RU1788158C - Устройство дл образовани скважин в грунте - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : устройство содержит полый корпус с кольцевой расточкой , боек с выступом на его штоке, поршень с выступом, камеру рабочего хода, трубчатый золотник с выступом дл  размещени  в кольцевой расточке корпуса, подвижную перемычку , напорную гидравлическую камеру, сливную гидравлическую камеру, сливную полость, напорную полость, гидроцилиндры , упорные лыжи и гидрораспределитель. Гидроцилиндры размещены в хвостовой части корпуса и симметрично относительно продольной оси корпуса. Корпус каждого гидроцилиндра жестко соединен с корпусом устройства. Упорные лыжи расположены на конце штока соответствующего гидроцилиндра. Рабочие полости каждого гидроцилиндра через гидрораспределитель гидравлически соединены с напорной и сливной гидромагистрал ми. Полость управлени  гидрораспределител  гидравлически соединена с напорной гидравлической камерой. Продольна  ось каждого гидроцилиндра расположена к продольной оси корпуса устройства под углом, вершина которого ориентирована в сторону головной части корпуса. 1 ил. ел с

Description

Изобретение относитс  к строительству , в частности к конструкци м гидропневматических устройств дл  образовани  скважин в грунте, и может быть использовано дл  бестраншейной прокладки различных инженерных коммуникаций.

Известен пробойник дл  образовани  скважин в грунте, включает корпус, в котором установлен пневматический ударный механизм имеющий рабочую камеру. Пробойник имеет распорный механизм, на концах которого обращенных к стенкам скважины, монтированы тормозные лыжи.

Известен также гидропневматический ударный механизм, прин тый нами за прототип , содержащий цилиндр, в котором размещен аксиально подвижный боек,

образующий с ним напорную и сливную гидравлические камеры, последн   отделена от напорной подвижной перемычкой, взаимодействующей с золотником, последний расположен между ней и поршнем бойка и сопр жен с внутренней поверхностью цилиндра , образу  с ней сливную полость, где размещена пружина, и напорную полость, периодически сообщаемые через отверсти  в золотнике со сливной и напорной магистрал ми .

Описанное устройство под действием периодических ударов бойка по передней части корпуса продвигаетс  в грунте, уплотн   его в стенки образуемой скважины. При этом, об зательным условием продвижени  устройства в грунте  вл етс  недопустиVI

00

00

ел

00

мость превышени  реакции отдачи, периодически по вл ющейс  в период рабочего хода бойка и действует на корпус в направлении , противоположном его продвижению , по отношению к силе трени  корпуса о грунт. В противном случае, корпус перед каждым ударом под действием реакции отдачи будет отходить от забо  скважины и эффективность проходки снизитс .

В.известном устройстве создание дополнительного сопротивлени  движению корпуса из скважины возможно за счет увеличени  силы трени  корпуса о грунт путем удлинени  корпуса. Однако увеличение длины корпуса нецелесообразно, исход  изтех- нологических соображений запуска устройства (обуславливает увеличение длины траншеи, в которую перед запуском устанавливаетс  устройство), ут желени  массы неподвижных частей устройства по отношению к массе бойка, что снижает эффективность ударов и производительность проходки, а также вследствие повышени  сопротивлени  внедрению корпуса в грунт при ударе за счет увеличени  силы трени .

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности работы устройства за счет увеличени  сопротивлени  обратному перемещению корпуса.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  образовани  скважин в грунте, включающее полый корпус с кольцевой расточкой, расположенный во внутренней полости корпуса с возможностью продольного перемещени  боек с выступом на его штоке, закрепленный на свободном конце штока поршень с выступом, образованную стенками корпуса и торцом поршн  камеру рабочего хода дл  размещени  сжатого газа, расположенный во внутренней полости корпуса коаксиально штоку и установленный с-возможностью взаимодействи  с выступом на поршне трубчатый золотник с расположенным на его наружной боковой поверхности кольцевым выступом дл  размещени  в кольцевой расточке корпуса, размещенную на штоке с возможностью ограниченного перемещени  подвижную перемычку, котора  установлена с возможностью взаимодействи  с выступом на бойке и с золотником, образованную торцом поршн , стенками корпуса и торцом перемычки напорную гидравлическую камеру , котора  через золотник сообщена с напорной гидромагистралью или со сливной гидромагистралью, образованную торцом бойка, стенками корпуса и торцом перемычки сливную гидравлическую камеру , котора  сообщена со сливной гидромагистралью , образованную наружной

