Устройство ударного действия для пробивания скважин в грунте

 

1. УСТРОЙСТВО УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ПРОБИВАНИЯ СКВАЛИН В ГРУНТЕ, включающее корпус с наковальней , ударник с окнами, воздухо распределительный ступенчатьй патрубок с окнами, образукмций с ударником камеру прямого хода, и втулку с выступом и окнами, размещенную в патрубке с возможностью уста новочного осевого перемещения, отличающееся тем, чт 10 с целью повышения производительности пробивания скважин за счет увеличения скорости обратного хода устройства , длина ударника меньше или равна расстоянию от наковальни до окон патрубка, а расстояние от окон ударника до его заднего торца меньше расстояния от передней кро№си ( патрубка до его окон, при этом камера прямого хода выполнена с возможностью периодическогосообщения посредством окон патрубка с атмосферой при одном из крайних положений втулки. 2.Устройство по п.1,отличающееся тем, что втулка имеет дополнительный выступ и окна, которые выполнены между выступами. 3.Устройство по п.1, о т л и тем , что длина чающееся ударника меньше расстояния от передней кромки патрубка до наковальни. 12 13 5 11 67g

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (59 4 Е 02 F 5/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

)P 73 У lf 67

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3468591/29-03 (22) 04.06.82 (46) 15.10.86. Бюл. 9 38 (71) Институт горного дела СО

АН СССР (.72) Х.Б. Ткач (53) 621.643.2.624.13(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 497368, кл. Е 02 F 5/18, 1972.

Авторское свидетельство СССР

У 740912, кл. Е 02 F 5/18, 1976.

{54)(57) 1. УСТРОЙСТВО УДАРНОГО

ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ПРОБИВАНИЯ СКВАЖИН В

ГРУНТЕ, включающее корпус с наковальней, ударник с окнами, воздухораспределительный ступенчатый патрубок с окнами, образующий с ударником камеру прямого хода, и втулку с выступом и окнами, размещенную в патрубке с возможностью установочного осевого перемещения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, „,Я0„„1263768 А 1 с целью повышения производительности пробивания скважин за счет увели чения скорости обратного хода устройства, длина ударника меньше или равна расстоянию от наковальни до окон патрубка, а расстояние от окон ударника до его заднего торца меньаге расстояния от передней кромки патрубка до его окон, при этом камера прямого хода выполнена с возможностью периодического. сообщения посредством окон патрубка с атмосферой при одном из крайних положений втулки.

Ф

2. Устройство по п.1, о т л и — Е ч а ю щ е е с я тем, что втулка имеет дополнительный выступ и окна, которые выполнены между выступами. С»

3. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что длина ударника меньше расстояния от передней кромки патрубка до наковальни.

3Ф

1263768

Изобретение относится к горной и строительной технике, в частности к устройствам для образования скважин в грунте при бестраншейной прокладке коммуникаций. 5

Известно устройство ударного действия для пробивания скважин в грунте, содержащее корпус с наковальней, ударник и патрубок с окнами, размещенные в корпусе, и шланг, Недостатками устройства являются низкая производительность пробивания скважин в грунте и эксплуатационная ненадежность. Обусловлено это тем, что при пробивании глухих скважин затрачивается значительное время на обратный уод устройства, осуществляемый за счет шланга, а также тем, что не исключена возможность обрыва шланга. Кроме того, при извлечении устройства нарушается качество стенок скважины.

Наиболее близким к изобретению является устройство ударного действия для пробивания скважин в грунте, включающее корпус с наковальней, ударник с окнами, воздухораспределительный ступенчатый патрубок с окнами, образующий с ударником камеру прямого хода и втулку с выступом и окнами, размещенную в патрубке с возможностью установочного осевого перемещения.

Недостатками этого устройства является низкая производительность пробивания скважин в грунте. Это обуслбвлено тем, что скорость обратного хода устройства меньше скорости его прямого хода, поскольку энергия удара ударника по гайке

40 меньше энергии удара по наковальне, так как воздушный буфер, создаваемый в камере прямого хода оказывает сопротивление движению ударника.

Цель изобретения — повышение про- 4 изводительности пробивания скважин в грунте за счет увеличения скорости обратного хода устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, включающем корпус с наковальней, ударник с окнами, воздухораспределительный ступенчатый патрубок с окнами, образующий с ударником камеру прямого хода, и втулку с выступами и окнами, размещенную в патрубке с возможностью установочного осевого перемещения, длина ударника меньше или равна расстоянию от наковальни до окон патрубка, а расстояние от окон ударника до его заднего торца меньше расстояния от передней кромки патрубка до его окон, при этом камера прямого хода выполнена с возможностью периодического сообщения посредством окон патрубка с атмосферой при одном из крайних положений втулки. Кроме того, втулка имеет дополнительный выступ и окна, которые выполнены между выступами, а длина ударника меньше расстояния от переднего торца патрубка до наковальни.

