Пневматическая машина ударного действия для забивания в грунт длинных стержней


 


Владельцы патента RU 2567061:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к горной и строительной технике, а именно к пневматическим машинам ударного действия, и предназначено для забивания в грунт длинных стержней. Технический результат - увеличение ресурса работоспособности и экономичности машины, повышение технологичности и удобства в эксплуатации. Пневматическая машина ударного действия включает корпус с выпускным каналом, расположенные в нем ударник, охватывающий центральную трубку, наковальню с конусными кулачками для захвата длинного стержня, камеры рабочего и обратного хода с питающими каналами. В задней части центральной трубки выполнена ступень большего диаметра. Базирование ударника выполнено по наружной поверхности центральной трубки и ее ступени. Камера рабочего хода образована внутренней поверхностью ударника и наружной поверхностью центральной трубки. При этом по меньшей мере один питающий канал камеры рабочего хода выполнен в упомянутой ступени центральной трубки и постоянно соединен с магистралью. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Техническое решение относится к горной и строительной технике, а именно к пневматическим машинам ударного действия, и предназначено для забивания в грунт длинных стержней.

Известно устройство для погружения в грунт электродов заземления по авт. свид. СССР №376525, E02d 7/08, опубл. в БИ №17, 1973 г., содержащее базовую машину, ударную часть, выполненную в виде корпуса с поршнем, и подпружиненную наковальню с захватом, установленную на опорной плите с возможностью перемещения. На корпусе ударной части соосно с основным захватом установлен дополнительный захват для заклинивания электрода. Наковальня имеет полость, в которую вставлен шток опорной плиты и упругий ограничитель перемещения опорной плиты.

Недостаток этого устройства в том, что машина ударного действия расположена несоосно забиваемому электроду, вследствие чего дополнительно к осевым нагрузкам возникают изгибные нагрузки на электрод и конструкцию. Такие нагрузки вызывают интенсивные колебания свободного конца забиваемого электрода, что затрудняет забивание и снижает долговечность конструкции.

Наиболее близкой по технической сущности и совокупности существенных признаков является пневмоударная машина ПУМ-65, предназначенная для забивания в грунт металлических стержней и труб диаметром до 65 мм, имеющая сквозной осевой канал для прохода забиваемого стержня [Гурков К.С., Климашко В.В., Костылев А.Д., Плавских В.Д., Русин Е.П., Смоляницкий Б.Н., Тупицын К.К., Чепурной Н.П. Пневмопробойники. - Новосибирск: ИГД СО РАН, 1990, стр. 50, рисунок 2.23]. Машина содержит ступенчатый цилиндрический корпус с размещенными в нем ступенчатым ударником, центральной трубкой, охватываемой ударником, и наковальней с конусными кулачками для захвата забиваемого стержня.

Недостаток этой машины в том, что направляющим элементом при возвратно-поступательном движении ударника является корпус машины. Подвижное сопряжение между ними формируется внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью ударника. Ступени наружной поверхности ударника контактируют с соответствующими ступенями внутренней поверхности корпуса. Этими подвижными сопряжениями обеспечивается базирование ударника в корпусе пневмоударной машины. При этом камера рабочего хода образована внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью ударника. Кольцевые зазоры в подвижных сопряжениях ударника и корпуса являются источником непроизводительной потери сжатого воздуха. Вместе с тем они должны обеспечить свободное движение ударника и их абсолютная величина тем больше, чем больше диаметр сопряжения. В данной конструкции задействованы внешние, т.е. наибольшие диаметры ударника, соответственно потери сжатого воздуха через зазоры в подвижных сопряжениях максимальны. Это приводит к снижению ресурса работоспособности машины.

Кроме того, корпус является сложной конструктивной деталью и выполнение высокоточных сопрягаемых подвижных соединений на больших диаметрах более трудоемко. Для исключения возможного деформирования подвижных сопряжений во время эксплуатации ударной машины толщину стенки корпуса приходится делать достаточно толстой. Это приводит к увеличению массы устройства, что, соответственно, повышает физическую нагрузку на оператора машины.

Решаемая техническая задача заключается в увеличении ресурса работоспособности и экономичности машины за счет базирования ударника при его возвратно-поступательном движении по поверхностям с возможно меньшим диаметром при повышении технологичности и удобства в эксплуатации благодаря снижению массы машины.

