Импульсное пневматическое устройство для забивания труб Советский патент 1983 года по МПК E02F5/18 

1эобретение отнсхзится к строительной технике и может быть применено Для забивания в грунт стальных труб, используемых в качестве кожухов при бестраншейной прокладке подземных коммуникаций. Известно применяемое для этой цели пневматическое устройство ударного действия (пневмопробойники), включан. шее всхздухораспределительный механизм ударник, корпус и жестко закрепленную в передней его части наковальйю с помощью конического соединения. При забивании труб известное устройство жестко заклинено своей комической головной -частью в конце трубы или в переходном приспособлении, соединенном . с трубой 1 . Недостаток этих устройств - разрушен корпуса под действием радиальной составляющей силы удара, возникающей в коническом соединении корпус - наковальня. Воспринимая удар, наковальня заклинивается в корпусе, увеличивая его радиальную деформацию. Это приводит к самопроизвольному разъединению наковальни с кс пусом, остановке устройства. Поэтому толщина стенки корпус в месте расположения наковальнн значительно больше, чем у остальной части корпуса. Местное утолщение стенки может быть достигнуто выполнением корпуса из цельного круглого стального проката. Но для серийного производства такая технология неприемлема, так как трудоемка, много металла идет в струж Ку, В серийном производстве корпус изг тавливают из трубы, один конец которой нагревают и осаживают, увеличивая толщину стенки в месте установки наковальни. Таким образом, вводят дополнительно две трудоемкие операции, выполнение которых значительно усложняется увеличением диаметра и длины ксрпуса, пр.е. с увеличением мощности устройства так как при увеличении размеров трубча той заготовки жесткость ее снижается, механическая обработка становится затр нительной, а при диаметре порядка 20О В более - невозможной, В случае, когда осадка конца корпуса не производится, то, хотя использую ся толстостенные трубы, радиальная жесткость to прочность корпуса недостаточна, что приводит к деформации и разьединению корпуса с наковальней в процессе работы устройства. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к 575 изобретеншо является импульсное пневматическое устройство для проходки скважин в грунте, содержащее корпус, ударник, воздухораспределительный механизм, наковальню, жестко закрепле1П1ую в головной части корпуса, и обойму, монтированную на корпусе 21 , Кроме того, что обойма известного устройства вьшо/шяет роль переходного приспособления между ударным узлом и забиваемой трубой, она также исключает радиальную деформацию корпуса, если ее размеры обеспечивают достаточную радиальную жесткость. В мощных импульоных устройствах может оказаться, что необходимые по технологическим сообра- жениям размеры обоймы не обеспечивают надежность вследствие малой радиальной жесткости самой обоймы. Кроме того, обойма известного устройства, вьшолняя роль промежуточного звена при передаче удара, должна обладать необходимой осевой жесткостью и прочностью, В связи с этим она имеет большую ширину, а следовательно, и мае су, что создает неудобство в эксплуатации и приводит к потере энергии удара. Целью изобретения является повыш© ние технологичности изготовления ик пульсного пневматического устройства для забивания труб. Указанная цель достигается тем, что обойма выполнена сужающейся к периферии, причем отношение внешнего диаметра обоймы к ее внутреннему диамет- ру не менее 1, 6, При этом внутренняя коническая поверхность обоймы и внешняя коническая поверхность корпуса вершинами направлены к головной части устройства, а тол при вершинах не более 18°. Сужение обоймы целесообразно в зи с тем, что жесткость обоймы, в основном, обеспечивается ее поперечными размерами: жесткость пропорциональна кубу внешнего диаметра, в то время как ширина обоймы входит в выражение для определения радиальной жесткости обоймы в первой степени. Поэтому снижение жесткости в связи с уменьшением ширины к периферии обоймы может быть компенсировано незначительным увеличением внешнего диаметра. Такая форма обеспечивает необходимую жесткость при сравнительно небольшой массе обоймы, ПриК1енение обоймы исключает необходимость увеличения толщины стенки и позволяет изготовлять корпус из тонкостенных труб с небольшими затратами на мех 1тческую обработку. Применение обоймы делает корпус необтекаемым. Но, так как предлагаемое устройство предназначается для забивания труб и в связи с этим применяется как вынесенный ударный узел, который не входит в грунт, то необходимость в обтекаемости корпуса отпадает. Обойма может быть закреплена на корпусе с помощью конического клинового соединения с углом конуса при вершине не более 18 или с помощью прессовой цилиндрической посадки. Выбо вида крепления определяется технологическими возможностями завод а-изготовителя. Целесообразно переднюю часть наковал ни вьшолнить в виде усеченного конуса углом при вершине не более 18, что д ет возможность использовать ее для соединения устройства с забиваемой трубой путем заклинивания непосредственно в трубе или в переходном приспособлении, жестко соединенном с трубой. Такое соединение