реверсивное устройство ударного действия

Формула изобретения

1. Реверсивное устройство ударного действия, включающее корпус, расположенный в нем с возможностью возвратно-поступательного движения ударник, в котором выполнены дросселирующий канал и окна для впуска и выхлопа воздуха, и эластичный клапан, при этом корпус и ударник образуют камеры прямого и обратного хода, сообщенные с воздухоподводящей магистралью посредством патрубка, отличающееся тем, что на заднем конце ударника выполнен бурт с продольными пазами, которыми камера обратного хода сообщена с атмосферой, корпус изнутри выполнен ступенчатым, а эластичный клапан установлен на ударнике между буртом и окнами для впуска и выхлопа воздуха, при этом внутренняя цилиндрическая поверхность ступени меньшего диаметра корпуса контактирует с наружной цилиндрической поверхностью эластичного клапана при крайнем переднем положении ударника.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что площадь окон для впуска и выхлопа воздуха больше площади поперечного сечения дросселирующего канала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области горной и строительной техники и предназначено для забивания труб и образования скважин в грунте при бестраншейной прокладке подземных коммуникаций.

Известно пневматическое устройство ударного действия для образования скважин в грунте по а.с. СССР №382797, Е 02 F 5/18, Е 21 B 11/02, Е 02 D 17/146, опубл. в БИ №23, 1973 г. Оно содержит корпус, ударник, воздухоподающий патрубок, соединенный одним концом через эластичную втулку с корпусом и снабженный упругим элементом, на котором установлена гильза, взаимодействующая с внутренней поверхностью ударника. Недостатком устройства является невысокая эффективность удара вследствие сопротивления прямому ходу ударника со стороны камеры обратного хода после закрытия выхлопных окон.

Известно также пневматическое устройство ударного действия для проходки скважин в грунте по а.с. СССР №794115, Е 02 F 5/18, опубл. в БИ №1, 1981 г. Оно содержит корпус с окном, ступенчатый ударник с осевым и радиальным каналом, выходящим на цилиндрическую поверхность его большей ступени, гайку с воздухоподводящим каналом. Окно корпуса смещено по окружности относительно радиального канала ударника, на большей ступени ударника выполнен паз, длина которого равна длине хода ударника. На корпусе имеется выступ, установленный на нем с возможностью взаимодействия с пазом ударника. Недостатком устройства является низкая эффективность удара вследствие сопротивления прямому ходу ударника со стороны камеры обратного хода из-за недостаточно быстрого выхлопа сжатого воздуха из камеры обратного хода.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков к предлагаемому решению является пневматическое реверсивное устройство для образования скважин в грунте по а.с. СССР №1250619, Е 02 F 5/18, опубл. в БИ №30, 1986 г. Оно содержит размещенный в цилиндрическом корпусе подвижный ударник, образующий в нем рабочие камеры, периодически сообщаемые с воздухоподводящей магистралью посредством распределителя, выполненного в виде соединенного с воздухоподводящей магистралью патрубка, подпружиненного золотника и фиксатора золотника, камеру-аккумулятор, которая сообщена с воздухоподводящей магистралью.

Недостатком устройства является низкая экономичность расхода сжатого воздуха и недостаточная эффективность удара, обусловленная особенностью воздухораспределения, при котором в среднем положении ударника относительно корпуса передняя рабочая камера изолирована от магистрали и от атмосферы. Следовательно, движение ударника назад, после прекращения сообщения передней камеры с магистралью, возможно за счет расширения находящегося там сжатого воздуха. Давление воздуха в передней камере при этом падает и, для того чтобы оно не падало ниже критического значения, при котором движение ударника назад может прекратиться еще до того, как он достигнет положения, в котором передняя камера сообщается с атмосферой, нужен значительный исходный объем передней камеры. А для того чтобы создать давление в большем объеме, нужно большее количество сжатого воздуха. Таким образом, наличие исходного объема передней камеры неизбежно влечет за собой повышение расхода сжатого воздуха, тем большее, чем больше исходный объем передней камеры. Во время рабочего хода ударника вперед в среднем его положении прекращается сообщение передней камеры с атмосферой, и при дальнейшем движении ударника находящийся в этой камере воздух сжимается, создавая силу сопротивления движению ударника, что приводит к уменьшению его скорости перед нанесением удара и, как следствие, - к уменьшению энергии удара.

Технической задачей, решаемой предлагаемым устройством, является снижение расхода сжатого воздуха и повышение энергии удара за счет уменьшения объема камеры обратного хода и предотвращения сжатия воздуха в этой камере во время рабочего хода ударника вперед.

