Дизель-пробойник отверстий в грунте

 

Использование: образование горизонтальных и наклонных отверстий в грунте. Сущность изобретения: дизель-пробойник содержит рабочий, направляющий и упорный цилиндры, поршень, шабот, топливный насос, резервуар для топлива, водяной насос , телескопический анкер и пробойник. Ударник выполнен в виде цилиндрического поршня с. компрессионными кольцами и размещен в упорном цилиндре. Водяной насос через обратный и предохранительный клапаны сообщен с подударниковой полостью . Телескопический анкер и пробойник расположены в наружной трубе. Ударные импульсы через ударник и воду в полости трубы передаются на пробойник. Под действием ударных импульсов пробойник образует отверстие в грунте под любым заданным углом при вертикальном расположении рабочего цилиндра. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ V 3 (л) 3

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4828826/03 (22) 24.05.90 (46) 30.03.92. Бюл. N 12 (71) Пермский политехнический институт (72) О.П.Матюнин (53) 621.643.2:624. 13 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

К 724637, кл. Е 02 D 17/14, 1980.

Авторское свидетельство СССР

N 1662165. кл. Е 21 С 37/14, 1989. (54) ДИЗЕЛЬ-ПРОБОЙНИК ОТВЕРСТИЙ В

ГРУНТЕ (57) Использование: образование горизонтальных и наклонных отверстий в грунте.

Сущность изобретения: дизель-пробойник содержит рабочий, направляющий и упорИзобретение относится к конструированию устройств для создания горизонтальных и наклонных отверстий в грунте для различных целей в горном деле и строительстве.

Известны дизели-пробойники, выполненные на основе реактивных двигателей, на основе артиллерийских систем путем за-стреливания снарядов в грунт, а также на основе активно-реактивных снарядов, Перечисленные устройства работают на дорогом, опасном в обращении твердом топливе, в состав которого входит горючее и окислитель.

Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является устройство для создания отверстий в грунте на основе трубчатого дизель-молотя, который включает рабочий и направляющий цилиндры, поршень, пусковое устройство, причем в рабочий цилиндр снизу свободно вставлен цилиндрический шабот. нижний торец,, Ы„Ä 1723270А1 (я)л Е 02 F 5/18, Е 21 С 37/14 ный цилиндры, поршень, шабот, топливный насос. резервуар для топлива, водяной насос, телескопический анкер и пробойник.

Ударник выполнен в виде цилиндрического поршня с. компрессионными кольцами и размещен в упорном цилиндре. Водяной насос через обратный и предохранительный клапаны сообщен с подударниковой полостью. Телескопический анкер и пробойник расположены в наружной трубе. Ударные импульсы через ударник и воду в полости трубы передаются на пробойник. Под действием ударных импульсов пробойник образует отверстие в грунте под любым заданным углом при вертикальном расположении рабочего цилиндра, 1 ил. которого размещен на ударнике, а снаружи на рабочем цилиндре между выхлопными патрубками смонтированы топливный насос и резервуар для топлива, соединенные между собой топливопроводом.

Проведенные исследования показывают, что трубчатые дизель-молоты имеют самую высокую энергетическую эффективность, которую можно характеризовать удельным импульсом, представляющим собой количество движения (или мощность), создаваемое единицей массы топлива. Для них используется дешевое дизельное горючее, а окислителем служит воздух окружающей атмосферы. Причем они обеспечивают 60 ударов в минуту и, достигнув определенной глубины, могут быть выключены.

Однако устройство может создавать только вертикальные отверстия.

