Устройство для разработки прочных грунтов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ПРОЧНЫХ ГPУHTpв: включающее трубчатый корпус с винтовым наконечником и двумя рядами верхних и нижних радиальных выхлопных отверстий, сообщенных через выполненные в виде поршней выхлопные клапаны г источником сжатого газа, отличающеес я тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства зй |счет обеспечения оптимального момента запаздывания выхлопа через нижние выхлопные отверстия, трубчатый корпус разделен на верхнюю и нижнюю полые секции, каждая из которых снабжена воздуховодом, сообщающим ее с источником сжатого газа, при этом воздуховод нижней секции расположен соосно и внутри воздуховода верхней секции, жестко закреплен относительно трубчатого корпуса и имеет на верхнем конце обратный клапан и радиальные отверстия, а воздуховод верхней секции установлен в трубчатом корпусе с возможностью поворота относительно своей оси и имеет на нижнем конце винтовую нарезку, а на верхнем конце радиальные отверстия, причем каждый из поршней выхлопных клапанов установлен в соответствуюСО щей полой секции и делит ее на управляющую и рабочую камеры, которые сообщены между собой посредством калиброванного канала, а верхний из поршней смонтирован в трубчатом корпусе посредством вертикальных нап1равляющих и имеет винтовую йарезку, взаимодействующую с винтовой нарез- . кой воздуховода верхней секции.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) Е 02F 5 30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ с

° с ! с

I с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3287146/29-03 (22) 04.05.81 (46) 23.06.83. Бюл. 9 23 (72) A.B.Ôðîëîâ, В.И.Баловнев, Ю.П.Волков и М.К.Устннова (71) Балаковский филиал Саратовского ордена Трудового Красного Знамени политехнического института (53) 622.234.6 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 621839, кл. Б 02 F 5/30, 1978.

2.. Авторское свидетельство СССР по заявке 2815761/29-03, кл. E 02 F 5/30, 1979. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРАБОТКИ

ПРОЧНЫХ ГРУНТОВ, включающее трубчатый корпус с винтовым наконечником и двумя рядами верхних и нижних радиальных выхлопных отверстий, сообщенных через выполненные в виде поршней выхлопные клапаны с источником сжатого газа, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства за счет обеспечения оптимального момента запаздывания выхлопа через нижние выхлопные отверстия, трубчатый корпус разделен на верхнюю и нижнюю полые секции, каждая из которых снабжена воздуховодом, сообщающим ее с источником сжатого газа, при этом воздуховод нижней секции расположен соосно и внутри воздуховода верхней секции, жестко закреплен относительно трубчатого корпуса и имеет на верхнем конце обратный клапан и радиальные отверстия, а воздуховод верхней секции установлен в трубчатом корпусе с возможностью поворота относительно своей оси и имеет на нижнем конце винтовую нарезку, а на верхнем конце радиальные отверстия, причем каждый из поршней выхлопных клапанов установлен в соответствующей полой секции и делит ее на управляющую и рабочую камеры, которые е сообщены между собой посредством калиброванного канала, а верхний из поршней смонтирован в трубчатом корпусе посредством вертикальных нап равляющих и имеет винтовую йарезку, 1взаимодействующую с винтовой нарез- . кой воздуховода верхней секции.

1024563

Изобретение относится к строительному и дорожному машиностроению, в частности к рабочим органам для послойного разрушения массива прочного грунта при предварительной его разработке. 5

Известно устройство для разрушения прочного грунта импульсами газа высокого давления, содержащее заглубляемый в грунт рабочий наконечник и соединенный с ним трубчатый корпус 10 с емкостью для сжатого газа, которая через клапаны сообщена с подводящей магистралью газа и с выхлопными от- верстиями н корпусе, находящимися вблизи наконечника P1J. t5

Недостатком устройства является нЕвысокая производительность вследствие незначительной глубины рыхления.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для разработки прочных грунтОв, включающее трубчатый корпус с винтовым наконечником и двумя рядами верхних и нижних радиальных выхлопных отверстий, сообщенных через выполненные н виде поршней выхлопные клапаны с источником сжатого газа 12|.

