устройство для пробивания отверстий в массиве

Формула изобретения

Устройство для пробивания отверстий в массиве, содержащее многоступенчатый став коаксиально размещенных направляющих стаканов, головной из которых снабжен пробойником, а хвостовой выполнен приводным, отличающееся тем, что каждый впереди идущий стакан под воздействием поджимающих пружин, расположенных между стаканами, опирается канавками на подвижные сферические опоры - шарики, размещенные в радиальных сквозных проточках задних стаканов, причем шарики перекрыты аксиально расположенными стаканами, имеющими со стороны створа расточку глубиной, равной или больше диаметра шарика, шириной, равной его диаметру, при этом, начиная от хвостовой части става, стаканы и поджимающие их пружины выполнены с последовательно увеличивающимися длинами и уменьшающимися диаметрами, а расстояния между канавками и расточками во взаимодействующих стаканах равны или меньше длины поджимающих их пружин в свободном состоянии, причем пробойник имеет в хвостовой части канавку под сферические опоры - шарики, при этом в устройстве предусмотрены стопоры, препятствующие выпадению стаканов из многоступенчатого става.

Описание изобретения к патенту

Устройство относится к строительной области и предназначено для пробивания отверстий в различных материалах при строительно-монтажных работах, а также может быть использовано для забивания остроконечных предметов в различные объекты.

В качестве прототипа принято устройство для пробивания отверстий в массиве по RU 2186971 C1, кл. Е 02 F 5/18, 10.08.2002.

Приведенный прототип характеризуется следующим особенностями и недостатками.

1. Для заполнения сжатым воздухом рабочих камер прототипа необходимо иметь компрессор высокого давления,приводимый в действие электрическим или другим приводом, а также сложную воздухоподводящую арматуру.

2. Относительно низкая скорость истечения сжатого воздуха из рабочих камер, не превышающая 700-850 м/с (см. Д.И.Адамидзе. Разрушение углей и пород сжатым воздухом. - М.: Наука, 1998, с.38-39). При такой скорости истечения, определяющей режим выталкивания из става корпусов патронов, эффект внедрения пробойника в массив относительно низок.

3. Сложность тщательной герметизации полостей рабочих камер устройства и длительного хранения в них сжатого воздуха под высоким давлением т.к. утечка воздуха из какой либо рабочей камеры, т.е. падения давления, приводит к нарушению режима срабатывания устройства.

4. Выпадание из многоступенчатого става патронов, в процессе срабатывания устройства, приводит к необходимости выполнять трудоемкие подготовительно - заключительные операции для повторного использования устройства.

Целью изобретения является повышение эффективности работы пробойного устройства за счет более быстрого наращивания скорости прбойнику, обеспечиваемой силой пружины сжатой до рабочей нагрузке, характеризующейся высокой скоростью разжатия (разгрузка), за счет применения пружин различных длин и диаметров установленных во взаимодействующих стаканах, составляющих многоступенчатый став, за счет надежного хранения энергий сжатых пружин в режиме ожидания, а также за счет снижения трудоемкости подготовительно заключительных операции при повторном использовании устройства.

Технический результат изобретения достигается тем, что устройство для пробивания отверстий в массиве содержит многоступенчатый став коаксиально размещенных направляющих стаканов, головной из которых снабжен пробойником, а хвостовой выполнен приводным, при этом каждый впереди идущий стакан, под воздействием поджимающих пружин, расположенных между стаканами, опирается канавками на подвижные сферические опоры - шарики, размещенные в радиальных сквозных проточках задних стаканов, причем шарики перекрыты аксиально расположенными стаканами, имеющими со стороны створа расточку глубиной, равной или больше диаметра шарика, шириной, равной его диаметру, при этом, начиная от хвостовой части става, стаканы и поджимающие их пружины выполнены с последовательно увеличивающимися длинами и уменьшающимися диаметрами, а расстояния между канавками и расточками во взаимодействующих стаканах равны или меньше длины поджимающих их пружин в свободном состоянии, причем пробойник имеет в хвостовой части канавку под сферические опоры-шарики, при этом в устройстве предусмотрены стопоры, препятствующие выпадению стаканов из многоступечатого става.

На фиг.1 приведено устройство в снаряженном положении; на фиг.2 - момент смещения приведенного стакана и начало движения става, состоящего из нескольких стаканов; на фиг. 3 и 4 - схема действия подвижных сферических опор.

