Способ реверсирования пневматического устройства ударного действия и образования скважин в грунте и устройство для его осуществления Советский патент 1980 года по МПК E02F5/18 E02D17/146 

1

Изобретение относится к строительной технике, в частности к способу реверсирования пневматического устройства ударного действия, применяемого для образования скважин в грунте путем его уплотнения, и к устройству для его осуществления.

Известен способ реверсирования пневматического устройства ударного действия для образования скважин в грунте, заключающийся в более раннем впуске сжатого воздуха врабочую камеру устройства и более позднем его выхлопе из этой камеры в атмосферу, для чего воздухораспределительный патрубок устанавливают - в требуемое положение путем вращения соединенного с ним воздух о подводящего шланга 1.

Этот способ реализуется реверсивным устройством ударного действия, содержащим цилиндрический заостренный в передней части корпус, в котором с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения размещен ударник, совершающий рабочий и обратный ход под действием сжатого воздуха, поступающего через воздухораспределительный патрубок, установленный с возможностью изменения осевого положения относительно ударника для осуществления реверсирования хода устройства в скважине.

Недостаток способа реверсирования заключается в том, что при значительной длине скважины (более 40 м) с помощью щланс га затруднительно, а порой невозможно, пе,; редать вращательный момент на патрубок. Кроме того, для исключения самопроизвольного переключения мащины с одного режима работы на другой необходимое для ре версирования количества оборотов патрубка соответствует 10--14, что приводит к увеличению длительности процесса переключения.

Наиболее близким по технической сущнос ти и достигаемому результату является способ реверсирования пневматического устрой15ства ударного действия для образования скважин в грунте, согласно которому по ма. гистрали подают сжатый воздух в рабочие камеры устройства, отключают его подачу и повторно подают в магистраль.

