устройство для извлечения объектов из каналов

Формула изобретения

1. Устройство для извлечения объектов из каналов, содержащее гибкий корпус, один конец которого соединен с наконечником, на котором установлен захватный элемент, а другой предназначен для вывода из канала, отличающееся тем, что наконечник выполнен с поршневой полостью со штоком и с соединенной с ней герметичной полостью, снабженной нагревательным элементом и заполненной рабочим телом с высоким коэффициентом объемного расширения, при этом захватный элемент выполнен в виде неподвижной губки, жестко связанной с наконечником, и подвижной губки, установленной на направляющей, размещенной между неподвижной губкой и корпусом привода с возможностью перемещения вдоль нее к неподвижной губке под действием штока.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что неподвижная и подвижная губки снабжены вставками, установленными на их торцевых поверхностях, обращенных к извлекаемому объекту.

3. Устройство по любому из пп.1 или 2, отличающееся тем, что на торцовых поверхностях губок, обращенных к извлекаемому объекту, выполнены пазы с цилиндрическими поверхностями, продольные оси которых перпендикулярны направлению перемещения подвижной губки, а на цилиндрических поверхностях выполнены расположенные напротив друг друга заостренные выступы в виде полуколец.

4. Устройство по любому из пп.1 или 2, отличающееся тем, что на одной из обращенных к извлекаемому объекту торцовых поверхностей губок выполнен выступ, а на другой - соответствующий паз.

5. Устройство по любому из пп.1 или 2, отличающееся тем, что обращенные к извлекаемому объекту торцовые поверхности губок снабжены режущими кромками.

6. Устройство по любому из пп.1 или 2, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено серповидным захватом, установленным на верхней торцевой поверхности неподвижной губки.

7. Устройство по любому из пп.1 или 2, отличающееся тем, что гибкий корпус выполнен в виде шарнирно соединенных трубчатых звеньев.

8. Устройство по любому из пп.1 или 2, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено тросом, один конец которого закреплен на захватном элементе, а другой предназначен для приложения к нему тянущего усилия при выводе устройства из канала.

9. Устройство по любому из пп.1 или 2, отличающееся тем, что оно снабжено телевизионной камерой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике для производства аварийно-спасательных и ремонтно-восстановительных работ. Преимущественная область применения - извлечение из узких каналов и расщелин в завалах заблокированных в них проволок, канатов, арматуры строительных конструкций и т.п., где исключено использование механизмов с электрическими, пневматическими и гидравлическими приводами вследствие их больших габаритов.

Известно «Захватное устройство», авторское свидетельство СССР № 1407800, МПК 4 B25J 15/00, опубл. 07.07.88, бюл. № 25, содержащее основание, на котором установлен основной силовой цилиндр привода перемещения зажимных губок, шток которого жестко связан с одной из реек зубчато-реечной передачи, зубчатое колесо последней установлено на основании, а рейки расположены по разные стороны от оси зубчатого колеса и связаны с зажимными губками. Дополнительный силовой цилиндр размещен с возможностью линейного перемещения на основании, причем зажимные губки закреплены соответственно на корпусе и штоке дополнительного силового цилиндра, при этом связь зубчатых реек с зажимными губками выполнена в виде упоров, установленных на зубчатых рейках с возможностью взаимодействия с цапфами, закрепленными на зажимных губках. К недостаткам данного устройства следует отнести невозможность производить работы захватным устройством вследствие его больших габаритов в стесненных условиях в канале, а также отсутствие средства доставки устройства в канал.

Известно «Устройство для извлечения тел из каналов», авторское свидетельство СССР № 417271, МПК B25J 11/00, опубл. 28.11.74, бюл. № 8, выбранное в качестве прототипа, содержащее корпус и сменные захватные головки, причем корпус выполнен в виде полого гибкого цилиндра (средство доставки), несущего на одном конце наконечник с фиксаторами для удержания сменных головок, а на другом - рукоятку, внутри корпуса расположен гибкий трос, оканчивающийся в наконечнике тарелкой, а за рукояткой - упором. К недостатку устройства следует отнести невозможность создания в данном устройстве большого усилия захвата извлекаемого из канала объекта.

Решаемой технической задачей является создание малогабаритного устройства для извлечения заблокированных в каналах объектов.

Ожидаемый технический результат заключается в обеспечении возможности проведения работ по удалению объектов из каналов в стесненных условиях с приложением при этом больших тянущих усилий.

Технический результат достигается за счет создания устройства для извлечения объектов из каналов, содержащего средство доставки в виде гибкого корпуса, один конец которого соединен с наконечником, на котором установлен захватный элемент, а другой предназначен для вывода из канала.

В отличие от прототипа в заявляемом устройстве захватный элемент дополнительно снабжен приводом, закрепленным на наконечнике и выполненным в виде корпуса с герметичной полостью, заполненной рабочим телом с высоким коэффициентом объемного расширения, соединенной с поршневой полостью, штока и размещенного в корпусе нагревательного элемента, при этом захватный элемент выполнен в виде неподвижной губки, жестко связанной с наконечником, и подвижной губки, установленной на направляющей, размещенной между неподвижной губкой и корпусом привода с возможностью перемещения вдоль нее к неподвижной губке под действием штока.

