RU194536U1

RU194536U1 - Adjustable Vacuum Impact Machine

Info

Publication number: RU194536U1
Application number: RU2019135383U
Authority: RU
Inventors: Андрей Константинович Ткачук
Priority date: 2019-11-06
Filing date: 2019-11-06
Publication date: 2019-12-13

Abstract

Полезная модель относится к горному делу - к машинам ударного действия, применяются при отбойке монолитов, для разрушения устаревших фундаментов при реконструкции зданий и забивке свай, а также в сейсморазведке как источник возбуждения сейсмических волн на малых глубинах. Машина содержит корпус и размещенный в нем ударник, образующие нижнюю и верхнюю камеры, вакуум-компрессор, соединенный с верхней камерой, рабочий инструмент, при этом нижняя камера соединена с атмосферой, гравитационный переключатель и инерционно-фрикционный клапан, размещенный в верхней части корпуса и содержащий подпружиненные золотник с фрикционной втулкой-седлом. Золотник соединен с элементом переключения инерционно-фрикционного клапана, связанным с гравитационным переключателем, установленным с возможностью периодического взаимодействия через упомянутый элемент с ударником. Указанный элемент выполнен в виде стержня, а гравитационный переключатель установлен в верхней его части с возможностью перемещения по нему. Технический результат – эффективное и надежное переключение с прямого хода на обратный и наоборот за счет отказа от использования в конструкции для этого гибких элементов и их креплений к жестким деталям машины. 3 ил.The utility model relates to mining - to shock machines, used for breaking monoliths, to destroy obsolete foundations during reconstruction of buildings and driving piles, as well as in seismic exploration as a source of excitation of seismic waves at shallow depths. The machine comprises a housing and a striker placed therein, forming the lower and upper chambers, a vacuum compressor connected to the upper chamber, a working tool, the lower chamber being connected to the atmosphere, a gravity switch and an inertia-friction valve located in the upper part of the housing and containing spring-loaded spool with friction sleeve-seat. The spool is connected to an inertia-friction valve switching element associated with a gravity switch mounted to intermittently interact through said element with a hammer. The specified element is made in the form of a rod, and a gravitational switch is installed in its upper part with the possibility of movement along it. EFFECT: effective and reliable switching from forward to reverse and vice versa due to the refusal to use flexible elements in the structure for this purpose and their fastenings to hard parts of the machine. 3 ill.

Description

Техническое решение относится к горному делу, а именно к машинам ударного действия, и может найти применение при отбойке монолитов, для разрушения устаревших фундаментов при реконструкции зданий и забивке свай, а также в сейсморазведке как источник возбуждения сейсмических волн на малых глубинах.The technical solution relates to mining, namely to shock machines, and can be used for breaking monoliths, for destroying obsolete foundations during reconstruction of buildings and driving piles, as well as in seismic exploration as a source of excitation of seismic waves at shallow depths.

Известна компрессионно-вакуумная машина ударного действия по патенту РФ № 2455444, кл. Е21В 1/00, В25D 11/00, опубл. в БИ № 19, 10.07.2012, первый вариант, содержащая корпус и размещенный в нем ударник, образующие нижнюю и верхнюю камеры, вакуум-компрессор, соединенный с верхней камерой, фиксатор для ударника, установленный в верхней части корпуса, и рабочий инструмент. Машина оснащена блоком управления, соединенным с вакуум-компрессором, а фиксатор для ударника выполнен в виде магнита с управляющей катушкой, соединенной с блоком управления, при этом нижняя камера соединена с атмосферой.Known compression-vacuum shock machine according to the patent of the Russian Federation No. 2455444, class. Е21В 1/00, В25D 11/00, publ. in BI No. 19, July 10, 2012, the first version comprising a housing and a drummer located therein, forming the lower and upper chambers, a vacuum compressor connected to the upper chamber, a striker for the hammer mounted in the upper part of the housing, and a working tool. The machine is equipped with a control unit connected to a vacuum compressor, and the clamp for the hammer is made in the form of a magnet with a control coil connected to the control unit, while the lower chamber is connected to the atmosphere.