позволит снизить напряжение в корпусе, так как уда передается от ударника на забиваемую трубу через наковальню, минуя корпус. Также целесообразно в переднем конце наковальни выпрлнить углубление в виде клина с тлом при вершине не более 18. Углубление может быть использовано для крепления в нем металлического шунта, забиваемого в грунт с помощью данного устройства. На фиг. 1 показано устройство, прод ный разрез, причем (обойма закреплена на корпусе с помощью, конического сое динения); на фиг. 2 - вариант крепления обоймы на корпусе с помощью цилиндрической посадки. Устройство состоит из корпуса 1, в котором жестко заклинена наковальня 2 с помощью конического клинового соединения. Передний конец корпуса охвачен обоймой 3. В корпусе размешены ударник 4 с возможностью возвратнопоступательного движения и ступенчата втулка 5, установленная в корпусе 1 неподвижно. Клапан 6 предотвращает попадание частиц грунта в устройство через выхлопные отверстия 7 в ступенчатой втулке 5. Хвостовая часть ударника 4, включа отверстия 8, ступенчатая втулка 5 и клапан 6 составляют воэяухс асиредвли тельный механизм устройства. На переднем конце наковальни 2 выполнена ЕОНПЬ ческая поверхность 9 и углубление в виде клина 1О для соединения с забиваемой трубой или шунтом. На внешней поверхности корпуса (фиг.2) выполнен бурт 11, фиксирующий обойму 3. Сже тый воздух от источника поступает в устройство по шлангу 12. Устройство работает следующим обоазом. При положении ударника 4 (фиг.1) сжатый воздух из шланга 12 по центральному каналу ступенчатой втулки 5 поступает в заднюю камеру 13, из которой через отверстия 8 ударника 4 - в переднюю камеру 14. Так как рабочая площадь ударника 2 со стороны передней камеры 14 больше, чем со стороны задней камеры 13, то при одинаковом давлении результирующая сила сжатого воздуха перемещает ударник в сторону хвостовой части устройства (на фиг.1 вправо). После того, как отверстия 8 перекроются ступенчатой втулкой 5 и доступ воздуха в переднюю камеру 14 прекращается, движение ударника осуществляется под действием давления расширяющегося воздуха в передней камере 14. После того, как отверстия 8 ударника минуют большую втулки 5, воздух из передней камеры 14 через отверстия 8 ударника и отверстия 7 ступенчатой втулки выходит в атмосферу, отгибая клапан 6. После выхлопа воздуха из передней камеры 14 ударник 4 под действием давления в задней камере 13 останавливается, не нанося удара по )цу ступенчатой втулки 5, а затем совер иает прямой ход и наносит, удар по наковальне 2, которая жестко соединена с забиваемой трубой. В дальнейшем рабочий цикл повторяется. Под действием ударов труба внедряется в грунт. Реактивная сила устройства (сила отдачи) воспринимается трением между трубой и грунтом, что исключает перемещение трубы (жестко соединенного с ней устройства) в направлении действия реактивной снлы. В процессе р аботы устройства накс вальня 2, воссфинимая удар, перемещается вперед. .Корпус 1 под действием силы инерции стремится остаться на месте, вследствие чего происходит расклинивание Kqpnyca, т.е. появление радиальной силы, действующей на корпус. Обойма 3 прещотврашает деформацшо корпуса под действием радиальной силы. Перемещение обоймы 3 под действием рабочих ударов предотвращается конической посадкой обоймы на корпусе (фиг.1). В случае, обойма 3 закреплена на корпусе 1 с помощью, цилиндричес кой прессовой посадки (фиг,2), перемещение обоймы относительно корпуса предотвращается буртом 11 на корпусе. Металлический шпунт, забираемый в грунт, соединяется с импульсным пневматическим устройством с помощыб клиновой щели Ю на его раковальне. Торец шпунта заклинивают в щели 10, в результате чего образуется жесткое . соединение, как в случае с забиваемой трубой. В указанном углублении 10 может заклинена стенка забиваемой трз бы. Это позволит исключить переходные приспособления между устройством и трубой. Изобретение позволит создать мощные импульсные пневматические устройства, способные погружать в грунт трубы больщого диаметра, и заменить известу ные установки для образования скважин, например гидродомкраты.

1. ИМПУЛЬСНОЕ ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАБИВА НИ Я ТРУБ, содержащее корпус, ударник, воздухораспределительный механизм, наковальню, жестко закрепленную в головной части Kqpnyca, и обойму, монтированную на корпусе, отличающееся тем, что, с целью повышения технологичности изготовления, обойма выполнена сужающейся к периферии, причем отношение внеишего диаметра обоймы к ее внутреннему диаметру не менее 1, 6. 2.Устройство п. 1, отличающее с я тем, что внутренняя коническая поверхность обоймы и внешняя коническая поверхность корпуса вершинами направлены к головной части устройства, а угол при вершинах не более 18. 3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что внутренняя поверхность обоймы и внешняя поверхность корпуса вьшолнены цилиндрическими, при этом обойма зафиксирована на корпусе i при помощи бурта в сторону противоположную от направления усилия подачи. 4.Устройство по, п. 1, о т л и чающееся тем, что в головной части наковальни выполнено углубление в виде клина с углом при вершине не более leP.

W 3

Фиг.2