Неподвижная и подвижная губки могут быть снабжены вставками, установленными на их торцовых поверхностях, обращенных к извлекаемому объекту.

На торцовых поверхностях губок или вставок, установленных на их торцовых поверхностях, обращенных к извлекаемому объекту, могут быть выполнены пазы с цилиндрическими поверхностями, продольные оси которых перпендикулярны направлению перемещения подвижной губки, а цилиндрические поверхности снабжены заостренными выступами в виде полуколец.

На одной из обращенных к извлекаемому объекту торцовых поверхностей губок или вставок, установленных на их торцовых поверхностях, может быть выполнен выступ, а на другой торцовой поверхности соответственно расположен паз.

Обращенные к извлекаемому объекту торцовые поверхности губок или вставок, установленных на их торцовых поверхностях, могут быть снабжены режущими кромками.

Заявляемое устройство может быть дополнительно снабжено серповидным захватом, установленным на верхней поверхности неподвижной губки.

Средство доставки может быть выполнено в виде шарнирно соединенных трубчатых звеньев.

Заявляемое устройство может быть дополнительно снабжено тросом, один конец которого закреплен на захватном элементе, а другой предназначен для вывода из канала и приложения к нему тянущего усилия.

На средстве доставки со стороны, соединенной с наконечником, может быть дополнительно размещена телекамера.

Снабжение захватного элемента устройства приводом, закрепленным на направляющей и выполненным в виде корпуса с герметичной полостью, заполненной рабочим телом с высоким коэффициентом объемного расширения, соединенной с поршневой полостью, штока и размещенного в корпусе нагревательного элемента, позволяет при небольших габаритах привода осуществить захват извлекаемого объекта с большим усилием.

Выполнение захватного элемента в виде неподвижной губки, жестко связанной с наконечником, и подвижной губки, установленной на направляющей, размещенной между неподвижной губкой и корпусом привода с возможностью перемещения вдоль нее к неподвижной губке под действием штока, предназначено для осуществления захвата извлекаемого из канала объекта.

Снабжение неподвижной и подвижной губок вставками, установленными на их торцовых поверхностях, обращенных к извлекаемому объекту, позволяет производить замену износившихся вставок, а также расширить функциональные возможности устройства путем изменения формы поверхностей губок захватного элемента, адаптируя их к форме и размерам извлекаемого объекта.

Выполнение на торцовых поверхностях губок, обращенных к извлекаемому объекту, пазов с цилиндрическими поверхностями, продольные оси которых перпендикулярны направлению перемещения подвижной губки, а цилиндрические поверхности снабжены расположенными напротив друг друга заостренными выступами в виде полуколец, обеспечивает эффективный захват извлекаемого из канала объекта за счет внедрения заостренных выступов в его тело.

Выполнение на одной из обращенных к извлекаемому объекту торцовых поверхностей губок выступа, а на другой торцовой поверхности соответственно паза обеспечивает захват объекта без внедрения губок в тело объекта с обеспечением больших усилий сцепления захватного элемента и удаляемого объекта.

Снабжение обращенных к объекту торцовых поверхностей губок режущими кромками предназначено для удаления заблокированного в канале объекта путем отрезания неподдающейся удалению его части.

Снабжение устройства серповидным захватом, установленным на верхней поверхности неподвижной губки, обеспечивает подачу извлекаемого объекта в захватный элемент.

Выполнение средства доставки в виде шарнирно соединенных трубчатых звеньев обеспечивает перемещение устройства по каналу криволинейного профиля за счет разворота друг относительно друга трубчатых звеньев в местах их сочленений и позволяет при необходимости увеличивать длину средства доставки за счет введения дополнительных звеньев.

Снабжение устройства тросом, один конец которого закреплен на захватном элементе, а другой выведен из канала, используется для удаления из канала устройства вместе с извлекаемым объектом в случае приложения большого тянущего усилия.

Размещение на средстве доставки со стороны, соединенной с наконечником, телекамеры предназначено для визуализации процесса захвата извлекаемого объекта.

Конструкция и принцип действия предлагаемого устройства для извлечения объектов из каналов поясняются чертежами. На фиг.1 приведен внешний вид устройства, размещенного в канале, на фиг.2 - вид на захватный элемент с приводом со стороны извлекаемого объекта, на фиг.3 - захватный элемент, снабженный губками со вставками, на фиг.4-7 - различные варианты исполнений губок захватного элемента.

Устройство для извлечения объектов из каналов (фиг.1 и 2) состоит из средства доставки 1 в виде гибкого корпуса, один конец которого соединен с наконечником 2, на котором установлен захватный элемент 3, а другой предназначен для вывода из канала для манипулирования захватным элементом 3 извне. На наконечнике 2 закреплен привод 4 захватного элемента 3, выполненный в виде корпуса 5 с герметичной полостью 6, заполненной рабочим телом 7 с высоким коэффициентом объемного расширения, соединенной с поршневой полостью 8, штока 9 и размещенного в корпусе 5 нагревательного элемента 10.

