RU2135702C1 - Pneumatic percussive-action mechanism - Google Patents

Abstract

FIELD: construction engineering. SUBSTANCE: pneumatic mechanism relates to percussive-action pneumatic devices which are used for trenchless laying of pipelines. Pneumatic percussive-action mechanism has following components: body with bore in its front part, striker located inside body and creating space in front of it in combination with body and having elongated head with longitudinal slot and tail-piece, sleeve which embraces tail-piece and creates working stroke chamber in combination with striker, feeding and exhaust passages, idle stroke chamber. Elongated head of striker is provided with n slots which are open into working stroke chamber. These slots can be periodically connected through bore in front part of body with space ahead of striker. This space is permanently connected with exhaust passage. Idle stroke chamber is created from circular chamber which embraces striker tail-piece, and end chamber located at end of tail-piece. They are interconnected and can be periodically connected with idle stroke chamber which is formed by steps of tail-piece and sleeve and which is permanently connected with feeding passage. Aforesaid embodiment of pneumatic percussive-action mechanism ensures higher striking power and more reliable functioning. EFFECT: higher efficiency. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области строительной техники и касается пневматических устройств ударного действия, применяемых для бестраншейной прокладки трубопроводов. The invention relates to the field of construction equipment and relates to pneumatic shock devices used for trenchless laying of pipelines.

Известно устройство для образования скважин в грунте, описанное в а.с. СССР N 1788159, кл. E 02 F 5/18 и опубликованном в БИ N 2, 1993 г. Оно содержит корпус, размещенный в нем ударник с внутренней полостью, воздухораспределитель, входящий в полость ударника, питающую и выхлопную магистрали. Через воздухораспределитель воздух поступает во внутреннюю полость ударника, являющуюся камерой рабочего хода, оттуда он имеет возможность при определенном положении ударника поступать в камеру холостого хода, расположенную в передней части машины. Камера рабочего хода постоянно находится под давлением и не имеет выхлопа в атмосферу. Сжатый воздух, энергией которого осуществляется рабочий ход, поступая в камеру холостого хода, осуществляет и холостой ход, имея довольно большое расширение до выхлопа, обеспечивающее остаточно рациональное его использование. A device for the formation of wells in the soil, described in A. with. USSR N 1788159, class E 02 F 5/18 and published in BI N 2, 1993. It contains a housing, a drummer with an internal cavity placed therein, an air distributor included in the drummer cavity, a supply and an exhaust manifold. Through the air distributor, air enters the internal cavity of the drummer, which is a working chamber, from there it has the opportunity, at a certain position of the hammer, to enter the idle chamber located in front of the machine. The working chamber is constantly under pressure and has no exhaust to the atmosphere. Compressed air, whose energy is used to move, entering the idle chamber, also idles, having a rather large expansion to the exhaust, which ensures its rational use.

Недостатком этой конструкции является небольшая рабочая площадь ударника при рабочем ходе, много меньшая площади поперечного сечения полости корпуса, непозволяющая получить значительную величину ударной мощности при тех же габаритах машины. В тех же габаритах увеличение диаметра полости ударника невозможно, так как приводит к уменьшению прочности юбки ударника. Увеличение же габаритов всей машины с целью увеличения мощности приводит к удорожанию ее изготовления и увеличивает трудоемкость ее использования. The disadvantage of this design is the small working area of the drummer during the working stroke, much smaller than the cross-sectional area of the body cavity, which does not allow to obtain a significant amount of impact power with the same dimensions of the machine. In the same dimensions, an increase in the diameter of the drummer cavity is impossible, since it leads to a decrease in the strength of the drummer skirt. An increase in the dimensions of the entire machine in order to increase power leads to a rise in the cost of its manufacture and increases the complexity of its use.

Наиболее близким (по технической сути и достигаемому результату) является пневматическое устройство ударного действия для образования скважин в грунте, описанное в а. с. СССР 697649, кл. E 02 F 5/18, E 02 D 17/146, опубликованном в БИ N 42, 1979 г. The closest (in technical essence and the achieved result) is a pneumatic shock device for the formation of wells in the soil, described in a. with. USSR 697649, class E 02 F 5/18, E 02 D 17/146, published in BI N 42, 1979

Оно содержит корпус с расточкой в передней части, ударник, размещенный в корпусе и образующий с ним в передней части полость, являющуюся камерой холостого хода, и имеющий удлиненную головку с продольным пазом и хвостовик, гильзу, охватывающую хвостовик ударника и образующую с ударником камеру рабочего хода, питающий и выхлопной каналы. It contains a housing with a bore in the front, a drummer located in the housing and forming a cavity with it in the front that is an idle chamber, and having an elongated head with a longitudinal groove and a shank, a sleeve covering the shank of the drummer and forming a working chamber with the drummer , supply and exhaust channels.

