Пневматическое устройство ударного действия

Пневматическое устройство ударного действия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области строительной техники и касается пневматических устройств ударного действия, предназначенных для бестраншейной прокладки и замены устаревших подземных трубопроводов.

Известно пневматическое ударное устройство по патенту РФ №2063328, которое применяется для бестраншейной замены и прокладки подземных коммуникаций. Устройство состоит из полого корпуса, ударника, образующего с корпусом переднюю камеру и имеющего радиальные окна, ступенчатого воздухораспределительного патрубка со сквозной осевой полостью и установленного большей ступенью в ударнике, а меньшей - в заднем торце корпуса. Осевой канал патрубка сообщен с воздухоподводящим шлангом, а в хвостовой части корпуса выполнены каналы для выхлопа отработанного воздуха в окружающее пространство.

Недостатком этого устройства является ограниченная область его использования. Например, для прокладки водонесущих трубопроводов применение таких устройств исключено, т.к. выхлоп отработанного воздуха возможен только внутрь прокладываемого трубопровода, что не допускается санитарно-гигиеническими нормами.

Известно пневматическое устройство ударного действия (свидетельство на полезную модель №29867, кл. В 25 D 17/25, опубл. 10.06.2003, Бюл. №16), которое содержит корпус, в котором размещен с возможностью возвратно-поступательного перемещения ударник. В стенках ударника выполнены радиальные каналы и размещена большая ступень двухступенчатого патрубка. Меньшая ступень патрубка закреплена в хвостовой части корпуса, а ее внутренний продольный канал соединен с питающим воздухопроводом. Средство для выхлопа отработанного воздуха выполнено в виде установленной в носовой части корпуса трубки, открытый конец которой обращен вперед, а закрытый - размещен в сквозном канале ударника и имеет радиальные каналы. Полость ударника, заключенная между трубкой и большей ступенью патрубка, образует камеру рабочего хода, которая постоянно сообщена с источником сжатого воздуха. Камера холостого хода ударника образована в передней части корпуса между его внутренними стенками и наружной поверхностью передней части ударника и трубки. К хвостовой части корпуса крепится прокладываемый трубопровод, который защищен от проникновения в его полость продуктов отработанного воздуха, выхлоп которого осуществляется в передней части устройства.

Недостатком этого устройства является низкая надежность и нестабильность работы, обусловленные наличием замкнутой камеры, образованной внутренними стенками задней части корпуса устройства, большей и меньшей ступенями патрубка, задним торцом ударника и задней стенкой корпуса. При работе устройства через зазоры между патрубком и ударником в эту камеру протекает сжатый воздух. При возвратно-поступательном движении ударника происходит циклическое сжатие и расширение порции воздуха, заключенного в этой камере, переменные силы давления, действующие на задний торец ударника, оказывают существенное влияние на режим работы всего устройства. Диапазон колебаний давления в камере зависит от условий смазки, величины зазоров между взаимно подвижными деталями, которые могут меняться в пределах допусков на их размеры, и ряда других причин. Суммарный результат этих факторов непредсказуем и приводит к нестабильной работе устройства, вплоть до отказов в работе. Другим недостатком является низкие энергия единичного удара и долговечность. При заданных габаритах устройства и давлении воздуха в питающей сети энергия единичного удара находится и прямой зависимости от площади поперечного сечения большей ступени патрубка. При увеличении этой площади энергия единичного удара возрастает, однако это приводит к необходимости увеличивать диаметр большей ступени патрубка и, следовательно, к уменьшению толщины стенок ударника, а это, в свою очередь, снижает его прочность и долговечность. Таким образом, если устройство при проектировании рассчитано по условию достаточной для техпроцесса энергии единичного удара, то прочность и долговечность ударника снижаются. И наоборот, если устройство рассчитано по условию достаточной долговечности, то производительность выполняемой им работы снижается за счет снижения энергии единичного удара. Указанное противоречие приводит к компромиссным конструкторским решениям, а само устройство не в полной мере удовлетворяет предъявляемым к нему требованиям по энергии единичного удара и долговечности.

Технической задачей, решаемой данным изобретением, является повышение надежности, стабильности работы и увеличение энергии единичного удара и долговечности устройства.

Поставленная задача решается тем, что в пневматическом устройстве ударного действия, включающем полый корпус, размещенный в нем с возможностью возвратно-поступательного перемещения ударник со сквозной осевой ступенчатой полостью и выполненными в его стенках радиальными каналами, ступенчатый патрубок с продольным каналом, установленный большей ступенью в полости ударника с возможностью перекрытия ею радиальных каналов ударника, а меньшей ступенью закрепленный в корпусе, камеру рабочего хода, камеру холостого хода и выхлопную камеру, питающий воздухопровод, постоянно сообщенный с продольным каналом патрубка, ступенчатый патрубок выполнен закрытым со стороны ударника и снабжен боковыми отверстиями, камера холостого хода образованная внутренней поверхностью ударника и внешней поверхностью ступенчатого патрубка, постоянно сообщена с источником сжатого воздуха, камера рабочего хода, образованная задним торцем ударника, внутренней поверхностью корпуса и внешней поверхностью ступенчатого патрубка, периодически сообщается с источником сжатого воздуха и выхлопной камерой, а выхлопная камера, образованная внутренней поверхностью корпуса и внешней и внутренней поверхностями ударника, постоянно сообщена с атмосферой. Такое выполнение устройства позволяет повысить надежность и стабильность работы, т.к. давление во всех камерах изменяется в соответствии с расчетными режимами. Кроме того, эффективная площадь ударника, воспринимающая давление со стороны камеры рабочего хода, а следовательно, и энергия единичного удара, может быть существенно увеличена без ущерба для толщины его стенок, обеспечивающих достаточную прочность ударника и долговечность устройства в целом.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, где

на фиг.1 представлен продольный разрез устройства при крайнем переднем положении ударника;

на фиг.2 - продольный разрез устройства при крайнем заднем положении ударника.