Цель изобретения — повышение экономичности и производительности при созда1723270

35

50

55 нии горизонтальных и наклонных отверстий в грунте, Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее рабочий и направляющий цилиндры, размещенный в них поршень, свободно установленный в рабочем цилиндре шабот, взаимодействующий с ударником, топливный насос и резервуар для топлива, размещенные снаружи на рабочем цилиндре между выхлопными патрубками и сообщенные между собой топливопроводом, снабжено упорным цилиндром с верхней частью, заглушенным торцом и четырьмя радиальными отверстиями в боковой стенке, водяным насосом, наружной трубой, телескопическим анкером и заостренным пробойником, наруждиаметр которого не меньше диаметра телескопического анкера, причем ударник выполнен в виде цилиндрического поршня с компрессионными кольцами и размещен в упорном цилиндре с образованием подударниковой полости со стороны заглушенного торца, при этом упорный цилиндр установлен верхней частью к рабочему цилиндру соосно с последним, одно из отверстий в боковой стенке упорного цилиндра размещено в верхней части, три других отверстия в боковой стенке упорного цилиндра размещены со стороны заглушенного торца и сообщены с подударниковой полостью, при этом одно из сообщенных.с подударниковой полостью отверстий через обратный и предохранительный клапаны связано с водяным насосом, второе отверстие связано с атмосферой для слива воды из подударникоеой полости, при этом в наружной трубе размещены последовательно телескопический анкер и заостренный пробойник, а наружная труба жестко закреплена в третьем отверстии, сообщенном с подударниковой полостью.

Размещение телескопического анкера с пробойником под углом к,вертикальной оси упорного цилиндра и использование воды для передачи ударной энергии пробойнику позволяет использовать энергетически эффективный дизель-молот для создания горизонтальных и наклонных отверстий в грунте методом прокола.

На чертеже изображен дизель пробойник, разрез.

Дизель-пробойник содержит рабочий 1 и направляющий 2 цилиндры, поршень 3, пусковое устройство 4. В рабочий цилиндр

1 снизу свободно вставлен цилиндрический шабот 5, а снаружи на рабочем цилиндре 1 между выхлопными патрубками 6 смонтированы топливный насос 7 и резервуар 8 для топлива. Шабот 5 нижним торцом установлен на цилиндрический ударник 9 с компрессионными кольцами 10, ко орый, в свою очередь, размещен в упорном цилиндре 11, имеющем нижний заглушенный торец. В стенках упорного цилиндра 11 выполнены четыре радиальных отверстия: в верхней ча-. сти — предохранительное отверстие 12, а в нижней части — отверстие 13, связанное через обратнйй 14 и предохранительный 15 клапаны с водяным насосм 16, отверстие для слива воды (не показано) и отверстие 17, в котором жестко закреплена наружная труба 18 анкера 19, выполненного в виде нескольких телескопически размещенных одна в другой труб, концы которых снабжены выступами 20, входящими в зацепление в процессе раздвижки труб. В центральной трубе 21 анкера 19 размещен цилиндрический снаряд 22, соединенный по свободной посадке с заостренным пробойником 23. диаметр которого не меньше наружного диаметра анкера 19. Все три отверстия в нижней части упорного цилиндра 11 сообщены с подударниковой полостью 24.

Устройство работает следующим образом.

Упорный цилиндр 11 с цилиндрическим ударником 9 устанавливают на грунт 25 и закрепляют его. При этом анкер 19 с заостренным пробойником.23 направляют на грунт 25, где необходимо проколоть отверстие, Сверху на цилиндрический ударник 9 устанавливают дизель-молот нижним торцом шабота 5. С помощью водяного насоса

16 подают воду в подударниковую полость

24 и поднимают цилиндрический ударник 9 с дизель-молотом в крайнее верхнее положение, которое контролируется предохранительным отверстием 12.

Устройство готово к работе.

Для того. чтобы запустить дизель-молот, поршень 3 поднимают пусковым устройством 4 в верхнее положение, После того, как поршень 3 откроет выхлопные патрубки 6, происходит наполнение рабочего цилиндра 1 свежей порцией воздуха, Поршень 3 автоматически расцепляется с пусковым устройством 4 и под действием собственной массы начинает падать. Не доходя до выхлопных патрубков 6, поршень 3 нажимает на приводной рычаг топливного насоса 7 и подает топливо в сферическое углубление шабота 5, причем топливо стекает в нижнюю часть сферы. При дальнейшем движении поршня 3 вниз выхлопные патрубки 6 перекрываются компрессионными кольцами 10 поршня 3 и он сжимает воздух.

