ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ БАЛЛАСТА

Полезная модель относится к области уплотнения сыпучих материалов, таких как щебень, гравий и пр. при строительстве, содержании и ремонте различных сооружений, в частности его можно использовать при проведении путевых работ для поддержания в нормальном техническом состоянии балласта рельсового пути.
Известен инструмент для уплотнения сыпучей среды - подбойка. С помощью подбоек осуществляют горизонтальное виброобжатие балласта. При таком уплотнении вибрирующую подбойку заглубляют в балласт на требуемую глубину, после чего осуществляют ее поперечное перемещение по направлению к шпале, обеспечивая подачу балласта под шпалы, и обратное ее поперечное перемещение по направлению от шпалы, затем подбойку извлекают. В результате этого балласт под шпалами уплотняется, а в межшпальном пространстве разрыхляется. Осуществляют горизонтальное обжатие балласта с помощью подбоек, имеющих, как правило, лопатку с заостренной клиновидной нижней частью (угол наклона боковых поверхностей клиновой части составляет 5-35° к оси подбойки), которая облегчает погружение подбойки в балласт (см. п. РФ №2226581 по кл. Е01В 27/12, Е01В 27/16 заявл. 22.05.2003, опубл. 10.04.2004 «Лопатка подбойки»).
Наиболее близким по технической сущности, достигаемому результату и выбранным в качестве прототипа является инструмент для уплотнения сыпучей среды, представляющий собой стержень, снабженный уплотнительной лопаткой с клиновидной нижней кромкой. На стержне этого инструмента над лопаткой закреплена основная трамбующая насадка, поперечное сечение которой в плоскости параллельной продольной оси стержня и перпендикулярной плоскости лопатки представляет собой фигуру, выбранную из группы, включающей ромб, треугольник, многоугольник, звездообразную фигуру, т.е. фигуру, имеющую, по меньшей мере, одну клиновидную кромку (см. п. РФ №2339757 по кл. Е01В 27/16, Е01В 27/12 заявл. 1.09.2006, опубл. 10.03.2008 «Уплотнительны-подбивочно - инструмент для балласта рельсового пути (варианты)»). Такой инструмент за счет обеспечения вертикального обжатия балласта трамбующей насадкой позволяет добиться незначительного осаживающего воздействия на частицы уплотняемой среды и в межшпальном пространстве. Уплотнение приведенных вибрацией в псевдоожиженное состояние частиц среды в межшпальном пространстве происходит как в процессе погружения инструмента, так и в процессе извлечения инструмента из среды. Частицы оседают под воздействием собственного веса, а также за счет того, они, налетая на боковые поверхности клиновидной кромки, отскакивают вниз. Однако площадь боковых граней клина уплотнительной лопатки и трамбующей насадки невелика и, к тому же, боковые грани клина и уплотнительной насадки параллельны друг другу, что сводит к минимуму объем частиц среды, вовлекаемых в процесс псевдоожижения. Учитывая, что энергия вибрации в сыпучей среде быстро затухает, очевидно, что конструкция известного инструмента не обеспечивает возможности самопроизвольного затекания псевдоожиженных частиц среды в подшпальное пространство. Для обеспечения качественного уплотнения среды под шпалами необходимо проведение дополнительного горизонтального перемещения частиц среды. Его проводят путем поперечного перемещения инструмента внутри среды после погружения инструмента на всю требуемую глубину. Это повышает энергоемкость процесса уплотнения сыпучей среды.
Задачей настоящей полезной модели является снижение энергоемкости процесса уплотнения сыпучей среды.
Техническим результатом, получаемым при осуществлении данной полезной модели, является минимизация механического принудительного пространственного перемещения частиц среды при ее уплотнении.
Указанная задача решается за счет того, что известный инструмент для уплотнения сыпучей среды, представляющий собой стержень, снабженный уплотнительной лопаткой с клиновидной нижней кромкой, причем на стержне над лопаткой закреплена основная трамбующая насадка, поперечное сечение которой в плоскости параллельной продольной оси стержня и перпендикулярной плоскости лопатки имеет клиновидную кромку, согласно полезной модели, дополнительно содержит, по меньшей мере, одну вспомогательную трамбующую насадку, закрепленную на уплотнительной лопатке или стержне так, что вспомогательная насадка занимает отличное от основной трамбующей насадки пространственное положение.
Вспомогательная трамбующая насадка может быть выполнена с поперечным сечением, форма которого выбрана из группы, включающей: многоугольник со скругленными углами или углами без скруглений, круг, усеченный круг, овал, усеченный овал, звездообразная фигуру.
Угол при вершине клиновой части нижней кромки уплотнительной лопатки, а также основной и/или вспомогательной трамбующей насадки может составлять не менее 60°.
Вспомогательная трамбующая насадка может быть расположена на стержне выше основной трамбующей насадки и/или ниже нижней кромки уплотнительной лопатки.
Вспомогательная трамбующая насадка, расположенная ниже нижней кромки уплотнительной лопатки может быть выполнена в виде, по меньшей мере, двух элементов, отстоящих друг от друга.
Исследования, проведенные по источникам патентной и научно-технической информации, показали, что заявляемый инструмент неизвестен, т.е. соответствует критерию новизна.
Инструмент может быть изготовлен на любом предприятии, специализирующемся в данной отрасли, т.к. для этого требуются стандартное оборудование, и широко использован при уплотнении сыпучих сред, т.е. является промышленно применимым.