Задача решается тем, что в пневматической машине ударного действия для забивания в грунт длинных стержней, включающей корпус с выпускным каналом, расположенные в нем ударник, охватывающий центральную трубку, наковальню с конусными кулачками для захвата длинного стержня, камеры рабочего и обратного хода с питающими каналами, согласно техническому решению в задней части указанной центральной трубки выполнена ступень большего диаметра, причем базирование ударника выполнено по наружной поверхности этой трубки и ее ступени. Камера рабочего хода образована внутренней поверхностью ударника и наружной поверхностью центральной трубки. По меньшей мере один питающий канал камеры рабочего хода, постоянно соединенный с магистралью, выполнен в упомянутой ступени центральной трубки.

В данной машине базирование ударника происходит по центральной трубке, т.е. по наименьшему возможному диаметру. При этом кольцевые зазоры в подвижных сопряжениях ударника и центральной трубки, являющиеся источником непроизводительной потери сжатого воздуха, минимальны и соответственно снижены до минимума потери сжатого воздуха. Это повышает экономичность работы машины.

Ресурс работоспособности машины во многом зависит от качества сопряжения подвижных соединений. При работе ударных устройств в местах сопряжений происходит интенсивный износ деталей. Перенос подвижных сопряжений на меньшие диаметры дает меньший прирост величины утечек по сравнению с утечками на больших диаметрах сопряжений, как в прототипе, что приводит к увеличению ресурса работоспособности машины.

Так как в разработанном устройстве подвижные сопряжения корпуса и ударника отсутствуют, то снижаются требования к точности изготовления корпуса. Кроме того, корпус может иметь более тонкие стенки, чем у прототипа. Открывается возможность изготовления корпуса из твердых полимеров. Все это позволяет повысить технологичность изготовления машины, уменьшить ее массу и соответственно снизить физическую нагрузку на оператора машины, что удобно в эксплуатации.

Целесообразно по меньшей мере один питающий канал камеры обратного хода выполнить на боковой поверхности центральной трубки с возможностью перекрытия его ударником и соединения камеры рабочего хода с камерой обратного хода. Это позволяет за счет перекрытия подачи сжатого воздуха в камеру обратного хода снизить непроизводственные потери сжатого воздуха при открытии ударником выпускного канала, что повышает экономичность машины.

Целесообразно в передней части ударника установить упругое уплотняющее кольцо с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью корпуса. Это кольцо работает в клапанном режиме. Это позволяет при прямом ходе ударника исключить противодавление в камере обратного хода и за счет растяжения кольца при обратном ходе ударника лучше герметизировать камеру обратного хода, что обеспечивает повышение энергии удара и снижение удельного расхода воздуха.

Сущность технического решения поясняется примером конкретного исполнения пневматической машины ударного действия для забивания в грунт длинных стержней и иллюстрируется чертежом.

Пневматическая машина ударного действия для забивания в грунт длинных стержней (далее - пневматическая машина) содержит корпус 1, в котором размещен ударник 2, который охватывает центральную трубку 3. Направляющей для ударника 2 является центральная трубка 3 (см. чертеж) и базирование ударника 2 при его возвратно-поступательном движении обеспечено взаимодействием сопрягаемых поверхностей А и Б на внутренней и наружной поверхностях ударника 2 и центральной трубки 3 соответственно. Камера 4 рабочего хода (далее - камера 4) образована внутренней поверхностью ударника 2 и наружной поверхностью центральной трубки 3. В задней части центральной трубки 3 выполнена ступень большего диаметра, в которой выполнен по меньшей мере один питающий канал 5 камеры 4, через которые в камеру 4 постоянно поступает из магистрали сжатый воздух. Камера 4 соединена с камерой 6 обратного хода (далее - камера 6) через по меньшей мере один питающий канал 7 камеры 6, который целесообразно выполнить на боковой поверхности центральной трубки 3 с возможностью перекрытия его ударником 2. Для лучшего поступления сжатого воздуха в камеру 6 из камеры 4 через по меньшей мере один питающий канал 7 камеры 6 на ударном торце наковальни 8 выполнены радиальные пазы 9. На передней части ударника 2 может быть установлено упругое уплотняющее кольцо 10 с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью корпуса 1. Поскольку ударник 2 базирован по центральной трубке 3, контакт ударника 2 с корпусом происходит только через упругое уплотняющее кольцо 10 и только при обратном ходе ударника 2, когда упругое уплотняющее кольцо 10 растянуто давлением сжатого воздуха, находящегося в камере 6. Наковальня 8 связана с корпусом 1 через упругий амортизатор 11. Поджатие конусных кулачков 12 к наковальне 8 осуществлено пружиной 13. Конусные кулачки 12 врезаются в забиваемый стержень, и через них передается ударное воздействие на стержень. Для выхлопа сжатого воздуха в корпусе 1 выполнен выпускной канал 14.

