Пневматическое реверсивное устройство для образования скважин в грунте Советский патент 1986 года по МПК E02F5/18 

Изобретение относится к бестраншейной проходке скважин в грунте и может быть использовано в горной и строительной промьшшенности.

Целью изобретения является снижение трудоемкости обслуживания.

На фиг,1 изображено устройство, общий вид; на фиг, 2 - распределитель при положении золотника, соот- ветствующем работе устройства в режиме прямой ход, сечение; на фиг.3 то же, в режиме Обратный ход; на фиг. 4 - распределитель при положении золотника, соответствующем работе устройства в режиме Прямой ход сечение, вариант; на фиг. 5 - то же в режиме Обратный ход.

Устройство состоит из цилиндрического корпуса 1, размещенного в нем ударника 2 и распределителя 3, сообщенного с воздухоподводящей магистралью 4. Ударник 2 и распределитель 3 разделяют внутреннюю полость корпуса на три рабочие камеры: перед нюю 5, заднюю 6 и выхлопную 7. Выхлопная камера 7 постоянно сообщена с атмосферой через отверстия 8. Задняя камера 6 постоянно сообщена с воздухоподводящей магистралью 4 посредством канала 9, выполненного в распределителе. Передняя камера 5 через отверстия 10 и пазы 11, выполненные в ударнике 2, сообщается либо с задней камерой 6, либо с выхлопной камерой 7 в зависимости от поло- жения ударника 2 относительно распределителя 3. Распределитель 3 состоит из патрубка 12, соединенного с корпусом 1, подвижного относительно патрубка 12 золотника 13, пружины 14 и фиксатора золотника 13, выполненного в виде кольцевых эластичных манжет 15, установленных в кольцевых канавках. Кольцевые канавки сообщены с воздухоподводящей магистралью 4 посредством отверстий 16. Устройство оснащено камерой-аккумулятором 17, сообщенной с воздухоподводящей магистралью 4 посредством калиброванного отверстия 18 и дополнительного отверстия 19, оснащенного обратным клапаном 20. Обратный клапан 20 выполнен в виде эластичной манжеты.Герметичность камеры-дккумулятора 17 в местах контакта патрубка 12 и золот- ника 13 обеспечивается резиновыми уплотнительными кольцами 21. В варианте распределителя, представленном

5

0

на фиг. 2 и 3, камера-аккумулятор 17 образована двухступенчатым по наруж- ной поверхности патрубком 12 и охватывающим его золотником 13, выполненным в виде ступенчатой втулки. В варианте распределителя, представленном на фиг. 4 и 3, камера-аккумулятор 17 образована двухступенчатым по внутренней поверхности патрубком 12 и вмонтированным в него золотником 13, выполненным в виде ступенчатой втулки. В этом варианте на патрубке 12 выполнена кольцевая канавка 22 с отверстиями 23, которые могут перекрьгоаться подпружиненным золотником 13.

Рассмотрим работу устройства в режиме Прямой ход. Запуск устройства осуществляется путем подачи сжатого воздуха по воздухоподводящей магистрали 4. Давлением сжатого воздуха, поступающего через отверстия 16, эластичная манжета 15 прижимается к золотнику 13 и стопорит золотник 13 относительно патрубка 12 в положении, показанном на фиг.2.

