Пневматическое ударное устройство

 

Использование: пневматические ударные механизмы. Применяется для бестраншейной замены и прокладки подземных коммуникаций. Сущность изобретения: устройство состоит из корпуса, ударника, образующего с корпусом переднюю камеру и снабженного радиальными окнами, ступенчатого воздухораспределительного патрубка со сквозной осевой полостью и установленного большей ступенью в ударнике, а меньшей - в заднем торце корпуса. В передних частях корпуса и ударника образованы сквозные отверстия, в которых размещена трубка, одним концом установленная в переднем торце корпуса с возможностью присоединения к ней воздухоподводящей магистрали. Последняя присоединяется либо к трубке, а меньшая ступень патрубка закрывается заглушкой, либо к меньшей ступени патрубка, а трубка закрывается заглушкой. Наличие отверстий и трубки улучшает наполнение передней камеры и повышает мощность устройства. Возможность выбора места присоединения воздухоподводящей магистрали к устройству расширяет его функциональные возможности. 5 ил.

Настоящее изобретение относится к пневматическим ударным механизмам, предназначенным преимущественно для бестраншейной прокладки новых и замены старых подземных коммуникаций.

Известно устройство для прокладки трубопроводов /1/, содержащее корпус, размещенный в корпусе ударник, образующий с корпусом камеру обратного хода и имеющий осевой канал и выполненные в его стенке радиальные окна, а другим концом в торце корпуса с возможностью присоединения патрубка к воздухоподводящей магистрали.

Недостатком устройства является ограниченная емкость осевого канала в ударнике. При подаче сжатого воздуха в камеру обратного хода ударника вследствие этого происходит недостаточное наполнение камеры, что снижает энергетические характеристики устройства энергию удара и частоту ударов, а следовательно, и ударную мощность.

Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков является устройство для проходки скважин в грунте /2/, содержащее корпус, размещенный в корпусе с возможностью возвратно-поступательного перемещения ударник с осевой полостью, образующий с корпусом рабочую камеру обратного хода ударника, и выполненными в стенке ударника радиальными окнами, ступенчатый патрубок со сквозной осевой полостью, установленный большей ступенью соосно ударнику внутри него с возможностью перекрытия его радиальных окон, а меньшей ступенью в заднем торце корпуса с возможностью подсоединения ее полости к воздухоподводящей магистрали.

Недостатком этого устройства является недостаточное наполнение рабочей камеры обратного хода ударника. Наличие осевой полости в большей степени патрубка улучшает по сравнению с аналогом наполнение рабочей камеры обратного хода, но недостаточно. Отсутствие достаточного наполнения рабочей камеры не позволяет получить требуемые энергетические параметры устройства.

Другим недостатком устройства являются его ограниченные технологические возможности, так как расположение воздухоподводящей магистрали сзади устройства позволяет использовать его для проходки скважин в грунте, однако является недостатком при замене существующих коммуникаций, так как воздухоподводящая магистраль /шланг/ размещается внутри нового трубопровода, затягиваемого трубопровода, а следовательно, увеличение нагрузки на устройство сопровождается увеличением потерь давления сжатого воздуха в воздухоподводящей магистрали, длина которой увеличивается с увеличением длины прокладываемого трубопровода.

Техническим результатом изобретения является повышение его мощности при одновременном расширении его функциональных возможностей. Эта цель достигается тем, что пневматическое ударное устройство, содержащее корпус с выхлопными окнами, размещенный в корпусе с возможностью возвратно-поступательного перемещения ударник с осевой полостью и выполненными в его стенке радиальными окнами, ступенчатый патрубок со сквозной осевой полостью, установленный большей ступенью соосно ударнику внутри него с возможностью перекрытия ею радиальных окон, а меньшей ступенью в одном из торцов корпуса с возможностью присоединения ее полости к воздухоподводящей магистрали, согласно изобретению, снабжено трубкой, в другом торце корпуса и в ударнике выполнены сквозные отверстия, один конец трубки жестко закреплен в сквозном осевом отверстии корпуса с возможностью подсоединения его к воздухоподводящей магистрали, другой вставлен в сквозное отверстие ударника с возможностью их относительного возвратно-поступательного перемещения.

Наличие сквозного осевого отверстия в ударнике и корпусе, которое своим объемом дополняет объем осевой полости ударника, улучшает наполнение рабочей камеры обратного хода ударника в момент ее соединения с полостью ударника, повышает давление в рабочей камере обратного хода ударника, а следовательно, энергию удара и частоту ударов устройства, то есть повышает мощность устройства.

Наличие сквозных отверстий в другом торце корпуса и в ударнике трубке, один конец которой жестко закреплен в сквозном осевом отверстии корпуса с возможностью присоединения его к воздухоподводящей магистрали, а другой вставлен в сквозное отверстие ударника с возможностью их относительного возвратно-поступательного перемещения позволяет присоединять воздухоподводящую магистраль к устройству как с переднего его торца, так и с заднего. Таким образом расширяются функциональные возможности устройства, так как оно может использоваться как для бестраншейной замены трубопроводов /при переднем расположении воздухоподводящей магистрали/, так и для проходки скважин в грунте и при забивке в грунт труб/ при заднем расположении воздухоподводящей магистрали/. Изобретение иллюстрируется рисунками.

На рис. 1 показано устройство в продольном разрезе при присоединении воздухоподводящей магистрали спереди и переднем положении ударника; на рис. 2 то же при присоединении воздухоподводящей магистрали сзади и заднем положении ударника; на рис. 3 фрагмент устройства в продольном разрезе с заглушкой в виде конической насадки на корпусе устройства; на рис. 4 - устройство в работе при замене трубопровода; на рис. 5 устройство в работе при погружении в грунт трубы.

Устройство /рис. 1/ содержит корпус 1, в котором размещен с возможностью возвратно-поступательного движения ударник 2, образующий с корпусом 1 рабочую камеру 3 обратного хода ударника. Ударник выполнен с осевой полостью 4 и радиальными окнами 5. В осевой полости ударника 4 размещена большая ступень 6 ступенчатого патрубка 7, меньшая ступень 8 которого закреплена в заднем торце 9 корпуса 1. В заднем торце 9 корпуса 1 выполнены выхлопные окна 10. Большая ступень 6 ступенчатого патрубка 7 имеет на наружной поверхности две кромки 11 и 12. В ударнике 2 выполнено сквозное отверстие 13. В передней части корпуса 1 выполнено сквозное отверстие 14. Устройство снабжено трубкой 15, один конец 16 которой закреплен в сквозном осевом отверстии 14 корпуса 1 с возможностью его присоединения к воздухоподводящей магистрали 17. Другой конец 18 трубки 15 вставлен в сквозное отверстие 13 ударника 2 с возможностью их относительного возвратнопоступательного перемещения. К меньшей ступени 8 ступенчатого патрубка 7 присоединена заглушка 19.

На наружной поверхности корпуса 1 в передней его части выполнена коническая поверхность 20 для закрепления насадок, необходимых для выполнения отдельных видов работ.

Возможны два варианта сборки устройства: 1 вариант /рис.1/ - воздухоподводящая магистраль 17 присоединена к трубке 15, а к меньшей ступени 8 ступенчатого патрубка присоединена заглушка 19; 2 вариант /рис. 2/ - воздухоподводящая магистраль 17 присоединена к меньшей ступени 8 ступенчатого патрубка 7, а заглушка 19 присоединена к одному концу 16 трубки 15.

На рис. 3 изображен фрагмент устройства, когда оно используется для проходки скважин в грунте. На конической поверхности 20 закреплена насадка 21 с наиболее рациональной для проходки скважин формой наружной поверхности.

На рис. 4 изображено устройство, приспособленное для бестраншейной замены подземных трубопроводов. На конической поверхности 20 корпуса 1 установлена насадка 22 для разрушения старого трубопровода 23 и затягивания нового трубопровода 24. Воздухоподводящая магистраль 17 присоединена к трубке 15.

На рис. 5 изображено устройство, приспособленное для забивания в грунт трубы 25. Воздухоподводящая магистраль 17 присоединена к ступенчатому патрубку, а на конической поверхности 20 корпуса 1 установлена насадка 26 для соединения устройства с забиваемой трубой 25.

Принцип работы устройства не зависит от расположения воздухоподводящей магистрали 17 и заглушки 19.

Осевая полость 4 ударника 2 постоянно соединена с воздухоподводящей магистралью 17.

При переднем положении ударника 2 /рис. 1/ сжатый воздух через радиальные окна 5 поступает в рабочую камеру 3 обратного хода ударника 2. Вследствие разницы площадей рабочей камеры 3 и полости 4 на ударник 2 действует сила, направленная назад. Под действием этой силы ударник 2 начинает двигаться назад. При этом радиальные окна 5 ударника 2 проходят переднюю кромку 11 ступенчатого патрубка 7. Поступление сжатого воздуха в рабочую камеру 3 обратного хода ударника 2 прекращается. Дальнейшее движение ударника 2 назад происходит за счет работы расширения сжатого воздуха в рабочей камере 3 обратного хода ударника 2 и инерции ударника. При дальнейшем движении ударника 2 через радиальные окна 5 ударника 2 и выхлопные окна 10 происходит выхлоп воздуха из рабочей камеры 3 обратного хода ударника 2 в атмосферу. Давление воздуха в рабочей камере 3 обратного хода ударника 2 падает до атмосферного. Под действием сжатого воздуха в осевой полости 4 ударника 2 последний тормозится /рис. 2/ и начинает двигаться вперед, нанося удар no корпусу 1 устройства /рис. 1/. В этом положении радиальные окна 5 ударника 2, прошедшие кромку 11 ступенчатого патрубка 7, соединяют рабочую камеру 3 обратного хода ударника 2 сжатым воздухом, и цикл повторяется. Наличие в ударнике 2 сквозного отверстия 13 и сквозного отверстия 14 корпуса 1, постоянно соединенных с воздухоподводящей магистралью 17, приводит к тому, что суммарный объем сквозного отверстия 13 ударника 1, отверстия 14 корпуса 1 и осевой полости 4 ударника 2 больше объема осевой полости 4 ударника 2, что позволяет наполнить рабочую камеру 3 обратного хода ударника 2 до более высокого давления. Благодаря этому увеличивается ход ударника 2, что ведет к увеличению энергии удара и ударной мощности.

При использовании устройства для проходки скважин в грунте воздухоподводящую магистраль 17 /рис. 2/ присоединяют к ступенчатому патрубку 7, а заглушку 19 присоединяют к трубке 15. Для проходки скважин на коническую поверхность 20 корпуса 1 /рис. 3/ может быть установлена насадка 21 с наиболее рациональной для проходки скважины формой наружной поверхности. Эта насадка одновременно служит заглушкой, изолирующей трубку 15 от атмосферы и дополнительно увеличивает суммарный объем осевой полости 4, отверстия 13 и отверстия 14, что, в свою очередь, еще более улучшает наполнение рабочей камеры 3 обратного хода ударника, то есть еще повышает ударную мощность устройства.

Для использования устройства для бестраншейной замены подземных трубопроводов воздухоподводящую магистраль 17 /рис. 4/ присоединяют к трубке 15, а заглушку 19 к ступенчатому патрубку 7. Это позволяет воздухоподводящую магистраль 17 размещать в старом /заменяемом/ трубопроводе, что создает удобства при производстве работ /при соединении секций труб при наращивании трубопровода/, а также повышает эффективность использования устройства.

Для выполнения работ по бестраншейной замене подземных трубопроводов устройство оснащают насадкой 22, имеющей наружную и внутреннюю конусные поверхности и цилиндрическое гнездо в задней ее части. Насадка закрепляется на конусной поверхности 20 корпуса 1. При движении устройства в грунте конусная насадка 22 разрушает заменяемый трубопровод 23 и втрамбовывает его обломки в грунт, образуя скважину. В эту скважину прокладывается новый трубопровод 24, передний конец которого размещен в цилиндрическом гнезде насадки 22.

Для прокладки в грунте нового трубопровода /забивания трубы в грунт/ устройство /рис. 5/ оснащают насадкой 26, закрепленной на конической поверхности 20 корпуса 1. Насадка 26 служит для жесткого соединения устройства с погружаемой трубой 25.

Формула изобретения

Пневматическое ударное устройство, содержащее корпус с выхлопными окнами, размещенный в корпусе с возможностью возвратно-поступательного движения ударник с осевой полостью и выполненными в его стенке радиальными окнами, ступенчатый патрубок со сквозной осевой полостью, установленный большей ступенью соосно с ударником внутри него с возможностью перекрытия ею радиальных окон, а меньшей ступенью в одном из торцов корпуса с возможностью подсоединения ее полости к воздухопроводящей магистрали, отличающееся тем, что оно снабжено трубкой, в другом торце корпуса и в ударнике выполнены сквозные отверстия, один конец трубки жестко закреплен в сквозном осевом отверстии корпуса с возможностью подсоединения его к воздухоподводящей магистрали, другой вставлен в сквозное отверстие ударника с возможностью их относительного возвратно-поступательного перемещения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5