубку 3, и стаканом 10, выполненным в задней части корпуса 1. На внутренней стенке стакана 10 выполнена дренажная проточка 11 и упор 12 для диска 8 на обратном ходу устройства. Площадь рабочей поверхности диска 8 существенно превышает площадь передней части 13 патрубка 3. Ограничитель 14 патрубка 3 в его крайнем нижнем положении упёрт в задний торец 15 корпуса 1. В задней части корпуса 1 между стаканом 10 и стенкой 16 корпуса 1 предусмотрен выхлопной канал 17 для выброса отработанного сжатого воздуха.

Устройство работает следующим образом. Для осуществления прямого хода в корпус 1 устройства через продольный канал 5 патрубка 3, находящегося в исходном, нижнем по чертежу, положении за счет осевой пружины 4, подают сжатый воздух по воздухоподводящему шлангу от источника рабочей среды (на чертеже не показаны). Сжатый воздух из продольного канала 5 патрубка 3 через радиальное окно 6 поступает в запорную камеру 7. Поскольку площадь диска 8, расположенного в стакане 10, существенно превышает площадь передней части 13 патрубка 3, последний не может переместиться вверх, т.е. обеспечивается устойчивая, надёжная работа устройства на прямом ходу. Для предотвращения дальнейшего нежелательного перемещения патрубка 3 вниз на его задней части выполнен ограничитель 14, который упираясь в задний торец 15 корпуса 1, предотвращает «провал» патрубка 3 внутри устройства. Благодаря воздухораспределению в устройстве ударник 2 наносит удары по переднему торцу корпуса 1. Отработанный сжатый воздух через выхлопной канал 17, расположенный в задней части корпуса 1 между стаканом 10 и стенкой 16 корпуса 1, выхлопывается в атмосферу. Устройство перемещается вперед, оставляя за собой скважину. Для его реверсирования необходимо прекратить подачу сжатого воздуха. Давление в запорной камере 7 падает. Патрубок 3 натяжением воздухоподводящего шланга переводят в заднее, верхнее по чертежу, положение, преодолевая сопротивление осевой пружины 4. В устройство подают сжатый воздух, при этом запорная камера 7 через дренажный канал 9, который открывается в дренажную проточку 11, и через последнюю соединяется с выхлопным каналом 17. Обеспечивается практически атмосферное давление в запорной камере 7, что предотвращает возможность переключения патрубка 3 в переднее положение после подачи в устройство сжатого воздуха. Упор 12 стакана 10 предотвращает разрушение осевой пружины 4 от импульсного воздействия диска 8 на обратном ходу устройства. Радиальное окно 6, смещаясь вверх по чертежу, перекрывается стаканом 10 корпуса 1. Благодаря давлению сжатого воздуха на переднюю часть 13 патрубка 3, осевая пружина 4 не может разжаться, при этом патрубок 3 остаётся в заднем, верхнем по чертежу, положении. Ударник 2 за счет воздухораспределения устройства наносит удары по торцу стакана 10. Устройство устойчиво перемещается назад к устью скважины. Для перевода работы устройства на прямой ход необходимо отключить подачу сжатого воздуха, при этом осевая пружина 4 вернёт патрубок 3 в исходное, нижнее по чертежу, положение. Цикл повторяется.

Изобретение относится к области устройств ударного действия для проходки скважин в грунте. Технический результат – повышение эффективности работы устройства, надежности и ресурсостойкости. Реверсивное устройство ударного действия содержит корпус, ударник, подпружиненный воздухораспределительный патрубок с продольным каналом и радиальным окном. Между диском, жестко присоединенным к упомянутому патрубку и оснащенным дренажным каналом, и стаканом, выполненным в задней части корпуса, образована запорная камера, соединенная указанным радиальным окном с продольным каналом подпружиненного воздухораспределительного патрубка на прямом ходу реверсивного устройства. При этом на внутренней стенке стакана выполнена дренажная проточка и упор для диска на обратном ходу реверсивного устройства. 1 ил.

Реверсивное устройство ударного действия для проходки скважин в грунте, содержащее корпус, ударник, подпружиненный воздухораспределительный патрубок с продольным каналом и радиальным окном, отличающееся тем, что между диском, жестко присоединенным к упомянутому патрубку и оснащенным дренажным каналом, и стаканом, выполненным в задней части корпуса, образована запорная камера, соединенная указанным радиальным окном с продольным каналом подпружиненного воздухораспределительного патрубка на прямом ходу реверсивного устройства, при этом на внутренней стенке стакана выполнена дренажная проточка и упор для диска на обратном ходу реверсивного устройства.