RU2059763C1

RU2059763C1 - Device of impact action

Info

Publication number: RU2059763C1
Application number: RU93029823A
Authority: RU
Inventors: А.Д. Костылев; А.Д. Терсков; Б.Н. Смоляницкий; В.П. Гилета
Original assignee: Институт горного дела СО РАН
Priority date: 1993-05-25
Filing date: 1993-05-25
Publication date: 1996-05-10

Abstract

FIELD: building equipment to drive wells in soil at trenchless running underground supply lines, as well as for driving pipes, rods and other structural members in soil. SUBSTANCE: device has case, beater, air inlet pipe with spring member and cylinder, elastic member. The cylinder and pipe are interacted to the elastic member and have screw thread. EFFECT: increased thrust area of elastic member and interacted to it cylinder and pipe, increased service life. 4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к строительной технике и предназначено для проходки скважин в грунте при бестpаншейной прокладке подземных коммуникаций, а также для забивания в грунт труб, стержневых элементов, анкеров и т.п. конструкций. The invention relates to construction equipment and is intended for drilling holes in the ground with trenchless laying of underground utilities, as well as for driving pipes, rod elements, anchors, etc. into the ground. designs.

Известно пневматическое устройство ударного действия для образования скважин в грунте, в котором на наружной поверхности патрубка выполнена кольцевая проточка, а внутренняя поверхность гильзы патрубка имеет кольцевой выступ, который установлен в проточке патрубка, при этом упругий элемент, выполненный в виде круглых резиновых колец, расположен между выступом гильзы и патрубком в его кольцевой проточке [1]
Радиальная и угловая подвижность, компенсирующая возможную несоосность корпуса, ударника и воздухораспределительного механизма, достигается в устройстве за счет специально предусмотренных зазоров между соприкасающимися поверхностями кольцевого выступа на гильзе и проточки патрубка. Резиновые кольца выполняют здесь роль уплотняющих элементов, уменьшающих потери сжатого воздуха, так как деформируются незначительно, в пределах, ограниченных величинами зазоров между патрубком и гильзой. Динамические нагрузки, возникающие при работе устройства в паре гильза патрубок не амортизируются, что приводит к их разрушению.A pneumatic impact device for producing wells in the soil is known, in which an annular groove is made on the outer surface of the nozzle, and the inner surface of the nozzle sleeve has an annular protrusion that is installed in the nozzle groove, and an elastic element made in the form of round rubber rings is located between the protrusion of the sleeve and the pipe in its annular groove [1]
Radial and angular mobility, which compensates for possible misalignment of the body, impactor and air distribution mechanism, is achieved in the device due to specially provided gaps between the contacting surfaces of the annular protrusion on the sleeve and the groove of the pipe. Rubber rings here play the role of sealing elements that reduce the loss of compressed air, since they deform slightly, to the extent limited by the values of the gaps between the nozzle and the sleeve. Dynamic loads that occur during operation of the device in a pair of sleeve pipe are not absorbed, which leads to their destruction.

Наиболее близким (прототипом) является пневматическое устройство ударного действия для образования скважин в грунте, включающее корпус, ударник и воздухоподводящий патрубок. В нем патрубок снабжен упругим элементом, на котором установлена гильза, взаимодействующая с внутренней поверхностью ударника [2]
Недостаток устройства состоит в том, что его упругий элемент установлен в проточках соединяемых деталей в гильзе и патрубке. Бурты проточек фиксируют взаимное положение этих деталей; через бурты передаются статические и ударные нагрузки на упругий элемент. При ограниченных по диаметру размерах устройства не представляется возможным выполнить в соединяемых деталях достаточно большие по площади опорные бурты для упругого элемента. Поэтому наиболее нагруженной является упорная часть упругого элемента, взаимодействующая с буртом. Именно с этой части и начинается его разрушение.The closest (prototype) is a pneumatic shock device for the formation of wells in the ground, including a housing, a hammer and an air supply pipe. In it, the pipe is equipped with an elastic element, on which a sleeve is installed, interacting with the inner surface of the hammer [2]
The disadvantage of this device is that its elastic element is installed in the grooves of the connected parts in the sleeve and pipe. The collars of the grooves fix the relative position of these parts; static and shock loads on the elastic element are transmitted through the shoulders. When the device’s dimensions are limited in diameter, it is not possible to carry out relatively large area supporting collars for the elastic element in the parts to be joined. Therefore, the most loaded is the resistant part of the elastic element interacting with the shoulder. It is with this part that its destruction begins.