поверхностью золотника, одним торцом кольцевого выступа на золотнике и расточкой в корпусе сливную полость, в которой размещена пружина дл  перемещени  золотника и котора  сообщена со сливной гидромагистралью , и образованную наружной поверхностью золотника, вторым торцом кольцевого выступа на золотнике и расточкой в корпусе напорную полость, котора 

0 через радиальное отверстие в золотнике сообщена с напорной гидравлической камерой , устройство снабжено размещенными в хвостовой части корпуса и расположенными симметрично относительно продольной оси

5 корпуса гидроцилиндрами, корпус каждого из которых жестко соединен с корпусом устройства , расположенными на конце штока соответствующего гидроцилиндра упорными лыжами дл  взаимодействи  со стенками

0 скважины и гидрораспределителем с полостью управлени  дл  перемещени  его золотника , при этом рабочие полости каждого гидроцилиндра через гидрораспределитель гидравлически соединены с напорной

5 и сливной гидромагистрал ми, а полость управлени  дл  перемещени  золотника гидрораспределител  гидравлически соединена с напорной гидравлической камерой, причем продольна  ось каждого гидроци0 линдра расположена к продольной оси корпуса под углом, вершина которого ориентирована в сторону головной части корпуса.

Сопоставительный анализ за вл емого

5 решени  с прототипом показывает, что за вл емое решение отличаетс  от известного тем, что устройство снабжено размещенными в хвостовой части корпуса и расположенными симметрично относитель0 но продольной оси корпуса гидроцилиндрами , корпус каждого из которых жестко соединен с корпусом устройства, располо- женными на конце штока соответствующего гидроцилиндра упорными лыжами дл  вза5 имодействи  со стенками скважины и гидрораспределителем с полостью управлени  дл  перемещени  его золотника.

Сравнение за вл емого решени  с другими техническими решени ми показывает,

0 что рабочие полости каждого гидроцилиндра через гидрораспределитель гидравлически соединены с напорной и сливной, гидромагистрал ми, а полость управлени  дл  перемещени  золотника гидрораспре5 делител  гидравлически соединена с напорной гидравлической камерой, причем продольна  ось каждого гидроцилиндра расположена к продольной оси корпуса под углом, вершина которого ориентирована в сторону головной части корпуса.

Изобретение по сн етс  чертежом, на котором представлена гидрокинематическа  схема устройства,

Устройство дл  образовани  скважин в грунте включает корпус 1, боек 2 с выступом 3 на штоке 4, поршень 5 с выступом 6, подвижную перемычку 7 с упорами, трубчатый золотник 8, расположенный коаксиально бойку 2 между перемычкой 7 и поршнем 5, и пружину сжати  9, Корпус 1 и боек 2 в совокупности образуют камеру 10 рабочего хода, заполненную сжатым до определенного давлени  газом, напорную 11 и сливную 12 гидравлические камеры, соединенные соответственно с напорной 13 и сливной 14 магистрал ми.

Трубчатый золотник 8 совместно с корпусом 1 образует кольцевую напорную полость 15, соединенную через отверстие 16с напорной камерой 11, и кольцевую сливную полость 17, соединенную через отверстие 18со сливной магистралью 14. Отверстие 19 в корпусе 1 соединено со сливной камерой 12 и слизной магистралью 14, а отверстие 20 - с напорной магистралью 13.

В хвостовой части устройства расположены гидроцилиндры 21 с упорными лыжами 22 и двухпозиционный золотник 23 гидравлического управлени  ими по положению трубчатого золотника 8. Гидроцилиндры расположены под углом к направлению проходки скважины,

В верхней полости золотника 23 установлена пружина 24, а нижн   полость 25 сообщена магистралью 26 с камерой 11 механизма .

