RU2063328C1

RU2063328C1 - Air-operated percussion device

Info

Publication number: RU2063328C1
Authority: RU
Inventors: В.Д. Плавских; В.А. Григоращенко; М.В. Курленя; Ю.Б. Рейфисов; Н.Д. Сырямин; В.А. Клименко
Original assignee: Институт горного дела СО РАН
Priority date: 1992-05-14
Filing date: 1992-05-14
Publication date: 1996-07-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: device comprises housing, striker that forms the front chamber together with the housing and is provided with radial ports, and staged air distributing branch pipe with through axial space whose greater stage is received in the striker and smaller one is in the rear end face of the housing. The front parts of the housing are provided with through openings wherein a pipe is received. One end of the pipe is mounted in the front end face of the housing for permitting connection to the air supply pipe line. The pipe line is connected either with the pipe line, the smaller step of the branch pipe being closed with a plug, or with the smaller step of the branch pipe, the pipe line being closed with a plug. EFFECT: enhanced efficiency. 5 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к пневматическим ударным механизмам, предназначенным преимущественно для бестраншейной прокладки новых и замены старых подземных коммуникаций. The present invention relates to pneumatic percussion mechanisms, designed primarily for trenchless laying new and replacing old underground utilities.

Известно устройство для прокладки трубопроводов /1/, содержащее корпус, размещенный в корпусе ударник, образующий с корпусом камеру обратного хода и имеющий осевой канал и выполненные в его стенке радиальные окна, а другим концом в торце корпуса с возможностью присоединения патрубка к воздухоподводящей магистрали. A device for laying pipelines / 1 / is known, comprising a housing placed in the housing of a hammer, forming a reverse chamber with the housing and having an axial channel and radial windows made in its wall, and at the other end in the end of the housing with the possibility of connecting the pipe to the air supply line.

Недостатком устройства является ограниченная емкость осевого канала в ударнике. При подаче сжатого воздуха в камеру обратного хода ударника вследствие этого происходит недостаточное наполнение камеры, что снижает энергетические характеристики устройства энергию удара и частоту ударов, а следовательно, и ударную мощность. The disadvantage of this device is the limited capacity of the axial channel in the hammer. When compressed air is supplied to the striking chamber of the striker, this causes insufficient filling of the chamber, which reduces the energy characteristics of the device, the impact energy and the frequency of impacts, and hence the impact power.

Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков является устройство для проходки скважин в грунте /2/, содержащее корпус, размещенный в корпусе с возможностью возвратно-поступательного перемещения ударник с осевой полостью, образующий с корпусом рабочую камеру обратного хода ударника, и выполненными в стенке ударника радиальными окнами, ступенчатый патрубок со сквозной осевой полостью, установленный большей ступенью соосно ударнику внутри него с возможностью перекрытия его радиальных окон, а меньшей ступенью в заднем торце корпуса с возможностью подсоединения ее полости к воздухоподводящей магистрали. Closest to the invention in terms of essential features is a device for driving wells in the soil / 2 /, comprising a housing placed in the housing with the possibility of reciprocating movement of the drummer with an axial cavity, forming with the body a working chamber of the return stroke of the hammer, and made in the wall of the hammer radial windows, a stepped nozzle with a through axial cavity installed by a larger stage coaxially to the drummer inside it with the possibility of overlapping its radial windows, and a smaller stage in the upper end of the housing with the ability to connect its cavity to the air supply line.

Недостатком этого устройства является недостаточное наполнение рабочей камеры обратного хода ударника. Наличие осевой полости в большей степени патрубка улучшает по сравнению с аналогом наполнение рабочей камеры обратного хода, но недостаточно. Отсутствие достаточного наполнения рабочей камеры не позволяет получить требуемые энергетические параметры устройства. The disadvantage of this device is the insufficient filling of the working chamber of the return stroke of the striker. The presence of an axial cavity to a greater extent of the nozzle improves the filling of the working chamber of the reverse stroke compared to the analogue, but not enough. The lack of sufficient filling of the working chamber does not allow to obtain the required energy parameters of the device.

Другим недостатком устройства являются его ограниченные технологические возможности, так как расположение воздухоподводящей магистрали сзади устройства позволяет использовать его для проходки скважин в грунте, однако является недостатком при замене существующих коммуникаций, так как воздухоподводящая магистраль /шланг/ размещается внутри нового трубопровода, затягиваемого трубопровода, а следовательно, увеличение нагрузки на устройство сопровождается увеличением потерь давления сжатого воздуха в воздухоподводящей магистрали, длина которой увеличивается с увеличением длины прокладываемого трубопровода. Another disadvantage of the device is its limited technological capabilities, since the location of the air supply line at the back of the device allows it to be used for drilling wells in the ground, however, it is a drawback when replacing existing communications, since the air supply line / hose / is placed inside a new pipeline, a drawn pipeline, and therefore , an increase in the load on the device is accompanied by an increase in pressure losses of compressed air in the air supply line, d ins which increases with increasing length of the pipeline.

