Устройство для разрушения грунта высоким импульсным давлением газа Советский патент 1982 года по МПК E02F5/30 

Изобретение относится к строительным и дорожным машинам для разрушения мерзлых и прочных грунтов газоимпульсным воздействием.

По основному ав. св. № 621839 известно устройство для разраиения грунта высоким импульсным давлением газа, содержащее заглубляемый в грунт рабочий наконечник и соединенный с ним трубчатый корпус с емкостью для сжатого газа, в которой установлен подпружиненн%1й поршень, .разделяющий ее на две камеры. Одна из них сообщена через клапаны с подводящей магистралью газа, а другая - через расположенные вблизи наконечника выхлопные отверстия с атмосферой. Поршень выполнен со сквозными каналами, в которых установлены подпружиненные обратные клапанвЛ и соединен тягой с клапаном, перекрывающим выхлопные отверстия 1.

Недостатком известного устройства является прорыв газа в атмосферу вдоль корпуса, снижающий эффективность разрушения грунта. Этот недостаток обусловлен тем, что при завинчивании наконечника из-за его вибрации и сопротивления грунта внедрению винтовой лопасти, действующего несимметрично относительно оси наконечника, трубчатый корпус вращается с некоторым эксцентриситетом вокруг оси заглубления. В результате корпус с наконечником, уплотняя и отжимая грунт в массив в радиальном направлении, образует эллипсообразную полость, по зазорам между боковой поверхностью которой

10 и трубчатым корпусом происходят .утечки газа при импульсном воздействии на грунт.

Целью изобретения является повышение эффективности разрушения

15 грунта за счет уменьшения утечек сжатого газа.

Цель достигается тем, что в устройстве для разрушения грунта высо20ким импульсным давлением газа корпус снабжен смонтированными на его наружной стороне дугообразными уплотнительными элементами с подпружиненными поршнями, образующими с 25 корпусом полости давления, сообщенные с емкостью для сжатого газа посредством клапанов управления с толкателями, а тяга снабжена регулируемым по высоте кулачком, рас30положенным с возможностью взаимодействия с толкателями клапанов управления.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг, 2 - сечен.ие А-А на фиг. 1. .

Устройство для разрушения грунта высоким импульсным давлением газа содержит наконечник 1 с винтовой лопастью 2, жестко соединенный с трубчатым корпусом 3, в котором образована емкость 4 для сжатого газа В верхней камере 5 трубчатого ко зпуса 3 установлены поршень б и пружина 7. Камера 5 посредством трехпозиционного клапана 8, и подводящей магистрали 9 сообщена с источником сжатого газа, например компрессором высокого давления (не показан), Камера 5 и емкость 4 между собой сооб щены через подпружиненные обратные клапаны 10. Поршень б тягой 11 соединен с выпускным клапаном 12, установленным в осевом канале 13 наконечника 1. Клапан 12 перекрывает выхлопные отверстия 14, выполнённше в кольцевом углублении 15. В наконечнике 1 над выхлопными отверстиями 14 выполнены пазы 16, в которлх размещены дугообразные уплотнительные элементы 17. Количество угшотнительных элементов 17 равно количеству выхлопных отверстий 14,

Каждый из уплотнительных элементов 17 соединен с поршнем 18, установленным на возвратной пружине 19 в радиальном канале 20 наконечника 1. 18 образуют с корпусом ПОЛОСТИ 21 давления, сообщенные посредством вертикальных каналов 22 с емкостью 4 через клапаны 23 управления, снабженные возвратными пружинами 24 толкателями 25, например, шарикового типа, размещенными в осевом канале 13 наконечника 1 над выпускным клапаном 12. На тйге 11 над выпускным клапаном 12 установлен по резьбе регулируемый по высоте кулачок 26, зафиксированный контргайкой 27. В кулачке выполнены отверстия 28.

Устройство работаеа следующим образом.

Посредстве приводного механизма (не показан) обеспечивается вращение и вертикальное завинчивание наконечника 1 вместе с трубчатьм корпусом 3 в грунт. Одновременно емкос 4 через клапан 8, камеру 5 и обратные клапаны 10 заполняется от источника сжатым газом высокого давления , разрыхленнЕлй винтовой лопэстью 2, уплотняется и отжимается в стенки образованной скважины. Забивание выхлопных отверстий не Происходит из-за отсутствия давления на них грунта. После завинчивания в грунт трубчатого корпуса 3 клапан 8 соединяет камеру 5 с атмосферой. Давление газа в емкости 4 перемещает

вверх поршень 6, одновременно пос- редством тяги 11 перемещается вверх в осевом канале 13 выпускной клапан 12 вместе с кулачком 26. При взаимодействии кулачка 26 с толкателями 25 клапаны 23 перемещаются в радиальных каналах, открывая доступ сжатого газа из емкости 4 через вертикальные каналы 22 в полости 21 давления. Газ, воздействуя на поршни 18, выдвигает уплотнительные элементы 17 до упора в массив грунта, герметезируя зону выхлопа сжатого газа. Клапаны 23 открывают вертикальные каналы 22 при нажиме кулачка 26 на толкатели 25 несколько раньше, чем выпускной клапан 12 откроет выхлопные отверстия 14. Это обусловлено тем, что расстояние от кулачка 26 до толкателей 25 меньше, чем минимальный ход открытия выпускного клапана 12. К моменту выпуска сжатогогаза через выхлопные отверстия 14 зазоры 1у1ежду боковой поверхностью скважины в грунте и Трубчатым корпусом 3 герметезированн уйлотнительнымй элементами 17. После газоимпульсного разрушения грунта давление в полостях 21 радиальных каналов 20 падает, пружины 19 перемездают поршни 18 и уплотнительные элементы 17 в пазы 16.

Пружина 7 перемещает поршень 6 вниз, одновременно посредством тяги 11 перемещается вниэ выпускной клапан 12, перекрывая выхлопные отверстия 14, и кулачок 26 освобйждает толкатели 25. Клапаны 23 под действием возвратных пружин 24 перекраиваю вертикальные канагна 22. После установки устройства в исходное положение цикл рыхления грунта повторяется.

Использование изобретения увеличит эффективность разрушения мерзлых и прочных грунтов газоимпульсным воздействием за счет снижения непроизводительных утечек сжатого газа при выхлопе.

Формула изобретения

Устройство для разрушения грунта высоким импульсным давлением газа по авт. ев, № 621839, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности разрушения грунта путем уменьшения утечек сжатого газа, трубчатый корпус снабжен смонтированными на его наружной стороне дугообразными уплотнительными элементами с подпружиненными поршнями, образующими с трубчатым корпусом полости давления, сообщенные с емкостью для сжатого газа посредством клапанов управления с