В зависимости от положени  трубчатого золотника 8 золотник 23 управлени  гидроцилиндрами 21, перемеща сь вверх или вниз, соответственно попеременно соедин ет их штоковые и поршневые полости с напорной 13 или сливной 14 магистрал ми.

Устройство работает следующим образом .

Первоначально под действием давлени  сжатого газа, наход щегос  в камере 10 рабочего хода, боек 2 находитс  в крайнем левом положении. Подвижна  перемычка 7 и трубчатый золотник 8 также наход тс  в крайнем левом положении. При этом отверстие 19 в корпусе перекрыто трубчатым золотником , а напорна  гидравлическа  полость 11 соединена через отверстие 20 с напорной магистралью 13.

Золотник 23 управлени  гидроцилиндрами 21 находитс  в крайнем нижнем положении и соедин ет штоковые полости со сливной 14, а поршневые полости с напорной 13 магистрал ми. При этом упорные лыжи 22 прижаты к стенкам скважины.

Под действием давлени  жидкости, поступающей з напорную камеру 11, происходит взвод бойка 2 и сжатие газа в камере рабочего хода 10, и одновременна  подача

жидкости в полость 25 золотника 23. За счет этого золотник перебрасываетс  в верхнее положение, сжима  пружину 24. Штоковые полости гидроцилиндров 21 сообщаютс  с напорной магистралью 13, а

0 поршневые - со сливной 14. Упорные лыжи 22 отжимаютс  от стенок скважины одновременно с этим трубчатый золотник 8 удерживаетс  в крайнем левом положении за счет давлени  жидкости в кольцевой напор5 ной полости 15, сообщаемой через отверстие 16 с напорной камерой 11.

В конце взвода боек 2 посредством выступа 3 перемещает подвижную перемычку 7 вправо, а она, в свою очередь, упорами

0 также перемещает вправо трубчатый золотник 8. При этом происходит вытеснение жидкости из кольцевой напорной полости 15 через отверстие 16 в напорную камеру 11, открытие трубчатым золотником отвер5 сти  19 и одновременное перекрытие им отверсти  20, то есть соединение напорной камеры 11 со сливной камерой 12 и сливной магистралью 14 и отсоединение от напорной магистрали 13. Боек тормозитс  и пол0 учает возможность двигатьс  влево под действием давлени  сжатого газа в камере рабочего хода 10.

При падении давлени  в напорной камере 11, а соответственно в соединенной с

5 ней нижней полости 25 золотника 23, последний , под действием жесткости пружины 24 переключаетс  в крайнее нижнее положение , соедин   штоковые полости гидроцилиндров 21 со сливной 14, а их

0 поршневые полости с напорной магистралью 13. Гидроцилиндры 21 выдвигаютс  до упора упорных лыж 22 в стенки скважины .

Боек, под действием давлени  сжатого

5 газа в камере рабочего хода 10 совершает

рабочий ход и разгон етс  влево, вытесн  

рабочую жидкость из напорной камеры 11 в

« сливную камеру 12 и сливную магистраль

14. Трубчатый золотник при этом под дейст0 вием пружины сжати  9 удерживаетс  в крайнем правом положении.

Реакци  отдачи, действующа  на корпус 1 вправо и равна  по величине результирующей силе, действующей на боек 2 со

5 стороны сжатого газа в камере рабочего хода 10, компенсируетс  силой трени  о грунт корпуса 1, а также упорных лыж 22. В результате через корпус 1 не перемещаетс  из скважины. Напротив, за счет тангенциальной составл ющей усили  гидроцилиндров,

действующего на стенки скважины, корпус 1 поджимаетс  к забою.