Техническим результатом изобретения является повышение его мощности при одновременном расширении его функциональных возможностей. Эта цель достигается тем, что пневматическое ударное устройство, содержащее корпус с выхлопными окнами, размещенный в корпусе с возможностью возвратно-поступательного перемещения ударник с осевой полостью и выполненными в его стенке радиальными окнами, ступенчатый патрубок со сквозной осевой полостью, установленный большей ступенью соосно ударнику внутри него с возможностью перекрытия ею радиальных окон, а меньшей ступенью в одном из торцов корпуса с возможностью присоединения ее полости к воздухоподводящей магистрали, согласно изобретению, снабжено трубкой, в другом торце корпуса и в ударнике выполнены сквозные отверстия, один конец трубки жестко закреплен в сквозном осевом отверстии корпуса с возможностью подсоединения его к воздухоподводящей магистрали, другой вставлен в сквозное отверстие ударника с возможностью их относительного возвратно-поступательного перемещения. The technical result of the invention is to increase its power while expanding its functionality. This goal is achieved in that a pneumatic percussion device comprising a housing with exhaust windows located in the housing with the possibility of reciprocating movement of the impactor with an axial cavity and radial windows made in its wall, a stepped nozzle with a through axial cavity installed coaxially inside the drummer inside it with the possibility of overlapping radial windows, and a smaller step in one of the ends of the housing with the possibility of attaching its cavity to the air supply line, according to Retenu is provided with a tube, the other end of the body and the striker are made through holes, one end of the tube is rigidly fixed in a through axial hole of the housing with the possibility of connecting it to air supply line, the other is inserted into the through hole with the striker to allow relative reciprocating movement.

Наличие сквозного осевого отверстия в ударнике и корпусе, которое своим объемом дополняет объем осевой полости ударника, улучшает наполнение рабочей камеры обратного хода ударника в момент ее соединения с полостью ударника, повышает давление в рабочей камере обратного хода ударника, а следовательно, энергию удара и частоту ударов устройства, то есть повышает мощность устройства. The presence of a through axial hole in the striker and the body, which complements the volume of the axial cavity of the striker, improves the filling of the working chamber of the striker at the moment of its connection with the cavity of the striker, increases the pressure in the working chamber of the striker, and therefore the impact energy and frequency of strikes device, that is, increases the power of the device.

Наличие сквозных отверстий в другом торце корпуса и в ударнике трубке, один конец которой жестко закреплен в сквозном осевом отверстии корпуса с возможностью присоединения его к воздухоподводящей магистрали, а другой вставлен в сквозное отверстие ударника с возможностью их относительного возвратно-поступательного перемещения позволяет присоединять воздухоподводящую магистраль к устройству как с переднего его торца, так и с заднего. Таким образом расширяются функциональные возможности устройства, так как оно может использоваться как для бестраншейной замены трубопроводов /при переднем расположении воздухоподводящей магистрали/, так и для проходки скважин в грунте и при забивке в грунт труб/ при заднем расположении воздухоподводящей магистрали/. Изобретение иллюстрируется рисунками. The presence of through holes in the other end of the housing and in the hammer tube, one end of which is rigidly fixed in the through axial hole of the housing with the possibility of attaching it to the air supply line, and the other is inserted into the through hole of the hammer with the possibility of their relative reciprocating movement allows you to connect the air supply line to device both from its front end and from the rear. Thus, the functionality of the device is expanded, since it can be used both for trenchless replacement of pipelines / with the front location of the air supply line /, and for drilling holes in the ground and when driving pipes into the ground / with the rear location of the air supply line /. The invention is illustrated by drawings.

На рис. 1 показано устройство в продольном разрезе при присоединении воздухоподводящей магистрали спереди и переднем положении ударника; на рис. 2 то же при присоединении воздухоподводящей магистрали сзади и заднем положении ударника; на рис. 3 фрагмент устройства в продольном разрезе с заглушкой в виде конической насадки на корпусе устройства; на рис. 4 - устройство в работе при замене трубопровода; на рис. 5 устройство в работе при погружении в грунт трубы. In fig. 1 shows a device in longitudinal section when attaching an air supply line to the front and front position of the hammer; in fig. 2 the same when connecting the air inlet to the rear and rear position of the hammer; in fig. 3 fragment of the device in longitudinal section with a plug in the form of a conical nozzle on the device body; in fig. 4 - device in operation when replacing the pipeline; in fig. 5 device in operation when immersed in the soil of the pipe.

