реверсивное устройство ударного действия

Формула изобретения

Реверсивное устройство ударного действия, включающее ступенчатый изнутри корпус, расположенный в нем с возможностью возвратно-поступательного движения ударник, образующие камеры прямого и обратного хода, сообщенные с воздухоподводящей магистралью посредством патрубка, и эластичный клапан, при этом в ударнике выполнены дросселирующий канал, окна для впуска и выхлопа воздуха и на заднем конце - бурт с продольными пазами, которыми камера обратного хода сообщена с атмосферой, а эластичный клапан установлен на ударнике между буртом и окнами для впуска и выхлопа воздуха, и наружная цилиндрическая поверхность его контактирует с внутренней цилиндрической поверхностью ступени меньшего диаметра корпуса при крайнем переднем положении ударника, отличающееся тем, что патрубок выполнен составным из двух ступенчатых частей, установленных друг на друге с возможностью независимого осевого перемещения, при этом ударник контактирует со ступенями большего диаметра указанных частей патрубка.

Описание изобретения к патенту

Техническое решение относится к области горной и строительной техники и предназначено для забивания труб и образования скважин в грунте при бестраншейной прокладке подземных коммуникаций.

Известно пневматическое устройство ударного действия для проходки скважин в грунте по а.с. СССР №794115, Е02F 5/18, опубл. в БИ №1, 1981 г. Оно содержит корпус с окном, ступенчатый ударник с осевым и радиальным каналом, выходящим на цилиндрическую поверхность его большей ступени, гайку с воздухоподводящим каналом. Окно корпуса смещено по окружности относительно радиального канала ударника, на большей ступени ударника выполнен паз, длина которого равна длине хода ударника. На корпусе имеется выступ, установленный на нем с возможностью взаимодействия с пазом ударника.

Недостатком устройства является невысокая эффективность удара вследствие сопротивления прямому ходу ударника со стороны камеры обратного хода из-за недостаточно быстрого выхлопа сжатого воздуха из камеры обратного хода.

Известно также пневматическое реверсивное устройство для образования скважин в грунте по а.с. СССР №1250619, Е02F 5/18, опубл. в БИ №30, 1986 г. Оно содержит размещенный в цилиндрическом корпусе подвижный ударник, образующий в нем рабочие камеры, периодически сообщаемые с воздухоподводящей магистралью посредством распределителя, выполненного в виде соединенного с воздухоподводящей магистралью патрубка, подпружиненного золотника и фиксатора золотника, камеру-аккумулятор, которая сообщена с воздухоподводящей магистралью.

Недостатком устройства является низкая эффективность удара вследствие особенности воздухораспределения, при котором в среднем положении ударника относительно корпуса передняя рабочая камера изолирована от магистрали и атмосферы. Прекращение впуска воздуха в камеру обратного хода после закрытия впускных окон в начале движения ударника назад влечет за собой ограничение предельной длины обратного хода. Соответственно путь, время разгона ударника вперед и набранная им перед ударом скорость ограничены.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков к предлагаемому решению является реверсивное устройство ударного действия по патенту РФ на изобретение №2272872, Е02F 5/18, опубл. в БИ №9, 2006 г. Оно содержит корпус, расположенный в нем с возможностью возвратно-поступательного движения ударник, в котором выполнены дросселирующий канал и окна для впуска и выхлопа воздуха, а на заднем конце - бурт с продольными пазами, которыми камера обратного хода сообщена с атмосферой, при этом корпус и ударник образуют камеры прямого и обратного хода, сообщенные с воздухоподводящей магистралью посредством патрубка, эластичный клапан, установленный на ударнике между буртом и окнами для впуска и выхлопа воздуха, наружная цилиндрическая поверхность которого контактирует с внутренней цилиндрической поверхностью ступени меньшего диаметра корпуса.

Недостатком устройства является невозможность увеличения энергии удара при попадании в слои плотного грунта. Ударник движется назад до момента перекрытия его окон патрубком. Величина рабочего хода ударника определяет величину его скорости перед ударом и кинетическую энергию. Поскольку длина цилиндрической части патрубка, контактирующей с ударником, неизменна, то величина рабочего хода ударника, а значит, его скорость перед ударом и энергия удара остаются постоянны.

Технической задачей, решаемой предлагаемым устройством, является повышение энергии удара за счет увеличения рабочего хода ударника.

Поставленная задача решается тем, что в реверсивном устройстве ударного действия, содержащем ступенчатый изнутри корпус, расположенный в нем с возможностью возвратно-поступательного движения ударник, образующие камеры прямого и обратного хода, сообщенные с воздухоподводящей магистралью посредством патрубка, и эластичный клапан, при этом в ударнике выполнены дросселирующий канал, окна для впуска и выхлопа воздуха и на заднем конце - бурт с продольными пазами, которыми камера обратного хода сообщена с атмосферой, а эластичный клапан установлен на ударнике между буртом и окнами для впуска и выхлопа воздуха, наружная цилиндрическая поверхность которого контактирует с внутренней цилиндрической поверхностью ступени меньшего диаметра корпуса при крайнем переднем положении ударника, согласно техническому решению патрубок выполнен составным из двух ступенчатых частей, установленных друг на друге с возможностью независимого осевого перемещения, при этом ударник контактирует со ступенями большего диаметра указанных частей патрубка.

Совокупность признаков предлагаемого устройства дает возможность увеличивать рабочий ход ударника за счет сдвига назад одной из частей патрубка при неизменном положении второй его части. При этом возрастает длина хода ударника назад до начала выхлопа из камеры обратного хода. Соответственно при движении вперед ударник разгоняется до более высокой скорости и наносит удар с большей энергией.