Работа пневматической машины осуществляется следующим образом. При включении машины из магистрали через по меньшей мере один питающий канал 5 камеры 4 сжатый воздух поступает в камеру 4. Ударник 2 разгоняется на рабочий ход давлением сжатого воздуха, воздействующего на торцевую поверхность ударника 2, ограниченную внутренней поверхностью ударника 2 и центральной трубки 3. Перед ударом кромки Б внутренней поверхности ударника 2 открывают по меньшей мере один питающий канал 7 камеры 6 на центральной трубке 3 и камера 4 соединяется с камерой 6. За счет того что площадь поверхностей ударника 2 со стороны камеры 6 больше, чем площадь поверхности, ограниченной внутренней поверхностью ударника 2 и наружной боковой поверхностью центральной трубки 3, после удара ударник 2 начинает движение вверх. После того как ударник 2 своими кромками перекроет подачу сжатого воздуха в камеру через по крайней мере один питающий канал 7 камеры 6, движение ударника 2 вверх продолжается за счет расширения сжатого воздуха в камере 6. Дополнительная герметизация камеры 6 осуществляется упругим уплотняющим кольцом 10, работающим в клапанном режиме. Двигаясь вверх, упругое уплотняющее кольцо 10 на ударнике 2 проходит выпускной канал 14, камера 6 соединяется с атмосферой и происходит выхлоп сжатого воздуха. Давление в камере 6 резко падает, и ударник 2 начинает движение на рабочий ход. Далее цикл повторяется.

1. Пневматическая машина ударного действия для забивания в грунт длинных стержней, включающая корпус с выпускным каналом, расположенные в нем ударник, охватывающий центральную трубку, наковальню с конусными кулачками для захвата длинного стержня, камеры рабочего и обратного хода с питающими каналами, отличающаяся тем, что в задней части указанной центральной трубки выполнена ступень большего диаметра, причем базирование ударника выполнено по наружной поверхности этой трубки и ее ступени, при этом камера рабочего хода образована внутренней поверхностью ударника и наружной поверхностью центральной трубки, а по меньшей мере один питающий канал камеры рабочего хода выполнен в упомянутой ступени центральной трубки и постоянно соединен с магистралью.

2. Пневматическая машина по п. 1 отличающаяся тем, что по меньшей мере один питающий канал камеры обратного хода выполнен на боковой поверхности центральной трубки с возможностью перекрытия его ударником и соединения камеры рабочего хода с камерой обратного хода.

3. Пневматическая машина по п. 1 отличающаяся тем, что в передней части ударника установлено упругое уплотняющее кольцо с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью корпуса.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к машиностроению, применяется в горном деле при отбойке монолитов, в строительстве, а также в сейсморазведке. Технический результат - повышение эффективности и надежности работы регулируемой ударной машины (РУМ) за счет четкого и надежного ее запуска путем снижения перетечек рабочей среды между камерами прямого и обратного хода и камерой управления и, как следствие, увеличения мощности регулируемой ударной машины, а также путем расширения возможностей ее использования.

Изобретение относится к конструкциям гидромолотов для погружения в грунт железобетонных и стальных свай, шпунта и других забивных элементов. Технический результат - упрощение сборки с одновременным обеспечением точной расчетной затяжки соединения штока и ударной массы гидромолота.

Группа изобретений относиться к области строительства, а именно к устройствам, используемым для забивки в грунты свай, шпунта, труб и других строительных элементов.

