Пневматическое реверсивное устройство для образования скважин в грунте Советский патент 1989 года по МПК E02F5/18 

Фи.г.2

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к пневматическим устройствам ударного действия дпя образования скважин в грун- те,

Цель изобретения - повьшение надежности работы.

На фиг, 1 изображено устройство разрез; на фиг, 2 - воздухораспреде- лителъный узел; на фиг, 3 - сечение А-А на фиг, 2; на фиг, 4 - выполнение дросселирующего канала с локальным выступом; на фиг, 5 - то же, с про

дольным прямоугольным пазом| на

фиг. 6 - продольная канавка патрубка; на фиг, 7 - канавка патрубка, И)1- полненная по винтовой линии; на

фиг, 8 - выполнение канавки патрубка фигурной; на г, 9 - выполнение па- трубка с несколькими канавками; на фиг, 10 - выполнение кольцевой эластичной втулки с канавками; на фиг, М- Н)1полнение кольцевой, эластичной втулки с локальным выступом.

Устройство для проходки скважин в грунте содержит цилиндрический заостренный в передней части корпус 1, внутри которого размещен ударник 2 с полостью -3 и окном 4, В полости 3 размещен воздзгхораспределительный уз ел 5, выпол неннь Й в виде золотника 6 и патрубка 7, который прикреплен к задней части корпуса I на амортизаторе 8, имекядем каналы 9.

Ударник 2.совместно с корпусом 1 . образует камеру 10 обратного хода, а совместно с воздухораспределительным узлом 5 - камеру 11 прямого хода Между патрубком 7 и золотником 6 об- р.азована камер а-аккумулятор 12, в которой размещена пружина 13 и кольцевая эластичная втулка 14. Камера- аккумулятор 12 соединена с магистра- лью 15 дросселирующим каналом 16, имеющим радиальный 17 и продольный 18 участки. Патрубок 7 и шолнен с окном 19 и фиксатором 20. Продольный участок 18 дросселирующего канала 16 может иметь треугольную форму поперечного сечения (фиг. 3), прямоугольную (фиг, 5) круглую (фиг. 9) или сложную ХФиг, 4), При этом он может быть выполнен в теле патрубка 7

(фиг. 3, 5, 9), кольцевой эластичной втулке 14 (фиг. 10) или между ними (фиг, 4, И). Б последнем случае между телом втулки 14 и патрубка 7 може

г

0

5

5

30

0

35

40 д5 jj

быть установлена проволока 21 (фиг.4), служащая локальнь1м выступом. Выступ может быть выполнен за одно целое с патрубком 7 или с кольцевой эластичной втулкой 14 (фиг. 11). Продольный участок дроссельного канала 16 может быть осевым (4иг. 6), винтовым (фиг. 7) или фигурным (4иг. 8),

Устройство работает следующим образом.. .

При подаче сжатого воздуха по магистрали 15 в камеру 11 прямого хода удардак 2 движется вперед, нанося в переднем положении удар по пер-едней части корпуса 1, На фиг, 1 показано положение ударника в момент нанесения им удара. Через окно 4 ударника 2 сжатый воздух поступает в камеру 10 обратного хода Площадь ударника 2 со стороны камеры 10 обратного хода больше его площади со стороны камеры 1 1 прямого хода. Давление сжатого воздуха в обеих камерах в переднем положении ударника одинаковое, поэтому возникает разность усилий, действующая в сторону задней части .корпуса 1, благодаря чему ударник движется назад. Вначале отсекается поступление сжатого воздуха из камеры 11 в камеру 10 за счет перекрытия окна 4 золотником 6. Дальнейшее движение ударника 2 осуществляется за счет расширения сжатого воздуха в камере 10 обратного хода. После того, как окно 4 ударника 2 за торцовую кромку ступени большего ди- аметря золотника 6 воздухораспределительного узла 5, произойдет выхлоп сжатого воздуха из камеры 10 обратного хода через канал 9 амортизатора 8 в атмосферу. Давление воздуха в камере 10 обратного хода падает и за счет силы, действующей со стороны камеры 11 прямого хода на ударник 2, последний идет вперед, нанося в крайнем переднем своем положении удар по корпусу 1, Сжатый воздух из камеры 11 прямого хода через окно 4 ударника 2 поступает в камеру 10 обратного хода. Под действием разности усилий от воздействия сжатого воздуха на обе (10, 11) камеры и импульса отскока ударник 2 движется назад. Золотник 6 удерживается в переднем положении за счет пружины 13 и сил трения, возникающих при прижиме фиксатора 20, который под действием сжатого воздуха, поступающего через окно 19 патрубка 7, деформируется в радиальном направлении. Сжатьтй воздух из магистрали 15 через дроссельный канал 16 поступает в камеру-аккумулятор 12. Сначала он проходит через радиальный участок 17 дроссельного канала 16, имеющий достаточно большое сечение и жесткие стенки, затем сжатый воздух проходит по продольному участку 18 дроссельного канала 16. В связи с большим давлением сжатый воздух деформирует кольцевую эластичную втулку 14, сечение продольного участка 18 дроссельного канала 16 увеличивается и в случае нахождения в нем частиц грунта,- они удаляются сжатым воздухом. В установившемся режиме работы устройства на прямом ходу дросселировать подаваемый в камеру-аккумулятор воздушный поток не требуется. Подача сжатого воздуха в камеру-аккумулятор 12 используется дпя очистки дроссельно го канала 16 в случае его загрязнени