Одновременно с этим осуществляется зарядка камеры-аккумулятора 17, т.е. заполнение этой камеры сжатым воздухом через отверстия 18 и 19. По каналу 9 сжатый воздух поступает в заднюю камеру бив переднюю камеру 5 через отверстия 10 и пазы. Поскольку рабочая площадь ударника 2 со стороны передней камеры 5 больше, чем со стороны задней 6, ударник 2 под действием сжатого воздуха двигается в сторону распределителя 3. После того как отверстия 10 перекроются передней распределительной кромкой 24 золотника 13, подача сжатого воздуха в переднюю камеру 5 прекратится и дальнейшее движение ударника 2 происходит за счет работь расширения воздуха Е передней камере 5. Выхлоп сжатого воздуха из передней камеры 5 произойдет, когда ударник 2 сместится относительно распределителя 3 настолько, что отверстия 10 будут открыты задней распределительной кромкой 25 золотника 13. После выхлопа ударник 2 под действием давления в задней камере 6 постепенно останавливается и в дальнейшем движется в обратном направлении. При подходе ударника 2 к крайнему переднему положению отверстия 10 открываются передней распределительной кромкой 24 золотника 13 и передняя камера 5 сообщается с задней. Ударник 2, двигаясь по инерции, наносит удар по передней части корпуса 1. При соударении с корпусом 1 ударник 2 останавливается и под действием давления в передней камере 5 начинает двигаться в сторону распределителя 3. В дальнейшем описанный рабочий цикл повторяется. Под деист- вием ударов корпус 1 заб -зается в грунт и в результате образуется с уплотненными стенками.

При эксплуатации устройство часто возникает необходимость его реверси- рования, например при встрече с непреодолимым препятствием. В этих случаях устройство переключается на режим Обратный ход.

Включение режима Обратный ход осуществляется следующим образом.

Прекращается подача сжатого воздуха к устройству, например, путем закрывания вентиля в воздухоподводя- щей магистрали А. Давление в полости распределителя 3 быстро падает, и фиксатор 15 прекращает стопорить золотник 13. Под действием давления в камере-аккумуляторе 17 золотник 13 сжимает пружину 14 до соприкоснове- |ния витков и устанавливается при этом в новое положение, соответствующее режиму работы Обратный ход. Не позже, чем произойдет разрядка камеры-аккумулятора 17, осуществляется повторная подача сжатого воздуха и золотник 13 стопорится относительно патрубка 12 в новом положении (фиг.З Стопорение золотника 13 осуществляется в результате того, что эластичная манжета 15 под действием давления сжатого воздуха, поступающего через отверстия 16, прижимается к золотнику 13.

Работа устройства в режиме обрат ный ход осуществляется следующим образом.

По каналу 9 сжатый воздух поступает в заднюю камеру бив переднюю 5 через отверстия 10 и пазы. Поскольку рабочая площадь ударника 2 со стороны передней камеры 5 больше, чем со стороны задней камеры 6, ударника 2 под действием давления сжатого воздуха двига- ется в сторону распределителя 3, После того как отверстия 10 перекроются передней распределительной кромкой

24 золотника 13, подача сжатого воздуха в камеру 5 прекратится и дальнейшее движение ударника 2 происходит за счет работы расширения яозду- ха в передней камере 5. Выхлоп сжатого воздуха из передней камеры 5 произойдет, когда ударник 2 сместится относительно распределителя 3 настолько, что отверстия 10 будут открыты задней распределительной кромкой 25 золотника 13. После выхлопа ударник 2, двигаясь по инерщт, наносит удар по хвостовой гайке 27, связанной с корпусом 1. В процессе соударения ударник 2 останавливается и под действием давления в камере 6 движется в обратном направлении. Как только отверстия 10 откроются передней распределительной кромкой 24 золотника 13, происходит впуск сжатого воздуха в переднюю камеру 5. Давлением сжатого воздуха в передней камере 5 ударник 2 останавливается и начинает двигаться в направлении распределителя 3. В дальнейшем описанньш рабочий цикл повторяется. Под действием ударов по хвостовой гайке 27 устройство движется по готовой скважине в обратном направлении ( к устью скважины ).

Переключение устройства на режим прямой ход осуществляется следующим образом.

