Реверсивное устройство ударного действия для проходки скважин в грунте Советский патент 1987 года по МПК E02F5/18 

Изобретение относится к строительной технике и предназначено для устройств ударного действия, применяемых, например, для проходки скважины в грунте при бестраншейной прокладке подземных коммуникаций.

Известно устройство, содержащее корпус, ударник и воздухораспределительный патрубок с радиальными каналами, в которых установлены штифты, соединенные с кольцевым эластичным элементом. С помощью штифтов, выдвигаемых из радиальных каналов под действием сжатого воздуха, подаваемого к мащине, осуществляется фиксация относительно корпуса воздухораспределительного патрубка в положении прямого хода устройства.

Недостатком этого устройства является сравнительно низкая надежность его работы, обусловленная тем, что возможны отказы в работе механизма фиксирования воздухораспределительного патрубка из-за того, что усилия, выдвигающие штифты из радиальных каналов и определяемые произведением давления сжатого воздуха на площадь поперечного сечения штифтов, невелики.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является реверсивное устройство ударного действия для проходки скважин в грунте, содержащее корпус, ударник, воздухораспределительный патрубок с продольным каналом и радиальным окном в стенке, в котором установлен подпружиненный вкладыш.

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

Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности устройства.

Цель достигается тем, что в устройстве ударного действия для проходки скважин в грунте, содержащем корпус, ударник, воздухораспределительный патрубок с продольным каналом и радиальным окном в стенке, в котором установлен подпружиненный вкладыш, вкладыш выполнен в виде стакана, дно которого обращено в сторону продольного канала, а пружина размещена в полости стакана.

При этом пружина может иметь шарик, закрепленный на конце, противоположном дну стакана.

Кроме того, устройство может имет обойму, свободно установленную на патрубке над вкладышем.

Обойма может иметь дополнительную кольцевую проточку. Торцовые поверхности обоймы и поверхность корпуса в месте сопряжения с обоймой могут быть выполнены сферическими. Высота стакана может быть

больше толщины стенки воздухораспределительного патрубка.

На фиг. 1 представлено устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - вариант выполнения устройства с обоймой; на фиг. 3 - вариант выполнения устройства с обоймой с двумя упорами и высоким стаканом. Устройство состоит из корпуса 1, ударника 2 с окном 3 и полостью (фиг. 1). В полости ударника 2 размещен воздухораспределительный патрубок 4 с продольным каналом 5 и радиальным окном 6, в котором установлен вкладыш, выполненный в виде стакана 7. Е1 полости 8 стакана 7 установлен подпружинивающий элемент, выполненный в виде пружины 9 и шарика 10. Корпус 1 выполнен с упором 11 для взаимодействия со стаканом 7. Патрубок 4 может быть подпружинен относительно корпуса 1 пружиной 12. Корпус 1 и ударник 2 образуют переднюю рабочую камеру 13, ударник 2

0 и патрубок 4 образуют заднюю рабочую камеру 14. Патрубок 4 имеет упор 15 для взаимодействия с упором 16 корпуса 1 для фиксации патрубка в положении обратного хода устройства. Корпус 1 выполнен также

5 с каналами 17 для выхлопа отработанного воздуха.

Другой вариант выполнения устройства показан на фиг. 2. Часть корпуса 1 в месте размещения стакана 7 выполнена в виде обоймы 18, подвижной относительно

0 остальной части корпуса 1 в радиальном направлении, причем, поверхности обоймы 18 и корпуса 1 в месте взаимодействия 19 могут быть сферическими. На фиг. 3 приведена конструкция обоймы 18 с дополнительным упором 20 ДЛЯ взаимодействия со

5 стаканом 7, причем стакан 7 выступает в продольный канал 5 патрубка 4.