Для реверсирования устройства необходимо отключить подачу сжатого воздуха в магистрали 15. При этом фиксатор 20, деформируясь, уменьшает СВО& радиальный размер и тем самым освобождает золотник 6. Кольцевая эластичная втулка 14 под действием упругих сил и давления сжатого врзду69049лее замедленно. Скорость падения давления в камере-.аккумуляторе 12 можно подбирать формой и длиной продоль ного участка 18 дроссельного канала 16. Чем длиннее участок 18 канала 16 и больше различных закруглений, тем больше его сопротивление движущемуся воздушному потоку. Пропорциональ10 но этому увеличивается время падения давления сжатого воздуха в камере-аккумуляторе 12. Под действием давления сжатого воздуха в камере: аккумуляторе 12 золотник 7 сдвигает15 ся в,крайнее заднее положение. Одновременно с этим сжимается пружина 13. При подаче сжатого воздуха в магистрали 15 он через окно 19 поступа- ет под фиксатор 20, деформируя его в радиальном направлении, в результате чего он фиксирует золотник 6 в крайнем заднем его положении. Сжа- тьй воздух поступает и в камеру-аккумулятор 12 через дросселирующий канал 16, при этом кольцевая эластичная втулка 14 деформируется в радиальном направлении, что способствует очистке продольного участка 18 дроссельного канала 16. После вырав30 низания давления в камере-аккумуляторе 12 и в магистрали 15 кольцевая эластичная втулка 14 занимает положение, в котором канал 16 стает дросселирующим, т.е. обретает свой20

25

Изобретение относится к горной промьгашенности, а именно к устройствам ударного действия для образования скважин в грунте. Цель - повыше- ние надежности работы. Устр-во для проходки скважин в грунте включает заостренный в передней части цилиндрический корпус, внутри которого размещен ударник с полостью. В последней размещен воздухораспределительный узел, выполненный в виде золотника 6 и патрубка 7, ь«жду которыми обра- зовдна камера-аккумулятор (КА) 12. 6 16 П 19 15 7 В ней размещены пружины и кольцевая эластичная втулка 14. С магистралью 15 КА 12 соединена дроссельным каналом (К) 16, имеющим радиальный и продольный участки 17, 18. При подаче сжатого воздуха по магистрали 15 в камеру прямого хода ударник движется вперед, нанося в переднем положении удар по передней части корпуса. Щ)и отключении подачи сжатого воздуха в магистраль 15 К 16 станет дроссельным. Скорость падения давления в КА 12 кjKHO подбирать формой и длиной продольного участка 18 К 16. При поступлении сжатого воздуха в КА 12 кольцевая зластичная втулка 14 деформируется в радиальном направлении, что способствует очистке продольного участка 18 дроссельного К 16. Што- щадь проходного сечения продольного участка 18 дроссельного К 16 зависит от глуби.ны канавки (от высоты локального выступа). Продольный участок 18 дроссельного К 16 может иметь треугольную форму, фигурную форму с чередующимися участками или форму винтовой линии. 7 з.п. ф-лы, 11 ил. с S W Од Ф О 4ii СО 1Ч

ха в камере-аккумуляторе 12 уменьш;ает, ства оказывать требуемое сопротивле45

свой радиальный размер и обжимает боковую поверхность патрубка 7. В режиме работы на прямом ходу устройства, когда давление сжатого воздзгха уравняется в камере-аккумуляторе 12 и40 в магистрали 15, кольцевая эластич- , ная втулка 14 уменьшает свой р-адиалв- ный размер. При отключении подачи сжатого воздуха в магистрали 15 канал 16 станет дроссельным, т.е. при нимает размеры, обеспечивающие дрос- с ирование потока сжатого воздуха (оказывает необходимое сопротивление .движению воздушного потока). Камера- аккумулятор 12 через дроссельный канал 1 (его радиальный 17 и продольный 18 участок) соединена с магистралью 15 постоянно. В связи с большими проходными сечениями магистрали 15 рабочих камер П и 10 давление сжатого воздуха после отключения подачи сжатого воздуха резко падает. Давление сжатого воздуха в камере- аккумуляторе 12 также падает, но бо50

55

ние движению воздушного потока.