Поставленная задача решается тем, что в реверсивном устройстве ударного действия, содержащем корпус, расположенный в нем с возможностью возвратно-поступательного движения ударник, в котором выполнены дросселирующий канал и окна для впуска и выхлопа воздуха, и эластичный клапан, при этом корпус и ударник образуют камеры прямого и обратного хода, сообщенные с воздухоподводящей магистралью посредством патрубка, согласно техническому решению на заднем конце ударника выполнен бурт с продольными пазами, которыми камера обратного хода сообщена с атмосферой, корпус изнутри выполнен ступенчатым, а эластичный клапан установлен на ударнике между буртом и окнами для впуска и выхлопа воздуха. Внутренняя цилиндрическая поверхность ступени меньшего диаметра корпуса контактирует с наружной цилиндрической поверхностью эластичного клапана при крайнем переднем положении ударника. Совокупность признаков предлагаемого устройства дает возможность получить рабочий цикл без расширения воздуха в рабочих камерах. Вследствие этого достигаются высокая экономичность расхода сжатого воздуха, поскольку начальный объем камеры обратного хода может быть равен нулю, и высокие значения энергии удара, так как на протяжении всего рабочего хода камера обратного хода сообщается с атмосферой и не создает сопротивления движению ударника.

Целесообразно окна на ударнике для впуска и выхлопа воздуха выполнять так, чтобы их площадь была больше площади поперечного сечения дросселирующего канала, что обеспечивает уменьшение расхода сжатого воздуха.

Сущность технического решения иллюстрируется чертежом, где показан продольный разрез реверсивного устройства ударного действия, и описанием его работы.

Реверсивное устройство ударного действия состоит из цилиндрического корпуса 1 с размещенным в нем ударником 2, в полость которого входит патрубок 3, закрепленный на трубке 4. На заднем конце ударника 2 выполнен бурт 5. Корпус 1 изнутри выполнен ступенчатым, причем внутренняя цилиндрическая поверхность ступени меньшего диаметра контактирует с наружной цилиндрической поверхностью эластичного клапана 6, установленного между буртом 5 ударника 2 и окнами 7 для впуска и выхлопа воздуха (далее окна 7), при крайнем переднем положении ударника. Ударник 2 выполнен с пазами 8 на бурте 5 и дросселирующим каналом 9. В полости корпуса 1 на трубке 4 установлена втулка 10 с каналом (не обозначен). В устройстве имеются камеры 11 прямого хода, 12 обратного хода, образованные корпусом 1 и ударником 2, и выхлопная камера 13. Сжатый воздух подводится к устройству по шлангу 14 от компрессора.

Устройство работает следующим образом. В момент нанесения удара по корпусу 1 ударник 2 находится в крайнем левом положении по чертежу. При этом окна 7 ударника 2 открыты и сжатый воздух от компрессора по шлангу 14 из камеры 11 прямого хода через окна 7 и дросселирующий канал 9 поступает в камеру 12 обратного хода. Под действием давления сжатого воздуха и за счет разности рабочих площадей со стороны камер 11 и 12 ударник 2 движется вправо по чертежу. При этом эластичный клапан 6, растягиваясь под действием давления сжатого воздуха на его внутреннюю цилиндрическую поверхность, наружной поверхностью прижимается к внутренней цилиндрической поверхности ступени большего диаметра корпуса 1, тем самым изолируя камеру 12 обратного хода от выхлопной камеры 13. После того как окна 7 перекроются патрубком 3, ударник 2 продолжает двигаться вправо по чертежу за счет поступления сжатого воздуха в камеру 12 обратного хода через дросселирующий канал 9. Когда окна 7 ударника 2 пройдут патрубок 3, сжатый воздух из камеры 12 обратного хода поступает в выхлопную камеру 13 и через канал втулки 10 происходит его выхлоп в атмосферу. Давление в камере 12 обратного хода падает, эластичный клапан 6 при этом за счет собственной упругости сжимается, отходя от внутренней цилиндрической поверхности корпуса 1, и дополнительно сообщает камеру 12 обратного хода через образовавшийся зазор и пазы 8 с выхлопной камерой 13 и атмосферой. Под действием давления воздуха в камере 11 прямого хода ударник 2 останавливается, после чего начинает двигаться влево по чертежу. При этом окна 7 вновь перекрываются патрубком 3, но выхлоп воздуха из камеры 12 обратного хода продолжается через зазор между эластичным клапаном 6 и корпусом 1. Перед нанесением удара окна 7 вновь открываются, сообщая камеру 11 прямого хода с камерой 12 обратного хода. При этом в конце рабочего хода ударника 2 эластичный клапан 6 наружной цилиндрической поверхностью прижимается к внутренней цилиндрической поверхности ступени меньшего диаметра корпуса 1, изолируя камеру 12 обратного хода от выхлопной камеры 13. Ударник 2 наносит удар по корпусу 1. Далее цикл повторяется.

Предлагаемое устройство позволяет изменять направление удара, то есть осуществлять реверс. Принцип работы реверсивного механизма известен. Особенностью заявляемого устройства при реверсивном режиме работы является то, что впуск сжатого воздуха в камеру 12 обратного хода более ранний, а выхлоп сжатого воздуха из выхлопной камеры 13 и камеры 12 обратного хода более поздний, чем при прямом ходе устройства. Это достигается за счет сдвига патрубка 3 в сторону хвостовой части устройства. Особенностью предлагаемого устройства является то, что в момент открытия окон 7 эластичный клапан 6 за счет действия аэродинамических сил, когда давление под клапаном 6 выше, чем над клапаном 6, перекрывает сообщение камеры 12 обратного хода с атмосферой. Это приводит к плавной остановке ударника 2 при движении его влево по чертежу до нанесения удара по корпусу 1.