ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ

Полезная модель относится к области строительной техники и касается пневматических устройств ударного действия, применяемых для образования скважин, бестраншейной прокладки и замены подземных трубопроводов.
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.
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.
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
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.
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
устройство в лучшем случае не развивает номинальной ударной мощности, а в худшем не способно запускаться в работу.
Технической задачей, решаемой данной 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 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.
Полезная модель иллюстрируется чертежами:
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;
на фиг.2 представлен продольный разрез варианта устройства, в котором выхлоп отработанного воздуха осуществляется вперед и которое можно использовать
при замене водопроводных и канализационных трубопроводов и при прокладке трубопроводов с лидерной скважиной.
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.
Устройство работает следующим образом.
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
удары, наносимые ударником по хвостовой части корпуса. При этом указанные факторы невозможно устранить путем корректировки давления в питающей сети.