Прекращается подача сжатого воздуха к устройству, при этом давление в полости распределителя 3 быстро падает и фиксатор 15 прекращает стопорить золотник 13. Под действием давления в камере-аккумуляторе 17 золотник 13 находится в положении, соответствующем режиму Обратный ход до тех пор, пока не произойдет разрядка камеры-аккумулятора 17, т.е. пока не упадет давление в камере 1 7 в результате истечения воздуха через калиброванное отверстие 18 малого диаметра. После разрядки камеры-аккумулятора 17 золотник 13 под действием пружины 14 перемещается в положение, показанное на фиг.2. Теперь осуществляется повторная подача сжатого воздуха и золотник 13 стопорится относительно патрубка 12 в положении, соответствующем режиму Прямой вход. Таким образом, для включения режима Прямой ход необ- ходимо повторную подачу сжатого воздуха осуществлять не раньще, чем

произойдет разрядка камеры-аккумулятора 17.

Запуская устройство в работу после длительной остановки, оператор всегда знает, что устройство будет работать в режиме Прямой ход.

Для устройств, предназначенных для образования скважин малого .диаметра (менее 100 мм), более предпоч- тительным является вариант распределителя, представленный на фиг.4.

Работа этого варианта устройства в режиме Прямой ход осуществляется при положении золотника, по- каэанном на фиг.4, и не отличается от работы рассмотренного варианта устройства. Включение режима Обратный ход осуществляется следующим образом. Прекращается подача сжато- го воздуха к устройству, при этом давление в полости распределителя 3 быстро падает и фиксатор 15 прекр.аща ет стопорить золотник 13. Под действием давления в камере-аккумуляторе 17 золотник сжимает пружину 14 до соприкосновения витков и устанавливается при этом в новое положение относительно патрубка 12, соответствующее режиму Обратный ход. Не поз же, чем произойдет разрядка камеры- аккумулятора 17, осуществляется подача сжатого воздуха и золотник 13 стопорится в новом положении (фиг.5) при котором отверстия 23 открывают- ся. Прекращение йодачи сжатого воздуха в переднюю камеру 5 теперь осуществляется, когда отверстие 10 перекроется распределительной кромкой 26 патрубка 12. Выхлоп сжато- го воздуха из передней камеры 1 10 24- 62 13 21 25 77

Аи / / / / / /

9 7 78

5 осуществляется, когда отверстие 10 откроется задней распределительной кромкой 25 патрубка 12. При работе устройства в режиме Обратный ход скорость ударника в момент выхлопа сжатого воздуха больше, чем в режиме Прямой ход, поэтому ударник 2 не успевает остановиться под действием давления в камере 6 и наносит удар по торцу хвостовой гайки 27. После соударения ударник 2 под действием давления в камере 6 движется в обратном направлении. Впуск сжатого воздуха в переднюю камеру 5 происходит, когда отверстие 10 откроется распределительной кромкой 26 патрубка 12. Поскольку впуск сжатого воздуха в переднюю камеру 5 происходит раньше, чем в режиме Прямой ход, ударник 2 под действием давления в камере 5 останавливается без соударения с передней частью корпуса 1, После остановки ударник 2 движется в направлении распределителя 3. В дальнейшем описанный рабочий цикл повторяется. Под действием ударов по хвостовой гайке 27 устройство движется по готовой скважине в обратном направлении.

В большинстве пневмопробойников (самодвижущихся пневматических машин ударного действия для образования скважин в грунте) реализован способ реверсирования, согласно которому прекращают подачу сжатого воздуха, осуществляют натяжение воздухоподво- дящего рукава и повторно подают сжатый воздух. Таким образом, устройство обеспечивает снижение трудоемкости обслуживания.

75 12 f 27

II It

(pU9.2

77

10 1 222 26 f / 3 7

U U4 i2t 15 75 g

L I I / I

,t-.x/VN 4V 4V;ss44,,,y/

pij/ /7 /

/ /,- , v:v,e-oc

2t 15 75 g

L I I / I

,,y/

2 УЗ r 73

фиг .

10 1 22 2 26 12 25 13 9 7

I / I I I

21 15 5 8 1

16 16

Редактор М.Недолуженко

Составитель О.Серегина Техред Э.Чкжмар

Заказ 4381/23Тираж 641

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Корректор А.Обручар

Подписное