Устройство ударного действия для пробивания скважин в грунте Советский патент 1986 года по МПК E02F5/18 

Изобретение относится к горной и строительной технике, в частности к устройствам для образования скважин в грунте при бестраншейной прокладке коммуникаций. Известно устройство ударного действия для пробивания скважин в грунте, содержащее корпус с наковальней, ударник и патрубок с окнами, размещенные в корпусе, и шланг Недостатками устройства являются низкая производительность пробивания скважин в грунте и эксплуата ционная ненадежность. Обусловлено это тем, что при пробивании глухих скважин затрачивается значительное время на обратный ход устройства, осуществляемый за счет шланга, а также тем, что не исключена возможность обрыва шланга. Кроме того, при извлечении устройства нарушается качество стенок скважины. Наиболее близким к изобретению является устройство ударного действия для пробивания сквежин в грунте включающее корпус с наковальней, ударник с окнами, воздухораспредели тельньш ступенчатый патрубок с окнами, образующий с ударником камеру прямого хода и втулку с выступом и окнами, размещенную в патрубке с возможностью установочного осевого перемещения. Недостатками этого устройства является низкая производительность пробивания скважин в грунте. Это обусловлено тем, что скорость обратного хода устройства меньше скорости его прямого хода, поскольку энергия удара ударника по гайке меньше энергии удара по наковальне так как воздушный буфер, создаваемый в камере прямого хода оказывает сопротивление движению ударника. Цель изобретения - повышение про изводительности пробивания скважин в грунте за счет увеличения скорости обратного хода устройства. Поставленная цель достигается т что в устройстве, включающем корпу с наковальней, ударник с окнами, воздухораспределительный ступенчатый патрубок с окнами, образующий с ударником камеру прямого хода, и втулку, с выступами и окнами, разме щенную в патрубке с возможностью установочного осевого перемещения, :длина ударника меньше или равна ра стоянию от наковальни до окон патрубка, а расстояние от окон ударника до его заднего торца меньше расстояния от передней кромки патрубка до его окон, при этом камера прямого хода выполнена с возможностью периодического сообщения посредством окон патрубка с атмосферой при одном из крайних положений втулки. Кроне того, втулка имеет дополнительный выступ и окна, которые выполнены между выступами, а длина ударника меньше расстояния от переднего торца патрубка до наковальни. На фиг. 1 изображено устройства, продольный разрез, прямой ход; на фиг. 2 - то же, обратный ход; на фиг. 3 - конструкция устройства, патрубок которого имеет поясок; на фиг. 4 - конструкция устройства, имеющего патрубок и втулку с окнами, прямой ход; на фиг. 5 - то же, обратный ход; на фиг, 6 - устройство, ,втулка которого имеет дополнительный выступ и окна, прямой ход; на фиг.7 то же, обратный ход. Устройство (фиг. 1, 2 и 3) состоит из корпуса 1 с наковальней 2, внутри которого размещен ударник 3 с окнами 4. В корпусе 1 размещен также воздухораспределительный ступенчатый патрубок 5, закрепленный к хвостовой части корпуса 1 посредством фланца 6, имеющего выхлопное окно 7, перекрываемое клапаном 8. Ударник 3 образует совместно с корпусом 1 камеру 9 обратного хода ударника 3, совместно с патрубком 5 - камеру 10 прямого хода ударника 3, совместно с корпусом 1 и патрубком 5 - выхлопную камеру 11. Передняя 12 и задняя 13 кромки патрубка 5 определяют соответственно момент впуска сжатого воздуха из камеры 10 через окно 4 ударника 3 в камеру 9 и момент выхлопа сжатого воздуха из камеры 9 через окно 4 ударника 3 в выхлопную камеру 11, Сжатый воздух подается от компрессора (на чертежах не показан) по шлангу 14 и каналу 15 патрубка 5 в камеру 10. В режиме обратного хода устройства между патрубком 5 и ударником 3 образуется периодически зазор 16. Устройство (фиг. 3) имеет патрубок 5 с окнами 17 и пояском 18. На фиг. 4 показано устройство, патрубок 5 которого в ступени большего диаметра выполнен с проточкой 19, сообщающейся с окнами 20. Внутри

3

патрубка 5 размещена втулка 21 с окнами 22 выступа 23 и осевым каналом В передней части патрубка 5 имеется эластичное кольцо 24, образующее совместно с патрубком 5 и втулкой 2 кольцевую камеру 25.

