PL222592B1 - Urządzenie pneumatyczne do drążenia kanałów w gruncie - Google Patents

Description

(21) Num^{er z}gł^os^zenia: 400833 E02F 5/16 (2006.01)

E21B 7/26 (2006.01)

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 19.09.2012 (54)

Urządzenie pneumatyczne do drążenia kanałów w gruncie

	(73) Uprawniony z patentu:
(43) Zgłoszenie ogłoszono:	SZUMAŃSKI JAN, Gniezno, PL
31.03.2014 BUP 07/14	(72) Twórca(y) wynalazku:
	JAN SZUMAŃSKI, Gniezno, PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
31.08.2016 WUP 08/16	(74) Pełnomocnik:
	rzecz. pat. Bogdan Janicki

PL 222 592 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie pneumatyczne do drążenia kanałów w gruncie, pod powierzchnią dróg, pod torami kolejowymi i w innych miejscach, na których stoją przeszkody do budowania tras podziemnych instalacji elektrycznych, telekomunikacyjnych, wodociągowych, gazowych, a tras tych nie można wykonać metodą tradycyjną poprzez kopanie szczelin w gruncie do ułożenia tych instalacji, a także, po dołączeniu odpowiedniego oprzyrządowania, do wciskania rur w grunt lub przeciągania kabli elektrycznych, przystosowane do pracy nawrotnej.

Znanych jest wiele urządzeń pneumatycznych do drążenia kanałów w gruncie, pracujących na zasadzie wbijania w grunt odpowiednio ukształtowanego przebijaka, wewnątrz którego umieszczony jest mechanizm posuwisto-zwrotny o napędzie pneumatycznym, wprowadzający w ruch bijak o odpowiedniej masie, który uderzając w wewnętrzną ściankę przebijaka powoduje jego przemieszczenie się w gruncie w kierunku działania siły bijaka. Pierwsze znane urządzenia miały możliwość przemieszczania się tylko w jednym kierunku - kierunku drążenia kanału. W celu poprawienia funkcjonalności takiego urządzenia, skonstruowano urządzenie z możliwością przemieszczania się w dwóch kierunkach, w kierunku drążenia kanału i w kierunku przeciwnym - wycofania z kanału, gdy na przykład, urządzenie napotkało na swej drodze przeszkodę niemożliwą do przebycia w tym miejscu.

Znane jest urządzenie pneumatyczne do drążenia kanałów w gruncie, z możliwością pracy w obu kierunkach, z polskiego opisu patentowego PL 49 835 pod nazwą „Pneumatyczny samobieżny młot do drążenia gruntu”. Według tego opisu w urządzeniu według wynalazku zastosowano konstrukcje trójkomorową, w której bijak dzieli wnętrze młota na trzy komory, z których jedna jest stale połączona z dopływem sprężonego powietrza, druga stale z wylotem, a trzecia jest łączona na przemian z dopływem i wylotem. Dla uzyskania biegu wstecznego młota wystarczy otworzyć pomocnicze otwory, łączące trzecią komorę z kanałem wylotowym.

Ponadto młot według tego wynalazku jest wyposażony w zawór rozruchowy umożliwiający rozruch młota, przy czym przesterowanie młota ze wstecznego biegu na bieg w przód wymaga dodatkowej instalacji pneumatycznej wyposażonej w dodatkowy zawór i elastyczny przewód.

W urządzeniu tym uzyskano możliwość dwukierunkowej pracy, ale uzyskano to poprzez skomplikowaną konstrukcję, co czyniło ją drogą ze względu na dużą ilość precyzyjnych elementów zawartych w konstrukcji i zawodną w pracy, ze względu na niekorzystne środowisko w jakim to urządzenie pracuje.

Znane jest również z polskiego opisu patentowego PL 183 735 urządzenie pneumatyczne do drążenia kanałów w gruncie, zwane „Wiertarka udarowa nawrotna” z możliwością pracy w obie strony, posiada obudowę z tłokiem udarowym oraz rurą sterującą, w której poprowadzona jest tuleja sterująca, zaś komora nawrotna jest połączona z przewodem powietrza sterującego a komora biegu przedniego połączona jest z rurą sterującą. Zgodnie z tym komora nawrotna jest zasilana powietrzem sterującym, natomiast komora biegu przedniego powietrzem roboczym, co oznacza, że tuleja sterująca jest przemieszczana w jednym kierunku za pomocą powietrza sterującego, zaś w drugim kierunku za pomocą powietrza roboczego. Kanał powietrza sterującego jest połączony z biegnącym w rurze sterującej przewodem powietrza sterującego lub z biegnącym w ściance rury sterującej, kanałem rury sterującej. Przewód powietrza sterującego biegnie współosiowo w wężu powietrza roboczego.

W tym rozwiązaniu, aby uzyskać dwukierunkową pracę urządzenia, również wymagane są dwa obwody pneumatyczne: roboczy i sterujący.

