Пневматическое реверсивное устройство ударного действия для проходки скважин в грунте

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1313973 А l (50 4 E 02 F 5 18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3790258/29-03 (22) 20.06.84 (46) 30.05.87. Бюл. № 20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (71) Институт горного дела СО АН СССР и Одесский завод строительно-отделочных машин (72) Х. Б. Ткач, А. Д. Костылев, К. К. Тупицын, М. Ю. Бондарь, В. И. Тарасенко и И. И. Резников (53) 621.643.2:624.13 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 652277, кл. Е 02 F 5/18, 1976.

Авторское свидетельство СССР № 310566, кл. Е 02 F 5/18, 1967. (54) (57) 1. ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ РЕВЕРСИВНОЕ УСТРОЙСТВО УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ПРОХОДКИ СКВАЖИН В

ГРУНТЕ, содержащее корпус, ударник с окном и полостью, ступенчатый патрубок с окном на ступени большего диаметра, закрепленный в хвостовой части корпуса и установленный в полости ударника, поворотную ступенчатую втулку с окном и гайку с воздухоподводящим шлангом, отличаюшееся тем, что, с целью повышения надежности работы и упрощения конструкции, патрубок выполнен с выступом в виде кольцевого сектора, а втулка — с радиальным выступом. размещенным между боковыми торцами кольцеобразного выступа патрубка. с

)313973

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, IT<) выступ патрубка и втулки размещены на передних торцах больших ступеней патрубка и втулки.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что большая ступень патрубка выполнена по крайней мере с двумя кольцеобразными продольными выступами.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что боковые поверхности выступов расположены под углом друг к другу, при этом вершина угла направлена в сторону хвостовой части устройства.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что крайние боковые поверхности выступов патрубка расположены соосно продольной оси устройства.

6. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что длина одного из продольных выступов патрубка больше другого и меньше длины хода втулки в осевом направлении.

Изобретение относится к строительной технике и предназначено для устройств ударного действия, применяемых, например, для проходки скважин в грунте.

Цель устройства — повышение надежности работы устройства при упрощении его конструкции.

На фиг. показано устройство, продольный разрез (режим прямого хода); на фиг. 2 — сечение А — -А на фиг. 1; на фиг. 3 — положение втулки и патрубка при обратном ходе; на фиг. 4 — сечение Б — Б иа фиг. 3; на фиг. 5 — узел 1 на фиг. 3; на фиг. 6 — вариант исполнения патрубка с двумя выступами; на фиг. 7 — развертка по диаметру; на фиг. 8 — — сечение  — В на фиг. 6; на фиг. 9 — вариант исполнения воздухораспределительного узла с пружиной; на фиг. 10 — развертка диаметра по выступам патрубка и втулки.

Устройство состоит из корпуса 1, внутри которого размещен движущийся возвратнопоступательно ударник 2 с окном 3 и полостью 4 в хвостовой части, в которой размещен ступенчатый патрубок 5, закрепленный посредством эластичного амортизатора 6 к корпусу l. В амортизаторе 6 имеется канал 7 для выхлопа отработанного воздуха. Ударник 2 разделяет внутреннюю полость корпуса 1 на две камеры 8 и 9, одна из которых 8 служит для обеспечения обратного хода ударника 2, другая для выхлопа сжатого воздуха из камеры 8.

Ударник 2 совместно с патрубком 5 образует камеру 10 прямого хода ударника 2.

1О

7. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что на втулке выполнены продольные пазы, которые сообщены с пневмомагистралью посредством окон, при этом в пазах установлены эластичные элементы.

8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что продольные пазы выполнены в виде ласточкиного хвоста.

9. Устройство по пп. 1 и 2, отлачающееся тем, что в поле втулки выполнена по крайней мере одна цилиндрическая полость, расположенная перпендикулярно к продольной оси втулки, в которой смонтирован поршень, при этом полость сообщена с пневмомагистра Iblo посредством окна, выполненного в боковой стенке вт1 лки.

10. Устройство по пп, 1 и 2, отличающееся тем, что в хвостовой части втулки на ступени ее меньшего диаметра между патрубком и гайкой смонтирована пружина.

Патрубок 5 на ступени большего диаметра имеет кольцевую проточку 1! с окном 12. а со стороны переднего торца — кольцеобразный продольный выступ 13 (фиг. 2 и 3).

Внутри патрубка 5 размещена ступенчатая втулка 14 с окном 15 на большей ступени и кольцеобразным радиальным выступом

16 со стороны переднего торца ступени большего диаметра. Радиальный выступ 16 втулки 14 размещен между боковыми торцами 17 и 18 кольцеобразного продольного выступа 13 патрубка 5 (фиг. 2).

Продольных кольцеобразных выступов 13 на ступени большего диаметра патрубка 5 может быть несколько, например два (фиг. 6, 7, 9, 10), при этом их торцовые поверхности целесообразно выполнять наклонными друг к другу так, чтобы образованный ими угол своей вершиной был бы обращен в сторону хвостовой части устройства. В этом случае между патрубком 5 и втулкой 4 может быть размещена пружина 19 (фиг. 3), сдвигающая втулку 14 в сторону рабочей камеры 10. На втулке 14 выполнены два продольных паза 20 (фиг. 3, 4), которые через окно 21 соединены с магистралью. В этих пазах размещены эластичные элементы 22.

