RU2012801C1

RU2012801C1 - Impact device

Info

Publication number: RU2012801C1
Authority: RU
Inventors: Евгений Степанович Гуменников
Original assignee: Евгений Степанович Гуменников
Priority date: 1992-01-09
Filing date: 1992-01-09
Publication date: 1994-05-15

Abstract

FIELD: construction equipment. SUBSTANCE: impact device has cylindrical body with front and rear covers accommodating in its hollow heavy percussive piston. Percussive piston is made for interaction with working member. Middle part of body has longitudinal steam-passing ducts whose length exceeds length of percussive piston. Body rear cover has steam-accumulating chamber and plunger hydraulic pump connected with electric steam generator by means of valves. EFFECT: higher efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к строительной технике и предназначено для безвзрывной разработки скальных пород в котлованах и траншеях, а также для забивки свай и шпунтов. The invention relates to construction equipment and is intended for the non-explosive development of rock in pits and trenches, as well as for driving piles and sheet piles.

Известно устройство для рыхления высокопрочных грунтов, включающее в себя подвесную на крановых средствах мачту, на которой подвижно закреплен трубчатый дизель-молот, обычно используемый для забивки массивных свай, который оборудован вместо свайного оголовника - долотом . A device is known for loosening high-strength soils, including a mast suspended on crane means, on which a tubular diesel hammer, usually used for driving massive piles, which is equipped with a chisel instead of a pile headband, is movably fixed.

Недостатком устройства является большая масса ударного устройства, использующего для своей полезной работы энергию свободного падения ударного поршня, кроме того, при разработке глубоких котлованов устройство опасно для людей по вредным выхлопам. The disadvantage of this device is the large mass of the percussion device, which uses the energy of free fall of the percussion piston for its useful work, in addition, when developing deep pits, the device is dangerous for people from harmful exhausts.

Известно устройство для разрушения горных пород, которое включает в себя цилиндрический корпус с камерой горения, размещенную в патрубке и направляющем стакане штангу с ударной головкой, а также поршнем, связанным шарнирно со штангой и возвратной пружиной, при этом устройство снабжено упором для автоматического включения ударного механизма с возможностью взаимодействия с системой топливоподачи и зажигания смеси . A device for rock destruction is known, which includes a cylindrical body with a combustion chamber, a rod with a shock head located in a nozzle and a guide cup, and a piston pivotally connected to the rod and a return spring, while the device is equipped with a stop for automatically engaging the shock mechanism with the possibility of interaction with the fuel supply system and ignition of the mixture.

Недостатком изобретения является также экологическая опасность его использования в глубоких котлованах из-за большого объема вредных выхлопов, а также сравнительно невысокая удельная энергия импульса, отнесенная к массе устройства. The disadvantage of the invention is the environmental hazard of its use in deep pits due to the large volume of harmful exhausts, as well as the relatively low specific pulse energy, referred to the mass of the device.

Целью изобретения является повышение удельной мощности рабочих импульсов при снижении экологической опасности. The aim of the invention is to increase the specific power of the working pulses while reducing environmental hazard.

Цель достигается в известном устройстве, содержащем цилиндрический корпус с передней и задней крышкой и с размещенным в его полости поршнем, который выполнен с возможностью взаимодействия с исполнительным органом, а также с газообъемным приводом, канально-клапанную систему газораспределения и управления, в котором исполнительный орган выполнен с возможностью взаимодействия с ударным поршнем посредством паровой подушки, при этом средняя часть цилиндрического корпуса оборудована продольными пароперепускными каналами, длина которых превышает длину ударного поршня, а задняя крышка корпуса оборудована пароаккумулирующей камерой и плунжерным гидронасосом, связанными клапанным способом с электропарогенератором. The goal is achieved in a known device containing a cylindrical body with a front and rear cover and with a piston placed in its cavity, which is configured to interact with an actuator, as well as with a gas-volume drive, a channel-valve gas distribution and control system in which the actuator is made with the possibility of interaction with the shock piston by means of a steam cushion, while the middle part of the cylindrical body is equipped with longitudinal vapor bypass channels, the length of which overshoots the length of the shock piston, and the back cover of the housing is equipped with a steam storage chamber and a plunger hydraulic pump connected by a valve method to an electric steam generator.