Сжатый воздух при определенном положении ударника, совершив полезную работу в камере рабочего хода, поступает в камеру холостого хода, где рационально используется с остаточно большим расширением для осуществления холостого хода. Удлиненная головка позволяет наиболее эффективно увеличить массу ударника, что улучшает передачу энергии удара при работе. Увеличение диаметра хвостовика ударника для увеличения рабочей площади при рабочем ходе не уменьшает прочности ударника. Однако и в этом случае рабочая площадь ударника меньше площади поперечного сечения полости корпуса и не может обеспечить ударную мощность значительной величины без существенного увеличения габаритов машины. Кроме того, центральный канал с радиальными выходами ослабляет тело ударника. Compressed air at a certain position of the drummer, having done useful work in the working chamber, enters the idle chamber, where it is rationally used with a residually large expansion for idling. The elongated head allows you to most effectively increase the mass of the drummer, which improves the transmission of impact energy during operation. The increase in the diameter of the shank of the hammer to increase the working area during the working stroke does not reduce the strength of the hammer. However, even in this case, the working area of the striker is less than the cross-sectional area of the body cavity and cannot provide significant impact power without a significant increase in machine dimensions. In addition, the central channel with radial exits weakens the body of the striker.

Технической задачей, решаемой данным предполагаемым изобретением, является увеличение мощности механизма и повышение его надежности без увеличения габаритов. The technical problem solved by this proposed invention is to increase the power of the mechanism and increase its reliability without increasing dimensions.

Данная техническая задача решается тем, что в пневматическом ударном механизме, включающем корпус с расточкой в передней части, ударник, размещенный в корпусе и образующий с ним перед собой полость и имеющий удлиненную головку с продольным пазом и хвостовик, гильзу, охватывающую хвостовик и образующую с ударником камеру рабочего хода, питающий и выхлопной каналы, камеру холостого хода, согласно изобретению на удлиненной головке ударника размещено n пазов, выполненных открытыми в камеру рабочего хода. Они имеют возможность периодического сообщения через расточку в передней части корпуса с полостью перед ударником, постоянно соединенной с выхлопным каналом. Камера рабочего хода образована из кольцевой камеры, охватывающей хвостовик ударника, и торцевой камеры, размещенной с торца хвостовика, соединенных между собой и имеющих возможность периодического сообщения с камерой холостого хода, образованной ступенями хвостовика гильзой и постоянно связанной с питающим каналом. This technical problem is solved in that in a pneumatic impact mechanism, comprising a housing with a bore in the front, a drummer located in the housing and forming a cavity in front of it and having an elongated head with a longitudinal groove and a shank, a sleeve covering the shank and forming with the hammer the working chamber, the supply and exhaust channels, the idle chamber, according to the invention, n slots are placed on the elongated head of the striker made open into the working chamber. They have the ability to periodically communicate through the bore in the front of the body with a cavity in front of the drummer, constantly connected to the exhaust channel. The working chamber is formed of an annular chamber covering the shank of the striker and an end chamber located at the end of the shank, interconnected and capable of periodic communication with the idle chamber formed by the steps of the shank with a sleeve and permanently connected to the supply channel.

Такая схема воздухораспределения, такое размещение элементов конструкции позволяет значительно увеличить активную рабочую площадь ударника на рабочем ходу - основу повышения ударной мощности. Кроме того, из камеры холостого хода производится впуск в камеру рабочего хода, но отсутствует выхлоп, что позволяет экономить сжатый воздух за счет отсутствия паразитных объемов в камере холостого хода, опорожняемых в атмосферу. Ударник не имеет аксиальных и радиальных отверстий, что обеспечивает его достаточную прочность и связанную с этим надежность механизма. Целесообразно продольные пазы на удлиненной головке ударника выполнить наклонными к продольной оси ударника. Such an air distribution scheme, such an arrangement of structural elements can significantly increase the active working area of the drummer on the move - the basis for increasing shock power. In addition, from the idling chamber, an inlet is made to the working chamber, but there is no exhaust, which saves compressed air due to the absence of stray volumes in the idling chamber emptied into the atmosphere. The drummer has no axial and radial holes, which ensures its sufficient strength and the associated reliability of the mechanism. It is advisable to longitudinal grooves on the elongated head of the striker to make inclined to the longitudinal axis of the striker.