Jeszcze inne urządzenie pneumatyczne do drążenia kanałów w gruncie opisano w polskim opisie patentowym PL 202 677 pt. „Sposób sterowania, zespół głowicy, bijak i zespół sterownika sam obieżnego młota pneumatycznego”, w którym przedstawiono urządzenie składające się z głowicy właściwej połączonej suwliwie, poprzez tuleję z wewnętrzną sprężyną, z korpusem urządzenia, wewnątrz którego umieszczony jest bijak i zespół sterownika, zakończony końcówkami do zamocowania przewodów pneumatycznych doprowadzających strumienie sprężonego powietrza zasilającego i sterującego. Przewód sterujący umieszczony jest wewnątrz przewodu zasilającego.

W rozwiązaniu tym do zmiany kierunku pracy urządzenia, wymagany jest drugi obwód pneum atyczny, tak jak i w wyżej przedstawionych rozwiązaniach.

Ta cecha znanych urządzeń - dodatkowy osprzęt w postaci drugiej instalacji pneumatycznej do sterowania urządzeniem - ma niekorzystny wpływ na koszty wykonania i eksploatacji tych urządzeń.

PL 222 592 B1

Urządzenie według wynalazku nie posiada tej niekorzystnej cechy, ponieważ jest zasilane i sterowane jednym strumieniem sprężonego powietrza, podawanym do urządzenia przez jeden ciśnieniowy przewód pneumatyczny.

Urządzenie według wynalazku składa się z cylindrycznego korpusu metalowego mającego postać rury, zasklepionej z jednej strony roboczym elementem w postaci stożka albo stożka ściętego, wewnątrz którego umieszczony jest mechanizm napędowy składający się z bijaka, mającego postać walca o średnicy nieco mniejszej od wewnętrznej średnicy korpusu zakończonego od strony elementu roboczego stożkiem ściętym i tworzącego z wewnętrzną powierzchnią korpusu, komorę główną, a od drugiej strony - kołnierzem o średnicy zewnętrznej zbliżonej do średnicy wewnętrznej korpusu, przy czym od strony stożka ściętego na powierzchni zewnętrznej bijak posiada, co najmniej trzy występy, służące do podparcia go wewnątrz korpusu. Wnętrze bijaka, od strony kołnierza jest wydrążone tworząc komorę, w której umieszczony jest zespół sterownika mechanizmu napędowego urządzenia i od strony kołnierza posiada, co najmniej jeden otwór łączący komorę główną z komorą sterowniczą.

Zespół sterownika połączony jest z korpusem przy pomocy pierścienia z zewnętrznym kołnierzem, z centralną tulejką oraz otworami odpowietrzającymi, w której umieszczony jest sztywny przewód pneumatyczny wraz z końcówką zewnętrzną do przyłączeni a przewodu elastycznego i końcówką wewnętrzną. Na zewnątrz sztywnego przewodu pneumatycznego nałożona jest sprężyna naciskowa, a na jego końcówce osadzony jest suwliwie tłok sterujący, mający postać cylindra, w ewnątrz którego umieszczona jest, suwliwie względem wewnętrznej powierzchni cylindra, tuleja szczelnie połączona z końcówką przewodu pneumatycznego posiadająca wmontowany zawór zwrotny, a ponadto na końcówce wykonany jest co najmniej jeden otwór, podczas pracy „do przodu” przysłonięty przez tłok sterujący.

Powierzchnie suwliwe tłoka sterującego i końcówki przewodu sztywnego oraz tulei i wewnętrznej powierzchni tłoka sterującego posiadają uszczelnienia pierścieniowe.

W urządzeniu pozostającym w stanie spoczynku bijak przylega do powierzchni elementu roboczego i tworzy z powierzchnią wewnętrzną, komorę roboczą z otworem łączącą ją z komorą sterowniczą utworzoną z wewnętrznej przestrzeni bijaka i tłoka sterującego a sprężyna jest rozprężona i zawór zwrotny zamknięty.

Aby uruchomić urządzenie do pracy „do przodu” do wnętrza urządzenia, poprzez sztywny przewód pneumatyczny, przesyła się strumień powietrza, korzystnie ze źródła z możliwością regulacji ciśnienia, o ciśnieniu P = 4 : 7 barów, które poprzez komorę sterowniczą i otwór w ściance bijaka przedostaje się do komory głównej. Wytworzone tam ciśnienie spowoduje natychmiastowe przesunięcie bijaka w stronę sprężyny, otwór przelotowy między komorą główną i sterowniczą zostanie przysłonięty, aż do chwili przesunięcia się otworu poza krawędź tłoka sterującego, co spowoduje rozprężenie komory głównej. Sprężyna jest tak dobrana, że przy ciśnieniu pracy „do przodu” utrzymuje tłok sterujący w stałym położeniu, a całe ciśnienie strumienia powietrza napędza tylko bijak, który z dużą energią uderza w podstawę elementu roboczego, co powoduje przemieszczanie się całego urządzenia w stronę drążonego gruntu, po czym cykl pracy samoczynnie się powtarza.

