RU2311510C1

RU2311510C1 - Reversal percussion device

Info

Publication number: RU2311510C1
Application number: RU2006121049/03A
Authority: RU
Inventors: Борис Борисович Данилов (RU); Борис Борисович Данилов
Original assignee: Институт горного дела Сибирского отделения Российской академии наук
Priority date: 2006-06-13
Filing date: 2006-06-13
Publication date: 2007-11-27

Abstract

FIELD: mining and construction equipment, particularly to drive pipes and to make holes in ground during trenchless underground service line laying.

SUBSTANCE: device comprises body with stepped inner surface and striker arranged in it so that the striker may reciprocate inside the body. The striker has throttle channel, air inlet and exhaust windows and elastic valve. Body and striker form reverse and direct stroke chambers communicated with air-supply line through connection pipe. Bead with longitudinal grooves communicating reverse stroke chamber with atmosphere is created at rear striker end. Elastic valve is installed on striker between bead and air inlet and exhaust windows. Outer cylindrical surface of elastic valve contacts with inner cylindrical surface of step having lesser diameter as striker is installed in extreme front position. Connection pipe is composed of two stepped sections arranged one over another and performing independent axial movement. Striker contacts with step having greater diameter of said connection pipe sections.

EFFECT: increased impact energy due to extended working stroke of striker.

1 dwg

Description

Техническое решение относится к области горной и строительной техники и предназначено для забивания труб и образования скважин в грунте при бестраншейной прокладке подземных коммуникаций.The technical solution relates to the field of mining and construction equipment and is designed to clog pipes and form wells in the ground during trenchless laying of underground utilities.

Известно пневматическое устройство ударного действия для проходки скважин в грунте по а.с. СССР №794115, Е02F 5/18, опубл. в БИ №1, 1981 г. Оно содержит корпус с окном, ступенчатый ударник с осевым и радиальным каналом, выходящим на цилиндрическую поверхность его большей ступени, гайку с воздухоподводящим каналом. Окно корпуса смещено по окружности относительно радиального канала ударника, на большей ступени ударника выполнен паз, длина которого равна длине хода ударника. На корпусе имеется выступ, установленный на нем с возможностью взаимодействия с пазом ударника.Known pneumatic percussion device for sinking wells in the soil for AS USSR No. 794115, E02F 5/18, publ. in BI No. 1, 1981. It contains a housing with a window, a step striker with an axial and radial channel extending onto the cylindrical surface of its larger stage, a nut with an air supply channel. The case window is offset around the circumference relative to the radial channel of the striker, at a greater stage of the striker a groove is made, the length of which is equal to the stroke length of the striker. On the body there is a protrusion mounted on it with the possibility of interaction with the groove of the drummer.

Недостатком устройства является невысокая эффективность удара вследствие сопротивления прямому ходу ударника со стороны камеры обратного хода из-за недостаточно быстрого выхлопа сжатого воздуха из камеры обратного хода.The disadvantage of this device is the low efficiency of the impact due to the resistance to the forward stroke of the striker from the side of the reverse chamber due to the insufficiently quick exhaust of compressed air from the reverse chamber.

Известно также пневматическое реверсивное устройство для образования скважин в грунте по а.с. СССР №1250619, Е02F 5/18, опубл. в БИ №30, 1986 г. Оно содержит размещенный в цилиндрическом корпусе подвижный ударник, образующий в нем рабочие камеры, периодически сообщаемые с воздухоподводящей магистралью посредством распределителя, выполненного в виде соединенного с воздухоподводящей магистралью патрубка, подпружиненного золотника и фиксатора золотника, камеру-аккумулятор, которая сообщена с воздухоподводящей магистралью.Also known is a pneumatic reversible device for the formation of wells in the soil by a.s. USSR No. 1250619, E02F 5/18, publ. in BI No. 30, 1986. It contains a movable striker located in a cylindrical body, forming working chambers in it, periodically communicating with the air supply line by means of a distributor made in the form of a pipe, a spring-loaded spool and a slide valve, a battery chamber, which is connected to the air supply line.

