Пристрій ударної дії

1 Устройство ударного действия, содержащее корпус, ударник со сквозным центральным каналом, размещенный внутри корпуса с возможностью совершения возвратно-поступательного движения, переднюю камеру, образованную между корпусом и ударником, заднюю камеру, образованную между корпусом и ударником, систему воздухораспределения, содержащую каналы для впуска сжатого воздуха в камеры и каналы для выхлопа отработанного воздуха из камер, и воздуховод, отличающееся тем, что система воздухораспределения выполнена для каждой из камер автономной 2 Устройство ударного действия по п 1, отличающееся тем, что система воздухораспределения выполнена в виде втулки с каналами, состоящей, по меньшей мере, из двух частей, консольно закрепленных в торцах корпуса 3 Устройство ударного действия по п 1 или 2, отличающееся тем, что воздуховод присоединен к одному из торцов корпуса 4 Устройство ударного действия по п 1 или 2, отличающееся тем, что воздуховод подсоединен к обоим торцам корпуса 5 Устройство ударного действия по одному из пп 2 - 4, отличающееся тем, что части втулки крепятся к корпусу посредством упругого элемента Настоящее изобретение относится к строительству и к горному делу, а более конкретно, к устройству ударного действия, предназначенному для бестраншейной прокладки новых подземных коммуникаций и реконструкции старых Из уровня техники известен реверсивный пневмопробойник для бестраншейной прокладки трубопроводов, содержащий корпус, ударник, установленный в корпусе с возможностью совершения возвратно-поступательного перемещения, гайку, закрепленную в корпусе со стороны одного из его торцов, воздухораспределительный патрубок, размещенный в корпусе между ударником и гайкой и установленный в гайке с возможностью перемещения, и шланг, подсоединенный одним своим концом к воздухораспределительному патрубку, а другим своим концом к источнику сжатого воздуха Внутренняя поверхность корпуса и наружная поверхность ударника образуют переднюю камеру, а внутренняя полость ударника и патрубок - заднюю камеру, которая через осевой канал патрубка и воздухоподводящий шланг сообщается с источником сжатого воздуха Кроме того, в ударнике выполнены радиальные окна для периодического сообщения передней камеры при перемещении ударника [1] Вышеописанный пневмопробойник позволяет осуществлять прокладку скважин, расширение диаметра ранее образованных скважин, забивку труб и т д Это устройство нашло применение при уплотнении грунта, формовании свай и других видах строительных работ Однако наличие в конструкции пневмопробойника задней камеры, которая неуправляема и находится постоянно под высоким давлением сжатого воздуха, ограничивает использование площади ударника, воспринимающей давление сжатого воздуха, и, следовательно, за счет этого не дает возможности получить высокие энергетические показатели Кроме того, наличие в конструкции ударника радиальных окон, которые являются источником концентрации напряжений, существенно снижает прочность ударника, что в конечном счете при Зоя О о 42014 водит к его разрушению и, следовательно, к поломке пневмопробойника Это снижает надежность и долговечность работы пневмопробойника Наиболее близким к заявляемому изобретению является устройство ударного действия, разработанное фирмой "Mission" и содержащее полый корпус, в котором установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения ударник, имеющий осевой канал и полость Ударник образует с корпусом две камеры, одна из которых является передней камерой, а вторая - задней камерой В осевом канале ударника установлен центральный воздухораспределитель, имеющий каналы для сообщения упомянутой полости с источником сжатого воздуха и каналы для периодического сообщения этих камер либо с источником сжатого воздуха либо с окружающей средой, при этом канал для выхлопа отработанного воздуха в окружающую среду служит как и для передней камеры устройства, так и для его задней камеры [2] Вышеописанное устройство позволяет осуществлять проходку скважин Наличие в конструкции устройства двух управляемых передней и задней камер позволяет более рационально использовать площади ударника, воспринимающие давление сжатого воздуха, которые в этой конструкции используются практически полностью, что в конечном итоге позволяет