На фиг. 1 изображено устройство, продольный разрез, прямой ход; на фиг. 2 — то же, обратный ход; на фиг. 3 — конструкция устройства, патрубок которого имеет поясок; на фиг. 4 — консгрукция устройства, имеющего патрубок и втулку с окнами, прямой ход; на фиг. 5 — то же, обратный ход; на фиг. 6 — устройство,,втулка которого имеет дополнительный выступ и окна, прямой ход; на фиг.7 то же, обратный ход.

Устройство (фиг. 1, 2 и 3) состоит из корпуса 1 с наковальней 2, внутри которого размещен ударник 3 с окнами 4. В корпусе 1 размещен также воздухораспределительный ступенчатый патрубок 5, закрепленный к хвостовой части корпуса 1 посредством фланца 6, имеющего выхлопное окно 7, перекрываемое клапаном 8. Ударник 3 образует совместно с корпусом 1 камеру 9 обратного хода ударника 3, совместно с патрубком 5 — камеру 10 прямого хода ударника 3. совместно с корпусом 1 и патрубком 5 — выхлопную камеру 11. Передняя 12 и задняя

13 кромки патрубка 5 определяют соответственно момент впуска сжатого воздуха из камеры 10 через окно 4 ударника 3 в камеру 9 и момент выхлопа сжатого воздуха из камеры 9 через окно 4 ударника 3 в выхлопную камеру 1 I Сжатый воздух подается от компрессора (на чертежах не показан) по шлангу 14 и каналу 15 патрубка 5 в камеру 10.

В режиме обратного хода устройства между патрубком 5 и ударником 3 образуется периодически зазор 16.

Устройство (фиг. 3) имеет патрубок 5 с окнами 17 и пояском 18.

На фиг. 4 показано устройство, патрубок 5 которого в ступени большего диаметра выполнен с проточкой !9, сообщающейся с окнами 20. Внутри

1263 патрубка 5 размещена втулка 21 с окнами 22 выступа 23 и осевым каналом.

В передней части патрубка 5 имеется эластичное кольцо 24, образующее совместно с патрубком 5 и втулкой 21 кольцевую камеру 25.

В режиме прямого хода втулка 21 находится в переднем положении, перекрывая окно 20 патрубка 5 и образуя со ступенью большего диаметра патруб- 10 ка 5 две кольцевые камеры 25 и 26.

Сжатый воздух через окно 22 поступает в кольцевую камеру 26 и удерживает втулку 21 в переднем положении.

Во втулке 21 (фиг. 6 и 7) выпол — >5 иены дополнительные окна 27 и выступ

28, между выступом 28 и патрубком 5 образован зазор 29 при прямом ходе устройства.

Ударник 3 имеет передний 30 и 20 задний 31 торцы.

Устройство работает следующим образом.

Для работы устройства (фиг. 1 и 2) в режиме прямого и обратного 25 ходов по шлангу 14 и каналу 15 патрубка 5 в камеру 10 прямого хода ударника 3 постоянно подается сжатый воздух, под действием которого ударник 3 совершает возвратно †- 3р ступательные движения, нанося удары по наковальне 2 корпуса 1 либо по фланцу 6 в зависимости от режима работы.

При прямом ходе под действием сжа-З

35 того воздуха, находящегося в камере 10, ударник 3 движется вперед и в крайнем переднем своем положении наносит удар по наковальне 2 (на фиг. 1). В этот же момент окно 4 ударника 2 выходит за переднюю кромку 12 патрубка 5 и сжатый воздух из камеры 10 через окно 4 ударника 3 поступает в камеру 9. Давление сжатого воздуха в обеих камерах выравнивается, но так как площадь поперечного сечения ударника 3 со стороны камеры 9 больше площади поперечного сечения ударника 3 со стороны камеры 10 то возникает результирую1

50 щая сила, двигающая ударник 3 назад.

Сжатый воздух в камере 9 расширяется и, когда окна 4 ударника 3 выйдут за заднюю торцовую кромку 13 патрубка 5, воздух через окна 4 удар55 ника 3 выходит в выхлопную камеру 11, откуда через окна 7 фланца 6, отгибая клапан 8, удаляется в атмосферу.

Давление в камере 9 обратного хода

768

1 ударника 3 падаег {практически до атмосферного) и под действием сжатого воздуха в камере 10 прямого хода ударник 3 вперед. Цикл повторится. Клапан 8 устанавливается для исключения попадания частиц грунта внутрь машины.

Для реверсирования хода устройства необходимо сдвинуть патрубок 5 в крайнее заднее положение (фиг. 2, 3, 5 и 7).

При реверсировании хода устройства (фиг. 3) удары ударником 3 наносятся по фланцу 6 (в машинах — по гайке, ввинченной в корпус). Для этого впуск сжатого воздуха из камеры 10 прямого хода ударника 3 в камеру 9 обратного хода осуществляется раньше, чем при работе в режиме прямого хода, и ударник 3 не ударяет по передней части корпуса 1, а выхлоп сжатого воздуха из камеры 9 обратного хода ударника 3 осуществляется позже, чем при работе в режиме прямого хода, в результате чего ударник 3 ударяет по фланцу 6, обеспечивая движение устройства назад. 3а исключением описанного принцип работы устройства в режиме реверса идентичен режиму прямого хода.