В режиме прямого хода втулка 21 находится в переднем положении, перекрывая окно 20 патрубка 5 и образуя со ступенью большего диаметра патруб ка 5 две кольцевые камеры 25 и 26. Сжатый воздух через окно 22 поступает в кольцевую камеру 26 и удерживает втулку 21 в переднем положении.

Во втулке 21 (фиг. 6и 7) выполиены дополнительные окна 27 и выступ 28, между выступом 28 и патрубком 5 образован зазор 29 при прямом ходе устройства.

Ударник 3 имеет передний 30 и задний 31 торцы.

Устройство работает следующим образом.

Для работы устройства (фиг. 1 и 2) в режиме прямого и обратного ходов по шлангу 14 и каналу 15 патрубка 5 в камеру 10 прямого хода ударника 3 постоянно подается сжатый воздух, под действием которого ударник 3 совершает возвратно-поступательные движения, нанося удары по наковальне 2 корпуса 1 либо по фланцу б в зависимости от режима работы.

При прямом ходе под действием ежа того воздуха, находящегося в камере 10, ударник 3 движется вперед и в крайнем переднем своем положении наносит удар по наковальне 2 (на фиг. 1). В этот же момент окно 4 ударника 2 выходит за переднюю кромку 12 патрубка 5 и сжатый воздух из камеры 10 через окно 4 ударника 3 поступает в камеру 9. Давление сжатого воздуха в обеих камерах выравнивается, но так как площадь поперечного сечения ударника 3 со стороны камеры 9 больше площади поперечного сечения ударника 3 со стороны камеры 10, то возникает результирующая сила, двигающая ударник 3 назад. Сжатый воздух в камере 9 расширяется и, когда окна 4 ударника 3 выйдут за заднюю торцовую кромку 13 патрубка 5, воздух через окна 4 ударника 3 выходит в выхлопную камеру 11 откуда через окна 7 фланца 6, отгибая клапан 8, удаляется в атмосферу. Давление В камере 9 обратного хода

7684

ударника 3 падает (практически до атмосферного) н под действием сжатого воздуха в камере 10 прямого хода ударник 3 вперед. Цикл повторится. Клапан 8 устанавливается д.ия исключения попадания частиц грунта внутрь машины.

Для реверсирования хода устройства необходимо сдвинуть патру.бок 5 в крайнее заднее положение (фиг. 2, 3, 5 и 7).

При реверсировании хода устройства (фиг. 3) удары ударником 3 наносятся по фланцу 6 (в машинах - по гайке, ввинченной в корпус). Для этого впуск сжатого воздуха из камеры 10 прямого хода ударника 3 в камеру 9 обратного хода осуществляется раньше, чем при работе в режиме прямого хода, и ударник 3 не ударяет по передней части.корпуса 1, а выхлоп сжатого воздуха из камеры 9 обратного хода ударника 3 осуществляется позже, чем при работе в режиме прямого хода, в результате, чего удар.ник 3 ударяет по фланцу 6, обеспечивая движение устройства назад. За исключением описанного принцип работы устройства в режиме реверса идентичен режиму прямого хода.

