устройство для погружения анкеров в грунт

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОГРУЖЕНИЯ АНКЕРОВ В ГРУНТ, включающее корпус с размещенным в нем стволом из телескопически соединенных между собой трубчатых элементов, фиксатор ствола и анкера в корпусе, уплотнитель, пороховые заряды, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и безопасности его работы, пороховые заряды выполнены в виде последовательно установленных пиротехнических комплектов, каждый из которых имеет раздельные заряды замедления, форсированного газообразования и газовой подпитки и установлены в центральном трубчатом элементе ствола, снабженном в нижней части газопроницаемой перегородкой и дроссельными отверстиями в стенке.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительной технике и может быть использовано при выполнении монтажно-строительных работ по анкерному закреплению оснований фундаментов; по установке в грунт свайных строительных опор; по установке поливных и питьевых водозаборных колонок при использовании грунтовых вод; при выполнении работ по пробиванию шурфов в грунте на открытой местности и в карьерах.

Известно устройство для погружения анкеров в грунт, включающее корпус, установленные в нем заряды из взрывчатого вещества, разделенные между собой одним пыжом, снабженным воспламенителем-замедлителем с капсюлем-детонатором, связывающим огневой цепью сметные заряды [1].

Недостатком известного устройства является трудность обеспечения последовательного и раздельного срабатывания зарядов с требуемой задержкой по времени, а также ненадежность работы.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для погружения строительных элементов в грунт, включающее корпус с размещенным в нем стволом из телескопически соединенных между собой трубчатых элементов, фиксатор ствола и анкера в корпусе, уплотнитель, пороховые заряды [2]. Данное устройство недостаточно надежно и безопасно в работе.

Целью изобретения является повышение надежности и безопасности в работе устройства.

Это достигается тем, что в устройстве для погружения строительных элементов в грунт, включающем корпус с размещенным в нем стволом из телескопически соединенных между собой трубчатых элементов, фиксатор ствола и анкера в корпусе, уплотнитель, пороховые заряды, последние выполнены в виде последовательно установленных пиротехнических комплектов, каждый из которых имеет раздельные заряды замедления, форсированного газообразования и газовой подпитки, и установлены в центральном трубчатом элементе ствола, снабженном в нижней части газопроницаемой перегородкой и дроссельными отверстиями в стенке.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг.2 - подготовленный к работе футляр с пороховыми зарядами; на фиг.3 - устройство после выстреливания комплекта ступеней ствола совместно с анкером из казенной части в грунт; на фиг.4 - устройство после окончательной установки анкера в грунт и отделения от ступеней ствола казенной части); на фиг.5 - устройство, установленное на свайной строительной опоре.

На установочной тумбе 1 расположено закрепленное подготовленное к работе устройство, которое содержит корпус - казенную часть 2, выполненную по типу минометного ствола и снабженную съемным дульным фиксатором 3, выполненным в виде втулки с внутренним упорным кольцевым уступом а, и центральной сменной пиросвечей 4 в ее глухом дне 5. Гладкий ствол выполнен из телескопически соединенных между собой трубчатых элементов 6, 7, 8, 9, 10, установленных с концентричным расположением внутри корпуса 2 и выполненных с кольцевыми упорными уступами внутри в зоне нижнего торца, а с противоположной стороны снабженных ответными указанным уступам опорными фланцами с кольцевыми обтюрирующими элементами 11 на боковой поверхности, при этом центральный трубчатый элемент 10 ствола снабжен дроссельными выхлопными отверстиями 12 в стенке ее нижней части и выше этих отверстий каталитическим фильтром 13 в виде газопроницаемой перегородки.

В корпусе 2 установлен анкер 14 с раздвижными стопорными элементами 15 в виде секторных кулачков в зоне его цилиндрического участка и передним нажимным конусом, выполненным с центральным углом раствора не более 30о, тыльная сторона анкера выполнена с порогообразно расположенными кольцевыми опорными уступами 16, на которых установлены своими нижними торцами все элементы ствола, причем последние и анкер удерживаются посредством срезных штифтов 17, размещенных в сквозных отверстиях в стенке дульного фиксатора 3 и с помощью опорного кольца 18 в казенной части.

Внутри центрального элемента 10 установлены футляры 19 с пороховыми зарядами последовательного и пульсирующего характера действия, предназначенные по отдельности для выстреливания элементов ствола. В верхней части ствола установлена поджимная гайка 20 в виде втулки, ввинченной своим хвостовиком в центральный элемент 10 для удержания с поджатием опорного кольца 18 и футляры 19. Каждый футляр 19 содержит последовательно расположенные в осевом направлении три раздельных комплекта пороховых зарядов:

верхний заряд 21 форсированного газообразования с установлением в стволе максимального заданного давления пороховых газов (заряд выполнен в виде размещенной в картузе заданной массы насыпки быстросгорающего и высокой силы пороха, например, марки "СФ" или "ВТМ";

средний заряд 22 газовой подпитки увеличивающегося объема внутри ствола при выстреливании ступени ствола с поддерживанием в стволе определенного давления пороховых газов (заряд выполнен в виде спрессованного, например, из ружейного пороха столбика заданной массы или набора склеенных шашек с торцевым горением);

нижний заряд - замедлитель 23, обеспечивающий заданную по времени задержку передачи воспламенительного импульса к верхнему заряду в нижерасположенном футляре (заряд выполнен в виде спрессованного столбика заданной высоты из медленногорящего пиротехнического состава).

