RU11233U1 - Газоимпульсный рыхлитель - Google Patents

Abstract

1. Газоимпульсный рыхлитель, содержащий гидропривод, компрессор и рабочий орган в виде трубчатого корпуса с рабочим наконечником, имеющий вблизи последнего выхлопные отверстия и перекрывающий их клапан, а также помещенный внутрь корпуса, коаксиально ему, трубчатый полый цилиндр, газораспределительную систему с газопроводами, клапанным механизмом и рабочими камерами, отличающийся тем, что в нем со стороны, противолежащей рабочему наконечнику, имеется поршень, расположенный на трубчатом цилиндре внутри корпуса, которой выполнен перемещаемым по типу толкателя, и имеет на внешней поверхности уплотнительные кольца для перекрывания выхода сжатого газа, а в цилиндре сверху - прорези, вертикально вытянутые для впуска газа, протяженность которых соизмерима с ходом поршня, и камера управления поршнем, находящаяся в верхней части рабочего органа, причем через поршень пропущена газопроводящая трубка, а вторая рабочая камера вынесена за корпус и служит накопителем.2. Газоимпульсный рыхлитель по п.1, отличающийся тем, что он имеет редукционный клапан, состоящий из двух мембран, соединенных с клапаном для подачи сжатого воздуха от компрессора.

Description

ГАЗОИМПУЛЬСНЫЙ РЫХЛИТЕЛЬ

Заявляемая полезная модель относится к строительным и дорожным машинам для разрушения мёрзлых и прочных грунтов газоимпульсным воздействием.

Известно техническое решение, заключающееся в том, что устройство для разрушения грунта импульсом газа высокого давления содержит заглубляемый в грунт рабочий наконечник и соединённый с ним трубчатый корпус с ёмкостью для сжатого газа, которая через клапаны сообщена с подводящей магистралью газа и с выхлопными отверстиями в корпусе, находящимися вблизи наконечника (Авт. свидет. №569687, кл. E02F 5/18, 1976).

В известном устройстве выпускной клапан отрегулирован на определенное давление сжатого газа и нет возможности автоматически регулировать давление газа в емкости в зависимости от прочности

разрушаемого груша. ,:Ймф

Известно также устройство (Авт. свидет. СССР К 21839 кл. E02F 5/30, Е21С 37/14,1978).

МПК: E02F 5/30

Е21С 37/14

Оно содержит рабочий винтовой наконечник и жестко соединённый с

ним трубчатый корпус, внутри которого находится емкость, заполненная

сжатым газом. В нижней части рабочего органа в трубчатом корпусе выполнены отверстия для выхлопа сжатого газа из ёмкости. В ёмкости расположен подпружиненный поршень, соединённый тягой с перекрывающим выхлопные отверстия клапаном и разделяющий пространство ёмкости на две камеры. Одна камера посредством управляемого клапана сообщена с подводящей газовой магистралью, другая- с выхлопными отверстиями. Камеры могут периодически сообщаться между собой с помощью сквозных отверстий в порщне, в которых установлены подпружиненные клапаны.

Недостатком данного устройства является ограничение величин давлений, поскольку жесткость пружины клапана существенно снижает диапазон необходимых давлений для разрушения грунта, что делает его недостаточно экономичным. Другим недостатком является отсутствие возможности адаптации к грунтовым условиям.

Известно также устройство для рыхления грунта (Авт. св. СССР №1078003 E02F 5/30 1984г.).

Устройство содержит винтовой наконечник, соединенный с трубчатым корпусом, емкость для сжатого газа, вынесенная за корпус рабочего органа, которая через выхлопной клапан сообщена с подводящей магистралью газа и с выхлопными отверстиями. Устройство снабжено установленным на выходе из емкости сжатого газа подпружиненным нормально открытым клапаном, запорный элемент которого расположен со стороны емкости.

Недостатком его является высокая энергоемкость, так как нормально открытый клапан, установленный на выходе из емкости, оказывает значительное сопротивление истечению газа, причем вследствие своей большой инерционности из-за наличия пружины, сопротивлеьше которой надо преодолевать сжатому газу при истечении, он перекрывает лишь остатки сжатого газа, срабатывая после момента резкого возрастания скорости истечения сжатого газа, тем самым, упуская основную его часть в атмосферу и перекрывая только сжатый газ, оставшийся в емкости, а газ, заполняюпщй трубчатый корпус, безвозвратно теряется. Кроме того, известное устройство также не позволяет регулировать давление газа в емкости в соответствии с конкретными грунтовыми условиями, то есть задавать оптимальное давление сжатого газа в зависимости от физикомеханических свойств грунта.

Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство для рыхления грунта (Авт. св. №2004710 Е02 F5/32,1993).