Внешняя часть продольного паза 20 может быть выполнена в виде ластсчкиного хвоста 23 (фиг. 5). На ступени меньшего диаметра втулки 14 может быть выполнена цилиндрическая полость 24. соединенная окном 2I с пневмомагистралью. В полости 24 установлен поршень 25 (фиг. 6 и 8) 1313973

3

При размещении пружины 26 в хвостовой части между патрубком 5 и гайкой 27, которой крепится шланг 28 к втулке 14 (фиг. 9), выступы 16 втулки 14 постоянно контактируют с патрубком 5. При этом боковые торцы большего выступа 13 выполняются параллельными продольной оси устройства.

Работа устройства в режимах «Прямой ход» и «Обратный ход» осуществляется следующим образом.

При подаче сжатого воздуха по шлангу в камеру 10 и через окно 3 ударника 2 в камеру обратного хода 8 ударника 2 последний движется назад за счет разности рабочих площадей ударника 2 со стороны камер 10 и 8. Когда окно 3 ударника 2 выйдет за заднюю торцовую кромку ступени большего диаметра патрубка 5, произойдет выхлоп сжатого воздуха из камеры 8 через окно 3 ударника 2 в полость 9 и через канал 7 амортизатора 6 в атмосферу. Давление воздуха в камере 8 станет равным атмосферному и за счет воздействия сжатого воздуха, находящегося в камере 10, ударник

2 будет двигаться вперед, нанося удары по передней части корпуса 1. Цикл повторяется.

Для реверсирования хода необходимо повернуть втулку 14 на 1/2 оборота. В этом случае радиальный выступ 16 втулки 14 контактирует с торцом 18 продольного кольцеобразного выступа 13 патрубка 5. Окно 15 втулки 14 совмещается с окном 12 патрубка 5. Сжатый воздух поступает в камеру

8 через окна 15 и 12 соответственно втулки 14 и патрубка 5, кольцевую проточку 11 патрубка 5 и окно 3 ударника 2. Впуск сжатого воздуха в камеру 8 происходит раньше, что исключает удар по передней части корпуса 1. В связи с тем, что объем камеры 8 больше, заброс ударника 2 происходит более интенсивно, что приводит к его удару по хвостовой части корпуса 1. Выхлоп сжатого воздуха из камеры 8 также осуществляется после того, как окно 3 ударника 2 выйдет за заднюю торцовую кромку патрубка 5. После выхлопа воздуха из камеры 8 ударник 2 за счет давления воздуха в камере 10 пойдет вперед. Цикл в режиме

«Обратный ход» повторяется. Для смены режима на «Прямой ход» необходимо повернуть в обратную сторону втулку 14 до упора ее радиального выступа 16 в торец 17 продольного кольцеобразного выступа 13 патрубка 5. При этом окно 12 патрубка 5 перекрывается ступенью большего диаметра втулки 14 и воздухораспределением управляет передняя и задняя кромки ступени большего диаметра патрубка 5. Осуществляется описанный выше режим «Прямой ход».

Для удержания втулки 14 в положении, определяющем прямой или обратный ход устройства, осушествляют заневоливание шлан30

55 га (фиг. 1) в сторону, чтобы радиальный выступ 16 втулки упирался в один из торUов 17, 18 продольного, кольцеобразной формы выступа 13 патрубка 5. Кольцевая проточка 11 необходима для того, чтобы при повороте ударника 2 обеспечить впуск сжатого воздуха из окна 12 патрубка 5 в окно 3 ударника 2.

Варианты исполнения устройства, показанные на фиг. 3 — 10, исключают возможность самореверсирования при работе устройства.

В первом случае, показанном на фиг. 3, после поворота втулки 14 подается сжатый воздух внутрь устройства. Через окно 21 втулки 14 он поступает под эластичный элемент 22 в продольный паз 20. Эластичный элемент 22 упирается в стенку патрубка 5, обеспечивая фиксацию втулки от разворота.

Для герметизации продольного паза 20 его внешняя поверхность (фиг. 5) выполнена в виде ласточкиного хвоста 23. В этом случае эластичный элемент 22, поднимаясь своей периферийной поверхностью, прижимается к выступам ласточкиного хвоста 23. Центральная часть эластичного элемента 22 изгибается, упираясь во внутреннюю поверхность патрубка 5. При этом создается сила, удерживающая от разворота втулку 14 относительно патрубка 5.

Второй вариант исполнения, показанный на фиг. 5 и 7, сложнее в изготовлении, однако более надежен в эксплуатации.

Особенность исполнения — наличие двух продольных кольцеобразных выступов !3 на ступени большего диаметра патрубка 5. Торцовые поверхности этих выступов целесообразно выполнять наклонными друг к другу так, чтобы образованный ими угол своей вершиной был бы обращен в сторону хвостовой части устройства.