Общими признаками аналога и предлагаемого технического решения являются: корпус, размещенный в нем ударник, образующие нижнюю и верхнюю камеры, рабочий инструмент, при этом нижняя камера соединена с атмосферой, а верхняя – с вакуум-компрессором.Common features of the analogue and the proposed technical solution are: a housing, a drummer located in it, forming the lower and upper chambers, a working tool, while the lower chamber is connected to the atmosphere, and the upper one is connected to a vacuum compressor.

Недостатком данной компрессионно-вакуумной машины ударного действия является сложность исполнения из-за использования электронного (блока управления) и магнитного (фиксатор с электрической катушкой) оборудования, что неизбежно ведет к повышению стоимости машины и вероятности её поломок.The disadvantage of this compression-vacuum impact machine is the difficulty of execution due to the use of electronic (control unit) and magnetic (latch with an electric coil) equipment, which inevitably leads to an increase in the cost of the machine and the likelihood of breakdowns.

Кроме того, как показывают экспериментальные исследования, даже оснащение её рабочего инструмента магнитом с управляющей катушкой не только повышает сложность конструкции, её стоимость и вероятность поломок, но также не предотвращает основной недостаток – повторный удар (отскок) ударника, присущий многим машинам ударного действия и являющийся причиной остаточного давления рабочей среды на ударник, что неприемлемо в таких областях применения как сейсморазведка.In addition, experimental studies show that even equipping its working tool with a magnet with a control coil not only increases the complexity of the structure, its cost and the likelihood of breakdowns, but also does not prevent the main drawback - the re-strike (rebound) of the hammer, which is inherent in many impact machines and is the cause of the residual pressure of the working medium on the hammer, which is unacceptable in applications such as seismic exploration.

Наиболее близкой по технической сущности и совокупности существенных признаков является вакуумная машина ударного действия по патенту на полезную модель № 163465, кл. Е21В 1/12, опубл. в БИ № 20, 20.07.2016г., содержащая корпус и размещенный в нем ударник, образующие нижнюю и верхнюю камеры, вакуум-компрессор, соединенный с верхней камерой, рабочий инструмент, при этом нижняя камера соединена с атмосферой. Упомянутая машина снабжена гравитационным переключателем и инерционно-фрикционным клапаном, размещенным в верхней части корпуса и содержащим подпружиненный золотник с фрикционной втулкой-седлом, при этом подпружиненный золотник в нижней части соединен с верхней частью элемента, выполненного гибким и связанного нижней частью с гравитационным переключателем, установленным с возможностью периодического взаимодействия с ударником.Closest to the technical nature and combination of essential features is a vacuum percussion machine according to the patent for utility model No. 163465, class. Е21В 1/12, publ. in BI No. 20, 07/20/2016, containing a body and a drummer located inside it, forming the lower and upper chambers, a vacuum compressor connected to the upper chamber, a working tool, while the lower chamber is connected to the atmosphere. The said machine is equipped with a gravity switch and an inertia-friction valve located in the upper part of the housing and containing a spring-loaded spool with a friction sleeve-saddle, while the spring-loaded spool in the lower part is connected to the upper part of the element, which is flexible and connected by the lower part with a gravity switch installed with the possibility of periodic interaction with the drummer.

Общими признаками прототипа и предлагаемого технического устройства являются: корпус и размещенный в нем ударник, образующие нижнюю и верхнюю камеры, вакуум-компрессор, соединенный с верхней камерой, рабочий инструмент, при этом нижняя камера соединена с атмосферой, гравитационный переключатель и инерционно-фрикционный клапан, размещенный в верхней части корпуса и содержащий подпружиненный золотник с фрикционной втулкой-седлом, при этом подпружиненный золотник соединен с элементом, связанным с гравитационным переключателем, установленным с возможностью периодического взаимодействия через упомянутый элемент с ударником.Common features of the prototype and the proposed technical device are: a body and a drummer located therein, forming the lower and upper chambers, a vacuum compressor connected to the upper chamber, a working tool, while the lower chamber is connected to the atmosphere, a gravity switch and an inertial-friction valve, placed in the upper part of the housing and containing a spring-loaded spool with a friction sleeve-saddle, while the spring-loaded spool is connected to an element associated with a gravity switch ennym to periodically interact through said element with a hammer.