20 Устройство для осуществления этого способа содержит размещенный в корпусе ударник, образующий с ним при перемещении рабочие камеры, периодически сообщаемые с источником сжатого воздуха посредством воздухораспределительного механизма, который выполнен из двухступенчатого патрубка, закрепленного в хвостовой части корпуса и размещенного в полости ударника своей ступенью большего диаметра, в которой установлена подпружиненнаявтулка, выполненная с окном на ее боковой поверхнбсти к имеющая перемычку и упоры для взаимодействия с выступами патрубка 2. Недостаток заключается в недостаточной надежности управления реверсированием при реализации этого способа. Цель изобретения - повыщение надежности управления путем создания более высокого перепада давления в рабочих камерах устройства. Поставленная цель достигается тем, что перед повторной подачей сжатого воздуха В магистраль ее соединяют с источником повыщенного давления воздуха, а в устройстве для реализации способа в перемычке втулки выполнено окно, которое расположено от оси на расстоянии больщем радиуса меньщей ступени патрубка. На фиг. 1 и фиг. 2 изображено устройство для образования скважины в грунте в режиме прямого и обратного хода; на фиг. 3 - механизм реверсирования в разрезе; на фиг. 4 - развертка по диаметру d и взаимоположения упоров патрубка и втулки; на фнг. 5 развертка по диаметру D и взаимоположение упоров патрубка и втулки. ,. Сущность способа реверсирования заключается в том, что при необходимости переключения с прямого хода на режим реверса, устройство подключают к источнику повышенного давления сжатого воздуха. При этом происходит переключение соответствующего элемента механизма реверсирования на другой работы. Затем при отклонении источника повыщенного давления воздуха и снижении давления воздуха в магистрале до номинимального, устройство начинает работать в другом режиме. В строительстве номинимальным давлением является б эти. Работа устройства с патрубковой системой воздухораспределения заключается в следующем. Для работы устройства в режиме прямого, либо обратного ходов, сжатый воздух подается от ресивера 1 по пневмомагистрали 2 к устройству 3. Устройство 3 содержит корпус 4, ударник 5 с камерой 6 и с окнами 7, патрубок 8, прикрепленный гайкой 9 к хвостовой части корпуса 4. Ударник 5 совместно с корпусом 4 образует переднюю рабочую камеру 10, а совместно с патрубком 8- заднюю рабочую камеру 6. В гайке 9 выполнены кана; ы 11 для выхлопа отработанного устройством 3 воздуха. В магистрали 2 установлен вентиль 12 с заслонкой 13, к которому присоединен посредством магистрали 14 источник повыщен737577ного давления воздуха, например баллон 15. Вентиль 12 выполнен тройниковьш, и к одному из его отверстий присоединено устройство 3, а к двум другим - соответственно ресивер .1 и баллон 15. При подаче сжатого воздуха в заднюю камеру 6 ударник 5 движется вперед и наHOCHt удар по передней части корпуса 4, перемещая устройство 3 вперед. В переднем положении ударника 5 окна 7 выходят за переднюю торцовую кромку патрубка 8 и сообщают тем самым заднюю камеру 6 с передней камерой 10. Давление сжатого воздуха в обеих камерах 6 и 10 становится одинаковым. Площадь ударника 5 со стороны передней камеры 10 больще его площади со стороны Задней камеры 6, поэтому при равных давлениях в этих камерах ударник 5 движется вобратном направлении до момента открытия окон 7 задней кромкой патрубка 8. При открытии окон 7 происходит выхлоп воздуха из передней камеры 10 в атмосферу. Зате.м ударник останавливается и под действием давления воздуха камеры 6 вновь начинает двигаться вперед. Цикл повторяется. При работе устройства -в режиме прямого хода заслонку 13 устанавливают в горизонтальное положение, перекрывая пневмомагистраль 14 и обеспечивая подачу сжатого воздуха к устройству 3. При реверсировании устройства (фиг. 2) заслонку 13 вентиля 12 устанавливают в вертикальное положение и тем самым отключают подачу сжатого воздуха в устройство 3 из магистрали 2 от ресивера 1 и соединяют устройство 3 с источником повыщенного давления 15, т. е. подают в устройство 3 давление, больщее номинимального. В результате происходит переключение механизма реверсирования хода устройства 3. При последующем подключении устройства 3 к ресиверу 1 оно будет работать в режиме реверса. Для переключения работы устройства с режима реверса на прямой ход необходимо операции повторить, т. е. подключить его к источнику с повыщённым давлением, воздуха и затем уменьщить давление до номинимального. Реверсивный механизм (фиг. 3) состоит из двухступенчатого патрубка 8, установленного больщеи ступенью в полости ударника 5 и закрепле.нного в хвостовой части корпуса 4 посредством гайки 9. Передняя часть патрубка 8 выполнена из двух коаксиально расположенных цилиндров 16, 17 с перемычкой 18 между ними. ,В боковой стенке больщого цилиндра выполнего окно 19, выходящее в проточку 20. На внутренней поверхности цилиндра 16 выполнены два ряда выступов 21, 22 и кольцевой упор 23. Внутри большей ступени- патрубка между выступами 21 и 22 установлена втулка 24. Между кольцевым упором 23 цилиндра 16 патрубка 8 и втулкой 24 размещена пружина 25. Втулка 24 выполнена с окном 26 на ее боковой поверхности и с упорами 27 и 28 на ее торцах. Втулка, 24 имеет радиальную перемычку 29, в которой выполнено окно 30, расположенное от оси на расстоянии, большем радиуса меньшего цилиндра патрубка 8. Работа механизма реверсирования заключается в следующем. При атмосферном давлении втулка 24 находится в крайнем (на чертеже правом) положении. При подаче сжатого воздуха .