При переводе патрубка 5 из положения прямого хода (крайнее переднее положение) в положение реверса (крайнее заднее положение) между задним торцом 31 ударника 3 и передней кромкой 12 патрубка 5 (фиг.2) образуется зазор 16, через который сжатый воздух из камеры 10 прямого хода ударника 3 выходит в выхлопную камеру 11 и через окна 7 фланца 6 в атмосферу. Наиболее целесообразно осуществлять перевод режима работы устройства с прямого хода на реверс без отключения подачи сжатого воздуха, т.е. устройство работает в режиме прямого хода и, не останавливая его работу, сдвинуть патрубок 5 в заднее крайнее положение. В этом положении ударник 3 под действием инерционных сил, сил отскока и сжатого воздуха, находящегося в камере 9, пройдет зазор 16, образованный между ним и патрубком 5, и далее будет перемещаться назад под действием сжатого воздуха в камере 9. При этом через зазор 16 сжатый воздух поступает из камеры 10 и вьгхлопную камеру 11 в атмосферу, причем в камеру 9 сжатый воздух поступает до

1263

S момента образования зазора 16 и под действием его ударник 3 сначала остановится, а затем подойдет.в обрат ном направлении. Давление сжатого воздуха в камере 10 уменьшится, так как она будет связана с атмосферой и будет создаваться меньшее усилие, тормозящее движение ударника 3. Результатом будет повышение энергии удара при обратном ходе устройства. 10

Из камеры 9 обратного хода ударника 3 сжатый воздух практически »е поступает в камеру 10, Это достигается за счет того, что из канала 15 патрубка 5 поступающий воздушный 15 поток является более мощным и он фактически запирает, истечение сжатого воздуха иэ камеры 9 через окна 4 ударника 3.

Для уменьшения расхода сжатого воздуха из камеры 9 можно использо вать устройство, показанное на фиг. 3, у которого патрубок 5 имеет окна 17 и поясок 18, который перекрывает окно 5 ударника 3 в момент 25 сообщения камеры 10 с атмосферой через окна 17. В режиме прямого хода через окна 17 сжатый воздух поступает в камеру 9, при реверсировании (в момент переключения) че- 30 реэ окно 17 сжатый воздух поступает из камеры 10 (прямого хода ударника) в атмосферу.

Устройство, показанное на фиг. 4 и 5, работает следующим образом.

Сжатый воздух по каналу втулки 21 поступает в камеру 10 прямого хода и через окна 22 — в кольцевую камеру

26. Под действием сжатого воздуха в камере 26 втулка 21 удерживается в 40 крайнем переднем положении. Сжатый воздух через окна 4 ударника 3 поступает в камеру 9, ударник двигает— ся до момента, когда его окна 4 выйдут за заднюю кромку 13 большой сту45 пени патрубка 5. Сжатый воздух из камеры 9 через окна 4 ударника 3 вьп дет в камеру 11 и через окна 7 флан— ца 6 — в атмосферу. Под действием

768 е сжатого воздуха в камере 10 ударник 3 будет перемещаться вперед, нанося в переднем положении .удар по наковальне 2.

Для реверсирования хода необходимо сдвинуть втулку 21 (фиг. 5) в крайнее заднее положение, кольцевая камера 25 при этом сообщается с камерой 10 и сжатый воздух поступает через окна 20 патрубка 5 и окно 4 ударника 3, который будет двигаться назад до нанесения удара по фланцу 6.

Когда окна 4 ударника 3 выйдут эа заднюю кромку 13 патрубка 5„ произойдет выхлоп сжатого воздуха из камеры 9 в атмосферу.

Воздухораспределение осуществляется задней кромкой 13 патрубка 5 и проточкой 19.

Устройство (фиг. 6 и 7) работает следующим образом.

При прямом ходе устройства (фиг.6) сжатый воздух из магистрали через окна 27 и зазор 29 между выступом 28. втулки 21 и патрубком 5 поступает в камеру 9. Цикл аналогичен описанному, так как выступ 28 в воэдухораспределении не принимает участие.

При переключении режима работы выступ 28 втулки 21 контактирует с патрубком 5, а окна 20 сообщаются с кольцевой камерой 25 и через окна

27 втулки 21 — с магистралью. Сжатый воздух из камеры 9 не удаляется через окна 4 ударника 3, так как они перекрыты выступом 28. В то же время сжатый воздух выходит через окна 27 втулки 21 и окна 20 патрубка 5 в атмосферу.

Таким образом, при работе устройства в режиме обратного хода повышается энергия удара ударника за счет снижения противодавления в камере прямого хода. Это позволяет увеличить скорость обратного хода ударника и повысить тем самым производительность пробивания скважин в грунте.

7 7 2 77

1263768

Ф Ю7бя л гз

27 И гп

Составитель О. Серегина

Редактор А. Долинич Техред В.Кадар Корректор И. Самборская

Заказ 5502/29 Тираж 641 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и .открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4