Признак перепуска пара в центральной части цилиндра из подпоршневой полости в надпоршневую и обратно через перепускные каналы в момент определенного положения поршня позволяет аккумулировать с помощью паровых подушек кинетическую энергию за несколько циклов с возможностью нанесения особо сильных ударов по исполнительному органу в соответствии с фактической силой сопротивления этому исполнительному органу со стороны внешнего объекта взаимодействия. The sign of steam bypass in the central part of the cylinder from the sub-piston cavity to the supra-piston cavity and back through the bypass channels at the moment of a certain piston position allows the kinetic energy to be accumulated using steam pads in several cycles with the possibility of delivering particularly strong blows to the actuator in accordance with the actual resistance force to this actuator body from the side of an external object of interaction.

Признак использования в качестве привода перегретого пара высокого давления с помощью малогабаритного, но весьма мощного электропарогенератора позволяет уменьшить диаметр корпуса и, следовательно, общие габариты и массу устройства при достижении равных или превышающих прототип уровней энергии импульсов. Кроме того, электропарогенератор обеспечивает экологически безопасную среду в зоне своей работы. The sign of using superheated high pressure steam as a drive with the help of a small-sized, but very powerful electric steam generator allows to reduce the case diameter and, consequently, the overall dimensions and mass of the device when equal or greater than the prototype pulse energy levels are achieved. In addition, the steam generator provides an environmentally friendly environment in the area of its work.

Указанные новые признаки относительно прототипа и относительно данной области техники отвечают критериям изоб- ретения "новизна" и "существенные отличия". These new features relative to the prototype and relative to the technical field meet the criteria of the invention of “novelty” and “significant differences”.

На фиг. 1 дано модифицированное устройство, предназначенное для рыхления скальных грунтов; на фиг. 2 - пример конкретного исполнения электропарогенератора; на фиг. 3 - пример конкретного исполнения исполнительного органа, используемого для забивки свай и шпунтов. In FIG. 1 shows a modified device designed for loosening rocky soils; in FIG. 2 is an example of a specific embodiment of an electric steam generator; in FIG. 3 is an example of a specific embodiment of an executive body used for driving piles and sheet piles.

Ударное устройство включает цилиндрический корпус 1, у которого центральный участок оборудован пароперепускными каналами (шлицами) 2. В корпусе размещен массивный ударный поршень 3. Один из торцов корпуса 1 герметично закрыт крышкой 4, которая в модификации рыхлителя скальных пород оборудована штангой 5 с твердосплавной головкой 6 и с взводным поршнем 7, а в сваебойной модификации крышка 4 переходит в оголовник 8 с винтовыми домкратами 9 для жесткого своего скрепления с концом сваи 10. Кроме того, в этой модификации в крышке 4 монтирован плунжерный золотник 11, у которого подзолотниковая полость связана посредством клапана 12 с паровым приводом. Верхний торец корпуса герметично закрыт задней крышкой 13, оборудованной кольцевой пароаккумулирующей камерой 14 и ударно-плунжерным насосом, состоящим из плунжера 15, плавающего поршня 16, помещенного в нагнетательный канал 17. Полость канала 17 соединена через обратный клапан 18 с водопитающей магистралью 19, а через клапан 20 - с электропарогенератором 21. Камера 14 соединена каналами 22 с надпоршневой полостью корпуса 1, которые нормально перекрываются плотно притертыми стенками плунжера 15. Кроме того, камера 14 посредством клапана 23 по трубопроводу 24 связана с центральной частью полости корпуса 1 через пусковой кран 25 и обратный клапан 26, а также с подпоршневой полостью взводного поршня 7 - посредством клапана 27. Кроме того, центральная часть корпуса 1 оборудована выхлопными клапанами 28, настроенными на определенное давление выхлопа. The percussion device includes a cylindrical body 1, in which the central section is equipped with steam transfer channels (slots) 2. A massive shock piston 3 is placed in the body. One of the ends of the body 1 is hermetically closed by a cover 4, which in the modification of the rock cultivator is equipped with a rod 5 with a carbide head 6 and with a platoon piston 7, and in the piling modification, the cover 4 passes into the headband 8 with screw jacks 9 for its rigid fastening with the end of the pile 10. In addition, in this modification, a plunger is mounted in the cover 4 the first spool 11, which podzolotnikovaya cavity connected via a valve 12 with a steam drive. The upper end of the housing is hermetically closed by a back cover 13, equipped with an annular vapor storage chamber 14 and a shock-plunger pump, consisting of a plunger 15, a floating piston 16, placed in the discharge channel 17. The cavity of the channel 17 is connected through a non-return valve 18 to the water supply line 19, and through the valve 20 - with an electric steam generator 21. The chamber 14 is connected by channels 22 to the supra-piston cavity of the housing 1, which are normally closed by the densely ground walls of the plunger 15. In addition, the chamber 14 is connected via a valve 23 via a pipeline row 24 is connected to the central part of the housing 1 via the starting valve 25 and the check valve 26, and with the subpiston platoon piston cavity 7 - by means of valve 27. Furthermore, the central portion of the body 1 is equipped with exhaust flaps 28 are configured to exhaust a certain pressure.