Устройство содержит винтовой наконечник, полый штанговый корпус с выхлопными отверстиями, основную и дополнительную рабочую камеру, выполненную внутри основной, при этом основная рабочая камера связана с приводным механизмом через ступенчатый корпус с кольцевыми каналами. Кроме этого устройство содержит газопровод, седло, верхнюю и нижнюю разрядные втулки, подводяшде патрубки, подпружиненные клапаны, перекрываюш;ие выхлопные отверстия, полости управления клапанами, а так же краны и систему трубопроводов для управления подачей сжатого газа. Недостатком данного устройства, несмотря на детальную проработанность каждого элемента, является чрезмерная

перегруженность конструкции и ее болыпие габариты, так как все рабочие элементы находятся внутри рабочего органа, а также отсутствие адаптации к грунтовым условиям, так как разрушение грунта осуществляется импульсом сжатого газа заданного давления.

Задачей заявляемого решения является устранение названных недостатков.

Сушрость изобретения заключается в том, что в газоимпульсном рыхлителе, содержаш;ем гидропривод, компрессор и рабочий орган в виде трубчатого корпуса с рабочим наконечником, имеюший вблизи последнего выхлопные отверстия и перекрывающий их клапан, а также помещенный внутрь корпуса, коаксиально ему, трубчатый полый цилиндр, газораспределительную систему с газопроводами, клапанным механизмом и рабочими камерами, со стороны, противолежащей рабочему наконечнику, имеется поршень, расположенный на трубчатом цилиндре внутри корпуса, который выполнен перемещаемым по типу толкателя, и имеет на внешней поверхности ушютнительные кольца для перекрывания выхода сжатого газа, а в цилиндре сверху - прорези, вертикально вытянутые для впуска газа, протяженность которых соизмерима с ходом поршня, и камера управления порпшем, находящаяся в верхней части рабочего органа, причем через порщень щ)опущена газопроводящая трубка, а вторая рабочая камера вынесена за корпус и служит накопителем.

Кроме того заявляемый газоимпульсный рыхлитель может быть дополнен редукционным клапаном, состоящим из двух мембран, соединенных с клапаном для подачи сжатого воздуха от компрессора.

Заявляемый газоимпульсный рыхлитель отличается тем, что в него дополнительно введен ряд новых элементов, что они особым образом размещены. Кроме того он имеет новые связи старых, традиционно присущих газоимпульсному рыхлителю, деталей с вновь введенными. Такие конструктивные особенности позволили решить задачу заявляемого технического решения - снизить энергоемкость процесса разрушения при повышении адаптации устройства к грунтовым условиям и его конструктивном упрощении.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежом, на котором изображен общий вид заявляемого газоимпульсного рыхлителя, где позициями обозначены: 1 - штанговый корпус, 2 - винтовой наконечник, 3 выхлопное отверстие, 4 - рабочий клапан, 5 - основная рабочая камера, 6 дополнительная рабочая камера - накопитель, 7 - газораспределительное кольцо накопителя, 8 - газоподводящая трубка, 9 - камера управления рабочим клапаном, 10 - камера управления толкателем, 11 - толкатель, 12 порщень, 13 - прорезь продольная, 14 - радиальный канал, 15 газораспределительное кольцо трубки, 16 - трехходовой кран, 17 редукционный мембранный клапан, 18 - газораспределительное кольцо камеры управления, 19 - уплотнительное кольцо выхлопных отверстий, 20 - уплотнительное кольцо накопителя, 21 - гидромотор, 22 распределительная коробка, 23 - гидронасос, 24 - трубопроводы, 25,26 мембраны, 27 - пропускной клапан, 28 - компрессор, 29 - пневмокамеры редукционного клапана, 30 - гидрокамеры редукционного клапана.

рабочим клапаном 4, расположенным в непосредственной близости к выхлопным отверстиям. Полость трубчатого корпуса имеет основную рабочую камеру 5 и накопитель сжатого газа 6, вынесенный за пределы рабочего органа, жестко закрепленный на рабочем органе с помощью газораспределительного кольпа 7. Клапанный механизм кроме клапана, выполненного со сквозным каналом по центру между клапаном и подводящей трубкой 8, включает в себя две камеры управления 9 и 10, подвижный полый толкатель 11, на верхнем конце которого жестко закреплен порщень 12, с проходящей через него в уплотняющей втулке газоподающей трубкой 8, Другой рабочий конец порщня помещен в камеру управления толкателем 10. В верхней части трубчатого толкателя выполнены продольные прорези 13, длина которых равна длине рабочего хода толкателя (что соизмеримо с высотой камеры управления клапаном 4). Прорези выполнены для свободного проникновения сжатого газа в накопитель, через радиальные каналы 14, выполнеьшые в трубчатом корпусе рыхлителя 1, опоясывающие газораспределительное кольцо 7, на которое жестко крепится дополнительная рабочая камера - накопитель 6. Камера управления клапаном 9 посредством трубки 8 и. газораспределительного кольца 15, трехходового крана 16 соединена с редукционным мембранным клапаном 17, а камера управления толкателя 9 посредством газораспределительного кольца 18, так же соединена с редукционным мембранным клапаном 17. Полый трубчатый толкатель 11с наружной стороны, обращенной к внутренней стороне корпуса рабочего органа 1, имеет два уплотнительных кольца 19 и 20, размер которых соизмерим с размером рабочего хода толкателя (равным высоте камеры