Сжатый воздух, поступаюпщй из магистрали 15 в камеру 11 прямого хода, двигает ударник 2 вперед. В силу того, что золртник 6 сдвинут в сторону задней части устройства, сместились и его воздухораспределительные кромки, управляющие моментом подачи сжатого воздуха в камеру 10 обратного хода и выхлопа из нее. Подача сжатого воздуха происходит раньше, а выхлоп позднее, что исключает нанесение удара ударником 2 по передней части корпуса 1 и обеспечивает удар по хвостовой части. Устройство работает в режиме обратного хода, выходя из скважины. Цикл остался таким же, как и при работе в режиме прямого хода. После того, как окно 4 ударника 2 выйдет за передний торец золотника 6, через него сжатый воздух поступает в камеру 10 обратного хода, ударник 2 двигается назад под действием разности усилий, соз45

40

0

5

ние движению воздушного потока.

Сжатый воздух, поступаюпщй из магистрали 15 в камеру 11 прямого хода, двигает ударник 2 вперед. В силу того, что золртник 6 сдвинут в сторону задней части устройства, сместились и его воздухораспределительные кромки, управляющие моментом подачи сжатого воздуха в камеру 10 обратного хода и выхлопа из нее. Подача сжатого воздуха происходит раньше, а выхлоп позднее, что исключает нанесение удара ударником 2 по передней части корпуса 1 и обеспечивает удар по хвостовой части. Устройство работает в режиме обратного хода, выходя из скважины. Цикл остался таким же, как и при работе в режиме прямого хода. После того, как окно 4 ударника 2 выйдет за передний торец золотника 6, через него сжатый воздух поступает в камеру 10 обратного хода, ударник 2 двигается назад под действием разности усилий, создаваемой сжатым воздухом, воздейст- вуклцим на ударник 2 со стороны обе- их камер 10 и П. Выхлоп сжатого воздуха из камеры 10 происходит после открытия окна 4. Последующие циклы повторяются как описано вьше.

Для переключения на режим работы прямого хода необходимо отключить подачу сжатого воздуха в М9.гистрали 15, Вьгадать некоторое время, достаточное дпя удаления сжатого воздуха из камеры-аккумулятора 12 через дроссельньй канал 16. Под действием пружины 13 золотник 6 смещается в крайнее переднее положение. Теперь после подачи сжатого воздуха в маги- страли 15 фиксатор 20, деформируясь, фиксирует золотник 6 в переднем его положении, камер а-аккумулятор 12 наполняется сжатым воздухом и готова к переключению на режим обратного хода устройства, а ударник 2 совершает возвратно-поступательное движение , нанося удары по передней части корпуса 1. Режим прямого хода, рписанньтй выше, будет реализо.ван.

Дпя переключения с режима работы Прямой ход на Обратный необходимо отключить подачу сжатого воздуха и вновь его включить, спустя некоторое время, не дожидаясь момента раз рядки камеры-аккумулятора 12. Если подача сжатого воздуха осуществилас после разрядки камеры-аккумулятора 12, переключения не произойдет, устройство продолжит работу в режиме прямого хода. Время разрядки каме

ры-аккумулятора 12 зависит от сопротивления дроссельного канала 16, от проходного сечения его продольного участка 18 и его длинь. Ппощадь проходного сечения продольного участка 18 дроссельного канала 16 зависит о глубины канавки 18 (от высоты локал ного выступа 21). Глубина канавки продольного участка 18 дросселирующего канала 16 предопределяет и повышенную концентрацию напряжений в теле патрубка 7, поэтому иногда целесообразно увеличить количество канавок, оставив площадь их неизменной. В этом случае сечение каждой канавки меньше, следовательно, уменшается их глубина. При выполнении нескольких продольных участков 18 дроссельного канала 6 обеспечивается их дублирование, что также повышает надежность работы. В случа

40

45

малых размеров устройства требуемое сопротивление можно достичь, изменяя форму поперечного сечения продольного участка 18 дроссельного канала:

16 (на фиг. 3, 9, 10 показана треугольная их форма) , конфит-урацию осевого его участка (на фиг. 7,8- показан продольный участок 18 канала, выполненный по винтовой линии или фигурным), увеличением длины продольного участка дросселирующего . . канала. . .

Формула изобретения 5

устройство для образбвания скважин в грунте по авт. св. № 1250619, отличающееся тем, что, с цеQ лью повышения надежности работы, оно снабжено эластичной кольцевой втулкой, которая размещена в камере-аккумуляторе над радиальным каналом и образует с внешними стенками патруб5 ка пррдольньш участок дроссельного канала, постоянно связанного с радиальным.

0

35

50

55

18

Фиа.З

Фаг.б 1в

у//////

Фид.7

Фиг.1

11

18

Фий.Ч

Фаг. 5

18

/

Фиг.в

Фи.9

18

Фиа.10

Редактор Н.Горват

Составитель М«Неснова Техред М.Ходанич

Заказ 1326/31

Тираж 588

ВНЩШИ Государственного кокитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Фа.11

Корректор М.Демчик

Подписное