получить большую энергию удара по сравнению с вышеописанным пневмопробойником для бестраншейной прокладки трубопроводов Кроме того, исключение из конструкции ударника каких-либо радиальных окон или каналов, понижающих прочность ударника, позволяет повысить надежность и долговечность устройства по сравнению с вышеописанным пневмопробойником для бестраншейной прокладки трубопроводов Однако существенным недостатком вышеописанного устройства ударного действия является сложность его конструкции, и как следствие этого, низкая надежность и долговечность Кроме этого, сложность конструкции устройства вызывают трудности изготовления этого устройства В основном этот недостаток обусловлен наличием только одного центрального воздухораспределителя, закрепленного с двух сторон в корпусе устройства и имеющего единую систему каналов для управления обеими камерами, при этом следует иметь в виду, что эти каналы имеют большую длину, и следовательно обладают большим сопротивлением прохождения по ним сжатого воздуха Кроме того пара "ударник-воздухораспределитель" требует очень точного изготовления и склонна к заклиниванию при малейших изгибах воздухораспределителя, которые неизбежны в ходе работы устройства Другим существенным недостатком этого устройства является его ограниченные функциональные возможности, так как заднее расположение воздуховода затрудняет использование устройства при реконструкции старых трубопроводов из-за того, что воздуховод препятствует затягиванию новых труб за описанным устройством ударного действия В основу настоящего изобретения положена задача создания устройства ударного действия, в котором за счет изменения конструкции его системы воздухораспределения повышалась бы его мощность при сохранении габаритных размеров устройств ударного действия уже известных конструкций, повышалась бы надежность его работы, улучшались бы энергетические параметры устройства ударного действия по сравнению с устройствами ударного действия уже известных конструкций и расширялись бы его технологические возможности Эта задача решается тем, что в устройстве ударного действия, содержащем корпус, установленный в корпусе ударник с центральным сквозным отверстием, переднюю камеру, заднюю камеру, систему воздухораспределения, содержащую каналы для впуска текучей среды (воздуха) в указанные камеры и выхлопа из них, и воздуховод, согласно изобретению, система воздухораспределения выполнена автономной для каждой камеры Автономность камер заключается в том, что для впуска и выхлопа сжатого воздуха в или из передней камеры используются одни отдельные каналы для обеспечения работы передней камеры, а для впуска и выхлопа сжатого воздуха в или из задней камеры используются другие отдельные каналы для обеспечения работы задней камеры Автономное выполнение системы воздухораспределения для каждой камеры отдельно позволяет улучшить условия наполнения камер сжатым воздухом и условия выхлопа из них, благодаря уменьшению длины воздухоподводящих и выхлопных каналов и благодаря увеличению их проходных сечений, что в конечном счете позволяет увеличить частоту ударов, а следовательно и мощность всего устройства при сохранении габаритных размеров устройств ударного действия уже известных конструкций Кроме того, технология изготовления таких устройств значительно упрощена благодаря тому, что каналы системы воздухораспределения имеют меньшую длину, а изготовление деталей с короткими каналами менее сложно, то есть, более технологично и требует меньших затрат в изготовлении В устройстве ударного действия, выполненном в соответствии с настоящим изобретением, система воздухораспределения выполнена в виде втулки с каналами для впуска и выхлопа сжатого воздуха в или из рабочих камер, состоящей по меньшей мере из двух частей, консольно закрепленных в торцах корпуса Такое выполнение системы воздухораспределения позволяет частям системы воздухораспределения, размещенным в осевом канале ударника, иметь дополнительную степень свободы в пределах отклонения размеров при изготовлении сопрягаемых поверхностей втулок и поверхностей центрального отверстия ударника, что позволяет повысить возможность их самоустановки в центральном отверстии ударника, что в свою очередь уменьшает вероятность заклинивания, т е повышает надежность работы