Выполнение вкладыша в виде стакана и размещение в этой полости подпружиниваю- 1цего элемента позволяет упростить конструкцию устройства и повысить надежность его

работы. Выполнение вкладыша в виде стакана позво.тяет повысить диаметр вкладыша, т. е. увеличить усилия, действующие на него со стороны сжатого воздуха и повысить жесткость эластичного элемента, тем самым

5 повысить надежность срабатывания механизма фиксации воздухораспределительного патрубка. При выполнении вкладыша в виде стакана увеличение диаметра вкладыша не приводит к увеличению его массы, что повышает надежность работы фиксатора (и

0 всего устройства), так как простое выполнение вкладыша большего диаметра увеличивает его массу, и часть усилий сжатого воздуха и эластичного элемента уйдет на преодоление сопротивления этой массы, что нецелесообразно.

5 Кроме того, выполнение вкладыша в виде стакана позволяет снизить ударные нагрузки в сопрягаемых с вкладышем деталях, так как в этом случае вкладыш работает как упругий элемент - он деформируется в поперечном направлении, тем самым снижает передачу ударных нагрузок от одной детали к другой.

Размещение пружины в полости стакана делает конструкцию компактной и простой.

Выполнение устройства с обоймой, свободно установленной на патрубке, позволяет упростить конструкцию корпуса, так как каленые опорные поверхности (упоры) для вкладышей можно выполнить только в обойме, а остальную часть корпуса специально не обрабатывать, так как на нее обойма опирается всем своим торцом.

В связи с тем, что обойма имеет радиальную подвижность относительно всего корпуса, нет необходимости выполнять посадку воздухораспределительного патрубка в корпусе, так как патрубок, зафиксированный в обойме, имеет возможность самоустанавливаться относительно корпуса вместе с обоймой, что обеспечивает снижение изгибающих нагрузок в патрубке и в конечном счете повышает надежность работы всего устройства.

Выполнение обоймы с дополнительным упором позволяет фиксировать воздухораспределительный патрубок в положении обратного хода устройства, особенно при случайном понижении давления сжатого воздуха, когда незафиксированный в осевом направлении патрубок может пружиной переместиться из положения обратного хода в положение прямого хода, кроме того, позволяет без увеличения габаритов устройства выполнить вкладыш (стакан) большей высоты. Увеличение высоты необходимо для сохранения достаточной длины (высоты) боковой поверхности в тот момент, когда вкладыш находится в рабочем положении, т. е. вытолкнуть сжатым воздухом из радиального окна воздухораспределительного патрубка. Простое увеличение длины вкладыша приводит к увеличению габаритов (диаметра) устройства, что нежелательно. Поэтому целесообразно стакан выполнять длиной, большей толщины стенки воздухораспределительного патрубка, причем дно стакана должно выступать в продольный канал патрубка (при нерабочем положении патрубка). После подачи сжатого воздуха стакан переместится в радиальном окне патрубка, и дно стакана освобождает осевой канал воздухораспределительного патрубка, не препятствуя проходу воздуха. Верхняя часть стакана выходит из радиального окна патрубка, опирается в корпус (упор обоймы) и фиксирует патрубок в одном из рабочих положений прямого или обратного хода. Это обеспечивает снижение габаритов устройства и в конечном счете упрощает конструкцию и повышает надежность работы устройства.

Выполнение взаимодействующих поверхностей обоймы и корпуса сферическими

обеспечивает лучшую самоустановку воздухораспределительного патрубка в полости ударника и исключает возникновение изгибающих усилий в патрубке, тем самым, повышая надежность работы устройства.

Устройство работает следующим образом.

Сжатый воздух поступает в машину по продольному каналу 5 патрубка 4 и, воздействуя на дно стакана 7, перемещает его по окну 6 вверх (фиг. 1), сжимая при этом пружину 9.

Одновременно под действием сжатого воздуха патрубок 4 смещается назад (на фиг. вправо), и стакан 7 опирается на упор 11

5 и фиксирует патрубок 4 в положении прямого хода устройства.