Недостатком прототипа является нечеткость переключения машины с прямого хода на обратный, что обосновано упругими свойствами гибкого элемента, приводящими к нестабильности перекрывания верхней камеры при срабатывании гравитационного переключателя, что снижает эффективность работы машины. Кроме того, гибкий элемент в процессе постоянных динамических нагрузок теряет свои упругие свойства, что приводит к его износу и дальнейшей поломке, резко снижая надежность работы машины. Крепления гибкого элемента (тросиков или веревок) к золотнику и гравитационному переключателю также в процессе ударных нагрузок подвержены износу и поломке, что снижает надежность работы вакуумной машины ударного действия.The disadvantage of the prototype is the inaccuracy of switching the machine from direct to reverse, which is justified by the elastic properties of the flexible element, leading to instability of the overlapping of the upper chamber when the gravity switch is triggered, which reduces the efficiency of the machine. In addition, the flexible element in the process of constant dynamic loads loses its elastic properties, which leads to its wear and further breakdown, dramatically reducing the reliability of the machine. The fastenings of the flexible element (cables or ropes) to the spool and the gravity switch are also subject to wear and breakage during shock loads, which reduces the reliability of the vacuum impact machine.

Проблема заключается в создании регулируемой вакуумной ударной машины, в которой предусмотрено эффективное и надежное переключение с прямого хода на обратный и наоборот за счет отказа от использования в конструкции для этого гибких элементов и их креплений к жестким деталям машины.The problem lies in the creation of an adjustable vacuum percussion machine, which provides an effective and reliable switch from forward to reverse and vice versa due to the rejection of the use of flexible elements in the structure and their fastenings to the rigid parts of the machine.

Проблема решается тем, что в регулируемой вакуумной ударной машине, содержащей корпус и размещенный в нем ударник, образующие нижнюю и верхнюю камеры, вакуум-компрессор, соединенный с верхней камерой, рабочий инструмент, при этом нижняя камера соединена с атмосферой, гравитационный переключатель и инерционно-фрикционный клапан, размещенный в верхней части корпуса и содержащий подпружиненные золотник с фрикционной втулкой-седлом, при этом указанный золотник соединен с элементом переключения инерционно-фрикционного клапана, связанным с гравитационным переключателем, установленным с возможностью периодического взаимодействия через упомянутый элемент с ударником, согласно техническому решению указанный элемент выполнен в виде стержня, а гравитационный переключатель установлен в верхней его части с возможностью перемещения по нему.The problem is solved in that in an adjustable vacuum percussion machine containing a housing and a drummer located inside it, forming the lower and upper chambers, a vacuum compressor connected to the upper chamber, a working tool, while the lower chamber is connected to the atmosphere, a gravity switch and an inertial a friction valve located in the upper part of the housing and containing a spring-loaded spool with a friction sleeve-seat, while the specified spool is connected to the switching element of the inertial friction valve associated gravity switch set to periodically interact through said element with a hammer, according to technical solution, said member is a rod, and gravity switch mounted in the upper part thereof movably thereon.

Выполнение элемента переключения инерционно-фрикционного клапана в виде стержня позволяет исключить изменение его свойств, размеров и т.д. в процессе работы в отличие от гибкого элемента в прототипе. Такая конструкция упомянутого элемента обеспечивает надежное и стабильное взаимодействие золотника с втулкой-седлом, и как следствие, повышает эффективность и надежность работы машины.The implementation of the switching element of the inertial friction valve in the form of a rod eliminates the change in its properties, sizes, etc. in the process, unlike the flexible element in the prototype. This design of the said element provides reliable and stable interaction of the spool with the sleeve-seat, and as a result, increases the efficiency and reliability of the machine.

