пневматическое устройство ударного действия

Формула изобретения

Пневматическое устройство ударного действия для бестраншейной прокладки новых и замены устаревших подземных трубопроводов, содержащее полый корпус, размещенный в нем с возможностью возвратно-поступательного перемещения ударник со сквозной ступенчатой полостью и выполненными в его стенках радиальными каналами, ступенчатый патрубок с продольным каналом, установленный большей ступенью внутри ударника, а меньшей ступенью закрепленный в корпусе, средство для выхлопа отработанного воздуха, выполненное в виде закрепленной в передней части корпуса трубки, закрытой с одного конца, установленной закрытым торцом в полости ударника и имеющей боковые окна, воздухоподводящий рукав, сообщенный с продольным каналом патрубка, камеры рабочего и холостого ходов ударника, отличающееся тем, что продольный канал патрубка выполнен закрытым в зоне большей ступени, камера холостого хода ударника образована между стенками ударника и наружной поверхностью патрубка, а камера рабочего хода выполнена в виде постоянно сообщающихся друг с другом посредством дополнительных каналов двух полостей, одна из которых образована внутри корпуса между задним торцом ударника и боковой поверхностью корпуса меньшей ступени патрубка, а другая - между закрытым торцом трубки и большей ступенью патрубка, при этом между стенками внутри корпуса, передним торцом ударника и наружной поверхностью трубки образована камера, которая посредством дополнительных окон в стенках трубы постоянно сообщена с атмосферой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительной техники и касается пневматических устройств ударного действия, предназначенных для бестраншейной прокладки и замены устаревших подземных трубопроводов.

Известно пневматическое ударное устройство по патенту РФ №2063328 для бестраншейной замены и прокладки подземных коммуникаций. Устройство состоит из полого корпуса, размещенного в нем с возможностью возвратно-поступательного перемещения ударника, образующего с корпусом переднюю камеру и имеющего радиальные окна, ступенчатого воздухораспределительного патрубка со сквозной осевой полостью и установленного большей ступенью в ударнике, а меньшей - в заднем торце корпуса. Осевой канал патрубка сообщен с воздухоподводящим шлангом, а в хвостовой части корпуса выполнены каналы для выхлопа отработанного воздуха в окружающее пространство.

Недостатком данного устройства является ограниченная область применения. Например, для прокладки трубопроводов для подвода питьевой воды применение таких устройств исключено, т.к. выхлоп отработанного воздуха возможен только внутрь прокладываемого трубопровода, что не допускается санитарно-гигиеническими нормами.

Известно пневматическое устройство ударного действия (свидетельство на полезную модель №29867), которое содержит полый корпус, в котором с возможностью возвратно-поступательного перемещения размещен ударник со сквозной осевой ступенчатой полостью и радиальными каналами в его стенках. В полости ударника размещена большая ступень двухступенчатого патрубка, а в стенках ударника выполнены радиальные каналы. Меньшая ступень патрубка закреплена в хвостовой части корпуса, а ее внутренний продольный канал соединен с питающим воздухопроводом. Средство для выхлопа отработанного воздуха выполнено в виде установленной в носовой части корпуса трубки, открытый конец которой обращен вперед, а закрытый задний размещен в сквозном канале ударника и имеет радиальные каналы. Полость ударника, заключенная между трубкой и большей ступенью патрубка, образует камеру рабочего хода, которая постоянно сообщена с воздуховодом. Камера холостого хода ударника образована в передней части корпуса его внутренними стенками и наружной поверхностью передней части ударника и трубки. Устройство содержит замкнутую буферную камеру, образованную внутри хвостовой части корпуса между его стенками, наружной поверхностью патрубка и задним торцом ударника. К хвостовой части корпуса крепится прокладываемый трубопровод, который защищен от проникновения в его полость продуктов отработанного воздуха, выхлоп которого осуществляется в передней части устройства.

Недостатком устройства является низкая надежность и нестабильность работы, обусловленные наличием буферной камеры. При возвратно-поступательном перемещении ударника во время работы устройства происходит циклическое сжатие и расширение порции воздуха, заключенного в этой камере. Возникающие при этом силы давления оказывают существенное влияние на режим работы устройства. Диапазон колебаний давления в камере зависит от величины зазоров между взаимно подвижными деталями, которые в пределах допусков на их размеры не постоянны, температуры и влажности окружающей атмосферы, условий смазки и ряда других причин. Суммарный результат этих факторов непредсказуем и приводит к нестабильной работе устройства. Недостатком устройства является также низкая ударная мощность, которая при прочих равных условиях пропорциональна энергии единичного удара. В свою очередь, эта энергия впрямую зависит от эффективной площади поперечного сечения ударника, воспринимающего давление со стороны камеры рабочего хода, и объема этой камеры. Обе эти величины при заданных размерах устройства также ограничены, вследствие чего ограниченной является и ударная мощность.

Технической задачей, решаемой данным изобретением, является повышение стабильности работы, надежности и увеличение ударной мощности устройства.