По каналу 5 сжатый воздух через камеру 14 и окно 3 поступает в камеру 13. Ввиду того, что площа;лЬ ударника 2 со стороны передней рабочей камеры 13

0 больше площади со стороны задней рабочей камеры 14, ударник 2 перемещается сжатым воздухом назад (на фиг. вправо). После того, как окна 3 пройдут большую ступень патрубка 4, произойдет выхлоп воздуха из

5 передней камеры 13 через окна 3 и каналы 17 в атмосферу. Ударник 2 давлением воздуха в камере 14 останавливается, а затем перемешается вперед (на фиг. 1 влево) и наносит удар по переднему внутреннему торцу корпуса 1. На фиг. 1 показано

0 положение ударника 2 в момент нанесения удара. Перед ударом открываются окна 3, сжатый воздух снова поступает в камеру 13, и цикл повторяется. Под действием ударов ударника 2 корпус 1 перемс.-яется в грунте, оставляя за собой скважину. Описан5 ный режим работы - «Прямой ход. Для переключения устройства на режим «Обратный ход, когда машина перемещается по скважине в обратном направлении, необходимо отключить подачу сжатого воздуха. Под действием пружины 9 ста кан 7 выйдет из взаимодействия с упором 11 корпуса 1 и переместится в окне 6 (на фиг. 1-3 вниз) в положение, показанное ни чертеже.

Натяжением воздухоподводящего шланс га (не показан),соединенного с патрубком 4, последний перемещается назад (на фиг. вправо). При этом шарик 10 упором 11 перемещается в полость 8 вкладыша, сжимая пружину 9. Пружина 12 также сжимается. Не снимая натяжения с воздухоподво0 дящего шланга подают к машине сжатый воздух. Патрубок 4 буртом 15 войдет в соприкосновение с буртом 16 корпуса 1 и зафиксируется в положении обратного хода. При новом положении воздухораспределительного патрубка 4 впуск воздуха в переднюю

5 камеру 13 происходит раньше, а выхлоп позже, поэтому ударник 2 наносит удары не по переднему торцу корпуса 1, а по заднему. Под действием этих ударов машина перемещается назад по пробитой скважине, осуществляя обратный ход.

Для переключения устройства с обратного хода на прямой необходимо прекратить подачу сжатого воздуха. Под действием пружин 12 и 9 патрубок 4, стакан 7 и шарик 10 займут положение, показанное на фиг. 1. Теперь после подачи сжатого воздуха машина работает в режиме «Прямой ход.

Вариант выполнения устройства изображенного на фиг. 2, предусматривает наличие обоймы 18. Принцип работы устройства аналогичен описанному. В положении прямого хода устройства вкладыш 7 опирается на упор 11 обоймы 18, а в положении обратного хода патрубок 4 фиксируется буртами 15 патрубка и 16 корпуса. Наличие обоймы 18, подвижной в радиальном направлении относительно корпуса 1, позволяет патрубку 4 (вместе с обоймой 18) смеш,аться

18 11 / /

I I

5

параллельно оси корпуса 1 для компенсации перекосов патрубка 4, вызванных неточностью изготовления деталей машины, когда торцы 19 плоские, либо поворачиваться относительно оси машины, либо выполнены сферическими.

Устройство (фиг. 3) с дополнительным упором 20 и со стаканом 7, выступающими в продольный канал 5 патрубка 4, работает аналогично вышеописанному. Донная часть стакана 7 входит из канала 5 в радиальное окно 6, обеспечивая свободный проход сжатого воздуха по каналу 5 и сохраняет величину площади соприкосновения поверхностей стакана 7 и окна патрубка 4.

Выполнение вкладыша в виде стакана, в полости которого размещена пружина, позволяет повысить эксплуатационную надежность устройства, а также уменьшить массу вкладыша.

S15 фиг.2

18 11 20

Фиг.1