Сущность технического решения иллюстрируется чертежом, где показан продольный разрез реверсивного устройства ударного действия, и описанием его работы.

Реверсивное устройство ударного действия (далее устройство) состоит из цилиндрического ступенчатого изнутри корпуса 1 (см. чертеж) с размещенным в нем с возможностью возвратно-поступательного движения ударником 2, выполненным с дросселирующим каналом 3, продольными пазами 4 на бурте 5 в заднем конце. Внутренняя цилиндрическая поверхность ступени меньшего диаметра корпуса 1 контактирует с наружной цилиндрической поверхностью эластичного клапана 6, установленного между буртом 5 ударника 2 и окнами 7 для впуска и выхлопа воздуха (далее окна 7), при крайнем переднем положении ударника. В полость ударника 2 входят ступенчатые части 8 и 9 большего диаметра (далее части 8, 9) патрубка (поз. не обозначен) и контактируют с ним. Часть 8 установлена на части 9 так, что они имеют возможность независимого осевого перемещения. На ступени меньшего диаметра части 8 патрубка установлена втулка 10 с каналом (поз. не обозначен). В устройстве имеются камеры 11 прямого хода, 12 обратного хода, образованные корпусом 1 и ударником 2, и выхлопная камера 13, образованная корпусом и патрубком. Продольными пазами 4, выполненными на бурте 5, камера 12 обратного хода сообщена с атмосферой. Сжатый воздух подводится к устройству по шлангу 14 от воздухоподводящей магистрали.

Устройство работает следующим образом. В момент нанесения удара по корпусу 1 ударник 2 находится в крайнем левом положении по чертежу. При этом окна 7 ударника 2 открыты и сжатый воздух от воздухоподводящей магистрали по шлангу 14 из камеры 11 прямого хода через окна 7 и дросселирующий канал 3 поступает в камеру 12 обратного хода. Под действием давления сжатого воздуха и за счет разности рабочих площадей со стороны камер 11 и 12 ударник 2 движется вправо по чертежу. При этом эластичный клапан 6, растягиваясь под действием давления сжатого воздуха на его внутреннюю цилиндрическую поверхность, наружной поверхностью прижимается к внутренней цилиндрической поверхности ступени большего диаметра корпуса 1, тем самым изолируя камеру 12 обратного хода от выхлопной камеры 13. После того как окна 7 перекроются ступенями больших диаметров частей 8 и 9 патрубка, ударник 2 продолжает двигаться вправо по чертежу за счет поступления сжатого воздуха в камеру 12 обратного хода через дросселирующий канал 3. Когда окна 7 ударника 2 пройдут ступени больших диаметров частей 8 и 9 патрубка, сжатый воздух из камеры 12 обратного хода поступает в выхлопную камеру 13 и через канал втулки 10 происходит его выхлоп в атмосферу. Давление в камере 12 обратного хода падает, эластичный клапан 6 при этом за счет собственной упругости сжимается, отходя от внутренней цилиндрической поверхности ступени большего диаметра корпуса 1, и дополнительно сообщает камеру 12 обратного хода через образовавшийся зазор и пазы 4 с выхлопной камерой 13 и атмосферой. Под действием давления воздуха в камере 11 прямого хода ударник 2 останавливается, после чего начинает двигаться влево по чертежу. Выполнение патрубка составным из двух указанных частей 8 и 9 позволяет увеличить рабочий ход ударника 2. Смещая назад часть 8 относительно части 9 патрубка, остающейся неподвижной, увеличивают рабочий ход ударника 2. При этом возрастает путь и время разгона ударника 2 из заднего положения влево по чертежу, а следовательно, и его скорость. Окна 7 вновь перекрываются ступенями больших диаметров частей 8 и 9 патрубка, но выхлоп воздуха из камеры 12 обратного хода продолжается через зазор между эластичным клапаном 6 и корпусом 1. Перед нанесением удара окна 7 вновь открываются, сообщая камеру 11 прямого хода с камерой 12 обратного хода. При этом в конце рабочего хода ударника 2 эластичный клапан 6 наружной цилиндрической поверхностью прижимается к внутренней цилиндрической поверхности ступени меньшего диаметра корпуса 1, изолируя камеру 12 обратного хода от выхлопной камеры 13. Ударник 2, двигаясь с увеличенной скоростью, наносит удар с большей энергией по корпусу 1. Далее цикл повторяется. Поскольку положение переднего торца части 9 патрубка осталось неизменным, не происходит преждевременного торможения ударника при открытии окна 7 перед ударом.

Предлагаемое устройство позволяет осуществлять реверс. Принцип работы реверсивного механизма известен. При реверсивном режиме работы впуск сжатого воздуха в камеру 12 обратного хода более ранний, а выхлоп сжатого воздуха из выхлопной камеры 13 и камеры 12 обратного хода более поздний, чем при прямом ходе устройства. Особенностью заявляемого устройства является то, что это достигается за счет сдвига части 9 патрубка в сторону хвостовой части устройства, при том что часть 8 патрубка была смещена назад ранее. Если реверсирование осуществляется из положения, когда часть 8 патрубка еще не смещена назад, происходит одновременный сдвиг частей 8 и 9 патрубка в сторону хвостовой части устройства. В момент открытия окон 7 эластичный клапан 6 за счет действия аэродинамических сил, когда давление под ним выше, чем над ним, перекрывает сообщение камеры 12 обратного хода с атмосферой. Это приводит к плавной остановке ударника 2 при движении его влево по чертежу до нанесения удара по корпусу 1.