Далее упругий элемент должен компенсировать возможную несоосность корпуса, ударника и воздухоподводящего патрубка, что достигается за счет радиальной и угловой его податливости. В существующих конструкциях устройств упругий элемент выполнен в виде полого цилиндра с относительно тонкой стенкой. (Отношение толщины стенки к наружному диаметру находится в пределах 0,12. 0,15 при отношении длины элемента к его диаметру 1,6.2,0). При стандартных допусках на размеры соединяемых упругим элементом деталей, особенно учитывая большие отклонения от номинальных размеров и геометрию самого упругого элемента, изготовляемого из резины, рациональная податливость обеспечивается путем селективного подбора соединяемых деталей. При сборке узла с большим обжатием элемента наблюдается перекос соединяемых деталей; при наличии зазоров в соединении происходит быстрое разрушение упругого элемента. После "неудачной" сборки узла и последующей, необходимой в этом случае, разборки упругий элемент становится непригодным для использования. Further, the elastic element must compensate for the possible misalignment of the body, impactor and air supply pipe, which is achieved due to its radial and angular compliance. In existing device designs, the elastic element is made in the form of a hollow cylinder with a relatively thin wall. (The ratio of wall thickness to outer diameter is within the range of 0.12. 0.15 with a ratio of the length of the element to its diameter of 1.6.2.0). With standard tolerances on the dimensions of the parts joined by the elastic element, especially given the large deviations from the nominal dimensions and the geometry of the elastic element itself, made of rubber, rational compliance is ensured by the selective selection of connected parts. When assembling a node with a large compression of the element, a skew of the parts to be connected is observed; in the presence of gaps in the joint, the elastic element is rapidly destroyed. After the “unsuccessful” assembly of the assembly and the subsequent disassembly necessary in this case, the elastic element becomes unusable.

Техническая задача, решаемая в предлагаемом устройстве, повышение надежности работы и снижение расхода сжатого воздуха путем увеличения долговечности упругого элемента. The technical problem solved in the proposed device, increasing the reliability and reducing the consumption of compressed air by increasing the durability of the elastic element.

Для достижения этой цели в устройстве, включающем корпус, ударник, воздухоподводящий патрубок с эластичным элементом и гильзой, эластичный элемент и взаимодействующие с ним гильза и патрубок имеют винтовую нарезку. Такое выполнение устройства многократно увеличивает упорную поверхность эластичного элемента с контактирующими с ним гильзой и патрубком, что повышает его долговечность. При этом изменяется характер деформации материала упругого элемента, так как равномерно разнесенные по внешней и внутренней цилиндрической поверхности элемента витки нарезки равномерно распределяют осевую нагрузку, действующую между гильзой и патрубком, по всей длине упругого элемента. To achieve this, in a device including a housing, a striker, an air supply pipe with an elastic element and a sleeve, the elastic element and the interacting sleeve and pipe have a screw thread. This embodiment of the device greatly increases the thrust surface of the elastic element with the sleeve and pipe in contact with it, which increases its durability. In this case, the character of deformation of the material of the elastic element changes, since the cutting coils evenly distributed over the external and internal cylindrical surface of the element uniformly distribute the axial load acting between the sleeve and the pipe along the entire length of the elastic element.