Устройство /рис. 1/ содержит корпус 1, в котором размещен с возможностью возвратно-поступательного движения ударник 2, образующий с корпусом 1 рабочую камеру 3 обратного хода ударника. Ударник выполнен с осевой полостью 4 и радиальными окнами 5. В осевой полости ударника 4 размещена большая ступень 6 ступенчатого патрубка 7, меньшая ступень 8 которого закреплена в заднем торце 9 корпуса 1. В заднем торце 9 корпуса 1 выполнены выхлопные окна 10. Большая ступень 6 ступенчатого патрубка 7 имеет на наружной поверхности две кромки 11 и 12. В ударнике 2 выполнено сквозное отверстие 13. В передней части корпуса 1 выполнено сквозное отверстие 14. Устройство снабжено трубкой 15, один конец 16 которой закреплен в сквозном осевом отверстии 14 корпуса 1 с возможностью его присоединения к воздухоподводящей магистрали 17. Другой конец 18 трубки 15 вставлен в сквозное отверстие 13 ударника 2 с возможностью их относительного возвратнопоступательного перемещения. К меньшей ступени 8 ступенчатого патрубка 7 присоединена заглушка 19. Device / Fig. 1 / comprises a housing 1, in which a striker 2 is arranged with a reciprocating motion, forming a working chamber 3 of a striker with a reverse stroke. The drummer is made with an axial cavity 4 and radial windows 5. In the axial cavity of the drummer 4 there is a large stage 6 of the step pipe 7, a smaller stage 8 of which is fixed in the rear end 9 of the housing 1. At the rear end 9 of the housing 1 there are exhaust windows 10. Large stage 6 the stepped pipe 7 has two edges 11 and 12 on the outer surface. A through hole 13 is made in the hammer 2. A through hole 14 is made in the front of the housing 1. The device is equipped with a tube 15, one end 16 of which is fixed in the through axial hole 14 of the housing and 1 with the possibility of its connection to the air supply line 17. The other end 18 of the tube 15 is inserted into the through hole 13 of the hammer 2 with the possibility of their relative reciprocating movement. To a smaller stage 8 of the stepped pipe 7 is connected to the plug 19.

На наружной поверхности корпуса 1 в передней его части выполнена коническая поверхность 20 для закрепления насадок, необходимых для выполнения отдельных видов работ. On the outer surface of the housing 1 in its front part a conical surface 20 is made for fixing the nozzles necessary for performing certain types of work.

Возможны два варианта сборки устройства: 1 вариант /рис.1/ - воздухоподводящая магистраль 17 присоединена к трубке 15, а к меньшей ступени 8 ступенчатого патрубка присоединена заглушка 19; 2 вариант /рис. 2/ - воздухоподводящая магистраль 17 присоединена к меньшей ступени 8 ступенчатого патрубка 7, а заглушка 19 присоединена к одному концу 16 трубки 15. Two options for assembling the device are possible: 1 option / Fig. 1/ - the air supply line 17 is connected to the tube 15, and a plug 19 is connected to the lower stage 8 of the stepped pipe; 2 option / pic. 2 / - the air supply line 17 is connected to a smaller stage 8 of the stepped pipe 7, and the plug 19 is connected to one end 16 of the tube 15.

На рис. 3 изображен фрагмент устройства, когда оно используется для проходки скважин в грунте. На конической поверхности 20 закреплена насадка 21 с наиболее рациональной для проходки скважин формой наружной поверхности. In fig. 3 shows a fragment of a device when it is used to drill wells in the ground. On the conical surface 20, a nozzle 21 is fixed with the shape of the outer surface most rational for drilling holes.

На рис. 4 изображено устройство, приспособленное для бестраншейной замены подземных трубопроводов. На конической поверхности 20 корпуса 1 установлена насадка 22 для разрушения старого трубопровода 23 и затягивания нового трубопровода 24. Воздухоподводящая магистраль 17 присоединена к трубке 15. In fig. 4 shows a device adapted for trenchless replacement of underground pipelines. On the conical surface 20 of the housing 1, a nozzle 22 is installed to destroy the old pipe 23 and tighten the new pipe 24. The air supply pipe 17 is connected to the pipe 15.