Электропарогенератор 21 как пример конкретного исполнения включает пучок стальных патрубков 29, концы которых герметично запрессованы в обоймы 30. Внешние торцы обойм 30 герметично закрыты крышками 31, которые фиксируются на обоймах накидными гайками 32. Все патрубки пучка 29 соединены последовательно в единый зигзагообразный канал, в котором между изоляторами 33 натянута струна из высокоомического электропроводника 34. Концы его выведены через уплотнительные пробки 35 и связаны с внешней электросетью 36. Вблизи пробок 35 оба патрубка соединены разветвленным водопроводом 37, а середина общего канала патрубков 29 связана трубопроводом 38 с пароаккумулирующей камерой 15. В сваебойной модификации трубопровод 24 имеет еще одно ответвление 39, соединенное с золотником 11. Поверхность электропарогенератора 21 термоизолируется любым известным способом. The steam generator 21 as an example of a specific embodiment includes a bundle of steel pipes 29, the ends of which are hermetically pressed into cages 30. The outer ends of the cages 30 are hermetically closed by covers 31, which are fixed to the cages with union nuts 32. All of the branch pipes 29 are connected in series into a single zigzag channel, in which between the insulators 33 a string is stretched from a high-resistance electrical conductor 34. Its ends are brought out through sealing plugs 35 and connected to an external power supply network 36. Near the plugs 35, both nozzles are connected by a branched water pipe 37, and the middle of the common channel of the nozzles 29 is connected by a pipe 38 to a steam storage chamber 15. In the piling modification, the pipe 24 has another branch 39 connected to the spool 11. The surface of the electric steam generator 21 is thermally insulated by any known method.

Перед запуском в работу устройства электропарогенератор 21 частично заполняется водой, а исполнительный орган устанавливается с наклоном вниз, после чего устройство включают в электросеть. Вода начинает испаряться, а в свободной от воды части канала пар перегревается, что создает высокое давление в камере 14. Before starting up the operation of the device, the electric steam generator 21 is partially filled with water, and the actuator is installed with a downward inclination, after which the device is connected to the mains. The water begins to evaporate, and in the free part of the channel, the steam overheats, which creates a high pressure in the chamber 14.

Для запуска ударной части поворачивают рукоять крана 25 с возвращением в нейтральное положение и пар по трубопроводу 24 нагнетается в подпоршневое пространство взводного поршня 7 в модификации рыхлителя или непосредственно под ударный поршень 3 в сваебойной модификации. Ударный поршень подбрасывается в сторону плунжера 15. При пересечении участка с пароперепускными каналами (шлицами) 2 часть пара перепускается в надпоршневую полость, которая в конце пути ударного поршня 3 сжимается и тормозит его безударно. Одновременно поршень ударяет в плунжер 15 и этим открывает выход в надпоршневую полость корпуса 1 пару высокого давления по каналам 22. При движении плунжер 15 сжимает пружину перед плавающим поршнем 16 и при достижении некоторого усилия поршень 16, преодолевая встречное усилие обратной пружины, вытесняет порцию воды через клапан 20 в электропарогенератор. При обратном ходе ударного поршня 3 в первую очередь отжимается в исходное положение плунжер 15. Затем отжимается поршень 16 с выполнением всасывания воды из магистрали 19 через обратный клапан 18. To start the shock part, the handle of the crane 25 is rotated to return to the neutral position and the steam is pumped through the pipe 24 into the under-piston space of the cocking piston 7 in the cultivator modification or directly under the shock piston 3 in the pile driving modification. The percussion piston is thrown towards the plunger 15. When the section intersects the steam transfer channels (slots) 2, part of the steam is transferred to the supra-piston cavity, which is compressed at the end of the path of the percussion piston 3 and brakes it unstressed. At the same time, the piston strikes the plunger 15 and thereby opens the high pressure pair through the channels 22 to the over-piston cavity of the housing 1. When moving, the plunger 15 compresses the spring in front of the floating piston 16 and, when a certain force is reached, the piston 16, overcoming the counter-force of the return spring, displaces a portion of water through valve 20 into the steam generator. During the reverse stroke of the shock piston 3, the plunger 15 is first squeezed to its original position. Then the piston 16 is squeezed out to suck water from the line 19 through the check valve 18.