Недостатком устройства является низкая эффективность удара вследствие особенности воздухораспределения, при котором в среднем положении ударника относительно корпуса передняя рабочая камера изолирована от магистрали и атмосферы. Прекращение впуска воздуха в камеру обратного хода после закрытия впускных окон в начале движения ударника назад влечет за собой ограничение предельной длины обратного хода. Соответственно путь, время разгона ударника вперед и набранная им перед ударом скорость ограничены.The disadvantage of this device is the low impact efficiency due to the peculiarities of air distribution, in which, in the middle position of the hammer relative to the housing, the front working chamber is isolated from the highway and the atmosphere. The termination of the air inlet into the reverse chamber after closing the inlet windows at the beginning of the backward movement of the striker entails limiting the maximum length of the reverse stroke. Accordingly, the path, the accelerator's acceleration time forward and the speed gained by him before the impact are limited.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков к предлагаемому решению является реверсивное устройство ударного действия по патенту РФ на изобретение №2272872, Е02F 5/18, опубл. в БИ №9, 2006 г. Оно содержит корпус, расположенный в нем с возможностью возвратно-поступательного движения ударник, в котором выполнены дросселирующий канал и окна для впуска и выхлопа воздуха, а на заднем конце - бурт с продольными пазами, которыми камера обратного хода сообщена с атмосферой, при этом корпус и ударник образуют камеры прямого и обратного хода, сообщенные с воздухоподводящей магистралью посредством патрубка, эластичный клапан, установленный на ударнике между буртом и окнами для впуска и выхлопа воздуха, наружная цилиндрическая поверхность которого контактирует с внутренней цилиндрической поверхностью ступени меньшего диаметра корпуса.The closest in technical essence and the set of essential features to the proposed solution is a reversible shock device according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2272872, E02F 5/18, publ. in BI No. 9, 2006. It contains a housing located in it with the possibility of reciprocating movement of the hammer, in which a throttling channel and windows for air intake and exhaust are made, and at the rear end there is a shoulder with longitudinal grooves by which the reverse chamber communicated with the atmosphere, while the body and the hammer form forward and reverse chambers, connected to the air supply line through a pipe, an elastic valve mounted on the hammer between the shoulder and the windows for air intake and exhaust, the outer cylinder Single surface which contacts the inner cylindrical surface of smaller diameter of the housing stage.

Недостатком устройства является невозможность увеличения энергии удара при попадании в слои плотного грунта. Ударник движется назад до момента перекрытия его окон патрубком. Величина рабочего хода ударника определяет величину его скорости перед ударом и кинетическую энергию. Поскольку длина цилиндрической части патрубка, контактирующей с ударником, неизменна, то величина рабочего хода ударника, а значит, его скорость перед ударом и энергия удара остаются постоянны.The disadvantage of this device is the inability to increase impact energy when it enters the layers of dense soil. The drummer moves back until the pipe overlaps its windows. The magnitude of the stroke of the striker determines the magnitude of its speed before impact and kinetic energy. Since the length of the cylindrical part of the nozzle in contact with the striker is unchanged, the magnitude of the stroke of the striker, and hence its speed before impact and the impact energy, remain constant.

Технической задачей, решаемой предлагаемым устройством, является повышение энергии удара за счет увеличения рабочего хода ударника.The technical problem solved by the proposed device is to increase the impact energy by increasing the stroke of the striker.

Поставленная задача решается тем, что в реверсивном устройстве ударного действия, содержащем ступенчатый изнутри корпус, расположенный в нем с возможностью возвратно-поступательного движения ударник, образующие камеры прямого и обратного хода, сообщенные с воздухоподводящей магистралью посредством патрубка, и эластичный клапан, при этом в ударнике выполнены дросселирующий канал, окна для впуска и выхлопа воздуха и на заднем конце - бурт с продольными пазами, которыми камера обратного хода сообщена с атмосферой, а эластичный клапан установлен на ударнике между буртом и окнами для впуска и выхлопа воздуха, наружная цилиндрическая поверхность которого контактирует с внутренней цилиндрической поверхностью ступени меньшего диаметра корпуса при крайнем переднем положении ударника, согласно техническому решению патрубок выполнен составным из двух ступенчатых частей, установленных друг на друге с возможностью независимого осевого перемещения, при этом ударник контактирует со ступенями большего диаметра указанных частей патрубка.The problem is solved in that in a reversible impact device containing a step inside the housing, located in it with the possibility of reciprocating movement of the drummer, forming a forward and reverse chamber, in communication with the air supply line through the pipe, and an elastic valve, while in the drummer a throttling channel is made, windows for air inlet and exhaust, and at the rear end there is a collar with longitudinal grooves, with which the reverse chamber communicates with the atmosphere, and the elastic valve updated on the drummer between the shoulder and the windows for intake and exhaust of air, the outer cylindrical surface of which is in contact with the inner cylindrical surface of the step of a smaller diameter of the body at the extreme forward position of the drummer, according to the technical solution, the nozzle is made up of two step parts mounted on top of each other with the possibility of independent axial movement, while the striker is in contact with the steps of a larger diameter of the specified parts of the pipe.

Совокупность признаков предлагаемого устройства дает возможность увеличивать рабочий ход ударника за счет сдвига назад одной из частей патрубка при неизменном положении второй его части. При этом возрастает длина хода ударника назад до начала выхлопа из камеры обратного хода. Соответственно при движении вперед ударник разгоняется до более высокой скорости и наносит удар с большей энергией.The set of features of the proposed device makes it possible to increase the working stroke of the drummer due to the backward shift of one of the parts of the nozzle at a constant position of the second part. This increases the stroke length of the striker back to the beginning of the exhaust from the return chamber. Accordingly, when moving forward, the striker accelerates to a higher speed and strikes with more energy.

Сущность технического решения иллюстрируется чертежом, где показан продольный разрез реверсивного устройства ударного действия, и описанием его работы.The essence of the technical solution is illustrated in the drawing, which shows a longitudinal section of a reversible impact device, and a description of its operation.

Реверсивное устройство ударного действия (далее устройство) состоит из цилиндрического ступенчатого изнутри корпуса 1 (см. чертеж) с размещенным в нем с возможностью возвратно-поступательного движения ударником 2, выполненным с дросселирующим каналом 3, продольными пазами 4 на бурте 5 в заднем конце. Внутренняя цилиндрическая поверхность ступени меньшего диаметра корпуса 1 контактирует с наружной цилиндрической поверхностью эластичного клапана 6, установленного между буртом 5 ударника 2 и окнами 7 для впуска и выхлопа воздуха (далее окна 7), при крайнем переднем положении ударника. В полость ударника 2 входят ступенчатые части 8 и 9 большего диаметра (далее части 8, 9) патрубка (поз. не обозначен) и контактируют с ним. Часть 8 установлена на части 9 так, что они имеют возможность независимого осевого перемещения. На ступени меньшего диаметра части 8 патрубка установлена втулка 10 с каналом (поз. не обозначен). В устройстве имеются камеры 11 прямого хода, 12 обратного хода, образованные корпусом 1 и ударником 2, и выхлопная камера 13, образованная корпусом и патрубком. Продольными пазами 4, выполненными на бурте 5, камера 12 обратного хода сообщена с атмосферой. Сжатый воздух подводится к устройству по шлангу 14 от воздухоподводящей магистрали.The shock reversing device (hereinafter referred to as the device) consists of a cylindrical stepwise inside the housing 1 (see drawing) with a striker 2 placed therein with the possibility of reciprocating movement, made with a throttling channel 3, longitudinal grooves 4 on the shoulder 5 at the rear end. The inner cylindrical surface of the step of a smaller diameter of the housing 1 is in contact with the outer cylindrical surface of the elastic valve 6, installed between the shoulder 5 of the striker 2 and the windows 7 for intake and exhaust of air (hereinafter windows 7), with the extreme forward position of the striker. The drummer cavity 2 includes stepped parts 8 and 9 of a larger diameter (hereinafter parts 8, 9) of the nozzle (pos. Not indicated) and come into contact with it. Part 8 is mounted on part 9 so that they have the possibility of independent axial movement. On the step of the smaller diameter of the part 8 of the nozzle, a sleeve 10 with a channel is installed (pos. Not indicated). The device has cameras 11 forward, 12 reverse, formed by the housing 1 and the hammer 2, and the exhaust chamber 13, formed by the housing and the pipe. Longitudinal grooves 4, made on the shoulder 5, the camera 12 backward stroke communicated with the atmosphere. Compressed air is supplied to the device via a hose 14 from the air supply line.

Устройство работает следующим образом. В момент нанесения удара по корпусу 1 ударник 2 находится в крайнем левом положении по чертежу. При этом окна 7 ударника 2 открыты и сжатый воздух от воздухоподводящей магистрали по шлангу 14 из камеры 11 прямого хода через окна 7 и дросселирующий канал 3 поступает в камеру 12 обратного хода. Под действием давления сжатого воздуха и за счет разности рабочих площадей со стороны камер 11 и 12 ударник 2 движется вправо по чертежу. При этом эластичный клапан 6, растягиваясь под действием давления сжатого воздуха на его внутреннюю цилиндрическую поверхность, наружной поверхностью прижимается к внутренней цилиндрической поверхности ступени большего диаметра корпуса 1, тем самым изолируя камеру 12 обратного хода от выхлопной камеры 13. После того как окна 7 перекроются ступенями больших диаметров частей 8 и 9 патрубка, ударник 2 продолжает двигаться вправо по чертежу за счет поступления сжатого воздуха в камеру 12 обратного хода через дросселирующий канал 3. Когда окна 7 ударника 2 пройдут ступени больших диаметров частей 8 и 9 патрубка, сжатый воздух из камеры 12 обратного хода поступает в выхлопную камеру 13 и через канал втулки 10 происходит его выхлоп в атмосферу. Давление в камере 12 обратного хода падает, эластичный клапан 6 при этом за счет собственной упругости сжимается, отходя от внутренней цилиндрической поверхности ступени большего диаметра корпуса 1, и дополнительно сообщает камеру 12 обратного хода через образовавшийся зазор и пазы 4 с выхлопной камерой 13 и атмосферой. Под действием давления воздуха в камере 11 прямого хода ударник 2 останавливается, после чего начинает двигаться влево по чертежу. Выполнение патрубка составным из двух указанных частей 8 и 9 позволяет увеличить рабочий ход ударника 2. Смещая назад часть 8 относительно части 9 патрубка, остающейся неподвижной, увеличивают рабочий ход ударника 2. При этом возрастает путь и время разгона ударника 2 из заднего положения влево по чертежу, а следовательно, и его скорость. Окна 7 вновь перекрываются ступенями больших диаметров частей 8 и 9 патрубка, но выхлоп воздуха из камеры 12 обратного хода продолжается через зазор между эластичным клапаном 6 и корпусом 1. Перед нанесением удара окна 7 вновь открываются, сообщая камеру 11 прямого хода с камерой 12 обратного хода. При этом в конце рабочего хода ударника 2 эластичный клапан 6 наружной цилиндрической поверхностью прижимается к внутренней цилиндрической поверхности ступени меньшего диаметра корпуса 1, изолируя камеру 12 обратного хода от выхлопной камеры 13. Ударник 2, двигаясь с увеличенной скоростью, наносит удар с большей энергией по корпусу 1. Далее цикл повторяется. Поскольку положение переднего торца части 9 патрубка осталось неизменным, не происходит преждевременного торможения ударника при открытии окна 7 перед ударом.The device operates as follows. At the time of striking the housing 1, the hammer 2 is in the extreme left position according to the drawing. In this case, the windows 7 of the firing pin 2 are open and the compressed air from the air supply line through the hose 14 from the forward chamber 11 through the windows 7 and the throttling channel 3 enters the reverse chamber 12. Under the influence of compressed air pressure and due to the difference in working areas from the side of the chambers 11 and 12, the hammer 2 moves to the right according to the drawing. In this case, the elastic valve 6, stretched under the action of compressed air pressure on its inner cylindrical surface, is pressed against the inner cylindrical surface of the step of a larger diameter of the housing 1 by the outer surface, thereby isolating the return chamber 12 from the exhaust chamber 13. After the windows 7 are closed by steps large diameters of the parts 8 and 9 of the pipe, the firing pin 2 continues to move to the right according to the drawing due to the flow of compressed air into the return chamber 12 through the throttling channel 3. When the windows 7 have arnica stage 2 will be large-diameter parts 8 and 9 of the nozzle, compressed air from the chamber 12 enters the return stroke the exhaust chamber 13 and through the sleeve channel 10 is its exhaust to the atmosphere. The pressure in the reverse chamber 12 drops, the elastic valve 6 is compressed due to its own elasticity, departing from the inner cylindrical surface of the step of a larger diameter of the housing 1, and additionally communicates the reverse chamber 12 through the gap and grooves 4 with the exhaust chamber 13 and the atmosphere. Under the influence of air pressure in the forward-flow chamber 11, the striker 2 stops, after which it begins to move to the left according to the drawing. The execution of the pipe composite of the two parts 8 and 9 allows you to increase the working stroke of the striker 2. By moving back part 8 relative to the part 9 of the pipe, which remains stationary, increase the working stroke of the striker 2. This increases the path and time to accelerate the striker 2 from the rear to the left according to the drawing , and hence its speed. Windows 7 are again blocked by steps of large diameters of portions 8 and 9 of the nozzle, but the air exhaust from the return chamber 12 continues through the gap between the elastic valve 6 and the housing 1. Before striking, the windows 7 are again opened, communicating the forward chamber 11 with the reverse chamber 12 . At the same time, at the end of the working stroke of the striker 2, the elastic valve 6 is pressed against the inner cylindrical surface of the stage of the smaller diameter of the housing 1 by the outer cylindrical surface, isolating the reverse chamber 12 from the exhaust chamber 13. The hammer 2, moving at an increased speed, strikes with more energy over the housing 1. Next, the cycle repeats. Since the position of the front end of part 9 of the nozzle remains unchanged, premature braking of the striker does not occur when opening window 7 before impact.

Предлагаемое устройство позволяет осуществлять реверс. Принцип работы реверсивного механизма известен. При реверсивном режиме работы впуск сжатого воздуха в камеру 12 обратного хода более ранний, а выхлоп сжатого воздуха из выхлопной камеры 13 и камеры 12 обратного хода более поздний, чем при прямом ходе устройства. Особенностью заявляемого устройства является то, что это достигается за счет сдвига части 9 патрубка в сторону хвостовой части устройства, при том что часть 8 патрубка была смещена назад ранее. Если реверсирование осуществляется из положения, когда часть 8 патрубка еще не смещена назад, происходит одновременный сдвиг частей 8 и 9 патрубка в сторону хвостовой части устройства. В момент открытия окон 7 эластичный клапан 6 за счет действия аэродинамических сил, когда давление под ним выше, чем над ним, перекрывает сообщение камеры 12 обратного хода с атмосферой. Это приводит к плавной остановке ударника 2 при движении его влево по чертежу до нанесения удара по корпусу 1.The proposed device allows reverse. The principle of operation of the reversing mechanism is known. In the reverse mode of operation, the inlet of compressed air to the reverse chamber 12 is earlier, and the compressed air exhaust from the exhaust chamber 13 and the reverse chamber 12 is later than with the forward stroke of the device. A feature of the claimed device is that this is achieved by shifting part 9 of the nozzle towards the rear of the device, while part 8 of the nozzle was shifted back earlier. If the reversal is carried out from the position when the part 8 of the pipe is not yet shifted back, there is a simultaneous shift of the parts 8 and 9 of the pipe towards the rear of the device. At the time of opening of the windows 7, the elastic valve 6 due to the action of aerodynamic forces, when the pressure under it is higher than above it, blocks the communication of the return chamber 12 with the atmosphere. This leads to a smooth stop of the hammer 2 when it moves to the left according to the drawing before striking the body 1.

Claims

A shock reversing device, comprising a stepwise inside the housing, a striker located therein with the possibility of reciprocating motion, forming forward and reverse chambers in communication with the air supply line by means of a nozzle, and an elastic valve, while a throttle channel and inlet windows are made in the striker and air exhaust and at the rear end there is a collar with longitudinal grooves that communicate with the reverse chamber to the atmosphere, and an elastic valve mounted on the hammer between the collar and the windows and for air inlet and exhaust, and the outer cylindrical surface thereof is in contact with the inner cylindrical surface of the step of a smaller diameter of the body at the extreme forward position of the hammer, characterized in that the nozzle is made up of two step parts mounted on top of one another with the possibility of independent axial movement, this drummer is in contact with the steps of a larger diameter of the specified parts of the pipe.