Устройство работает следующим образом.

На центральную пиросвечу 4 через разъем или выводные провода подается электрический импульс (например, от подрывной машинки), под действием которого срабатывает пиросвеча (через мостик накаливания в ней воспламеняется и сгорает пороховой заряд). Раскаленные пороховые газы проходят по внутреннему каналу пиросвечи и ориентированно в осевом направлении входят в казенную часть 2, доходят до заряда 21 в верхнем футляре 19 и воспламеняют этот заряд. Образовавшиеся при горении этого заряда пороховые газы выходят из верхнего футляра 19, через центральное отверстие в гайке 20 поступают во внутреннюю полость казенной части 2 над опорным кольцом 18 и создают в этой полости определенное заданное давление.

Силовое нагружение от этого давления пороховых газов передается в осевом направлении через все элементы 6, 7, 8, 9 и 10 ствола на анкер 14, а через него - непосредственно на срезные штифты 17, которые при заданной величине нагружения срезаются. После этого в вертикальном направлении под действием давления пороховых газов на опорное кольцо 18 и от него на верхний торец всех ступеней ствола происходит выстреливание (выдвижение) всех элементов 6, 7, 8, 9 и 10 ствола комплектом совместно с анкером 14 из казенной части 2.

При заданном осевом перемещении анкер 14 входит в грунт в вертикальном направлении и внедряется в него совместно с комплектом элементов ствола на расстояние, обусловленное посадкой элемента 6 своим опорным фланцем на упорный уступ дульного фиксатора 3, который удерживает его в этом положении от дальнейшего перемещения.

Комплектное выдвижение элементов ствола совместно с анкером из казенной части осуществляется за счет того, что торцовая площадь центрального элемента 10 ствола в несколько раз больше торцовой площади периферийно расположенных элементов ствола, в результате этого на анкер 14 передается большее по величине силовое нагружение, чем через центральный элемент 10, а анкер 14 имеет диаметр больше, чем диаметр выдвинутого элемента 6.

За период времени выстреливания из казенной части 2 ствола совместно с анкером в верхнем футляре 19 полностью последовательно сгорают заряды 21 и 22, а заряд-замедлитель 23 догорает полностью только после посадки элемента 6 на внутренний уступ дульного фиксатора 3.

После выгорания заряда-замедлителя 23 в верхнем футляре открывается доступ для прохода пороховых газов к верхнему заряду 21 в нижерасположенном футляре. Указанный заряд воспламеняется и при своем горении создает вновь внутри ствола максимальное заданное давление пороховых газов.

Под действием осевого нагружения от этого давления на опорное кольцо 18 происходит первоначально вырубка по ширине торца элемента 6 этого кольца, а затем выстреливание в грунте из оставшегося внутри него комплекта элементов 7, 8, 9 и 10 ствола совместно с анкером 14. При срабатывании зарядов во втором сверху футляре происходит последующее вертикальное внедрение в грунт анкера совместно с комплектом элементов 7, 8, 9 и 10 ствола на заданное расстояние, обусловленное посадкой элемента 7 своим опорным фланцем на упорный уступ внутри нижней части элемента 6, который удерживает в этом положении элемент 7 без дальнейшего его перемещения.

Последующие циклы последовательного и комплектного (с уменьшающимся числом элементов ствола в комплекте) выстреливания (выдвижения) в грунте элементов ствола совместно с анкером 14 в вертикальном направлении и функционирования при этом трех комплектов пороховых зарядов в каждом нижерасположенном футляре 19 аналогичны вышеприведенному.

После завершения выстреливания в грунте центрального элемента 10 ствола совместно с анкером 14 из элемента 9 происходит окончательная установка анкера 14 в грунте на заданной глубине.

Затем из анкера 14 принудительно выдвигаются в поперечном направлении в грунт стопорные элементы 15 (кулачковые сектора). Механизм выдвижения стопорных элементов 15 на фигурах не показан. После этого догорает последний заряд-замедлитель в самом нижнем футляре. Затем пороховые газы, находящиеся внутри ствола, проходят через каталитический фильтр 13 дожиганием в нем и нейтрализацией (очисткой) пороховых газов от вредных токсичных компонентов и после этого через дроссельные выхлопные отверстия выходят в грунт с установлением в стволе давления, равного давлению окружающей среды.

Устройство может быть использовано для установки (забивания в грунт свайных строительных опор на заданную глубину.

Устройство устанавливается и закрепляется в установочной тумбе на передвижной подъемной транспортной базе.