При переводе патрзбка 5 из положения прямого хода (крайнее переднее положение) в положение реверса (крайнее заднее положение) между задним торцом 31 ударника 3 и передней кромкой 12 патрубка 5 (фиг.2) образуется зазор 16, через который сжатый воздух из камеры 10 прямого хода ударника 3 выкодит в выхлопную камеру 11 и через окна 7 фланца 6 в атмосферу. Наиболее целесообразно осуществлять перевод режима работы устройства с прямого хода на реверс без отключения подачи сжатого воздуха, т.е. устройство работает в режиме прямого хода и, не останавливая его работу, сдвинуть патрубок 5 в заднее крайнее положение. В этом положении ударник 3 под действием инерционных сил, сил отскока и сжатого воздуха, находящегося в камере 9, проргдет зазор 16, образованный между ним и патрубком 5, и далее будет перемещаться назад под действием сжатого воздуха в камере 9. При этом через зазор 16 сжатый воздух поступает из камеры 10 и выхлопную камеру 11 в атмосферу, причем в камеру 9 сжатый воздух поступает до момента образования зазора 16 и по действием-его ударник 3 сначала ос тановится, а затем подойдет.в обра ном направлении. Давленне сжатого воздуха в камере 10 уменьшится, та как она будет связана с атмосферой и будет создаваться меньшее усилие тормозящее движение ударника 3. Результатом будет повышение энергии удара при обратном ходе устройства Из камеры 9 обратного хода ударника 3 сжатый воздух практически не поступает в камеру 10. Это достигается за счет того, что из канала 15 патрубка 5 поступающий воздушный поток является более мощным и он фактически запирает.истечение сжатого воздуха из камеры 9 через окна 4 ударника 3. Для уменьшения расхода сжатого воздуха из камеры ,9 можно использовать устройство, показанное на фиг. 3, у. которого патрубок 5 Имеет окна 17 и поясок 18, который перекрывает окно 5 ударника 3 в момен сообщения камеры 10 с атмосферой через окна 17. В режиме прямого хода через окна 17 сжатый воздух поступает в камеру 9, при реверсировании (в момент переключения) через окно 17 сжатый воздух поступает из камеры 10 (прямого хода -ударника) в атмосферу. Устройство, показанное на фиг. 4 и 5, работает следуютцим образом. Сжатый воздух по каналу втулки 2 поступает в камеру 10 прямого хода и через окна 22 - в кольцевую камеру 26. Под действием сжатого воздуха в камере 26 втулка 21 удерживается -в крайнем переднем положении. Сжатый воздух через окна 4 ударника 3 поступает в камеру 9, ударник дбигается до момента, когда его окна 4 выйдут за заднюю кромку 13 большой ступени патрубка 5. Сжатый воздух из камеры 9 через окна 4 ударника 3 въш дет в камеру Ц и через окна 7 фланца 6 - в атмосферу. Под действием 7686 сжатого воздуха в камере 10 ударник 3 будет перемещаться вперед, нанося в переднем положении .удар по наковальне 2. Для реверсирования хода необходимо сдвинуть втулку 21 (фиг. 5) в крайнее заднее положение, кольцевая камера 25 при этом сообщается с камерой 10 и сжатый воздух поступает через окна 20 патрубка 5 и окно 4 ударника 3, который будет двигаться назад до нанесения удара по фланцу 6. Когда окна 4 ударника 3 выйдут за заднюю кромку 13 патрубка 5,, произойдет выхлоп сжатого воздуха из камеры 9 в атмосферу. Воздухораспределение осуществляется задней кромкой 13 патрубка 5 и проточкой 19. Устройство (фиг. 6 и 7) работает следующим образом. При прямом ходе устройства (фиг.6) сжатый воздух из магистрали через окна 27 и зазор.29 между выступом 28 втулки 21 и патрубком 5 поступает в камеру 9. Цикл аналогичен описанному, так как выступ 28 в воздухорас пределении не принимает участие. При переключении режима работы выступ 28 втулки 21 контактирует с патрубком 5, а окна 20 сообщаются с кольцевой камерой 25 и через окна 27 втулки 21 - с магистралью. Сжатый воздух из камеры 9 не удаляется через окна 4 ударника 3, так как они перекрыты выступом 28. В то же время сжатый воздух выходит через окна 27 втулки 21 и окна 20 патрубка 3 в атмосферу. Таким образом, при работе устройства в режиме обратного хода повыается энергия удара ударника за счет нижения противодавления в камере рямого хода. Это позволяет увелиить скорость обратного хода ударпиа н повысить тем самым производиельность пробивания скважин в рунте.

.3

4 19 г 6 /j

///

1. УСТРОЙСТВО УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ПРОБИВАНИЯ СКВАЛИН В ГРУНТЕ, включающее корпус с наковальней, ударник с окнами, воздухо распределительный ступенчатьй патрубок с окнами, образукмций с ударником камеру прямого хода, и втулку с выступом и окнами, размещенную в патрубке с возможностью уста новочного осевого перемещения, отличающееся тем, чт 10 с целью повышения производительности пробивания скважин за счет увеличения скорости обратного хода устройства, длина ударника меньше или равна расстоянию от наковальни до окон патрубка, а расстояние от окон ударника до его заднего торца меньше расстояния от передней кро№си ( патрубка до его окон, при этом камера прямого хода выполнена с возможностью периодического- сообщения посредством окон патрубка с атмосферой при одном из крайних положений втулки. 2.Устройство по п.1,отличающееся тем, что втулка имеет дополнительный выступ и окна, которые выполнены между выступами. 3.Устройство по п.1, о т л и тем, что длина чающееся ударника меньше расстояния от передней кромки патрубка до наковальни. 12 13 5 11 67g

cpus5 28 29 / / fpue 6 27 28 1 20 I / I

Yf ,ibiy дЪ д/д1

I

27

25