В конце рабочего хода боек выступом 6 перемещает трубчатый золотник 8, а соответственно и подвижную перемычку 7 влево , сжима  пружину 9 и вытесн   жидкость из кольцевой сливной полости 17 через отверстие 18 в сливную магистраль 14. При этом перекрываетс  отверстие 19 и открываетс  отверстие 20 в корпусе 1 механизма, напорна  камера 11 вновь соедин етс  с напорной магистралью 13 и давление рабочей жидкости по магистрали 24 передаетс  золотнику 23 управлени  гидроцилиндрами . В результате переключени  золотника 23 в крайнее верхнее положение штоковые полости гидроцилиндров 21 вновь соедин ютс  с напорной, а поршневые полости со сливной магистрал ми, Гидроцилиндры перемещаютс  в исходное положение, отодвига  упорные лыжи 22 от стенок скважины. Боек 2, нанос  удар по корпусу 1, перемещает его влево. Далее цикл повтор етс .

Таким образом, периодически при рабочем ходе бойка гидроцилиндры выдвигаютс , обеспечива  дополнительное сопротивление возможному перемещению корпуса ударного механизма от забо  под действием реакции отдачи движущегос  бойка.

Величина дополнительного сопротивлени  R складываетс  из тангенциальной составл ющей Fr усили  гидроцилиндров и силы трени  упорных лыж о грунт FTp.n.:R Fr + Ртр.л- Если гидроцилиндры наклонены по отношению к направлению проходки под углом а и развивают усилие F, то Fr Fcos a , а Ртр.л. Ffsin a . Следовательно R F (cos a +fsina ).

Таким образом, по вл етс  возможность за счет повышени  давлени  газа в камере рабочего хода увеличить реакцию отдачи до значени 

R FTp.K. + F(cos a + fsin a ), где Ftp.к. - сила трени  корпуса о стенки скважины.

А это, в свою очередь, обуславливает повышение эффективности работы устройства .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  образовани  скважин в грунте, включающее полый корпус с кольцевой расточкой, расположенный во внутренней полости корпуса с возможностью продольного перемещени  боек с выступом на его штоке, закрепленный на свободном конце штока поршень с выступом, образованную стенками корпуса и торцом поршн 

   камеру рабочего хода дл  размещени  сжатого газа, расположенный во внутренней полости корпуса коаксиально штоку и установленный с возможностью взаимодейст- ви  с выступом на поршне трубчатый золотник с расположенным на его наружной боковой поверхности кольцевым выступом дл  размещени  в кольцевой расточке корпуса , размещенную на штоке с возможностью ограниченного перемещени  и подвижную перемычку, котора  установлена с возможностью взаимодействи  с выступом на бойке и с золотником, образованную торцом поршн , стенками

   корпуса и торцом перемычки напорную гидравлическую камеру, котора  через золотник сообщена с напорной гидромагистралью или со сливной гидромагистралью , образованную торцом бойка,

   стенками корпуса и торцом перемычки сливную гидравлическую камеру, котора  сообщена со сливной гидромагистралью, образованную наружной поверхностью золотника , одним торцом кольцевого выступа

   на золотнике и расточкой в корпусе сливную полость, в которой размещена пружина дл  перемещени  золотника и котора  сообщена со сливной гидромагистралью, и образованную наружной поверхностью золотника,

   вторым торцом кольцевого выступа на золотнике и расточкой в корпусе напорную полость, котора  через радиальное отверстие в золотнике сообщена с напорной гидравлической камерой, отличающеес 

   тем, что, с целью повышени  эффективности его работы за счет увеличени  сопротивлени  обратному перемещению корпуса, оно снабжено размещенными в хвостовой части корпуса и, расположенными симметрично

   относительно продольной оси корпуса гидроцилиндрами , корпус каждого из которых жестко соединен с корпусом устройства, расположенными на конце штока соответствующего гидроцилиндра упорными лыжами

   дл  взаимодействи  со стенками скважины и гидрораспределителем с полостью управлени  дл  перемещени  его золотника, при этом рабочие полости каждого гидроцилиндра через-гидрораспределитель гидравлически соединены с напорной и сливной гидромагистрал ми, а полость управлени  дл  перемещени  золотника гидрораспределител  гидравлически соединена с напорной гидравлической камерой, причем

   продольна  ось каждого гидроцилиндра расположена к продольной оси корпуса под углом, вершина которого ориентирована в сторону головной части корпуса.