Устройство ударного действия для образования скважин в грунте Советский патент 1982 года по МПК E02F5/18 E21B7/08 

(54) УСТРОЙСТВО УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ СКВАЖИН В ГРУНТЕ

1

Изобретение относится к строительной технике и может быть использовано для проходки скважин в грунте, преимущественно, при бестраншейной прокладке подземных коммуникаций.

Известно устройство ударного действия для образования скважин в грунте, представляющие собой пневмоударную машину для пробивания горизонтальных или наклонных скважин в плотных грунтах оптимальной влажности 1.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство ударного действия для образования скважин в грунте, включающее с асимметричным н аконечником корпус, ударник с элементами взаимодействия с валом, воздухораспределительный элемент, вал, выполненный с винтовыми выступами, и соединенный с корпусом посредством кулачковой муфты, одна из полумуфт которой смонтирована на валу, а другая - на корпусе устройства 2.

Положительным в данном изобретении является повыщение эффективности управления движением устройства в грунте за счет обеспечения возможности перестройки режимов работы. При этом устройство допускает как прямолинейное перемещение (при наличии вращательного движения корпуса), так и криволинейное (при отсутствии вращательного движения корпуса).

Однако данное устройство характеризуется повышенным износом его элементов, в частности винтовой и поршневой поверхностей вала, который наблюдается при криволинейном режиме проходки, при котором кулачковая муфта рассоединена и удар... ник совершает прямолинейное возвратнопоступательное перемещение (без круговой составляющей), которое за счет наличия винтовой пары преобразуется в круговое возвратно-поступательное перемещение вала. Так как этому вращению препятствует

15 трение поршневой части вала об обойму, обе трущиеся поверхности вала (винтовая и порщневая) испытывают повышенный износ, уменьшающий общий эксплуатационный ресурс устройства.

Цель изобретения - увеличение эксплуатационной надежности.

Для этого конечная часть вала выполнена с прямощлицевым участком с плавным переходом от винтовой поверхности к щлицевой, форма и размеры поперечного сечения выступов поверхностей которых равны, при этом элементы взаимодействия ударника с валом выполнены в виде съемных пальцев, а кулачковая муфта выполнена с постоянным зацеплением кулачков. На фиг. 1 показано предлагаемое устройство в частичном разрезе, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Устройство состоит из корпуса 1, ударйика 2, вала 3, воздухораспределительного элемента (не показан), пружины 4 и обоймы 5. Наконечник корпуса 1 выполнен асимметричным за счет смещения е верщины конуса на его головной части относительно оси. Один конец вала 3 имеет участок 6, снабженный винтовыми выступами, взаимодействующими с элементами ударника 2, второй конец выполнен в виде поршня 7, сопрягающегося с внутренней расточкой обоймы 5. Внутри вала 3 имеется канал 8 для подвода сжатого воздуха к воздухораспределительному элементу. Па торцовой поверхности порщня 7 выполнены кулачки 9., взаимодействующие с аналогичными кулачками 10 на торце корпуса 1, т.е. оснащенные кулачками поверхности поршня 7 и корпуса 1 образуют сцепную муфту. Отличительной особенностью предложенной конструкции является то, что взаимодействующая с элементами ударника 2 часть вала имеет дополнительный участок 11, являющийся продолжением участка 6, снабженный прямыми щлицеобразными выступами, которые, в свою очередь, являются продолжением винтовых выступов участка 6, причем переход от винтовых поверхностей выступов к щлицеобразным происходит плавно. Кроме того, форма и размеры впадин как между винтовыми, так и между щлицеобразными выступами вала 3 выполнены одинаковыми (в поперечных сечениях), что необходимо для обеспечения возможности взаимодействия выступов по всей длине вала 3 с элементами ударника 2, в качестве которых применены (см. фиг. 2) пальцы 12 круглого (или овального) поперечного сечения, закрепленные в теле ударника 2 с возможностью замены. Продольные же размеры кулачков обеих полумуфт увеличены, причем настолько, чтобы обеспечить перекрытие (сцепление) полумуфт независимо от того, какой участок вала (винтовой или щлицеобразный) взаимодействует с пальцами 12. Устройство работает следующим образом. Ударник 2 (в показанном на фиг. I положении вала 3) под действием сжатого воздуха перемещается в осевом направлении и одновременно за счет взаимодействия пальцев 12 с винтовыми выступами вала 3 поворачивается вокруг своей оси. В момент удара ударник 2 мгновенно останавливается. При этом корпусу 1 передается не только осевой ударный импульс, но и значительный крутящий момент за счет жесткой связи ударника 2 с корпусом в момент удара (кулачки полумуфт находятся в зацеплении). Под действием осевого импульса и значительного крутящего момента корпус 1 перемещается в грунте, одновременно поворачиваясь вокруг продольной оси. Последовательные удары ударника 2 при таком режиме работы вызывают винтовое перемещение смещенной от оси верщины конуса головной части корпуса 1, а все устройство в целом соверщает при этом практически прямолинейное перемещение. При необходимости изменения направления движения устройства понижают давление сжатого воздуха в сети. При этом усилие на порщне 7 уменьшается и откалиброванная пружина 4 перемещает вал 3 (на фиг. 1 - вправо) до начала взаимодействия пальцев 12 с щлицеобразной частью 11 вала 3 (без рассоединения кулачковой муфты, так как за счет удлинения кулачков 9 и 10 обе полумуфты все так же находятся в зацеплении). JB этом же случае ударник 2 при возвратно-поступательном движении не вызывает поворота корпуса 1 (пальцы 12 движутся по прямолинейным впадинам участка 11 вала 3) и последний в силу своей асимметрии движется по криволинейной траектории. После отклонения устройства на необходимую величину давление воздуха в сети повыщают и устройство вновь перемещается прямолинейно. Анализ показывает, что трущиеся элементы вала 3 менее подвержены износу. Это объясняется тем, что в данном устройстве с пальцами 12 на разных режимах работы взаимодействуют различные участки вала 3 (6 или 11), в связи с чем суммарный износ вала 3 делится между его участками. Порщень же 7 ни на одном из режимов не совершает вращательного движения (кулачки полумуфт постоянно сцеплены), так что соверщаемые или редкие продольные перемещения, связанные с переключением режимов, не могут привести к элементному износу. Выполнение же взаимодействующих с валом 3 элементов ударника 2 в виде пальцев 12 также положительно, сменных так как позволяет производить замену пальцев по мере износа. Все это увеличивает эксплуатационную надежность устройства. Формула изобретения Устройство ударного действия для образования скважин в грунте, включающее с асимметричным наконечником корпус, ударник с элементами взаимодействия с валом, воздухораспределительный элемент, вал, выполненный с винтовыми выступами и соединенный с корпусом посредством кулачковой муфты, одна из полумуфт которой смонтирована на валу, а другая - на корпусе устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности устройства, конечная часть вала выполнена с плавным переходом от винтовой поверхности к шлицевой, форма и размеры поперечного сечения выступов поверхностей которых равны, при этом элементы взаимодействия ударника с валом выполнены в виде съемных пальцев, а кулачковая муфта

выполнена

постоянным зацеплением кулачков.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 529285, кл. Е 02 F5/18, 1972 (прототип).

t2