устройства в целом Разделение системы воздухораспределения на две втулки с каналами для впуска и выхлопа сжатого воздуха обеспечивает снижение динамических нагрузок в местах крепления втулок в корпусе, а это достигается именно за 42014 счет того, что каждая из втулок имеет меньшую массу Кроме того, в устройстве, выполненном согласно настоящему изобретению, воздуховод подсоединен только к одному из торцов корпуса Вышеописанная конструкция устройства дает возможность подсоединения воздуховода или с переднего или с заднего торца корпуса, а при необходимости как и со стороны переднего, так и со стороны заднего торца корпуса, что значительно улучшит энергетические параметры устройства за счет уменьшения длины каналов и увеличения их проходных сечений Под энергетическими параметрами устройства ударного действия понимается энергия единичного удара ударника и мощность всего устройства Достигается это благодаря тому, что для подачи необходимого количества сжатого воздуха в рабочие камеры устройства требуется определенное сечение каналов, а подача сжатого воздуха со стороны переднего и заднего торцов корпуса позволяет увеличить проходное сечение каналов, т е повысить энергию единичного удара В устройстве ударного действия, выполненном согласно настоящему изобретению, части втулки прикреплены к корпусу посредством упругих элементов Закрепление системы воздухораспределения посредством упругих элементов существенно снижает передачу динамических нагрузок от корпуса устройства к его системе воздухораспределения Более того, упругие элементы позволяют втулкам системы воздухораспределения иметь некоторую радиальную подвижность, что существенно облегчает возможность самоустановки втулок в центральном отверстии ударника, что повышает надежность работы всего устройства Следует обратить внимание на то, что в предлагаемом устройстве имеется возможность закрыть пробкой один из каналов для впуска сжатого воздуха Закрытие одного из каналов для впуска сжатого воздуха со стороны одного из двух торцов устройства существенно расширяет его технологические возможности, так как позволяет использовать это устройство как для забивания труб в грунт при бестраншейной прокладке подземных коммуникаций, так и для ремонта старых трубопроводов, например канализационных При забивании в грунт труб пробку устанавливают в канал для подачи сжатого воздуха в передней части системы воздухораспределения, а к каналу для подачи сжатого воздуха, выполненному в задней части системы воздухораспределения, присоединяют воздуховод, при этом переднюю часть устройства монтируют в трубе При ремонте старых трубопроводов пробку устанавливают в канале для подачи сжатого воздуха в задней части системы воздухораспределения, а воздуховод присоединяют к каналу для подачи сжатого воздуха, выполненном в передней части системы воздухораспределения Воздуховод размещают в старой трубе При движении устройства по старой трубе оно разрушает трубу и обломки этой трубы устройство вдавливает в грунт, при этом устройство тянет новую трубу, которая периодически наращивается дополнитель ными секциями При наличии воздуховода сзади устройства, наращивание труб представляет серьезные трудности Сущность зобретения показана на конкретных примерах осуществления устройства ударного действия со ссылками на прилагаемые чертежи На чертежах Фиг 1а - продольный разрез устройства ударного действия,в котором воздуховод присоединен к одному из торцов корпуса устройства, в момент удара ударника о переднюю часть корпуса, Фиг 16 - продольный разрез изображенного на фиг 1а устройства ударного действия в момент, когда ударник занимает положение, максимально удаленное от передней части корпуса, Фиг 2а - продольный разрез устройства ударного действия, в котором воздуховод присоединен к переднему и заднему торцам корпуса устройства, в момент удара ударника о переднюю часть корпуса, Фиг 26 - продольный разрез изображенного на фиг 2а устройства ударного действия в момент, когда ударник занимает положение, максимально удаленное от передней части корпуса, Фиг За - продольный разрез устройства ударного действия, в котором воздуховод присоединен к заднему торцу корпуса устройства, а в канале для подачи сжатого воздуха во внутреннюю полость ударника, выполненном в передней части системы