При совмещении поршня 3 с пароперепускными каналами 2 часть пара вновь перепускается в подпоршневую полость, а избыточное давление - сверх отрегулированного пружинами выхлопных клапанов 28, разряжается в атмосферу. В подпоршневой полости паровая подушка образуется между ударным поршневым и взводным поршнем 7 в модификации рыхлителя. Штанга 5 при этом упирается в скальную породу. Если ее сопротивление выше усилия ударного поршня, передаваемого штанге через поршень 7 и паровую подушку, то поршень 2 возвращается на новый цикл для увеличения энергии. Цикл повторяется и более мощный удар внедряет твердосплавную головку в породу и разрушает ее. При этом подпоршневое давление под поршнем 7 возвращает поршню 3 необходимый запас энергии для нового цикла, а поддержание давления под поршнем 7 выполняется автоматически из зоны выхлопа с давлением выхлопа через клапаны односторонней проводимости 26 и 27. When combining the piston 3 with the steam transfer channels 2, part of the steam is again transferred to the sub-piston cavity, and the overpressure, in excess of the exhaust valves 28 adjusted by the springs, is discharged into the atmosphere. In the subpiston cavity, a steam cushion is formed between the piston and the platoon piston 7 in a ripper modification. Rod 5 rests against the rock. If its resistance is higher than the force of the shock piston transmitted to the rod through the piston 7 and the steam cushion, then the piston 2 returns to a new cycle to increase energy. The cycle repeats and a more powerful blow introduces the carbide head into the rock and destroys it. In this case, the piston pressure under the piston 7 returns to the piston 3 the necessary energy reserve for the new cycle, and the pressure under the piston 7 is maintained automatically from the exhaust zone with the exhaust pressure through the one-way conduction valves 26 and 27.

Отключение агрегата выполняется отключением эл. сети. Disconnecting the unit is done by disabling the email. network.

В сваебойной модификации паровая подушка в подпоршневой полости сжимается ударным поршнем на передней крышке 4, а в конце его хода ударно перемещается вниз золотник 11, которым открывается доступ пара высокого давления под поршень из камеры 14. In the piling modification, the steam cushion in the sub-piston cavity is compressed by the shock piston on the front cover 4, and at the end of its stroke, the spool 11, which opens up the access of high pressure steam under the piston from the chamber 14, is pushed down.

В этот момент корпус 1 с оголовником 8 получает мощный реактивный импульс, который загоняет сваю на некоторую величину. Высокое сопротивление грунта свае 10 ограничивает величину погружения за цикл и поршень 3 сохраняет большую часть своей энергии. В следующем цикле в нижнем положении он будет иметь уже почти удвоенную энергию для преодоления сопротив- ления грунта. At this moment, the housing 1 with the headband 8 receives a powerful jet impulse, which drives the pile by a certain amount. The high soil resistance of the pile 10 limits the amount of immersion per cycle and the piston 3 saves most of its energy. In the next cycle in the lower position, it will have almost twice the energy to overcome the resistance of the soil.

Использование изобретения позволяет создавать удары весьма высокой энергии в малогабаритных устройствах, позволяющих применять высокоманевренные манипуляторы и базовые установки, при этом выхлоп устройств полностью безвреден для людей. The use of the invention allows the creation of very high energy impacts in small-sized devices, allowing the use of highly maneuverable manipulators and basic settings, while the exhaust devices are completely harmless to humans.

Claims

SHOCK DEVICE, comprising a cylindrical body with front and rear covers, a shock piston located in the body cavity, mounted to interact with the executive shock body, a gas-volume drive, a channel-valve gas distribution and control system, characterized in that the gas-volume drive is made in the form of an electric steam generator, associated with a steam accumulating chamber and a plunger hydraulic pump located in the back cover of the housing by means of pipelines with valves, while in the middle part The cylindrical body is provided with longitudinal vapor transfer channels, the length of which exceeds the length of the shock piston, and the Executive shock body is installed with the possibility of interaction with the shock piston through the steam cushion.