управления клапаном 9). Клапанный механгом редзтсционного клапана включает в себя гидромотор 21, распределительную коробку 22, гидронасос 23, систему распределительных трубопроводов 24. Сам редукционный мембранный клапан 17 состоит из двух мембран 25 и 26, жестко соединенных со штоком клапана 27, перекрывающего доступ сжатого газа от компрессора 28. Каждая из мембран контактирует соответственно с пневматической 29 и гидравлической 30 камерами редукционного клапана.

Рыхление мерзлого грунта предлагаемым рыхлителем производится следуюпщм образом. К штанге 1 от гидромотора 19 передается крутяпщй , момент. Под действием этого момента винтовой наконечник 2 заворачивается в массив, погрз ая в мерзлый грунт рабочий орган с выхлопными отверстиями 3 на заданную глубину. Крутяш.ий момент на штанге зависит от действительной прочности грунта и, следовательно, давление в гидросистеме прршода рабочего органа поднимается до определенной величины. Рабочая жидкость заполняет камеру 28 и давит на мембрану 23, которая прогибается и, передавая усилие на шток, открывает клапан 25. Газ от компрессора 26 поступает в камеру 27, затем через кран 14, газораспределительное кольцо 13 и трубку 8 поступает в камеру управления клапана 9. Газ давит на поверхность клапана 4, прижимая его вверх к кольцу толкателя 11. EjianaH перекрывает выхлопные отверстия 3, а толкатель 11 поднимается вверх, открывая вход сжатого газа через рабочую камеру 5, прорези в толкателе 13, газораспределительное кольцо 7, в накопитель 6. Через зазор между газоподводяшей трубкой 8 и стенками отверстия в клапане газ постепенно заполняет рабочую камеру 5 и емкость - накопитель 6 до давления, необходимого для разрушения грунта

соответствующей прочности. Камера 10 посредством трубопровода и газораспределительного кольца 16, заполняется газом до такого же давления. При достижении рабочим органом с выхлопными отверстиями 3 необходимой глубины, срабатывает электромагнитный пневматический кран 14, который отключает подачу газа от компрессора 26 к рабочему органу и соединяет камеру управления 9 с атмосферой (поз.2). За счет перепада давлений на поверхностях рабочего клапана 4 последний резко перемещается вниз и открывает выхлопные окна 3, происходит импульсное истечение газа в грунт и его разрущение. После разрушения грунта импульсом газа, давление в камере 5 и емкости 6 резко падает, а давление газа в камере 10 через поршень 12 передается на толкатель 11, последний под действием этой силы перемещается вниз и своими уплотнительными кольцами 17 и 18 перекрывает выхлопные отверстия 3 и отверстия, через которые истекает газ из накопителя 6, и, следовательно, прекращает истечение газа из камер 5 и 6. Рабочий процесс заканчивается.

Использование заявляемого рыхлителя позволяет снизить энергоемкость процесса разрушения грунта, так как, во-первых, в рабочую камеру и накопитель при помоищ редукционного мембранного клапана закачивается газ, давление которого необходимо для разрушения грунга данной прочности; во-вторых, при резком падении давления газа, в результате разрзопения грунта, толкатель своими злплотнительными кольцами перекрывает газ на выходе из рабочей камеры и накопителя, исключая непроизводительные утечки газа в атмосферу.

Claims (2)

1. Газоимпульсный рыхлитель, содержащий гидропривод, компрессор и рабочий орган в виде трубчатого корпуса с рабочим наконечником, имеющий вблизи последнего выхлопные отверстия и перекрывающий их клапан, а также помещенный внутрь корпуса, коаксиально ему, трубчатый полый цилиндр, газораспределительную систему с газопроводами, клапанным механизмом и рабочими камерами, отличающийся тем, что в нем со стороны, противолежащей рабочему наконечнику, имеется поршень, расположенный на трубчатом цилиндре внутри корпуса, которой выполнен перемещаемым по типу толкателя, и имеет на внешней поверхности уплотнительные кольца для перекрывания выхода сжатого газа, а в цилиндре сверху - прорези, вертикально вытянутые для впуска газа, протяженность которых соизмерима с ходом поршня, и камера управления поршнем, находящаяся в верхней части рабочего органа, причем через поршень пропущена газопроводящая трубка, а вторая рабочая камера вынесена за корпус и служит накопителем.

2. Газоимпульсный рыхлитель по п.1, отличающийся тем, что он имеет редукционный клапан, состоящий из двух мембран, соединенных с клапаном для подачи сжатого воздуха от компрессора.