Перемещение гравитационного переключателя по жесткому элементу дает возможность не только регулировать энергию наносимого по рабочему инструменту удара, подавая вакуум в верхнюю камеру в необходимый момент времени, но также предотвращать и повторный удар путем предварительной подачи вакуума в верхнюю камеру и «подхвата» ударника, что особенно важно при сейсморазведке. Перечисленная совокупность признаков повышает эффективность и надежность предлагаемой регулируемой вакуумной ударной машины.Moving the gravitational switch along the rigid element makes it possible not only to regulate the energy of the blow applied to the working tool by applying a vacuum to the upper chamber at the right time, but also to prevent a second blow by preliminary applying vacuum to the upper chamber and “picking up” the hammer, which is especially important during seismic exploration. The listed set of features increases the efficiency and reliability of the proposed adjustable vacuum percussion machine.

Сущность технического решения поясняется примером конкретного исполнения регулируемой вакуумной ударной машины и чертежами фиг. 1-3, где на фиг. 1 изображена схема регулируемой вакуумной ударной машины в исходном положении, продольный разрез, на фиг.2 - то же при движении ударника вверх, на фиг. 3 – то же в верхнем положении ударника.The essence of the technical solution is illustrated by an example of a specific embodiment of an adjustable vacuum percussion machine and the drawings of FIG. 1-3, where in FIG. 1 shows a diagram of an adjustable vacuum percussion machine in its initial position, a longitudinal section, in Fig.2 - the same when the striker moves upward, in Fig. 3 - the same in the upper position of the hammer.

Регулируемая вакуумная ударная машина содержит корпус 1 (фиг.1-3) и размещенный в нем ударник 2, образующие нижнюю 3 и верхнюю 4 камеры, вакуум-компрессор 5, соединенный с верхней камерой 4, рабочий инструмент 6. Нижняя камера 3 соединена каналом 7 с атмосферой. В верхней части корпуса 1 размещен инерционно-фрикционный клапан 8 (далее – клапан 8), содержащий золотник 9 с фрикционной (например, резиновой) втулкой-седлом 10, подпружиненные пружиной 11. Золотник 9 клапана 8 выполнен со сквозным продольным отверстием (поз. не обозначено) для размещения в нем элемента 12 переключения клапана 8 (далее – элемент 12). На элементе 12, выполненном в виде стержня, в верхней его части установлен гравитационный переключатель 13 большего диаметра, чем диаметр упомянутого отверстия в золотнике 9. Гравитационный переключатель 13 установлен с возможностью периодического взаимодействия через элемент 12 с ударником 2. При этом гравитационный переключатель 13 может перемещаться по элементу 12, например, посредством резьбы 14. Канал 15 соединен с верхней камерой 4 и с атмосферой.The adjustable vacuum percussion machine comprises a housing 1 (Figs. 1-3) and a hammer 2 located therein, forming the lower 3 and upper 4 chambers, a vacuum compressor 5 connected to the upper chamber 4, a working tool 6. The lower chamber 3 is connected by a channel 7 with the atmosphere. In the upper part of the housing 1 there is an inertial-friction valve 8 (hereinafter referred to as valve 8) containing a spool 9 with a friction (e.g. rubber) sleeve-seat 10, spring-loaded with a spring 11. The spool 9 of the valve 8 is made with a through longitudinal hole (pos. indicated) for placement in it of the element 12 switch valve 8 (hereinafter - element 12). On the element 12, made in the form of a rod, in its upper part there is a gravitational switch 13 of a larger diameter than the diameter of the aperture in the spool 9. The gravitational switch 13 is installed with the possibility of periodic interaction through the element 12 with the hammer 2. In this case, the gravitational switch 13 can move on element 12, for example, by means of thread 14. Channel 15 is connected to the upper chamber 4 and to the atmosphere.

