ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ УДАРНОЕ УСТРОЙСТВО

Техническое решение относится к горному делу и строительной технике, а именно к устройствам ударного действия для проходки скважин в грунте, применяемым при бестраншейной прокладке подземных коммуникаций.
Известно устройство ударного действия для образования скважин в грунте (патент РФ №2002906, кл. Е02F 5/18, опубл. в БИ №41-42 за 1993 г.), включающее полый корпус, установленный во внутренней полости корпуса с возможностью продольного перемещения ударник, воздухораспределительный механизм, закрепленный на заднем торце корпуса воздухоподводящий патрубок и установленный между корпусом и воздухоподводящим патрубком амортизатор в виде цилиндрической втулки из эластичного материала с выхлопными каналами. Данная втулка выполнена с проточкой, которая образует на наружной боковой поверхности одного из ее концов наружный кольцевой выступ, и с расточкой, которая образует на внутренней боковой поверхности другого конца втулки внутренний кольцевой выступ. Втулка установлена с возможностью взаимодействия боковыми поверхностями ее наружного и внутреннего кольцевых выступов соответственно с корпусом и с воздухоподводящим патрубком. Суммарная длина наружного и внутреннего кольцевых выступов по продольной оси устройства менее длины втулки по той же оси.
Недостатком данного устройства является то, что амортизатор в виде цилиндрической втулки из эластичного материала с выхлопными каналами нельзя применять в тех устройствах, в которых требуется герметизация наружной камеры (в устройствах с передним выхлопом воздуха, применяемым при замене водопроводных сетей),
так как через наружный зазор между корпусом и наружным кольцевым выступом амортизатора, внутренний зазор между воздухоподводящим патрубком и внутренним кольцевым выступом амортизатора, а также через выхлопные каналы будут происходить утечки сжатого воздуха, что не позволит применять данное устройство. Кроме того, амортизатор установлен без учета смены направления действующей на него силы, поэтому при использовании наружной камеры в качестве камеры прямого хода ударника, амортизатор может выходить из посадочной поверхности гайки. Таким образом, данное устройство нельзя применять, когда требуется герметизация наружной камеры.
Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является устройство ударного действия (патент РФ №2097494, кл. Е02F 5/18, опубл. в БИ №33 за 1997 г.), включающее полый корпус, размещенный в нем ударник с центральным каналом, воздухораспределитель, размещенный в канале ударника и установленный в корпусе с помощью упругого элемента. Данный упругий элемент выполнен в виде втулки, установленной между воздухораспределителем и корпусом с зазором по всей своей наружной или внутренней поверхности. Втулка может быть выполнена из двух частей, одна из которых установлена с зазором по наружной, а другая по внутренней поверхностям.
При выполнении амортизатора в виде втулки, установленной между воздухораспределителем и корпусом с зазором по всей своей наружной или внутренней поверхности, а также в виде втулки, выполненной из двух частей, одна из которых установлена с зазором по наружной, а другая по внутренней поверхностям, также как и в предыдущем аналоге, не обеспечивается герметизация наружной камеры при ее использовании в качестве камеры прямого хода ударника, так как через зазоры между наружными и внутренними поверхностями амортизатора с одной стороны и корпуса с воздухораспределителем с другой стороны будут происходить утечки сжатого воздуха, а сила, сжимающая амортизатор или его части, действующая со стороны наружной камеры, не обеспечит ее герметизацию. Поэтому известное устройство нельзя использовать при замене водопроводных труб, когда попадание сжатого воздуха
с примесями в заменяющий трубопровод недопустимо. Таким образом, данное устройство имеет ограниченную область применения, когда наружная камера не используется в качестве камеры прямого хода ударника.
Технической задачей предлагаемого решения является расширение области применения при обеспечении надежности эксплуатации пневматического ударного устройства за счет надежной герметизации его наружной камеры.
Решение этой задачи обеспечивается тем, что в пневматическом ударном устройстве, содержащем корпус, размещенный в нем ударник, воздухораспределительную ступенчатую втулку, состоящую из большей и меньшей ступеней и закрепленную в корпусе посредством гайки, при этом между гайкой и корпусом размещен упругий герметизирующий элемент, состоящий из двух частей, согласно техническому решению одна часть упругого герметизирующего элемента имеет наружный и внутренний диаметры меньше соответственно диаметра посадочной поверхности корпуса и диаметра посадочной поверхности гайки, а другая часть упругого герметизирующего элемента имеет наружный и внутренний диаметры больше соответственно диаметра посадочной поверхности корпуса и диаметра посадочной поверхности гайки.