На рис. 5 изображено устройство, приспособленное для забивания в грунт трубы 25. Воздухоподводящая магистраль 17 присоединена к ступенчатому патрубку, а на конической поверхности 20 корпуса 1 установлена насадка 26 для соединения устройства с забиваемой трубой 25. In fig. 5 shows a device adapted for driving pipes 25 into the ground. The air supply pipe 17 is connected to a stepped pipe, and a nozzle 26 is installed on the conical surface 20 of the housing 1 to connect the device to the pipe 25 to be driven.

Принцип работы устройства не зависит от расположения воздухоподводящей магистрали 17 и заглушки 19. The principle of operation of the device does not depend on the location of the air supply pipe 17 and the plug 19.

Осевая полость 4 ударника 2 постоянно соединена с воздухоподводящей магистралью 17. The axial cavity 4 of the hammer 2 is constantly connected to the air supply line 17.

При переднем положении ударника 2 /рис. 1/ сжатый воздух через радиальные окна 5 поступает в рабочую камеру 3 обратного хода ударника 2. Вследствие разницы площадей рабочей камеры 3 и полости 4 на ударник 2 действует сила, направленная назад. Под действием этой силы ударник 2 начинает двигаться назад. При этом радиальные окна 5 ударника 2 проходят переднюю кромку 11 ступенчатого патрубка 7. Поступление сжатого воздуха в рабочую камеру 3 обратного хода ударника 2 прекращается. Дальнейшее движение ударника 2 назад происходит за счет работы расширения сжатого воздуха в рабочей камере 3 обратного хода ударника 2 и инерции ударника. При дальнейшем движении ударника 2 через радиальные окна 5 ударника 2 и выхлопные окна 10 происходит выхлоп воздуха из рабочей камеры 3 обратного хода ударника 2 в атмосферу. Давление воздуха в рабочей камере 3 обратного хода ударника 2 падает до атмосферного. Под действием сжатого воздуха в осевой полости 4 ударника 2 последний тормозится /рис. 2/ и начинает двигаться вперед, нанося удар no корпусу 1 устройства /рис. 1/. В этом положении радиальные окна 5 ударника 2, прошедшие кромку 11 ступенчатого патрубка 7, соединяют рабочую камеру 3 обратного хода ударника 2 сжатым воздухом, и цикл повторяется. Наличие в ударнике 2 сквозного отверстия 13 и сквозного отверстия 14 корпуса 1, постоянно соединенных с воздухоподводящей магистралью 17, приводит к тому, что суммарный объем сквозного отверстия 13 ударника 1, отверстия 14 корпуса 1 и осевой полости 4 ударника 2 больше объема осевой полости 4 ударника 2, что позволяет наполнить рабочую камеру 3 обратного хода ударника 2 до более высокого давления. Благодаря этому увеличивается ход ударника 2, что ведет к увеличению энергии удара и ударной мощности. With the front position of the hammer 2 / Fig. 1 / compressed air through radial windows 5 enters the working chamber 3 of the return stroke of the hammer 2. Due to the difference in the areas of the working chamber 3 and the cavity 4, the force directed backwards acts on the hammer 2. Under the influence of this force, the hammer 2 begins to move backward. In this case, the radial windows 5 of the striker 2 pass the front edge 11 of the stepped pipe 7. The intake of compressed air into the working chamber 3 of the reverse stroke of the striker 2 is stopped. Further movement of the striker 2 backward is due to the work of expanding the compressed air in the working chamber 3 of the reverse stroke of the striker 2 and the inertia of the striker. With further movement of the striker 2 through the radial windows 5 of the striker 2 and the exhaust windows 10, air is exhausted from the working chamber 3 of the return stroke of the striker 2 into the atmosphere. The air pressure in the working chamber 3 of the reverse stroke of the striker 2 drops to atmospheric. Under the action of compressed air in the axial cavity 4 of the hammer 2, the latter is inhibited / fig. 2 / and begins to move forward, striking no to the case 1 of the device / Fig. 1/. In this position, the radial windows 5 of the striker 2, passing the edge 11 of the stepped pipe 7, connect the working chamber 3 of the reverse stroke of the striker 2 with compressed air, and the cycle repeats. The presence in the hammer 2 of the through hole 13 and the through hole 14 of the housing 1, constantly connected to the air supply line 17, leads to the fact that the total volume of the through hole 13 of the hammer 1, the holes 14 of the housing 1 and the axial cavity 4 of the hammer 2 is larger than the volume of the axial cavity 4 of the hammer 2, which allows you to fill the working chamber 3 of the reverse stroke of the hammer 2 to a higher pressure. Due to this, the stroke of the striker 2 increases, which leads to an increase in impact energy and impact power.