Целесообразно по крайней мере на одной из образующей поверхности упругого элемента и на одной из соединяемых этим элементом деталей винтовую нарезку выполнять конической. Такое выполнение устройства позволяет легко соединять и при необходимости разъединять упругий элемент с гильзой или патрубком и регулировать степень их взаимной затяжки, а следовательно, степень их относительной подвижности, что важно для компенсации несоосности корпуса, ударника и воздухораспределительного механизма. It is advisable at least on one of the forming surface of the elastic element and on one of the parts connected by this element to perform helical cutting conical. This embodiment of the device makes it easy to connect and, if necessary, disconnect the elastic element with the sleeve or pipe and adjust the degree of mutual tightening, and therefore the degree of their relative mobility, which is important to compensate for misalignment of the body, impactor and air distribution mechanism.

Целесообразно винтовую нарезку на внешней и внутренней цилиндрических поверхностях упругого элемента и соответственно на соединяемых им деталях выполнять с различным (для каждой поверхности) по величине шагом. При таком выполнении устройства впадины нарезки на наружном диаметре упругого элемента не находятся в суперпозиции с впадинами нарезки на внутреннем диаметре (по всей длине упругого элемента), что способствует более равномерному распределению напряжений по всему объему упругого элемента. It is advisable to screw cutting on the outer and inner cylindrical surfaces of the elastic element and, accordingly, on the parts connected by it, to perform with different steps (for each surface) in magnitude. With this arrangement, the trough grooves on the outer diameter of the elastic element are not in superposition with the trench grooves on the inner diameter (along the entire length of the elastic element), which contributes to a more uniform distribution of stresses throughout the volume of the elastic element.

Целесообразно винтовую нарезку на внешней и внутренней цилиндрических поверхностях упругого элемента выполнять с одинаковым шагом, но со сдвигом одной нарезки относительно другой на величину, равную половине принятого шага. При таком выполнении устройства впадины нарезки на наружном и внутреннем диаметрах упругого элемента разнесены по длине и не совпадают ни в одном его сечении; в элементе отсутствуют местные концентраторы напряжений в виде взаимно пересекающихся впадин. Это повышает надежность в виде взаимно пересекающихся впадин. Это повышает надежность устройства. It is advisable to screw threads on the outer and inner cylindrical surfaces of the elastic element to perform with the same pitch, but with a shift of one thread relative to another by an amount equal to half the adopted step. With this embodiment of the device, the grooves of the cut on the outer and inner diameters of the elastic element are spaced along the length and do not coincide in any of its sections; there are no local stress concentrators in the form of mutually intersecting depressions in the element. This increases reliability in the form of mutually intersecting troughs. This increases the reliability of the device.

На фиг. 1 показан продольный разрез предлагаемого устройства; на фиг. 2 часть продольного разреза устройства, включающего гильзу, упругий элемент и передний конец патрубка с конической винтовой нарезкой; на фиг. 3 те же элементы продольного разреза устройства с разнесенной на полшага винтовой нарезкой на внешней относительно внутренней образующей упругого элемента. In FIG. 1 shows a longitudinal section of the proposed device; in FIG. 2 part of a longitudinal section of the device, including the sleeve, the elastic element and the front end of the pipe with a tapered screw thread; in FIG. 3 the same elements of a longitudinal section of the device with a screw thread spaced apart by half a step on the external relative to the internal generatrix of the elastic element.

Устройство содержит корпус 1, ударник 2 с окнами 3, воздухораспределительный механизм, включающий гильзу 4, упругий элемент 5 и патрубок 6, гайку 7 с амортизатором 8 и воздухоподводящий шланг 9. Корпус, ударник, воздухораспределительный механизм и гайка с амортизатором образуют камеру 10 холостого хода ударника, камеру 11 рабочего хода и выхлопную камеру 12. The device comprises a housing 1, a hammer 2 with windows 3, an air distribution mechanism including a sleeve 4, an elastic element 5 and a pipe 6, a nut 7 with a shock absorber 8, and an air supply hose 9. The housing, a hammer, an air distribution mechanism and a nut with a shock absorber form an idle chamber 10 drummer, the chamber 11 of the stroke and the exhaust chamber 12.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Сжатый воздух от компрессора по шлангу 9 через канал патрубка 6, камеру 11 и окна 3 поступает в камеру 10. Так как давление сжатого воздуха на ударник со стороны камеры 10 больше, чем со стороны камеры 11, ударник начинает двигаться назад (на чертеже вправо). При этом вначале окна 3 перекрываются передним торцом гильзы 4, а затем они открываются кромкой заднего ее торца. Происходит выхлоп отработанного воздуха из камеры 10 через окна 3, камеру 12 и каналы 13 в атмосферу. Давлением воздуха в камере 11 ударник вначале останавливается, а затем начинает двигаться вперед и наносит удар по корпусу. Compressed air from the compressor through the hose 9 through the channel of the pipe 6, the chamber 11 and the window 3 enters the chamber 10. Since the pressure of the compressed air on the hammer from the side of the chamber 10 is greater than from the side of the chamber 11, the hammer begins to move backward (to the right in the drawing) . In this case, at first, the windows 3 are overlapped by the front end of the sleeve 4, and then they open with the edge of its rear end. The exhaust air is exhausted from the chamber 10 through the windows 3, the chamber 12 and the channels 13 into the atmosphere. The air pressure in the chamber 11 first stops the hammer, and then begins to move forward and strikes the body.