На фиг.1 в качестве примера приведен вариант устройства, состоящего из приводного 1, хвостового 2, среднего 3, головного 4 стаканов и пробойника 5, скомпанованных в единый многоступенчатый став, закрепленный на основании 6. На среднем 3, головном 4 стаканах и пробойнике 5 со стороны их торцов предусмотрены канавки 7 для размещения в них выступающей сферы шариков 8, шириной, равной или больше, а глубиной, равной или меньше половины диаметров этих шариков. На хвостовом 2, среднем 3 и головном 4 стаканах предусмотрены сквозные радиальные протечки 9. Между сквозной радиальной проточкой 9 и канавкой 7 размещены шарики 8, выступающие в канавку 7 частью своей сферы. На эти шарики упираются последовательно размещенные в ставе стаканы, под воздействием пружин 14 (размещенных между стаканами), сжатых до максимальной нагрузки Р. В приводном 1, хвостовом 2 и среднем 3 стаканах, со стороны их открытой части, предусмотрены расточки 10 шириной, равной или больше диаметра шариков 8, глубиной, равной или больше половины их диаметров, а на корпусах указанных стаканов имеются технологические отверстия 11 с пробками для ввода в радиальные проточки 9 шариков 8 в начальной стадии сборки многоступенчатого става (о чем будет пояснено ниже). К хвостовому стакану 2 со стороны торца прикреплен стержень-стопор 12, пропущенный через окно приводного стакана 1 и упирающийся в опору 13. От хвостовой части става стаканы и пружины выполнены с соблюдением следующих условий: L₁>L₂ …>L_n; D₁>D₂…>D _n, где L - их длина, D - внутренний диаметр. В устройстве предусмотрены стопора 15, препятствующие выпаданию стаканов из става при их перемещении вправо, а расстояние Н₀ между канавками 7 и расточками 10, у взаимодействующих стаканов, соответствуют условию H₀<H, где H - длина пружин в свободном состоянии.

Сборка и работа устройства осуществляется следующим образом. Сборку устройства начинают с приводного стакана 1, в который вводят хвостовой стакан 2 до отказа. При этом стержень-стопор 12 упрется в опору 13. В хвостовом стакане 2 размещают пружину 14. Затем вводят средний стакан 3 и перемещая его справа налево сжимают пружину 14 до максимальной нагрузки Р. При этом сквозная радиальная проточка 9 хвостового стакана 2 совместится с канавкой 7 среднего стакана 3. Придерживая пружину 14 в сжатом состоянии размещают шарики 8 между радиальными проточками 9 и канавкой 7 и прикрывают пробками 11. Таким образом стакан 3, сжавший пружину 14 до рабочей нагрузки Р и упирающийся канавкой 7 на выдвинутую сферическую часть шарика 8, фиксируется в неподвижном положений. Аналогичным путем подготавливают средний 3, головной 4 стаканы и пробойник 8.

Устройство работает следующим образом. Устройство с заданного расстояния направляют пробойником в сторону объекта. Для приведения его в действие перемещают приводной стакан 1 справа налево (вручную или механически) до опоры 13. При этом сквозные радиальные протечки 9 с шариками 8 хвостового стакана 2 совместятся с расточкой 10 приводного стакана 1 и шарики 8 освободятся от неподвижного состояния. Под усилием пружины 14 хвостового стакана 2 став, состоящий из хвостового 2, среднего 3, головного 4 стаканов и пробойника 5, скользя по сферической поверхности шариков 8, смещая их в расточку 10, выталкивается из хвостового стакана 2, которому сообщается ускорение V₁ за время Т ₁. При движении этого става вперед, сквозные радиальные проточки 9 с шариками 8 среднего стакана 3 совместятся с проточкой 10 хвостового стакана 2 и шарики 8 среднего стакана, по аналогии с предыдущим случаем, освободятся от неподвижного состояния. Под усилием пружины 14 среднего стакана 3, состоящим из головного стакана 4 и пробойника 5, скользя по сферической поверхности шариков 8 среднего стакана, выталкивается из него (среднего стакана), которому сообщается ускорение V₂ за время T₂ , точно также при движении этого става вперед радиальные проточки 9 с шарикам 8 головного стакана 4 совместятся с расточкой 10 среднего стакана 3 и шарики 8 головного стакана 4 освободятся от неподвижного состояния. Под усилием пружины 14 головного стакана 4 пробойник 5 скользя по сферической поверхности шариков 8 головного стакана выталкивается из него, которому сообщается ускорение V₃ за время Т₃. Для повторения процесса устройство вновь подготавливают к работе.

Технический результат от использования изобретения заключается в следующем.

1. Поскольку Н₀<Н, то всем стаканам и пробойнику сообщается ускорения будучи находящимся в движении т.е. без падения скоростей движущихся вперед стаканов и пробойника с последовательно уменьшающимися массами. При этом скорость разжатия (разгрузки) пружин в каждом стакане (ступени) значительно выше скорости истечения сжатого воздуха из рабочих камер прототипа. Следовательно под воздействием относительно высоких скоростей, сообщаемых последовательно пробойнику, последний более эффективно внедряется в массив и пробивает его.

2. Представляется возможность относительно длительного хранения пружин в сжатом состояний без потерь их потенциальной энергии.

3. Снижение трудоемкости подготовительных операции по сборке устройства для его повторного использования, т.к в устройстве предусмотрены стопора, препятствующие выпаданию стаканов из става.