Сжатие воздуха продолжается до тех пор, пока сферическая часть поршня 3 не ударит по сферической части шабота 5, Топливо, 1723270 находящееся в этот момент в сферической выточке шабота 5, от удара распыляется, а воздух нагревается до 750 С, в результате происходит самовоспламенение и сгорание топлива. Давление в конце сгорания возрастает до 8 МПа. Поршень 3 подбрасывается вверх силой расширяющихся газов.

Выхлопные патрубки 6 открываются, и отработанные газы выбрасываются в атмосферу. При дальнейшем движении поршня 3 вверх во внутренней полости рабочего цилиндра 1 создается разрежение, в результате чего в нее поступает свежий заряд воздуха, Поршень 3 поднимается до верхней мертвой точки и останавливается.

Далее цикл повторяется с периодичностью 60 ударов в минуту. Энергия, передаваемая заостренному пробойнику 23 телескопического анкера 19 через воду и цилиндрический ударник 9. складывается из энергии удара поршня 3. рабочего 1 и направляющего 2 цилиндров по шаботу, а также энергии давления от вспышки топлива в рабочем цилиндре.1. При ударах о воду обратный клапан 14 препятствует попаданию в водяной насос 16 воды из подударниковой полости 24.

Энергия ударов через воду передается на торцы труб 21, цилиндрического снаряда

22 и далее на заостренный пробойник 23, который внедряется в грунт 25. При этом раздвижка телескопического анкера 19 начинается с внешних труб 21, так как диаметр заостренного пробойника 23 превосходит наружный диаметр труб 21.

После того. как цилиндрический ударник 9 достигнет крайнего нижнего положения, включается водяной насос 16 и цикл повторяется, После прокола отверстия в грунте цилиндрический снаряд 22 и трубы

21 с помощью троса собираются в исходное положение.

Формула изобретения

Дизель-пробойник отверстий в грунте, включающий рабочий и направляющий цилиндры, размещенный на них поршень, сво5 бодно установленный в рабочем цилиндре шабот, взаимодействующий с ударником, топливный насос и резервуар для топлива, размещенные снаружи на рабочем цилиндре между выхлопными патрубками и сооб10 щенные между собой топливопроводом, о тлича ющийсятем,что,сцельюповышения экономичности и производительности при формировании горизонтальных или наклонных отверстий, он снабжен упорным

15 цилиндром с верхней частью, заглушенным торцом и четырьмя радиальными отверстиями в боковой стенке, водяным насосом. наружной трубой, телескопическим анкером и заостренным пробойником, наруж20 ный диаметр которого не меньше диаметра телескопического анкера, причем ударник выполнен в виде цилиндрического поршня с компрессионными кольцами и размещен в упорном цилиндре с образованием под25 ударниковой полости со стороны заглушенного торца, при этом упорный цилиндр установлен верхней частью к рабочему цилиндру соосно с последним, одно иэ отверстий в боковой стенке упорного цилиндра

30 размещено в верхней части, три других отверстия в боковой стенке упорного цилиндра размещены со стороны заглушенного торца и сообщены с подударниковой полостью, при этом одно из сообщенных с под35 ударниковой полостью отверстий через обратный и предохранительный клапаны связано с водяным насосом, второе отверстие связано с атмосферой для слива воды из подударниковой полости, при этом в на40 ружной трубе размещены последовательно телескопический анкер и заостренный про бойник, а наружная труба жестко закреплена в третьем отверстии, сообщенном с подударниковой полостью.

1723270

Составитель О.Матюшин

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С,Черни

Редактор Л,Веселовская

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1050 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушскэя наб., 4/5