Благодаря тому, что на сопряженных поверхностях упругого элемента 5, гильзы 4 и патрубка 6 выполнены винтовые нарезки, позволяющие увеличить опорные поверхности этих деталей, нагруженных давлением в камере 11 и ударами ударника усилиями сдвига, изменяется характер деформации материала упругого элемента. При этом повышается долговечность упругого элемента и, следовательно, надежность работы устройства. Одновременно нарезка на упругом элементе улучшает центровку пары ударник-патрубок, что позволяет уменьшить зазоры в этой паре, а следовательно, и расход сжатого воздуха. Далее после удара ударника по корпусу цикл повторяется. Due to the fact that on the mating surfaces of the elastic element 5, the sleeve 4 and the pipe 6, screw cuts are made, which make it possible to increase the supporting surfaces of these parts loaded with pressure in the chamber 11 and impacts of the impactor by shear forces, the deformation of the material of the elastic element changes. This increases the durability of the elastic element and, therefore, the reliability of the device. At the same time, cutting on the elastic element improves the alignment of the pair of shock-tube, which allows to reduce the gaps in this pair, and therefore the flow rate of compressed air. Then, after the striker hits the body, the cycle repeats.

На фиг. 1 показано выполнение упругого элемента, наружняя и внутренняя винтовая нарезки которого выполнены с одним и тем же по величине шагом, причем выступы и впадины этих резьб находятся в суперпозиции; на фиг. 2 показано выполнение устройства, когда винтовая нарезка на упругом элементе патрубка выполнена конической; на фиг. 3 показано выполнение устройства, в котором винтовые нарезки на внешней и внутренней цилиндрических поверхностях упругого элемента выполнены с одинаковым шагом, но со сдвигом одной нарезки относительно другой на величину, равную половине принятого шага. In FIG. 1 shows the execution of an elastic element, the outer and inner screw threads of which are made with the same step in magnitude, the protrusions and troughs of these threads are in superposition; in FIG. 2 shows the implementation of the device when the screw thread on the elastic element of the pipe is made conical; in FIG. 3 shows a device in which screw cuts on the outer and inner cylindrical surfaces of the elastic element are made with the same step, but with a shift of one thread relative to another by an amount equal to half the adopted step.

Claims

1. IMPACT DEVICE for the formation of wells in the soil, including a housing, a hammer, an air supply pipe connected at one end through an elastic sleeve to the housing, and the other through an elastic element - with a sleeve mounted to interact with the hammer, characterized in that the elastic element , the sleeve and pipe have screw cuts on the mating surfaces.

2. The device according to claim 1, characterized in that at least on one of the forming surfaces of the elastic element and one of the parts connected by this element, the screw thread is tapered.

3. The device according to claim 1, characterized in that the screw thread on the outer and inner cylindrical surfaces of the elastic element and, accordingly, on the parts connected by it, are made with steps of different sizes.

4. The device according to claim 1, characterized in that the screw thread on the outer and inner cylindrical surfaces of the elastic element is made with the same steps, but with a shift of one thread relative to another by an amount equal to half the adopted step.