Это при работе в горизонтальном положении, когда ударник находится в передней части корпуса, а продольный паз расположен внизу, позволит избежать проседания ударника вниз и исключить удар кромки паза о край расточки при движении ударника, что возможно при отсутствии наклона пазов. Наклон продольного паза при любом положении ударника обеспечит внизу наличие хотя бы части цилиндрической посадочной поверхности. Кроме того, наклон пазов при продолжении через них воздуха вызывает вращение ударника, что увеличивает его осевую подвижность, а также износ делает более равномерным. This is when working in a horizontal position, when the striker is in the front of the body, and the longitudinal groove is located below, it will help to prevent the striker from sagging down and eliminate the impact of the groove edge on the edge of the bore when the striker moves, which is possible if the grooves are not inclined. The inclination of the longitudinal groove at any position of the striker will ensure at least the presence of at least part of the cylindrical landing surface. In addition, the slope of the grooves when air continues through them causes the drummer to rotate, which increases its axial mobility, and also makes wear more uniform.

Изобретение иллюстрируется примером конкретного выполнения и чертежом, на котором представлен продольный разрез механизма. The invention is illustrated by an example of a specific implementation and the drawing, which shows a longitudinal section of the mechanism.

Пневматический ударный механизм содержит корпус 1 с расточкой 2 в передней части, ударник 3, имеющий удлиненную головку 4 с продольными пазами 5 и хвостовик 6, имеющий ступень меньшего диаметра 7 и ступень большего диаметра 8 с отсечной кромкой 9, гильзу 10 с присоединенным к ней воздухоподводящим рукавом 11 и образующий с ударником 3 камеру рабочего хода 12, состоящую из кольцевой камеры 13 и торцевой камеры 14, соединенных каналом 15 с выходом 16. Гильза 10 образует со ступенями хвостовика 6 ударника 3 камеру холостого хода 17, постоянно связанную с питающим каналом 18. В передней части корпуса 1 установлена букса 19, имеющая некоторую осевую подвижность по направлению вперед. В буксе 19 выполнен выхлопной канал 20. The pneumatic impact mechanism comprises a housing 1 with a bore 2 in the front part, a hammer 3 having an elongated head 4 with longitudinal grooves 5 and a shank 6 having a step of a smaller diameter 7 and a step of a larger diameter 8 with a cut-off edge 9, a sleeve 10 with an air supply connected to it sleeve 11 and forming, with a striker 3, a working chamber 12, consisting of an annular chamber 13 and an end chamber 14 connected by a channel 15 to the outlet 16. The sleeve 10 forms an idling chamber 17 with the steps of the shank 6 of the striker 3, which is constantly connected to the power supply the main channel 18. In the front of the housing 1, an axle box 19 is installed having some axial mobility in the forward direction. In the axle box 19, the exhaust channel 20 is made.

Букса 19 образует с ударником 3 и корпусом 1 полость 21, постоянно связанную с выхлопным каналом 20. The axle box 19 forms with the drummer 3 and the housing 1 a cavity 21, which is constantly connected with the exhaust channel 20.

Работает пневматический механизм следующим образом. The pneumatic mechanism operates as follows.

Из воздухоподводящего рукава 11 сжатый воздух поступает в питающий канал 18 и в постоянно соединенную с ним камеру холостого хода 17. Воздействуя на площадь ступени большего диаметра 8 хвостовика 6 со стороны это камеры 17, сжатый воздух приводит в движение ударник 3, начинается холостой ход. From the air supply sleeve 11, the compressed air enters the supply channel 18 and into the idling chamber 17 which is constantly connected to it. Acting on the step area of the larger diameter 8 of the shank 6 from the side of this chamber 17, the compressed air drives the hammer 3, idling begins.