Машина работает следующим образом. В исходном положении клапан 8 открыт (фиг. 1) и верхняя камера 4 через канал 15 соединена с атмосферой. Ударник 2 находится на рабочем инструменте 6. Гравитационный переключатель 13, расположенный на резьбе 14 элемента 12 опирается на клапан 8. Включают вакуум-компрессор 5. Вручную нажимают на клапан 8 (элемент 12) вниз до упора, преодолевая сопротивление пружины 11. Фрикционная втулка-седло 10 золотника 9 перекрывает канал 15. Верхняя камера 4 отсекается от атмосферы. Благодаря работе вакуум-компрессора 5 в верхней камере 4 возникает вакуум. За счет разницы давлений в этих камерах 3 и 4 ударник 2 движется вверх (фиг. 2). На заданной высоте подъема ударник 2 подхватывает снизу элемент 12, свободно расположенный в отверстии золотника 9 клапана 8, и движется вверх вместе с ним и расположенным на элементе 12 гравитационным переключателем 13. В верхнем положении ударник 2 выталкивает фрикционную втулку-седло 10 золотника 9 из канала 15 (фиг. 3). Канал 15 открывается и верхняя камера 4 соединяется с атмосферой. Ударник 2 под действием силы тяжести падает вниз вместе с элементом 12 и расположенным на нем гравитационным переключателем 13. На заданной высоте элемент 12 останавливается, гравитационный переключатель 13 ударом вбивает фрикционную втулку-седло 10 золотника 9 в канал 15 и верхняя камера 4 перекрывается от атмосферы. Ударник 2 продолжает движение вниз и в конце рабочего хода наносит удар по рабочему инструменту 6. Ещё до удара в верхней камере 4 начинает образовываться вакуум. Повторного удара не происходит, поскольку ударник 2 подхватывается вакуумом в верхней камере 4 и движется вверх. Цикл повторяется в автоматическом режиме до тех пор, пока не выключат вакуум-компрессор 5 или механически не зафиксируют клапан 8 в верхнем положении. Перемещая гравитационный переключатель 13 вверх или вниз по резьбе 14 элемента 12 можно очень точно регулировать энергию удара машины.The machine operates as follows. In the initial position, the valve 8 is open (Fig. 1) and the upper chamber 4 through the channel 15 is connected to the atmosphere. The drummer 2 is located on the working tool 6. The gravity switch 13 located on the thread 14 of the element 12 is supported by the valve 8. The vacuum compressor 5 is turned on. Manually push the valve 8 (element 12) down to the stop, overcoming the resistance of the spring 11. Friction sleeve - the seat 10 of the spool 9 overlaps the channel 15. The upper chamber 4 is cut off from the atmosphere. Due to the operation of the vacuum compressor 5 in the upper chamber 4, a vacuum occurs. Due to the pressure difference in these chambers 3 and 4, the striker 2 moves upward (Fig. 2). At a given lifting height, the hammer 2 picks up from below the element 12, freely located in the bore of the valve 9 of the valve 8, and moves up with it and the gravity switch 13 located on the element 12. In the upper position, the hammer 2 pushes the friction sleeve-seat 10 of the valve 9 from the channel 15 (Fig. 3). Channel 15 opens and the upper chamber 4 is connected to the atmosphere. The hammer 2 under the action of gravity falls down together with the element 12 and the gravity switch 13 located on it. At a given height, the element 12 stops, the gravity switch 13 pushes the friction sleeve-seat 10 of the spool 9 into the channel 15 with a blow and the upper chamber 4 is blocked from the atmosphere. Drummer 2 continues to move downward and at the end of the working stroke strikes the working tool 6. Even before the impact, a vacuum begins to form in the upper chamber 4. Repeated impact does not occur, since the hammer 2 is picked up by vacuum in the upper chamber 4 and moves up. The cycle is repeated in automatic mode until the vacuum compressor 5 is turned off or the valve 8 is mechanically locked in the upper position. By moving the gravity switch 13 up or down the thread 14 of the element 12, the impact energy of the machine can be very precisely controlled.

Claims

An adjustable vacuum percussion machine, comprising a housing and a drummer located inside it, forming the lower and upper chambers, a vacuum compressor connected to the upper chamber, a working tool, while the lower chamber is connected to the atmosphere, a gravity switch and an inertia-friction valve located in the upper parts of the housing and containing a spring-loaded spool with a friction sleeve-saddle, while the specified spool is connected to the switching element of the inertial friction valve associated with the gravity switch a unit installed with the possibility of periodic interaction through said element with a hammer, characterized in that said element is made in the form of a rod, and a gravitational switch is installed in its upper part with the possibility of movement over it.