Нагревательный элемент 10 в данном примере исполнения установлен в патроне 11, ввернутом со стороны открытого торца корпуса 5 и обеспечивающем совместно с прокладкой 12 герметизацию полости 6 корпуса 5.

Захватный элемент 3 выполнен в виде неподвижной губки 13, жестко связанной с наконечником 2, и подвижной губки 14, установленной на направляющей 15, размещенной между неподвижной губкой 13 и корпусом 5 привода 4 с возможностью перемещения вдоль нее к неподвижной губке 13 под действием штока 9.

Неподвижная 13 и подвижная 14 губки могут быть снабжены вставками 16 (фиг.3), установленными на их торцовых поверхностях, обращенных к извлекаемому объекту 17.

Для расширения функциональных возможностей устройство для извлечения объектов из каналов может быть снабжено губками различных конфигураций (фиг.4-7).

Так на торцовых поверхностях губок 13 и 14 или вставок 16, установленных на их торцовых поверхностях, обращенных к извлекаемому объекту 17 (фиг.4, 5), могут быть выполнены пазы 18 с цилиндрическими поверхностями, продольные оси которых перпендикулярны направлению перемещения подвижной губки 14, а цилиндрические поверхности снабжены расположенными друг напротив друга заостренными выступами 19 в виде полуколец.

Обращенные к объекту 17 торцовые поверхности губок 13 и 14 или вставок 16, установленных на их торцовых поверхностях, могут иметь криволинейные профили, то есть на одной из обращенных к извлекаемому объекту 17 торцовых поверхностей губок может быть выполнен выступ 20, а на другой соответственно паз 23 (фиг.6), что позволит изгибать и при этом надежно осуществлять захват объекта.

Обращенные к объекту 17 торцовые поверхности губок 13 и 14 или вставок 16, установленных на их торцовых поверхностях, также могут быть снабжены режущими кромками 21 (фиг.7).

Устройство может быть дополнительно снабжено серповидным захватом 22 (фиг.2), установленным на верхней поверхности неподвижной губки 13.

Средство доставки 1 может быть выполнено в виде шарнирно соединенных трубчатых звеньев 24 (фиг.1).

Заявленное устройство может быть дополнительно снабжено тросом 25 (фиг.1), один конец которого закреплен на захватном элементе 3, а другой предназначен для вывода из канала и приложения к нему большого тянущего усилия.

На средстве доставки 1, в данном случае на трубчатом звене 24, соединенном с наконечником 2, дополнительно может быть размещена телекамера 26 (фиг.1).

Устройство для извлечения объектов из каналов работает следующим образом.

С помощью средства доставки 1, выполненного в виде шарнирно соединенных трубчатых звеньев 24, устройство вводится в рабочую зону канала и ориентируется в ней таким образом, чтобы извлекаемый объект 17 оказался между губками 13 и 14 захватного элемента 3. Визуализация процесса захвата извлекаемого объекта 17 осуществляется с помощью телекамеры 26. Подаче извлекаемого объекта 17 в захватный элемент 3 также способствует серповидный захват 22. Включается нагревательный элемент 10 (электрический, термохимический и т.п.), тепло от которого через стенки патрона 11 поступает в рабочее тело 7, обладающее высоким коэффициентом объемного расширения, в качестве которого может быть использован, например, полиэтилен высокого давления. Расширяясь внутри герметичной полости 6, образованной стенками корпуса 5 и патрона 11, рабочее тело 7, попадает в поршневую полость 8 и воздействует на торец штока 9, который, в свою очередь, перемещает подвижную губку 14 по направляющей 15. Объект 17, таким образом, оказывается зажатым между неподвижной 13 и подвижной 14 губками захватного элемента 3 и извлекается из канала вместе с устройством посредством средства доставки 1 или в случае необходимости приложения большого тянущего усилия троса 25, один конец которого соединен с захватным элементом 3, в данном случае с неподвижной губкой 13, а другой выведен из канала.

Губки 13 и 14, показанные на фиг.4 и 5 и снабженные заостренными выступами 19, применяются для извлечения из каналов объектов, допускающих внедрение в их тела захватного элемента. Глубина внедрения, исключающая перерубание тела объекта, ограничена высотой выступов 19 губок 13 и 14.

Губки 13 и 14, показанные на фиг.6 и имеющие на одной из обращенных к извлекаемому объекту 17 торцовых поверхностей выступ 20, а на другой соответственно паз 23, позволяют изогнуть тело извлекаемого объекта и, тем самым, увеличить усилие сцепления захватного элемента и извлекаемого объекта.

Губки 13 и 14, показанные на фиг.7 и снабженные режущими кромками 21, применяются для отрезания неподдающейся удалению части объекта 17 с последующим извлечением освобожденной его части.

Изготовлен экспериментальный образец компактного устройства для извлечения проволоки из каналов. Данное устройство обеспечивает перерезание 6 мм проволоки из стали 60С2А (HRC 55 60), захват и удержание такой же проволоки при приложении тянущей нагрузки более 20 кН.