УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОГРУЖЕНИЯ ТРУБ В ГРУНТ
DEVICE TO SUBMERGE PIPES INTO SOIL

Предлагаемое изобретение относится к области строительной техники и предназначено, в основном, для погружения в грунт металлических труб, преимущественно при бестраншейной прокладке подземных коммуникаций.
Известно импульсное пневматическое устройство для забивания труб (а.с. СССР №1036857, МПК E02F 5/18, опубл. в БИ №31 за 1983 г.), включающее корпус с ударником, воздухораспределительный механизм и сопряженную с корпусом головную часть. Ударный импульс, передаваемый ударником головной части устройства, проходя через корпус, передается на трубу и обеспечивает высокую эффективность погружения трубы. Недостатком устройства по а.с. №1036857 является то, что часть импульса при прохождении по корпусу расходуется на его деформацию. Кроме того, корпус известного устройства испытывает значительные растягивающие напряжения, обусловленные тем, что корпус закреплен к трубе хвостовой частью, а удар наносится по головной части. Это существенно снижает долговечность корпуса.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для погружения труб в грунт (патент РФ №2135692, МПК E02D 7/02, E02F 5/18, опубл. 27.08.1999), включающее корпус, размещенный в корпусе ударник и сопряженную с корпусом головную часть. При этом сопряжение головной части с корпусом выполнено с возможностью рассоединения в момент удара и последующего соединения посредством подтягивающего элемента.
Такое выполнение устройства обеспечивает снятие ударных нагрузок с корпуса и передачу ударного импульса непосредственно от головной части на трубу. При этом повышается эффективность погружения трубы и долговечность корпуса.
Недостатком устройства по патенту РФ №2135692 является возникновение в момент удара зазора между корпусом и головной частью. При этом происходит утечка сжатого воздуха из камеры холостого хода, что замедляет движение ударника на холостом ходу и, следовательно, снижает эффективность работы устройства.
Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение эффективности погружения труб при повышении ресурса устройства.
Поставленная задача решается тем, что устройство для погружения в грунт труб, включающее корпус, размещенный в корпусе ударник, сопряженную с корпусом головную часть и средство ограничения перемещения головной части относительно корпуса дополнительно снабжено упругим элементом, установленным между корпусом и головной частью, а сопряжение головной части с корпусом выполнено с зазором.
Выполнение сопряжения головной части с корпусом с зазором обеспечивает снятие ударных нагрузок с корпуса, а установленный между корпусом и головной частью упругий элемент обеспечивает герметичность камеры холостого хода и одновременно гасит ударные нагрузки на корпус. При этом весь ударный импульс передается от головной части на забиваемую трубу, а движение ударника на холостом ходу не замедляется, что приводит к повышению эффективности погружения трубы. Одновременно с этим повышается ресурс устройства за счет того, что ударный импульс расходуется только на полезную работу и не нагружает корпус.
Для еще более надежной герметизации камеры холостого хода и снятия ударных нагрузок с корпуса целесообразно упругий элемент установить с предварительным поджатием.
Целесообразно средство ограничения перемещения головной части относительно корпуса выполнить в виде тяг, замыкающих соединение головной части с корпусом. Это позволит сохранить высокую эффективность работы устройства при простой технологии его изготовления, что способствует решению поставленной технической задачи.
Целесообразно средство ограничения перемещения головной части относительно корпуса выполнить в виде радиальной канавки на наружной поверхности корпуса, ответной ей радиальной канавки на внутренней поверхности головной части и подвижно установленных в образованной канавками дорожке качения шариков. Такое конструктивное исполнение обеспечит компактность устройства при сохранении высокой эффективности его работы, что также способствует решению поставленной технической задачи.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен продольный разрез устройства со средством ограничения перемещения головной части относительно корпуса в виде тяг, замыкающих соединение головной части с корпусом; на фиг.2 - продольный разрез устройства со средством ограничения перемещения головной части относительно корпуса в виде сферических выемок в корпусе и головной части и подвижно установленного в выемках шарика.
Устройство для погружения в грунт труб (фиг.1, фиг.2) включает головную часть 1, корпус 2, внутри которого установлен ударник 3, наносящий удары по головной части 1. Соединение головной части 1 с корпусом 2 выполнено с зазором, а перемещение головной части 1 относительно корпуса 2 ограничено средством 4. Между головной частью 1 и корпусом 2 установлен упругий элемент 5. Сжатый воздух к устройству подается по воздуховоду 6. Устройство головной частью 1 жестко присоединено к забиваемой трубе 7.
Средство 4 ограничения перемещения головной части 1 относительно корпуса 2 может быть выполнено в виде тяг 8, замыкающих соединение головной части 1 с корпусом 2 (фиг.1).
Возможно также выполнение средства 4 ограничения перемещения головной части 1 относительно корпуса 2 в виде радиальной канавки 9 на наружной поверхности корпуса 2, ответной ей радиальной канавки 10 на внутренней поверхности головной части 1 и подвижно установленных в образованной канавками дорожке качения шариков 11 (фиг.2).
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Под действием сжатого воздуха, подаваемого по воздуховоду 6, ударник 3 совершает возвратно-поступательные перемещения в корпусе 2 и наносит удары по головной части 1 устройства, формируя в ней ударный импульс определенной амплитуды и длительности. Через головную часть 1 ударный импульс передается на торец забиваемой трубы 7, осуществляя погружение трубы 7 в грунт. Поскольку сопряжение головной части 1 и корпуса 2 выполнено с зазором, а между корпусом 2 и головной частью 1 установлен упругий элемент 5, ударный импульс не передается на корпус 2, а, проходя через головную часть 1, передается на забиваемую трубу 7, сохраняя свою амплитуду и длительность, что способствует эффективности погружения трубы и повышению ресурса корпуса 2. Средство 5 ограничивает перемещение головной части 1 относительно корпуса 2, предотвращая вылет головной части 1 из корпуса 2.
В случае выполнения средства 4 в виде тяг, перемещение головной части 1 относительно корпуса 2 ограничено длиной тяг 8.
В случае выполнения средства 4 в виде радиальной канавки 9 на наружной поверхности корпуса 2 ответной ей радиальной канавки 10 на внутренней поверхности головной части 1 и подвижно установленных в образованной канавками дорожке качения шариков 11, перемещение головной части 1 относительно корпуса 2 ограничено величиной зазора между стенками канавок 9 и 10 и наружной поверхностью шариков 11.
После нанесения удара по головной части 1 ударник 3 начинает движение в обратном направлении под действием давления в камере холостого хода 12. При этом благодаря упругому элементу 5 давление в камере холостого хода 12 остается таким же, как в момент нанесения удара, и движение ударника 3 в обратном направлении не замедляется.
Далее цикл работы устройства повторяется до погружения трубы 7 в грунт на заданную величину.
После погружения трубы 7 в грунт устройство переключают на режим реверса. Ударник начинает наносить удары по заднему торцу корпуса 2, осуществляя его перемещение в обратном направлении. За счет тяг 8 или шариков 11 в том же направлении происходит и движение головной части 1. При этом головная часть 1 высвобождается из трубы 7.