Указанное выполнение диаметров частей упругого герметизирующего элемента позволит получить зазор одной части упругого герметизирующего элемента с корпусом и натяг с гайкой, и натяг другой части упругого герметизирующего элемента с корпусом и зазор с гайкой. Это позволит обеспечить герметизацию наружной камеры пневматического ударного устройства при его работе в режиме переднего выхлопа сжатого воздуха, исключит его попадание в заменяющий трубопровод при производстве работ, что обеспечит надежность эксплуатации пневматического ударного устройства и расширит область его применения, так как сила, сжимающая упругий герметизирующий элемент и действующая со стороны наружной камеры, обеспечит герметизацию частей упругого герметизирующего элемента, в результате утечек сжатого воздуха не происходит. Кроме того, наличие зазоров между частями упругого герметизирующего элемента, корпусом и гайкой создаст наилучшие
условия для монтажа-демонтажа упругого герметизирующего элемента и позволит предотвратить его разрушение при монтажно-демонтажных работах.
Сущность технического решения иллюстрируется примером конкретного исполнения и чертежом, на котором показано пневматическое ударное устройство (продольный разрез).
Пневматическое ударное устройство (далее - устройство) состоит из корпуса 1 (см. чертеж), внутри которого размещен с возможностью возвратно-поступательного перемещения ударник 2, имеющий радиальные отверстия 3. В задней части корпуса 1 размещена меньшая ступень 4 воздухораспределительной ступенчатой втулки (далее - втулка), в которой имеются радиальные отверстия 5, а также гайка 6. Меньшая ступень 4 втулки имеет уступ 7, на котором установлена конической поверхностью большая ступень 8 втулки с радиальным зазором, застопоренная упором 9. Большая ступень 8 втулки имеет канал 10. Между корпусом 1 и гайкой 6 размещен упругий герметизирующий элемент 11, состоящий из двух частей. Одна часть упругого герметизирующего элемента 11 имеет наружный и внутренний диаметры меньше соответственно диаметра посадочной поверхности корпуса 1 и диаметра посадочной поверхности гайки 6, что позволит обеспечить зазор 12 с корпусом 1 и натяг 13 с гайкой 6. Другая часть упругого герметизирующего элемента 11 имеет наружный и внутренний диаметры больше соответственно диаметра посадочной поверхности корпуса 1 и диаметра посадочной поверхности гайки 6, что позволит обеспечить натяг 13 с корпусом 1 и зазор 12 с гайкой 6. В задней части устройства расположена наружная камера 14. В передней части устройства находится камера 15 обратного хода ударника 2. Трубка 16 с радиальными отверстиями 17 входит в переднюю полость ударника 2. На трубке 16 размещен амортизатор 18.
Устройство работает следующим образом.
Сжатый воздух через подводящий шланг поступает в меньшую ступень 4 втулки, из которой через отверстия 5 поступает в наружную камеру 14, далее через канал 10 большей ступени 8 втулки, отверстия 3 ударника 2 - в камеру 15 обратного хода ударника 2,
загерметизированную амортизатором 18. Так как площадь поперечного сечения ударника 2 со стороны камеры 15 обратного хода ударника 2 больше, чем со стороны наружной камеры 14, ударник 2 начинает перемещаться в направлении задней части корпуса 1. При перемещении ударника 2 за край радиальных отверстий 17 трубки 16 происходит выхлоп сжатого воздуха из камеры 15 обратного хода ударника 2 через радиальные отверстия 17 трубки 16 в атмосферу. Давлением сжатого воздуха в наружной камере 14 ударник 2 вначале остановится, а затем начнет перемещаться к передней части корпуса 1. Движение ударника 2 к передней части корпуса 1 заканчивается ударом по корпусу 1.
Далее цикл повторяется.
Так как упругий герметизирующий элемент 11 состоит из двух частей, при этом одна часть имеет зазор 12 с корпусом 1 и натяг 13 с гайкой 6, другая часть имеет натяг 13 с корпусом 1 и зазор 12 с гайкой 6, то в процессе работы пневматического ударного устройства сила, сжимающая упругий герметизирующий элемент 11 и действующая со стороны наружной камеры 14 обеспечивает герметизацию наружной камеры 14, поэтому не происходит утечек сжатого воздуха через упругий герметизирующий элемент 11.
Кроме того, сила, сжимающая упругий герметизирующий элемент 11 и действующая со стороны наружной камеры 14, зажимает гайку 6, тем самым уменьшает подвижность меньшей ступени 4 втулки. Однако это не влияет на работу устройства, так как большая ступень 8 втулки установлена с радиальным зазором конической поверхностью на уступе 7 и при работе устройства занимает положение, которое ей задает ударник 2, при этом упор 9 препятствует большей ступени 8 втулки смещаться по меньшей ступени 4 при работе устройства.