Недостатками известного устройства являются низкая эффективность 30 работы и высокая энергоемкость процесса разрушения грунта.

Цель изобретения — повышение эффективности работы устройства за счет обеспечения оптимального момента запаздывания выхлопа через нижние выхлопные отверстия. !

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для разработки прочных грунтов, включающем трубча- 40 тый корпус с винтовым наконечником и двумя рядами верхних и нижних радиальных выхлопных отверстий, сообщенных через выполненные в виде поршней выхлопные клапаны с источни- 45 ком сжатого газа, трубчатый корпус разделен на верхнюю и нижнюю полые секции, каждая из которых снабжена воздуховодом, сообщающим ее с источником сжатого газа, при этом ноздуховод нижней секции расположен соосно и внутри воздуховода верхней секции, жестко закреплен относительно трубчатого корпуса и имеет на верхнем конце обратный клапан и радиальные отверстия, а воэдуховод верхней секции установлен в трубчатом корпусе с возможностью поворота относительно своей оси и имеет на нижнем конце винтовую нарезку, а на верхнем конце радиальные отверстия, причем 68 каждый иэ поршней выхлопных клапанов установлен в соответствующей полой секции и делит ее на управляющую и рабочую камеры, которые сообщены между собой посредством калиброванного канала, а верхний иэ поршней смонтирован в трубчатом корпусе пос- редством вертикальных направляющих и имеет винтовую нарезку, взаимодействующую с винтовой нарезкой ноэдуховода верхней секции.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство для разработки прочных грунтов, на фиг. 2-- сечение А-A на фиг. 1, на фиг. 3 — узел 1 на фиг. 1, на фиг. 4 — узел 7I на фиг. 1; на фиг. 5 — сечение Б Б на фиг. 1, на фиг. 6 — показано заглубление устройства н грунт, на фиг. 7 -"эона разрушения грунта при выхлопе через верхние выхлопные отверстия, на фиг. 8 — то же, при выхлопе через ниж" ние выхлопные отверстия.

Устройство для разрушения прочного грунта включает винтовой нако Нечник 1, трубчатый корпус 2, разде= ленный на нижнюю секцию 3 и верхнюю секцию 4..Нижняя секция состоит из управляющей камеры 5 и рабочей камеры 6, разделенных выхлопным клапаном, выполненным в виде поршня 7, подпружиненного пружиной 8 и перекрывающего нижние выхлопные отверстия 9.

Нижняя секция сообщена с источником сжатого газа (не показан) через подводящую магистраль 10, трехходовой кран 11, полость 12 в неподвижной втулке 13, ноэдухонод 14, который имеет на верхнем конце обратный клапан 15 и радиальные отверстия 16.

Зазор между поршнем 7 и воздуховодом 14 образует калиброванный канал 17.

H верхней секции 4. установлен выхлопной клапан в виде поршня 18, подпружиненного пружиной 19 и перекрывающего верхние ныхлопные отверстия 20. Поршень 18 разделяет секцию 4 на управляющую камеру 21 и рабочую камеру 22. Верхняя секция 4 сообщена с источником сжатого газа через воэдуховод 23, имеющий на верхнем конце радиальные отверстия 24 и впускные отверстия 25, а на нижнем конце винтовую нарезку 26. Поршень 18 смонтирован в трубчатом корпусе 2 посредством вертикальных направляющих 27 и имеет винтовую нарезку 28, взаимодействующую с нинтоной нарезкой воэдуховода 23. Камеры 21 и 22 сообщаются через калиброванный канал 29, образованный зазорами между поршнем 18 и направляющими 27. Воздухонод 23 установлен соосно на ноздуховоде 14 и имеет кольцевой выступ 30, взаимодействующий с трубчатым корпусопп 2 через подшипники 31.

Устройство работает следующим образом.