Поставленная задача решается тем, что в пневматическом устройстве ударного действия для бестраншейной прокладки новых и замены устаревших подземных трубопроводов, содержащем полый корпус, размещенный в нем с возможностью возвратно-поступательного перемещения ударник со сквозной осевой ступенчатой полостью и выполненными в его стенках радиальными каналами, ступенчатый патрубок с продольным каналом, установленный большей ступенью внутри ударника, а меньшей ступенью закрепленный в корпусе, средство для выхлопа отработанного воздуха, выполненное в виде закрепленной в передней части корпуса трубки, закрытой с одного конца, установленной закрытым торцом в полости ударника и имеющей боковые окна, воздухоподводящий рукав, сообщенный с продольным каналом патрубка, камеры рабочего и холостого ходов ударника, продольный канал патрубка выполнен закрытым в зоне большой ступени, камера холостого хода ударника образована между стенками ударника и наружной поверхностью патрубка, а камера рабочего хода выполнена в виде постоянно сообщающихся друг с другом посредством дополнительных каналов двух полостей, одна из которых образована внутри корпуса между задним торцом ударника и боковой поверхностью корпуса меньшей ступени патрубка, другая - между закрытым торцом трубки и большей ступенью патрубка, при этом между стенками внутри корпуса, передним торцом ударника и наружной поверхностью трубки образована камера, которая посредством дополнительных окон в стенках трубки постоянно сообщена с атмосферой. Такое решение позволяет сохранить достоинство прототипа - осуществление выхлопа отработанного воздуха в заменяемую трубу или лидерную скважину, благодаря чему не происходит загрязнения затягиваемой за устройством трубы, при этом такое решение позволяет однозначно задать все параметры, влияющие на работу устройства, размерами деталей устройства и давлением воздуха в питающей сети. Кроме того, такое решение благодаря одновременной работе двух полостей, из которых состоит камера рабочего хода, позволяет увеличить как эффективную площадь, воспринимающую давление при совершении рабочего хода, так и объем камеры рабочего хода, что в свою очередь приводит к увеличению энергии единичного удара и, как следствие, повышает ударную мощность устройства.

Изобретение иллюстрируется чертежами:

на фиг.1 представлен продольный разрез устройства при крайнем переднем положении ударника;

на фиг.2 - продольный разрез устройства при крайнем заднем положении ударника.

Пневматическое устройство ударного действия содержит полый корпус 1. Внутри корпуса 1 размещен с возможностью возвратно-поступательного перемещения ударник 2 со сквозной осевой ступенчатой полостью и выполненными в его стенках радиальными каналами 3 и радиальными отверстиями 4. На задней части корпуса 1 закреплен ступенчатый патрубок 5 с продольным каналом 6, закрытым со стороны большей ступени, которая размещена в полости ударника 2. Между стенками ударника 2 и наружной поверхностью патрубка 5 образована камера 7 холостого хода ударника 2, которая постоянно сообщена с продольным каналом 6 патрубка 5 посредством боковых отверстий 8 в стенках меньшей ступени патрубка 5. Продольный канал 6 патрубка 5 сообщен с воздухоподводящим рукавом 9. В передней части корпуса 1 закреплена трубка 10, один конец которой выполнен закрытым и размещен внутри ударника 2. Между закрытым концом трубки 10 и большей ступенью патрубка 5 в полости ударника 2 выполнена полость 11, которая посредством дополнительного канала 4 в стенках ударника 2 постоянно сообщена с полостью 12, образованной внутри корпуса 1 между задним торцом ударника 2 и боковой поверхностью меньшей ступени патрубка 5. Полости 11 и 12 вместе представляют собой камеру рабочего хода ударника 2. В стенках закрытого и размещенного в полости ударника 2 конца трубки 10 выполнены окна 13 с выходом в полость 11. Между стенками внутри корпуса 1, передним торцом ударника 2 и наружной поверхностью трубки 10 образована камера 15, которая посредством дополнительных окон 14 в стенках трубки 10 постоянно сообщена с атмосферой. Затягиваемый трубопровод 16 присоединен к корпусу 1. Со стороны полости 12 ударник 2 воспринимает давление площадью «а», а со стороны полости 11 - площадью «б».

Устройство работает следующим образом.

Устройство вводят в заменяемый трубопровод 17 и подачей сжатого воздуха по воздухоподводящему рукаву 9 запускают в работу. Сжатый воздух во внутреннему каналу 6 и отверстиям 8 патрубка 5 постоянно поступает в камеру 7 холостого хода. При переднем положении ударника 2 (фиг.1) обе полости 11 и 12 камеры рабочего хода и камера 15 сообщены с атмосферой. Под действием давления в камере 7 холостого хода ударник 2 начинает ускоренно совершать холостой ход, т.е. перемещается вправо. По мере движения ударника 2 окна 13 в трубке 10 перекрываются ударником 2, а его радиальные каналы 3 входят в зону камеры 7 холостого хода (фиг.2) и сообщают полости 11 и 12 камеры рабочего хода с камерой холостого хода 7, которая постоянно находится под давлением. В результате давление в полостях 11 и 12 и камере 7 выравнивается. Т.к. сумма площадей «а» и «б» поперечного сечения ударника 2, воспринимающего давление со стороны полостей 11 и 12 больше кольцевой поверхности ударника 2, воспринимающей давление со стороны камеры 7 холостого хода, движение ударника 2 вправо замедляется до полной остановки, после чего ударник 2 давлением воздуха в полостях 11 и 12 камеры рабочего хода начинает перемещаться в обратном направлении, совершая при этом рабочий ход. По мере движения ударника 2 при рабочем ходе радиальные окна 3 перекрываются большей ступенью патрубка 5, а ударник 2 продолжает движение под действием давления расширяющегося воздуха в полостях 11 и 12 камеры рабочего хода. В дальнейшем ударником 2 открываются окна 13 в трубке 10, благодаря чему из полостей 11 и 12 камеры рабочего хода происходит выхлоп отработанного воздуха. Рабочий ход ударника 2 завершается ударом по корпусу 1, после чего описанный цикл повторяется. Под действием ударов корпус 1 внедряется в заменяемый трубопровод 17, разрушая его и образуя скважину, в которую затягивается новый трубопровод 16.