Изобретение относится к горной и строительной технике, применяется для забивания вертикальных стальных труб и при бестраншейной прокладке трубопровода для забивания труб-кожухов в грунт.

Изобретение относится к гидромолотам для погружения в грунт железобетонных и стальных свай, шпунта и других забивных элементов. Способ управления сваебойным гидромолотом заключается в переключении двух двухпозиционных клапанов, один из которых периодически сообщает поршневую полость гидроцилиндра со сливной магистралью, другой периодически сообщает поршневую полость гидроцилиндра со штоковой полостью.

Изобретение относится к строительным машинам для забивки в грунт свай, стальных труб, шпунта и других забивных элементов. Гидромолот для забивания свай содержит трубчатый корпус, ударную массу, два гидроцилиндра для подъема ударной массы, гидрораспределитель для управления потоками гидрожидкости, напорную и сливную гидролинии.

Группа изобретений относится к строительной технике и может быть использована под водой на больших глубинах для установки свай, крепежных свай и скважинных направлений в грунте морского дна и отбора образцов грунта на больших глубинах с возможностью использования на мелководье и на земле.

Изобретение относится к горному делу, строительству и геофизике - к гидравлическим ударным устройствам импульсного действия, применяется при разрушении горных пород и других твердых материалов и при сейсморазведке в качестве импульсного невзрывного источника сейсмических колебаний.

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение в горном деле при отбойке монолитов, в строительстве, а также в сейсморазведке как механический источник возбуждения сейсмических волн на малых глубинах.

Изобретение относится к горным машинам и предназначено для ударного разрушения крепких породоподобных материалов и мерзлого грунта, для забивки свай и трамбования грунта и т.д.

Изобретение относится к строительной технике, а именно к конструкциям гидромолотов для погружения в грунт длинномерных стержневых элементов. Технический результат - повышение надежности и долговечности работы гидромолота за счет снижения изгибающей нагрузки на шток цилиндра гидропривода. Гидромолот содержит корпус с направляющими, установленную на направляющих ударную массу, закрепленный на корпусе гидроцилиндр, шток которого связан с ударной массой через подпятник, установленный в теле ударной массы с возможностью перемещения относительно ударной массы, неподвижно закрепленную на ударной массе ограничительную крышку. При этом часть штока, контактирующая с подпятником, выполнена в виде сферической головки с выступающей относительно штока опорной поверхностью, на которой установлены поджатые ограничительной крышкой тарельчатые пружины, а сопряженная со сферической головкой поверхность подпятника выполнена в виде усеченного конуса. 1 ил.

Изобретение относится к ударным устройствам. Технический результат - быстрое отведение гидравлической жидкости из цилиндра. Ударное устройство, функционирующее со средой под давлением, такой как сжатая текучая среда гидравлической системы, содержащее удлиненный корпус (19), прикрепляемый к рабочей машине, подвижную ударную массу (10) для опирания на корпус (19), снабженный частью линейного регулирования, и механизм для поднятия вверх подвижной массы (10) для удара. Ударная масса (10) содержит первый цилиндр (20) с пространствами (6) и (4) цилиндра и поршень (16), который может перемещаться в нем посредством сжатой текучей среды и штока (1) поршня. При этом в механизме шток (1) поршня прикреплен к указанной массе (10) и дополнительно содержит клапанный механизм (15), имеющий находящуюся под давлением подводящую магистраль (22) и не находящуюся под давлением обратную магистраль (23). С помощью клапанного механизма (15) давление гидравлической жидкости может быть направлено через трубу (14) в первое пространство (6) цилиндра в первом цилиндре (20) к другой стороне поршня (16) для поднятия массы (10) и образования газа в пространстве (4) под давлением. При этом указанное давление в пространстве (6) может быть быстро понижено при направлении массы (10) для удара. Во время удара массы (10) гидравлическая жидкость или ее часть, возвращающаяся из пространства (6) цилиндра первого цилиндра (20), может быть направлена к расширяющемуся пространству (2) внутри штока (1) поршня посредством клапанного механизма (15), в результате чего вредное противодавление, вызванное гидравлической жидкостью, отводимой из пространства (6) цилиндра, существенно уменьшается. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх