RU49842U1

RU49842U1 - PNEUMATIC SHOCK DEVICE

Info

Publication number: RU49842U1
Application number: RU2005112525/22U
Authority: RU
Inventors: В.А. Григоращенко; Н.В. Ланкевич
Original assignee: Закрытое акционерное общество научно-производственная компания "Комбест"
Priority date: 2005-04-25
Filing date: 2005-04-25
Publication date: 2005-12-10

Abstract

Полезная модель относится к пневматическим устройствам ударного действия для образования скважин в грунте и для бестраншейной прокладки и замены подземных трубопроводов. Технической задачей, решаемой полезной моделью, является повышение надежности и ударной мощности устройства. Поставленная задача решается тем, что в пневматическом устройстве ударного действия, включающем полый корпус, размещенный в нем с возможностью возвратно-поступательного перемещения ударник с продольной полостью и боковыми окнами в ее стенках, ступенчатый воздухораспределительный патрубок с продольным каналом, установленный большей ступенью в полость ударника, а меньшей закрепленный на корпусе с возможностью присоединения его к продольному каналу питающего воздухопровода, камеру рабочего хода ударника, постоянно сообщенную с источником сжатого воздуха, камеру холостого хода ударника, попеременно сообщаемую с источником сжатого воздуха или с атмосферой в зависимости от положения окон ударника относительно кромок большей ступени воздухораспределительного патрубка, площадь поперечного сечения ударника, воспринимающая давление со стороны камеры холостого хода, больше площади, воспринимающей давление со стороны камеры рабочего хода в 1,9÷2,5 раза. Это позволяет гарантировать надежную работу устройства при проходке скважин длиной 200-300 м и замене трубопроводов длиной свыше 150 м. Представленные варианты исполнения можно использовать как для образования скважин в грунте, так и для прокладки и замены подземных трубопроводов бестраншейным способом.The utility model relates to pneumatic shock devices for the formation of wells in the ground and for trenchless laying and replacement of underground pipelines. The technical problem solved by the utility model is to increase the reliability and impact power of the device. The problem is solved in that in a pneumatic shock device, including a hollow body, a drummer with a longitudinal cavity and side windows in its walls, a step-type air distribution pipe with a longitudinal channel installed by a larger stage in the drummer cavity, arranged therein with the possibility of reciprocating movement, and smaller mounted on the housing with the possibility of attaching it to the longitudinal channel of the supply air duct, the working chamber of the striker, constantly communicated with the source compressed air, an idle chamber of the striker alternately communicating with a source of compressed air or with the atmosphere, depending on the position of the striker windows relative to the edges of a larger stage of the air distribution pipe, the cross-sectional area of the striker, which receives pressure from the side of the idle chamber, is larger than the area that receives pressure from the sides of the working chamber are 1.9 ÷ 2.5 times. This allows you to ensure reliable operation of the device when driving wells 200-300 m long and replacing pipelines longer than 150 m. The presented options can be used both for the formation of wells in the ground, and for laying and replacing underground pipelines in a trenchless way.

Description

Полезная модель относится к области строительной техники и касается пневматических устройств ударного действия, применяемых для образования скважин, бестраншейной прокладки и замены подземных трубопроводов.The utility model relates to the field of construction equipment and relates to pneumatic shock devices used for well formation, trenchless laying and replacement of underground pipelines.

Известно пневматическое устройство ударного действия по а.с. СССР №301098, содержащее полый корпус, размещенный в нем с возможностью возвратно-поступательного перемещения ударник с продольной полостью и боковыми окнами в его стенках, ступенчатый патрубок, размещенный большей ступенью в полости ударника, а меньшей ступенью посредством амортизатора закрепленный на корпусе и присоединенный к питающему воздуховоду. Наличие амортизатора предотвращает передачу ударных нагрузок на патрубок, защищая его этим от поломок.Known pneumatic shock device for AS USSR No. 301098, comprising a hollow body, a striker with a longitudinal cavity and side windows in its walls arranged with a reciprocating movement, a stepped nozzle placed at a higher stage in the striker cavity, and a lower stage mounted on the body and attached to the power supply via a shock absorber air duct. The presence of a shock absorber prevents the transfer of shock loads to the pipe, protecting it from damage.

Недостатком данного устройства является низкая надежность его работы и повышенный износ в трущейся паре ударник - большая ступень патрубка, обусловленные отклонениями взаимного расположения этих деталей от номинального. Эти отклонения неизбежны, т.к. присоединительные размеры деталей устройства могут быть выполнены также с отклонениями в пределах так называемых допусков. В результате в контакте взаимно подвижных деталей устройства возникают значительные силы трения, вызывающие повышенный износ деталей и затрудняющие работу устройства.The disadvantage of this device is the low reliability of its operation and increased wear in the rubbing pair of the striker - a large nozzle stage due to deviations in the relative position of these parts from the nominal. These deviations are inevitable, because the connecting dimensions of the parts of the device can also be made with deviations within the so-called tolerances. As a result, considerable frictional forces arise in the contact of mutually moving parts of the device, causing increased wear of the parts and hindering the operation of the device.

Указанный недостаток устранен в устройстве по а.с. СССР №382797, которое содержит полый корпус, размещенный в нем с возможностью возвратно-поступательного перемещения ударник с продольной полостью и боковыми окнами в его стенках, ступенчатый патрубок, размещенный большей ступенью в полости The specified disadvantage is eliminated in the device by AS USSR No. 382797, which contains a hollow body, placed in it with the possibility of reciprocating movement of the firing pin with a longitudinal cavity and side windows in its walls, a stepped pipe placed a larger stage in the cavity

ударника, а меньшей закрепленный посредством амортизатора на корпусе и присоединенный к питающему воздухопроводу. Большая ступень патрубка снабжена упругим элементом, на котором установлена гильза, взаимодействующая с внутренней поверхностью ударника. Устройство содержит камеру рабочего хода ударника, постоянно сообщенную с источником сжатого воздуха и камеру холостого хода ударника, имеющую возможность попеременного сообщения либо с окружающей средой, либо с источником сжатого воздуха. При этом эффективная площадь поперечного сечения ударника, воспринимающая давление со стороны камеры холостого хода больше эффективной площади поперечного сечения ударника, воспринимающей давление со стороны камеры рабочего хода.drummer, and less fixed by means of a shock absorber on the body and attached to the supply air duct. The large stage of the nozzle is equipped with an elastic element on which a sleeve is installed that interacts with the inner surface of the hammer. The device contains a working chamber of the striker, constantly in communication with a source of compressed air and an idle chamber of the striker, with the possibility of alternating communication with either the environment or a source of compressed air. In this case, the effective cross-sectional area of the striker perceiving pressure from the side of the idle chamber is greater than the effective cross-sectional area of the striker perceiving pressure from the side of the working chamber.

Недостатком данного устройства являются низкие ударная мощность и надежность работы, обусловленные повышенной чувствительностью к длине воздухоподводящего тракта. Например, при образовании скважины или при бестраншейной прокладке или замене подземных трубопроводов большой длины, например, более 150 м, длина питающего рукава должна быть на 15-20 м больше. Гидравлическое сопротивление воздухоподводящего тракта в этом случае резко возрастает. По этой причине в работающем устройстве при завершении ударником рабочего хода, когда происходит впуск сжатого воздуха в камеру обратного хода, давление на входе устройства резко падает и камера не получает достаточного наполнения сжатым воздухом. В результате после завершения рабочего хода движение ударника при совершении холостого хода прекращается прежде, чем боковые окна ударника откроются на величину, достаточную для полного выхлопа отработанного воздуха. Оставшаяся после неполного выхлопа порция воздуха в камере обратного хода оказывает значительное сопротивление движению ударника при совершении рабочего хода, снижая этим предударную кинетическую энергию ударника. В итоге The disadvantage of this device is the low impact power and reliability due to increased sensitivity to the length of the air supply path. For example, when forming a well or when trenchless laying or replacing underground pipelines of large length, for example, more than 150 m, the length of the supply sleeve should be 15-20 m longer. The hydraulic resistance of the air supply path in this case increases sharply. For this reason, in a working device, when the drummer completes the working stroke, when compressed air is introduced into the return chamber, the pressure at the inlet of the device drops sharply and the chamber does not receive sufficient filling with compressed air. As a result, after the completion of the working stroke, the movement of the striker when idling is stopped before the side windows of the striker open by an amount sufficient to completely exhaust the exhaust air. The portion of air remaining in the exhaust chamber after incomplete exhaustion exerts considerable resistance to the movement of the striker during the execution of the stroke, thereby decreasing the striking kinetic energy of the striker. Eventually

устройство в лучшем случае не развивает номинальной ударной мощности, а в худшем не способно запускаться в работу.the device at best does not develop rated shock power, and at worst it is not able to get into operation.

Технической задачей, решаемой данной полезной моделью, является повышение надежности и ударной мощности устройства.The technical problem solved by this utility model is to increase the reliability and impact power of the device.

Поставленная задача решается тем, что в пневматическом устройстве ударного действия, включающем полый корпус, размещенный в нем с возможностью перемещения ударник с продольной полостью и боковыми окнами в ее стенках, воздухораспределительный патрубок с продольным каналом, установленный большей ступенью в полость ударника, а меньшей закрепленный на корпусе с возможностью присоединения его к продольному каналу питающего воздухопровода, камеру рабочего хода ударника, постоянно сообщенную с источником сжатого воздуха, камеру холостого хода, попеременно сообщаемую с источником сжатого воздуха или с атмосферой в зависимости от положения окон ударника относительно кромок большей ступени воздухораспределительного патрубка, площадь поперечного сечения ударника, воспринимающая давление со стороны камеры холостого хода, больше площади, воспринимающей давление со стороны камеры рабочего хода в 1,9÷2,5 раза.The problem is solved in that in a pneumatic device of shock action, including a hollow body, a drummer with a longitudinal cavity and side windows in its walls that can be moved with it, an air distribution pipe with a longitudinal channel installed with a larger stage in the drum cavity, and a smaller one fixed to housing with the possibility of attaching it to the longitudinal channel of the supply air duct, the stroke chamber of the striker, constantly in communication with a source of compressed air, the idle chamber an ode alternately communicating with a source of compressed air or with the atmosphere, depending on the position of the striker windows relative to the edges of a larger stage of the air distribution pipe, the cross-sectional area of the striker perceiving pressure from the idle chamber is larger than the area perceiving pressure from the chamber of the stroke in 1, 9 ÷ 2.5 times.

Полезная модель иллюстрируется чертежами:The utility model is illustrated by drawings:

на фиг.1 представлен продольный разрез варианта устройства, которое можно использовать как для образования скважин в грунте, так и для бестраншейной прокладки и замены подземных трубопроводов, в нем выхлоп отработанного воздуха осуществляется назад, в образованную скважину или во вновь прокладываемый трубопровод;figure 1 presents a longitudinal section of a variant of the device, which can be used both for the formation of wells in the ground, and for trenchless laying and replacement of underground pipelines, in it the exhaust air is exhausted back into the formed well or into a newly laid pipeline;

на фиг.2 представлен продольный разрез варианта устройства, в котором выхлоп отработанного воздуха осуществляется вперед и которое можно использовать figure 2 presents a longitudinal section of a variant of the device in which the exhaust exhaust is carried out forward and which can be used

при замене водопроводных и канализационных трубопроводов и при прокладке трубопроводов с лидерной скважиной.when replacing water and sewer pipelines and when laying pipelines with a leader well.

Пневматическое устройство ударного действия содержит полый корпус 1, внутри которого размещен с возможностью возвратно-поступательного перемещения ударник 2 с продольной полостью и боковыми окнами 3 в ее стенках, воздухораспределительный ступенчатый патрубок 4 с продольным каналом, установленный большей ступенью в полости ударника 2, а меньшей закрепленный на корпусе 1 с возможностью присоединения к его продольному каналу питающего воздухопровода 5. Внутри передней части корпуса 1 образована камера 6 холостого хода ударника 2, которая в зависимости от положения окон 3 относительно кромок большей ступени патрубка 4 имеет возможность попеременного сообщения либо с источником сжатого воздуха, либо с атмосферой. Камера 7 рабочего хода ударника 2 образована в продольной полости ударника 2 между его стенками и большой ступенью патрубка 4 (фиг.1), либо внутри корпуса 1 (фиг.2) между его стенками, меньшей ступенью воздухораспределительного патрубка 4 и торцом ударника 2 и постоянно сообщена с источником сжатого воздуха. Для выхлопа отработанного воздуха в устройстве, представленном на фиг.1, в хвостовой части корпуса 1 выполнены отверстия 8, а в устройстве на фиг.2 в носовой части корпуса 1 закреплена трубка 9 с боковыми отверстиями 10, размещенная в продольной полости ударника 2. Со стороны камеры 7 рабочего хода ударник 2 воспринимает давление площадью «а», а со стороны камеры 6 холостого хода - площадью «б». К хвостовой части корпуса 1 присоединен вновь прокладываемый трубопровод 11. Заменяемый трубопровод или лидерная скважина 12 находятся в контакте с носовой частью корпуса 1.The pneumatic impact device comprises a hollow body 1, inside of which a drummer 2 with a longitudinal cavity and side windows 3 in its walls is placed with the possibility of reciprocating movement, an air distribution step pipe 4 with a longitudinal channel, mounted with a larger stage in the cavity of the drummer 2, and a smaller one fixed on the housing 1 with the possibility of connecting to its longitudinal channel a supply air duct 5. Inside the front of the housing 1, an idle chamber 6 of the hammer 2 is formed, which depending on the position of the windows 3 relative to the edges of the larger stage of the pipe 4 has the possibility of alternating communication with either a source of compressed air or with the atmosphere. The chamber 7 of the working stroke of the striker 2 is formed in the longitudinal cavity of the striker 2 between its walls and the large stage of the pipe 4 (Fig. 1), or inside the housing 1 (Fig. 2) between its walls, the lower stage of the air distribution pipe 4 and the end of the striker 2 and constantly communicated with a source of compressed air. For exhaust exhaust in the device shown in Fig. 1, holes 8 are made in the rear of the housing 1, and in the device of Fig. 2, a pipe 9 with side openings 10 fixed in the longitudinal cavity of the hammer 2 is fixed in the nose of the housing 1. the side of the chamber 7 of the working stroke, the drummer 2 senses the pressure of area "a", and from the side of the chamber 6 of the idle - area "b". A newly laid pipeline 11 is connected to the rear of the housing 1. The replaced pipeline or leader well 12 is in contact with the nose of the housing 1.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Носовую часть корпуса 1 нацеливают по направлению образуемой скважины, в лидерную скважину или заменяемый трубопровод 12 и подачей сжатого воздуха по питающему воздухопроводу 5 запускают в работу. Сжатый воздух через боковые окна 3 ударника 2 поступает в камеру 6 холостого хода ударника 2. Т.к. площадь поверхности «б» в 1,9÷2,5 раза больше площади «а», ударник 2 начинает ускоренное движение назад (на чертеже вправо) до тех пор, пока боковые окна 3 (фиг.1) или боковые отверстия 10 (фиг.2) не откроются для выхлопа отработанного воздуха из камеры 6 холостого хода в атмосферу. После выхлопа отработанного воздуха давлением воздуха в камере 7 рабочего хода ударник замедляет свое движение до полной остановки и начинает двигаться вперед (на чертеже влево), т.е. совершает рабочий ход. Перед ударом по корпусу 1 открываются боковые окна 3 ударника 2 и сжатый воздух вновь поступает в камеру 6 холостого хода, после чего описанный рабочий цикл повторяется. Под действием ударов корпус 1 перемещается в грунте или по лидерной скважине или заменяемому трубопроводу 12, образуя скважину или разрушая старый трубопровод и затягивая новый 11. При соотношении эффективных сечений ударника, выбранных из заявленного диапазона, устройство надежно работает как с применением питающего воздуховода небольшой (30-40 м) длины, когда осуществляется проходка обычных скважин общего назначения, так и при длине воздуховода до 200 м, когда осуществляется замена водонесущих трубопроводов; при этом, как показывает опыт, некоторое снижение ударной мощности устройства является допустимым и может быть восполнено повышением давления в питающей сети. При существенном отклонении от заявленного соотношения эффективных площадей ударника устройство либо ненадежно запускается в работу и резко снижает ударную мощность, когда «б»≤«а», либо когда «б»≥«а» величина рабочего хода ударника выходит за пределы габаритного хода и в результате возникают обратные The nose of the housing 1 is aimed in the direction of the well being formed, into the leader well or replaceable pipe 12 and the compressed air supply through the supply air pipe 5 is put into operation. Compressed air through the side windows 3 of the striker 2 enters the idle chamber 6 of the striker 2. Since the surface area "b" is 1.9 ÷ 2.5 times larger than the area "a", the firing pin 2 begins an accelerated backward movement (to the right in the drawing) until the side windows 3 (Fig. 1) or the side holes 10 (Fig. .2) will not open for exhaust exhaust from the idle chamber 6 to the atmosphere. After exhaust air exhaust by air pressure in the chamber 7 of the working stroke, the hammer slows down to a complete stop and begins to move forward (to the left in the drawing), i.e. commits a working move. Before hitting the housing 1, the side windows 3 of the hammer 2 open and the compressed air again enters the idle chamber 6, after which the described duty cycle is repeated. Under the action of impacts, the housing 1 moves in the soil or along the leader well or the replaced pipeline 12, forming a well or destroying the old pipeline and tightening the new 11. When the ratio of the effective cross sections of the hammer, selected from the claimed range, the device works reliably as if using a small supply duct (30 -40 m) lengths when ordinary general-purpose wells are drilled, and with a duct length of up to 200 m, when water-bearing pipelines are replaced; however, experience shows that a certain decrease in the shock power of the device is acceptable and can be compensated for by an increase in pressure in the supply network. With a significant deviation from the stated ratio of the effective areas of the projectile, the device either unreliably starts up and sharply reduces the impact power when "b" ≤ "a", or when "b" ≥ "a", the magnitude of the working stroke of the projectile goes beyond the overall stroke and the result is the opposite

удары, наносимые ударником по хвостовой части корпуса. При этом указанные факторы невозможно устранить путем корректировки давления в питающей сети.strikes by the striker on the tail of the hull. However, these factors cannot be eliminated by adjusting the pressure in the supply network.

Claims

Pneumatic impact device, including a hollow body, a drummer with a longitudinal cavity and side windows in its walls, a step-type air distribution pipe with a longitudinal channel mounted at a higher stage in the drummer cavity, and a smaller one mounted on the body with the possibility of connecting to its longitudinal channel a supply air duct, a working stroke chamber of the striker, constantly in communication with a source of compressed air, an idle chamber a stroke alternately communicating with a source of compressed air or with the atmosphere, depending on the position of the striker windows relative to the edges of a larger stage of the air distribution pipe, characterized in that the cross-sectional area of the striker, which receives pressure from the idle chamber, is larger than the area that receives pressure from the working chamber stroke 1.9 ÷ 2.5 times.