Пневматическое устройство ударного действия содержит полый корпус 1. Внутри корпуса 1 размещен с возможностью возвратно-поступательного перемещения ударник 2 с осевой ступенчатой полостью 3 и выполненными в ее боковых стенках радиальными каналами 4. Внутри ударника 2 помещен ступенчатый патрубок с большей ступенью 5 и меньшей ступенью 6. Меньшая ступень 6 закреплена в задней части корпуса 1. Внутренняя поверхность ударника 2 и внешняя поверхность ступенчатого патрубка образует камеру холостого хода 7, которая постоянно сообщена с внутренним каналом 8 патрубка через отверстия 9 в его боковой стенке. Большая ступень патрубка 5 выполнена закрытой со стороны ударника 2, внутренний канал 8 постоянно соединен с питающим воздухопроводом 10. Камера 11 рабочего хода ударника образована внутренней поверхностью корпуса 1, задним торцом ударника 2 и внешней поверхностью меньшей ступени 6 патрубка. Выхлопная камера 12 образована внутренней поверхностью корпуса 1 и внешней и внутренней поверхностями ударника 2 и постоянно сообщена с атмосферой, по крайней мере, одним каналом 13 в передней части корпуса 1. К задней части корпуса 1 подсоединен прокладываемый трубопровод 14. Канал 13 выходит в полость заменяемого трубопровода 15.

Устройство работает следующим образом.

Корпус 1 вводят в заменяемый трубопровод 15 и подачей сжатого воздуха по воздухопроводу 10 запускают устройство в работу. Сжатый воздух во внутреннему каналу 8 и отверстиям 9 в патрубке постоянно поступает в камеру 7 холостого хода. При переднем положении ударника 2 (фиг.1) камера 11 рабочего хода и выхлопная камера 12 сообщены с атмосферой. Под действием давления сжатого воздуха в камере 7 ударник 2 начинает ускоренно совершать холостой ход, т.е. перемещается вправо. По мере движения ударника 2 радиальные каналы 3 ударника 2 входят в зону камеры 7 холостого хода (фиг.2) и тем самым сообщают камеру 11 рабочего хода через отверстия 9 с камерой холостого хода 7, которая постоянно находится под давлением. В результате давление в камерах 7 и 11 выравнивается. Т.к. площадь поперечного сечения ударника 2, воспринимающая давление со стороны рабочей камеры 11, больше площади кольцевой внутренней поверхности ударника 2, воспринимающей давление со стороны камеры 7 холостого хода, движение ударника 2 вправо замедляется до полной остановки, после чего ударник 2 давлением воздуха в камере 11 рабочего хода начинает перемещаться в обратном направлении, совершая при этом рабочий ход. По мере движения ударника 2 при рабочем ходе радиальные окна 3 входят в зону выхлопной камеры 12, благодаря чему из рабочей камеры 11 происходит выхлоп отработанного воздуха. Рабочий ход ударника 2 завершается ударом по корпусу 1, после чего описанный цикл повторяется. Под действием ударов корпус 1 внедряется и заменяемый трубопровод, разрушая его и образуя скважину, в которую затягивается новый трубопровод.

Такое выполнение устройства сохраняет достоинства прототипа, т. к. оно сохраняет осуществить выхлоп отработанного воздуха в заменяемый трубопровод, не загрязняя новый трубопровод. Вместе с этим устройство работает стабильно и надежно, т.к. все камеры в отличие от прототипа работают в заданном расчетном режиме. Кроме того, величина активной площади поперечного сечения ударника для получения необходимой энергии единичного удара, накапливаемой при совершении рабочего хода ударника, не ограничивает толщины его стенок, т.е. не снижает его ударной прочности и долговечности.

Пневматическое устройство ударного действия, включающее полый корпус, размещенный в нем с возможностью возвратно-поступательного перемещения ударник со сквозной осевой ступенчатой полостью и выполненными в его стенках радиальными каналами, ступенчатый патрубок с продольным каналом, установленный большей ступенью в полости ударника с возможностью перекрытия ею радиальных каналов ударника, а меньшей ступенью закрепленный в корпусе, камеру рабочего хода, камеру холостого хода и выхлопную камеру, питающий воздухопровод, постоянно сообщенный с продольным каналом патрубка, отличающееся тем, что ступенчатый патрубок выполнен закрытым со стороны ударника и снабжен боковыми отверстиями, камера холостого хода, образованная внутренней поверхностью ударника и внешней поверхностью ступенчатого патрубка, постоянно сообщена с источником сжатого воздуха, камера рабочего хода, образованная задним торцом ударника, внутренней поверхностью корпуса и внешней поверхностью ступенчатого патрубка, периодически сообщена с источником сжатого воздуха и выхлопной камерой, а выхлопная камера, образованная внутренней поверхностью корпуса и внешней и внутренней поверхностью ударника, постоянно сообщена с атмосферой.