При помощи привода (не показан) устройство заглубляют в разрабатываемый грунт на заданную глубину.

При этом выхлопные отнестия 20 верх.1024563 ней секции внедряют на глубину .Рыхления, равнуюоптимальной глубинерыхления Й 0„1, а выхлопные отверстия 9 нижней секции - наглубину,равную 24опт.

Кран 11 соединяет с магистралью 10, полость 12 неподвижной втулки 13. S

Под действием избыточного давления газа клапан 15 открывается, и газ заполняет нижнюю секцию 3. По воэдуховоду 14 сжатий газ заполняет управляющую камеру 5, откуда по калиброванному каналу 17 поступает в рабочую камеру 6. Заполнение сжатым .газом верхней секции происходит через отверстия 25 по воэдуховоду 23.

Иэ управляющей камеры 21 сжатый гаэ попадает в рабочую камеру 22 через калиброванный канал 29. При дости" жении заданного давления газа в верхней к нижней секциях полость 12 с помощью трехходового крана 11 соединяют с атмосферой. Давление в уп равляющей камере 21 верхней части практически мгновенно падает до атмосферного, и поршень 18 под действием избыточного давления в рабочей камере 22 перемещается вниз по нап- 25 равляющим и открывает верхние выхлопные отверстия 20. Происходит истечение газа иэ рабочей камеры 22 (имитируется взрыв), и грунт, расположенный выше выхлопных отверстий 20, 3п разрушается (фкг. 7).

Одновременно с перемещением поршня 18 вниз происходит вращение вокруг своей оси воздуховода 23, его радиальные отверстия 24 оказываются совмещенными с радиальными отверстиями 16, и управляЬщая камера 5 сообщается с атмосферой. Поршень 7 под действием избыточного давления в рабочей камере 6 перемещается вниз и открывает нижние выхлопные отвер- 4О стия 9, через которые происходит истечение сжатого газа из рабочей камеры 6. При этом разрушается грунт, расположенный над нижними выхлопными отверстиями.9 (фиг. 8). 45

При падении давления газа в рабочих камерах 22 и 6 пружинй 19 и 8 возвращают в первоначальное положение поршни 18 и 7, а воэдуховод 23, вращаясь вокруг своей оси, устанавливается в положении, прк котором отверстия 16 к 24 вновь не совмещаются. Цикл работы повторяется. Промежуток времени между моментом истечения сжатого газа из верхних выхлопных отверстий и моментом истечения сжатого газа иэ нижних выхлопных отверстий определяют (задают) величиной угла смещения отверстий 25 и 16, т ° е. углом < и углом подъема винтовой линки

Эффективность последовательного воздействия на грунт импульсов сжатого газа с заданным промежутком времени позволяет снизить энергоемкость процесса разрушения мерзлого грунта и повысить эффективность рабочего оборудования за счет использования эффекта взаимодействия динамики импульсов. Время задержки между импульсами выбирают так, что в момент воздействия на грунт нижнего газодинамкческого импульса грунт, разрушаемый верхним газодинамическим импульсом, находится в движении, т.е. под воздействием расширяющихся газов перемещается вверх — в сторону свободной поверхности. Время задержки между имкульсамк подбирают таким образом, чтобы грунт, разрушенный нижним газодинамическим импульсом, приблизился по скорости движения к скорости грунта, разрушенного верхним газодинамическим импульсом. В этом случае энергия сжатого газа нижнего импульса не затрачивается на подбрасывание .уже разрушенного верхним импульсом грунта.

Кроме того, верхний импульс вызывает упругую деформацию нижних слоев грунта (граница упругой деформации грунта показана пунктирной линией на фиг. 7), которые легко разрушаются нижним импульсом с помощью дополнительной освобождаемой энергии упругой деформации.

1024563

А-А

1024563 б-0

Составитель A.Êàëèíè÷åâ

Редактор О. Бугир Техред М. Гергель Корректор В; Ровная

Заказ 4349/28

Тираж 673

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4