втулка 24 перемещается вперед под действием возду а на радиальную перемычку 29 и сжимает пружину 25. Расположение окна 30 ,на расстоянии, большем радиуса меньшего цилиндра патрубка 8, обеспечивает поворот струи, что повышает эффективность ее воздействия на втулку 24. При номинимальном давлении воздуха втулка 24 занимает среднее положение, когда ее упоры 28 воздействуют с высту-. пами 22 патрубка 8, и не контактируют с его передними выступами 21. Окно 19 цилиндра 16 патрубка 8 перекрыто стенкой втулки 24. Сжатый воздух через окно 30 втулки 24 поступает в заднюю камеру 6 устройства 3, под действием которого ударник 5 движется вперед и, в конце своего хода, наносит удар по передней части корпуса 4. В конце хода ударника 5 открываются окна 7 и воздух поступает из задней камеры 6 в переднюю 10, в результате чего, после нанесения удара по корпусу 4, ударник 5 движется в обратном направлении, так как цлощадь ударника 5 со стороны камеры 10 больше его площади со стороны камеры 6. Когда окна 7 ударника 5 выйдут за заднюю торцовую кромку больщой ступени патрубка 8, произойдет выхлоп сжатого воздуха из передней камеры 10 через канал 11 в атмосферу. Ударник 5 начнет двигаться вперед и цикл повторяется. Устройство 3 при этом работает в режиме прямого хода, т. е. перемещается вперед и пробивает скважину в грунте. При необходимости остановить устройство (окончание работы либо заправка компрессора) отключают сетевое давление в пневмомагистрали 2. Положение заслонки 13 в вентиле 12 при этом не меняется. Сжатый воздух постепенно выходит из устройства через рабочие камеры 6, 10 и канал 11 в гайке 9. Когда давление упадет, пружина 25 переместит втулку 24 вправо и она займет крайнее цравое положение. При этом каждый выступ 22 патрубка продолжает взаимодействовать с тем же упором 28 втулки 24. Для осуществления реверсирования сжатый воздух подают от источника 15 с повышенным давлением, для чего поворачивают заслонку 13, устанавливая ее в вертикальное положение. Под действием повышенного давления воздуха втулка 24 переместится в крайнее левое положение, так как усилие, воздействующее на втулку при большом давлении, возрастает, что приводит к большей деформации пружины 25. При этом упоры 27 втулки 24 взаимодействуют с передними выступами 21 патрубка 8, которые смещены по окружности относительно выступов 22. Втулка в связи с этим несколько поворачивается по окружности. После уменьшения давления сжатого воздуха в магистрали усилие, воздействующее на втулку 24, снижается и под Действием пружины 25 она возвращается в начальное положение. В конце своего пути ее упоры взаимодействуют с выступами 22 патрубка, в результате чего, она дополнительно разворачивается по окружности. Затем заслонку 13 вентиля 12 устанавливают в горизонтальное положение и при последующей подаче сжатого воздуха в пневмомагистраль 2 и устройство 3 втулка 24 займет среднее положение. Однако она будет при этом развернута таким образом, что ее окно 26 совместится с окном 19 патрубка 8. При этом сжатый воздух попадает через окна 26 и 19 в проточку 20. При совмещении окон 7 ударника 5 с проточкой 20 сжатьж воздух поступает в переднюю камеру 10 и затормаживает движение ударника 5 до момента его подхода к передней части корпуса 4. В этом случае ударник 5 не наносит удар по передней части корпуса. Затем ударник 5 движется вправо за счет разности усилий, действующих со стороны рабочих камер 10 и 6 (аналогично вышеописанному при прямом ходе). Учитывая, что при этом объем передней камеры 10 увеличился, заброс ударника 5 назад осуществляется более энергично, в силу чего он ударяет в конце своего хода по гайке 9. Устройство движется в обратном направлении. Переключение устройства в режим прямого хода с реверсивного производится аналогично переключению на реверс. Формула изобретения 1. Способ реверсирования пневматического устройства ударного действия для образования скважин в грунте, согласно которому по магистрали подают сжатый воздух в рабочие камеры устройства, отключают его подачу и повторно подают в магистраль, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности управления путем создания более высокого перепада давления в рабочих камерах устройства, перед повторной подачей сжатого воздуха в магистраль ее соединяют с источником повышенного давления воздуха. 2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее размещенный в корпусе ударник, образующий с ним при перемещении рабочие камеры периодически сообщаемые с источником сжатого воздуха посредством воздухораспределительного механизма, который выполнен из двухступенчатого патрубка, закрепленного в хвостовой части корпуса и размещенного в полости ударника своей ступенью больщего диаметра, в которой установлена подпружинен us. / ная втулка, выполненная с окном на ее боковой поверхности и имеющая перемычку и упоры для взаимодействия с выступами патрубка, отличающееся тем, что в перемычке втулки выполнено окно. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что окно в перемычке втулки расположено от оси на расстоянии больщей радиуса меньщей ступени патрубка. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 301098, кл. Е 02 F 5/18, 1970. 2.Авторскоесвидетельство СССР по заявке № 2316358/03, кл. Е 02 F 5/18, 1976 (прототип).

.iS

162J 20 Г9 26 г г&22 fQ

1/;

If/

r((t

А

/

f

//

/1/-/K

CZD

CZD

. 4

ФиеЗ

И-К

Фиг. 5