В этом случае под действием сжатого воздуха втулка 14 своим радиальным выступом !6 фиксируется в одном из положении между выступами 13 патрубка 5, причем наклонные торцовые поверхности выступов патрубка 5 и втулки 14 обеспечивают строгую центрацию по продольной их оси. Это исключает при работе взаимоповорот втулки 14 относительно патрубка 5 (т. е. подстукивание деталей) и обеспечивает четкое взаимоположение окон 15 и 12 втулки 14 и патрубка 5.

Боковые поверхности 17 и 18 выступа патрубка 5 могут быть выполнены параллельно продольной оси устройства (фиг. 10).

В этом случае также образуется угол, своей вершиной обращенный к хвостовой части корпуса 1. Такое исполнение проще и опора по контактным поверхностям втулки 14 и патрубка 5 больше, что в конечном итоге, повышает надежность работы устройства.

Для реверсирования необходимо сдвинуть втулку 14 вперед на длину продольного

1313973

А-А

5 выступа 13. При наличии жестких шлангов и небольшой длине скважины эту операцию можно осуществить, подавая шланг вперед.

Возмож <о также использовать пружину 19 (фиг. 3), которая сдвинет втулку 14 при отключенном давлении сжатого воздуха. При подаче сжатого воздуха шланги укорачиваются на 10 — 15% в зависимости от их жесткости, поэтому при снятии давления воздуха шланг сам сдвигает втулку 14 на длину продольного выступа 13 патрубка 5 !0 (7 — 10 мм). Затем поворачивают шлангом втулку 14 до контакта ее радиального выступа 16 с торцом продольного выступа 13.

Г1ри подаче сжатого воздуха втулка 14 смещается назад, ее радиальный выступ 16 устанавливается между продольными выступами 15

13 патрубка 5, упираясь в торцовую поверхность 17 выступа 3. Режим работы «Прямой ход».

Для реверсирования необходимо отключить подачу сжатого воздуха, выступ 16 втулки 14 выйдет за продольный выступ 13 патрубка 5. Затем, развернув втулку 14 в обратную сторону, подают сжатый воздух, под действием которого радиальный выступ

16 втулки 14 установится между продольными выступами 13 патрубка 5, упираясь в торцовую поверхность 18 выступа 13 патвубка 5. Режим работы — «Обратный ход».

Один из выступов 13 патрубка 5 целесообразно выполнять длиннее другого. Это исключает проворот втулки 14 относительно патрубка 5 па величину, больше требуемой 30

На фиг. 6 и 8 показан еще один вариант фиксирования втулки 14 относительно патрубка 5 посредством поршня 24. Под поршень 24 через отверстие 21 поступае сжатый воздух, который подHHi" àåò поршень

24, прижимая его к внутренней поверхнос- 35 ти патрубка 5. Цилиндрическая полость 25 соответствует диаметру поршня 24. В зимних условиях, когда эластичные элементы становятся жесткими, такая конструкция обеспечивает надежную фиксацию.

Для смены режима работы необходимо отключить подачу сжатого воздуха и врашать шланг 28. Поршень 24 утонет в цилиндрической полости 25, втулку 14 подают вперед шлангом 28 (или можно использовать для этой цели пружину 19, размещенную между патрубком 5 и втулкой 14 как показано на фиг. 3) и поворачивают до упора в боковую поверхность 18 выступа ! 3 патрубка 5. Повторную смену режима работы осуществляют в обратном порядке.

Вариант исполнения (фиг. 6) проще в изготовлении, однако другой вариант (фиг. 3—

5) обеспечивает большие усилия за счет повышенного коэффициента трения. Оптимальный вариант зависит от условий работы.

На фиг. 9 — 10 показан еще один вариант выполнения устройства. Патрубок 5 выполнен с двумя продольными, кольцеобразной формы выступами 13, втулка 14— с радиальным, кольцеобразной формы выступом 16, пружина 26 размешена в хвостовой части между патрубком 5 и гайкой 27, посредством которой крепится шланг 28 к втулке 14. Пружина 26 обеспечивает постоянный прижим выступа 16 втулки 14 к патрубку 5. При подаче сжатого воздуха прижим усиливается, что исключает самопроизвольное переключение на другой режим.

Для смены режима необходимо отключить подачу сжатого воздуха, затем врагцать шлангом 28 втулку 14. Благодаря наклонным боковым поверхностям выступов 13 патрубка 5 выступ 16 втулки 14 взбирается на выступ 13 гатрубка 5, сжимая пружину 26, и при дальнейшем вращении шланга 28 он зафиксируется в положении, соответствующем режиму «Обратный ход».

Повторная смена режима осуществляется в обратном порядке. Здесь пружина 26 используется для фиксации втулки 14 относительно патрубка 5.

2Z

В

2Ф фца, 8

Диг.7

17

ТИ

16 фцг. 10 (pea. 9

Составитель О. Работень

Редактор В. Ковтун Техред И. Верес Корректор H. Король

Заказ 2003/31 Тираж 607 11о ли и с н ое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и откргятий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раугнская иаб., л. 4, 5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгорол, l.л. 11росктиия, 4