воздухораспределения, установлена пробка, в момент удара ударника о переднюю часть корпуса, Фиг 36 - продольный разрез изображенного на фиг За устройства ударного действия, в момент, когда ударник занимает положение, максимально удаленное от передней части корпуса, Фиг 4а - продольный разрез устройства ударного действия, в котором воздуховод присоединен к переднему торцу корпуса устройства и в канале для подачи сжатого воздуха во внутреннюю полость ударника, выполненном в задней части системы воздухораспределения, установлена пробка, в момент удара ударника о переднюю часть корпуса, Фиг 46 - продольный разрез изображенного на фиг 4а устройства ударного действия в момент, когда ударник занимает положение, максимально удаленное от передней части корпуса Устройство ударного действия на фиг 1 содержит корпус 1 с передним торцом 2 и с задним торцом З В корпусе 1 установлен с возможностью совершения возвратно-поступательного движения ударник 4 с центральным каналом 5 и внутренней полостью 6 Кроме того, устройство содержит переднюю рабочую камеру 7 и заднюю рабочую камеру 8, систему воздухораспределения, состоящую из передней втулки 9 и задней втулки 10, консольно закрепленных соответственно в переднем торце 2 и заднем торце 3 корпуса 1 с помощью упругих элементов 11 Передняя втулка 9 воздухораспределительной системы выполнена с каналом 12 для впуска сжатого воздуха из внутренней полости 6 ударника 4 в переднюю рабочую камеру 7 устройства, и каналом 13 для выхлопа отработанного воздуха из передней рабочей камеры 42014 7 в окружающую среду через передний торец 2 корпуса 1 Задняя втулка 10 системы воздухораспределения выполнена с каналом 14 для впуска сжатого воздуха из внутренней полости 6 ударника 4 в заднюю рабочую камеру 8 устройства, с каналом 15 для выхлопа отработанного воздуха из задней рабочей камеры 8 в окружающую среду через задний торец 3 корпуса 1 устройства, и с каналом 16 для подачи сжатого воздуха во внутреннюю полость 6 ударника, сообщенный при помощи воздуховода 17 с источником сжатого воздуха, т е компрессором (на чертежах не показан) Вышеописанное устройство работает следующим образом В начале рабочего цикла ударник 4 занимает положение, показанное на фиг 1а Сжатый воздух от источника сжатого воздуха, т е компрессора (на чертежах не показан) через воздуховод 17 и по каналу 16 подается в полость 6 ударника 4 Далее сжатый воздух из полости 6 ударника 4 подается через канал 12 в переднюю рабочую камеру 7 Так как задняя рабочая камера 8 в этот момент сообщена каналом 15 с окружающей средой, то под давлением сжатого воздуха в передней рабочей камере 7 ударник перемещается в сторону от переднего торца 2 к заднему торцу 3 корпуса 1 При перемещении ударника 4 последний закрывает канал 15, в результате чего прекратится выхлоп отработанного воздуха из задней рабочей камеры 8 в окружающую среду При этом ударник 4 закрывает канал 12, что предотвращает подачу отработанного воздуха в переднюю рабочую камеру 7 от компрессора Однако при этом же перемещении ударника 4 он откроет канал 14, что приводит к подаче сжатого воздуха в заднюю камеру 8 по этому каналу 14 от компрессора через воздуховод 17, канал 16 и внутреннюю полость 6 ударника, что приводит к остановке ударника 4 без удара по заднему торцу 3 корпуса 1 и затем к началу перемещения ударника 4 от заднего торца 3 корпуса 1 к его переднему торцу 2 Это положение устройства ударного действия показано на фиг 16 Одновременно с этим ударник 4 открывает канал 13, в результате чего происходит выхлоп сжатого воздуха по этому каналу 13 из передней рабочей камеры 7 через передний торец 2 корпуса 1 в окружающую среду Это приводит к резкому ускорению движения ударника 4 от заднего торца 3 корпуса 1 к его переднему торцу 2 и к резкому удару ударника 4 о передний торец 2 корпуса 1 Другими словами устройство ударного действия вновь занимает положение, показанное на фиг 1а Далее вышеописанный цикл работы устройства ударного действия неоднократно повторяется Для забивания труб в грунт при бестраншейной прокладке коммуникаций устройство своим передним торцом присоединяют к забиваемой трубе и погружают ее в грунт ударами, передаваемыми устройством ударного действия через свой корпус по заднему торцу трубы Возможен другой вариант осуществления