Przesterowanie urządzenia do pracy „do tyłu” nastąpi samoczynnie po podaniu do urządzenia strumienia powietrza o ciśnieniu wyższym od ciśnienia podawanego przy pracy „do przodu” P = 8 : 9 barów. Wtedy nastąpi zwiększone parcie tłoka sterującego na sprężynę, która zostanie ugięta, tłok przesunie się i odsłoni otwór znajdujący się na końcówce przewodu pneumatycznego, przez który to otwór zostanie wprowadzone powietrze o podwyższonym ciśnieniu do komory, utworzonej we wnętrzu tłoka z przestrzeni zawartej pomiędzy powierzchnią wewnętrzną tłoka i powierzchnią tulei z zaworem zwrotnym, zamontowanej na wewnętrznej końcówce przewodu pneumatycznego. Spowoduje to przesunięcie tłoka do skrajnej pozycji ustalonej konstrukcyjnie i przesterowanie urządzenia z pracy „do przodu” na pracę „do tyłu”.

Przesterowanie urządzenia z pracy „do tyłu” na pracę „do przodu” nastąpi samoczynnie po o bniżeniu ciśnienia powietrza zasilającego urządzenie, do poziomu pracy „do przodu”, co spowoduje rozprężanie się sprężyny i przesunięcie tłoka sterującego do pierwotnej pozycji, po uprzednim zlikwidowaniu podwyższonego ciśnienia w wewnętrznej komorze tłoka, poprzez zawór zwrotny, do wartości ciśnienia przy pracy „do przodu”.

Nowa konstrukcja mechanizmu napędowego urządzenia z tłokiem sterującym ws półpracuj ącym ze sprężyną utrzymującą, go w stałym położeniu podczas normalnej pracy urządzenia i pozw alającą na zmianę jego położenia po zwiększeniu ciśnienia, prowadzącą do zmiany charakteru pracy

PL 222 592 B1 urządzenia, z pracy „do przodu” na pracę „do tyłu”, pozwoliła na wyeliminowanie potrzeby stosowania podwójnej instalacji pneumatycznej do sterowania urządzeniem.

Dzięki temu urządzenie jest łatwiejsze w sterowaniu, mniej awaryjne ze względu na mniejszą ilość elementów sterowniczych, a tym samym i tańsze od porównywalnych.

Urządzenie według wynalazku jest uwidocznione w przykładzie wykonania na rysunkach, na których, Fig. 1 przedstawia urządzenie w przekroju podłużnym, Fig. 2 - przekrój podłużny fragmentu urządzenia z zespołem sterującym w pozycji pracy „do przodu” i Fig. 3 - przekrój podłużny urządzenia z zespołem sterującym w pozycji pracy „do tyłu”.

Jak pokazano na Fig. 1 urządzenie składa się z cylindrycznego korpusu 2 z elementem roboczym 1 i umieszczonego wewnątrz mechanizmu napędowego. Mechanizm napędowy składa się z bijaka 3 i zespołu sterownika 4, połączonego z korpusem 1 przy pomocy pierścienia 5 z kołnierzem, centralną tulejką i otworami odpowietrzającymi, poprzez sztywny przewód pneumatyczny 6 umieszczony w tulejce, na który nałożona jest sprężyna 7, na końcówce przewodu 6 osadzony jest suwliwie tłok sterujący 8 i trwale, tuleja 9 z zamontowanym zaworem zwrotnym 10, która łączy się suwliwie z wewnętrzną powierzchnią tłoka 8. Na powierzchniach suwliwych tłoka 8 i tulei 9 nałożone są uszczelnienia pierścieniowe 11. W ściance bijak 3 posiada dwa otwory 12 łączące komorę roboczą 13 z komorą sterowniczą 14, a na końcówce przewodu pneumatycznego 6 wykonany jest otwór promieniowy 15 do napełniania sprężonym powietrzem komory wewnętrznej 16.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie pneumatyczne do drążenia kanałów w gruncie, przystosowane do pracy nawrotnej, składające się z cylindrycznego korpusu metalowego z elementem roboczym, wewnątrz którego umieszczony jest mechanizm napędowy, składający się z bijaka i współpracującego z nim zespołem sterownika, posiadającego cylindryczny tłok ruchomy, osadzony suwliwie na sztywnym przewodzie doprowadzającym do urządzenia sprężone powietrze, znamienne tym, że na wewnętrznym odcinku sztywnego przewodu pneumatycznego (6), pomiędzy tłokiem sterującym (8) i pierścieniem (5) łączącym zespół sterownika (4) z cylindrycznym korpusem (1), nałożona jest sprężyna naciskowa (7).
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że do końcówki przewodu pneumatycznego (6) przytwierdzona jest szczelnie tuleja (9) z zaworem zwrotnym (10) i wykonany jest w tej końcówce, co najmniej jeden otwór (15).