При погружении инструмента в сыпучую среду приведенные под воздействием вибрации в псевдоожиженное состояние частицы среды, начинают перемещаться как в результате оседания частиц под воздействием собственного веса, так и в результате отскока частиц среды от клиновидных кромок основной и вспомогательной трамбующих насадок, а также клиновидной нижней кромки уплотнительной лопатки. При этом количество частиц сыпучей среды, которое оказывается под воздействием виброинструмента, имеющего несколько трамбующих насадок (по меньшей мере, две: основную и вспомогательную), и, к тому же, расположенных так, что основная и вспомогательная насадки занимают отличное друг от друга пространственное положение, значительно превышает количество частиц среды, которые бы оказались бы под воздействием виброинструмента, имеющего только основную трамбующую насадку, расположенную параллельно уплотнительной лопатке (как это происходит в прототипе). Вспомогательная трамбующая насадка может быть развернута под углом к основной трамбующей насадке, как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях, может быть установлена на стержне выше основной, может быть расположена ниже уплотнительной лопатки, а при наличии нескольких вспомогательных насадок и образовывать на стержне и уплотнительной лопатке сложную пространственную конструкцию, оказывающую воздействие на весьма значительный объем частиц уплотняемой среды. Учитывая, что объем частиц среды одновременно вовлеченных в вибропроработку значителен, наблюдается интенсивное оседание частиц с затеканием их в полости, расположенные в непосредственной близости от места обработки, причем это наблюдается как при заглублении, так и при извлечении виброинструмента. Это позволяет в ряде случаев отказаться от горизонтального перемещения частиц среды для подачи ее, например, в подшпальное пространство. Псевдоожиженные частицы среды поступают туда самотеком. Т.е. изменяется технология уплотнения сыпучей среды за счет минимизации принудительного механического пространственного перемещения частиц среды при ее уплотнении, это снижает энергоемкость процесса уплотнения сыпучей среды.
Выполнение клиновой части нижней кромки уплотнительной лопатки, а также основной и/или вспомогательной трамбующей насадки так, что угол при вершине клина составляет не менее 60°, позволяет получить инструмент с уширенной клиновой кромкой. Это позволяет добиться дополнительного осаживающего воздействия на частицы уплотняемой среды.
Расположение вспомогательная трамбующая насадка на стержне выше основной трамбующей насадки позволяет интенсивно прорабатывать верхние слои уплотняемой среды, а расположение вспомогательная трамбующая насадка ниже нижней кромки уплотнительной лопатки - ее нижние слои.
Выполнение вспомогательной трамбующей насадки в виде, по меньшей мере, двух элементов расположенных ниже нижней кромки уплотнительной насадки и отстоящих друг от друга, позволяет облегчить внедрение инструмента в уплотняемую среду.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых изображены:
Фиг.1 Инструмент, общий вид.
Фиг.2 Инструмент, вид сбоку.
Фиг.3.Вид на уплотнительную лопатку инструмента, снабженную вспомогательной трамбующей насадкой в виде двух, отстоящих друг от друга, элементов.
Для обработки такого сыпучего материала, например, как щебеночный балласт рельсового пути может быть использован обычный шпалоподбивочный агрегат с подбойками в качестве инструментов для уплотнения сыпучей среды. В этом случае инструментом служит подбойка, которая представляет собой стержень 1, снабженный лопаткой 2 с нижней клиновидной кромкой 3. Над лопаткой 2 расположена основная трамбующая насадка 4. В плоскости параллельной продольной оси стержня 1 и перпендикулярной плоскости лопатки 2 основная трамбующая насадка 4 имеет поперечное сечение в виде бруска с нижней клиновидной кромкой 5.
Подбойка дополнительно снабжена вспомогательными трамбующими насадками 6, каждая из которых выполнена в виде бруска с нижней клиновидной кромкой 7. При этом вспомогательные трамбующие насадки 6 установлены выше основной трамбующего элемента 2, а сами вспомогательные насадки 6 и их клиновидные кромки 7 ориентированы так, что одна из них параллельна по отношению к клиновидной кромке 5 основной трамбующей насадки 4, а другая перпендикулярна ей. Клиновидные кромки уплотнительной лопатки 2, а также основной 4 и вспомогательных 6 трамбующих насадок выполнены уширенными, т.е. с углом при вершине клина 60°.
Инструмент используют следующим образом.
Во время воздействия на обрабатываемую сыпучую среду, т.е. во время погружения и/или извлечения подбоек из щебеночного балласта, они передают на балласт вибрационные колебания, приводя его в псевдоожиженное состояние. При этом частицы щебня начинают перемещаться как в результате непосредственного сдвигающего усилия, передаваемого на них подбойками, так и за счет отскока вниз от уширенных клиновидных кромок 7, 5, 3 уплотнительной лопатки 2 и трамбующих насадок 4, 6, а также и под воздействием собственного веса. Это приводит к вибропроработке сразу большого объема щебня, что вызывает его интенсивное оседание с заполнением пустот под шпалами (что в некоторых случаях позволяет отказаться от горизонтальной подачи балласта под шпалы за счет перемещения лопатки подбойки поперек шпального ящика) и одновременным уплотнением и межшпального пространства. Так достигается минимизации принудительного механического пространственного перемещения частиц среды при ее уплотнении и, следовательно, снижается энергоемкость процесса уплотнения сыпучей среды.