изобретения, в котором устройство ударного действия выполнено аналогично устройству, показанному на фиг 1а и фиг 16 с той разницей, что в передней втулке 9 системы воздухораспределения выполнен дополнительный канал 18 для впуска сжатого воздуха во внутреннюю полость 6 ударни ка 4, а само устройство дополнительно снабжено воздуховодом 19, сообщенным с дополнительным каналом 18 со стороны переднего торца 2 корпуса 1 устройства Это устройство показано на фиг 2а и фиг 26 Это устройство ударного действия работает аналогично устройству, показанному на фиг 1а и фиг 16 стой разницей, что сжатый воздух от компрессора подается одновременно и по каналу 16 и по каналу 18 За счет этого мощность устройства возрастает Такое устройство целесообразно применять при замене старых трубопроводов на новые Для замены старого трубопровода воздуховод 19 размещают в этом старом трубопроводе и к заднему торцу 3 корпуса 1 устройства присоединяют первую секцию нового трубопровода и приводят устройство в движение Перемещаясь под действием собственных ударов по старому трубопроводу устройство разрушает этот старый трубопровод своим передним торцом, вдавливая осколки старой трубы в грунт, в образовавшийся канал затягивает за собой новую секцию трубопровода По мере передвижения устройства новый трубопровод наращивается новыми секциями Возможен еще один вариант осуществления изобретения, в котором устройство ударного действия выполнено аналогично устройству ударного действия, показанному на фиг 2а и фиг 26 с той разницей, что в канале 18 для подачи сжатого воздуха во внутреннюю полость 6 ударника 4 закреплена пробка 20, а воздуховод 17 подсоединен только к каналу 16 Такое устройство ударного действия показано на фиг За и фиг 36 Следует отметить, что как правило в городских условиях работы по замене старых трубопроводов ведутся из уже существующих колодцев уже существующих городских коммуникаций Практика выполнения таких работ показала, что разумно осуществлять подсоединение компрессора к одному из торцов устройства ударного действия, а наращивание нового трубопровода целесообразно осуществлять с другого торца трубопровода Такая технология замены старых трубопроводов на новые обуславливает применение устройств ударного действия, показанного на фиг 4а и фиг 46 Такое устройство ударного действия выполнено аналогично устройству ударного действия, показанному на фиг 2а и фиг 26 с той разницей, что в канале 16 для подачи сжатого воздуха во внутреннюю полость 6 ударника 4 закреплена пробка 21, а воздуховод 19 подсоединен только к каналу 18 Такое устройство ударного действия работает следующим образом Сжатый воздух по воздуховоду 19, присоединенному к переднему торцу 2 корпуса 1 и затем по каналу 12 проходит во внутреннюю полость 6 ударника 4, а из полости 6 по каналу 12 в переднюю рабочую камеру 7 В этот момент задняя рабочая камера 8 каналом 15 сообщена с окружающей средой, поэтому под давлением сжатого воздуха в рабочей камере 7 ударник 4 перемещается в сторону от переднего торца 2 к заднему торцу 3 корпуса 1 При движении ударника 4 он закрывает канал 15 и канал 12, открывает канал 13 и канал 14 В результате чего происходит впуск сжатого воздуха в заднюю рабочую камеру 8 из полости 6 ударника 4 через ка 42014 нал 14. При этом передняя камера 7 через канал 13 сообщается с окружающей средой. В результате воздействия сжатого воздуха на ударник 4 со стороны задней рабочей камеры 8 ударник останавливается без удара по заднему торцу 3 корпуса 1. При этом ударник 2 занимает положение, показанное на фиг. 46. Затем начинается резкое пе 11 2 A 4 4 l f ремещение ударника 4 от заднего торца 3 корпуса 1 к его переднему торцу 2, которое заканчивается резким ударом ударника 4 по переднему торцу 2 корпуса 1. В результате этого ударник 4 вновь занимает положение, показанное на фиг.4а. Далее вышеописанный цикл работы устройства ударного действия неоднократно повторяется. 7 1312 4 1 6 I "94 A ^^^LHLUHHMMMMMH і / • . Іт,.щ,..„Л.тш.штш ,„щ 5. 14 I I «її 8 і.і/• Щ И Ш////////У/ЖЖ 11 2 7 12 4 J 6, І ( tt 18 8 11 '//V/////S///\/S 2 ) > V ) У J ) V ) У V > V J У > > V У> ггт V Фиг. 26 3 42014 В 16 I жж V}///////////. Фиг. За 4 16 Ш777Я7ЯУ//. т*г?тг Фиг. 4а 2 Фиг. 46 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3-72-89 (03122) 2-57-03