При использовании устройства для проходки скважин в грунте воздухоподводящую магистраль 17 /рис. 2/ присоединяют к ступенчатому патрубку 7, а заглушку 19 присоединяют к трубке 15. Для проходки скважин на коническую поверхность 20 корпуса 1 /рис. 3/ может быть установлена насадка 21 с наиболее рациональной для проходки скважины формой наружной поверхности. Эта насадка одновременно служит заглушкой, изолирующей трубку 15 от атмосферы и дополнительно увеличивает суммарный объем осевой полости 4, отверстия 13 и отверстия 14, что, в свою очередь, еще более улучшает наполнение рабочей камеры 3 обратного хода ударника, то есть еще повышает ударную мощность устройства. When using the device for driving wells in the soil, the air supply line 17 / Fig. 2 / attach to the stepped pipe 7, and the plug 19 is attached to the tube 15. For drilling holes on the conical surface 20 of the housing 1 / Fig. 3 / a nozzle 21 can be installed with the shape of the outer surface that is the most rational for drilling a well. This nozzle at the same time serves as a plug isolating the tube 15 from the atmosphere and additionally increases the total volume of the axial cavity 4, holes 13 and holes 14, which, in turn, further improves the filling of the working chamber 3 of the return stroke of the hammer, that is, it further increases the impact power of the device .

Для использования устройства для бестраншейной замены подземных трубопроводов воздухоподводящую магистраль 17 /рис. 4/ присоединяют к трубке 15, а заглушку 19 к ступенчатому патрубку 7. Это позволяет воздухоподводящую магистраль 17 размещать в старом /заменяемом/ трубопроводе, что создает удобства при производстве работ /при соединении секций труб при наращивании трубопровода/, а также повышает эффективность использования устройства. To use the device for trenchless replacement of underground pipelines, the air supply line 17 / Fig. 4 / attach to the tube 15, and the plug 19 to the stepped pipe 7. This allows the air supply pipe 17 to be placed in the old / replaceable / pipe, which creates convenience during work / when connecting pipe sections when building the pipe /, and also increases the efficiency of use of the device .

Для выполнения работ по бестраншейной замене подземных трубопроводов устройство оснащают насадкой 22, имеющей наружную и внутреннюю конусные поверхности и цилиндрическое гнездо в задней ее части. Насадка закрепляется на конусной поверхности 20 корпуса 1. При движении устройства в грунте конусная насадка 22 разрушает заменяемый трубопровод 23 и втрамбовывает его обломки в грунт, образуя скважину. В эту скважину прокладывается новый трубопровод 24, передний конец которого размещен в цилиндрическом гнезде насадки 22. To perform trenchless replacement of underground pipelines, the device is equipped with a nozzle 22 having an external and internal conical surface and a cylindrical socket in its rear part. The nozzle is fixed on the conical surface 20 of the housing 1. When the device moves in the soil, the conical nozzle 22 destroys the replaced pipe 23 and rams its fragments into the soil, forming a well. A new pipeline 24 is laid in this well, the front end of which is located in the cylindrical socket of the nozzle 22.

Для прокладки в грунте нового трубопровода /забивания трубы в грунт/ устройство /рис. 5/ оснащают насадкой 26, закрепленной на конической поверхности 20 корпуса 1. Насадка 26 служит для жесткого соединения устройства с погружаемой трубой 25. ЫЫЫ2 ЫЫЫ4 For laying a new pipeline in the ground / driving the pipe into the ground / device / fig. 5 / they are equipped with a nozzle 26 fixed on the conical surface 20 of the housing 1. The nozzle 26 is used for rigidly connecting the device to the immersion pipe 25. NYL2 NYL4

Claims

A pneumatic percussion device comprising a housing with exhaust windows, a drummer with an axial cavity and radial windows made in its wall with a possibility of reciprocating movement, a stepped nozzle with a through axial cavity mounted coaxially with the drummer inside it with a higher stage, with the possibility of overlapping it radial windows, and a smaller step in one of the ends of the housing with the ability to connect its cavity to the air duct, characterized in that it is equipped with a tube, through holes are made in the other end of the housing and in the hammer, one end of the tube is rigidly fixed in the through axial hole of the housing with the possibility of connecting it to the air supply line, the other is inserted into the through hole of the hammer with the possibility of their relative reciprocating movement.