При движении ударника 3 пазы на его удлиненной головке 4 выходят из расточки 2 корпуса 1, изолируя камеру рабочего хода 12 от полости 21. В дальнейшем отсечная кромка 9 расположенной внутри гильзы 10 ступени большего диаметра 8 хвостовика 6 открывает выход 16 канала 15 в камеру холостого хода 17. При этом сжатый воздух из камеры холостого хода 17 через выход 16 поступает в торцевую камеру 14, а через канал 15 и в охватывающую ступень 7 хвостовика 6 кольцевую камеру 13. Рабочая площадь ударника 3 со стороны этих камер велика, больше, чем площадь поперечного сечения полости корпуса 1 и значительно больше площади ступени 8 хвостовика 6, находящейся под давлением со стороны камеры холостого хода 17. Под действием сжатого воздуха на эти рабочие площади ударника 3 резко тормозится и переводится на рабочий ход. When the striker 3 moves, the grooves on its elongated head 4 exit from the bore 2 of the housing 1, isolating the working chamber 12 from the cavity 21. Subsequently, the cut-off edge 9 of the step of the larger diameter 8 of the shank 6 located inside the sleeve 10 opens the exit 16 of the channel 15 to the idling chamber 17. In this case, compressed air from the idling chamber 17 through the outlet 16 enters the end chamber 14, and through the channel 15 and into the annular chamber 13 covering the stage 7 of the shank 6. The working area of the hammer 3 from the side of these chambers is large, greater than the transverse cut the cavity of the housing 1 and is significantly larger than the area of the stage 8 of the shank 6, which is under pressure from the side of the idle chamber 17. Under the influence of compressed air on these working areas of the hammer 3 is sharply braked and transferred to the working stroke.

При движении ударника 3 на рабочем ходу отсечная кромка 9 ступени 8 хвостовика 6 отсоединяет выход от камеры холостого хода 17, прекращая впуск сжатого воздуха в камеры 13 и 14. В дальнейшем движение ударника 3 осуществляется за счет инерции и за счет расширения сжатого воздуха. Значительная величина рабочей площади ударника 3 со стороны камер 13 и 14 позволяет легко преодолевать сопротивление со стороны находящейся под давлением камеры холостого хода 17 и обеспечивает высокие энергетические параметры. При дальнейшем движении ударника 3 продольные пазы 5 на его удлиненной головке 4 выходит в расточку 2 корпуса 1, соединяя камеру рабочего хода 12 с полостью 21 - начинается выхлоп. При этом воздух из камеры рабочего хода 12 проходит через продольные пазы 5, расточку 2, полость 21 поступает в выхлопной канал 20 и далее в атмосферу. При прохождении воздуха через продольные пазы 5, наклонные к продольной оси ударника 3, возникает сила, вращающая ударник, что улучшает его подвижность и обеспечивает более равномерный износ посадочных поверхностей при работе в горизонтальном положении. Кроме того, наклон пазов 5 при выходе их в расточку 2 позволяет избежать осадки ударника 3 вниз, так как внизу всегда остается часть посадочной цилиндрической поверхности удлиненной головки 4. Это позволяет избежать дополнительных сопротивлений движению ударника 3, повышает надежность работы. When the striker 3 is in motion, the cut-off edge 9 of the stage 8 of the shank 6 disconnects the outlet from the idle chamber 17, discontinuing the intake of compressed air into the chambers 13 and 14. In the future, the striker 3 is driven by inertia and by expanding the compressed air. A significant amount of the working area of the striker 3 from the side of the chambers 13 and 14 makes it easy to overcome the resistance from the side of the pressurized idle chamber 17 and provides high energy parameters. With further movement of the striker 3, the longitudinal grooves 5 on its elongated head 4 go into the bore 2 of the housing 1, connecting the working chamber 12 with the cavity 21 - the exhaust begins. In this case, the air from the chamber 12 moves through the longitudinal grooves 5, the bore 2, the cavity 21 enters the exhaust channel 20 and then into the atmosphere. When air passes through the longitudinal grooves 5, inclined to the longitudinal axis of the striker 3, a force arises that rotates the striker, which improves its mobility and provides more uniform wear of the seating surfaces when working in a horizontal position. In addition, the slope of the grooves 5 when they exit into the bore 2 allows avoiding the upset of the striker 3 down, since a part of the landing cylindrical surface of the elongated head 4 always remains at the bottom. This avoids additional resistance to the movement of the striker 3, increases the reliability of operation.

В конце рабочего хода ударник 3 наносит удар по торцу буксы 19. Далее цикл повторяется. Наличие увеличенной рабочей площади ударника 3 обеспечивает увеличение ударной мощности механизма. При ударной головке 4 ударника 3 масса ударника имеет достаточную величину для эффективной передачи энергии удара. Наклонные продольные пазы 5 на удлиненной головке ударника и отсутствие перфорации в теле ударника обеспечивает надежность механизма. At the end of the stroke, the striker 3 strikes the end of the axle box 19. Next, the cycle repeats. The presence of an increased working area of the hammer 3 provides an increase in the impact power of the mechanism. When the shock head 4 of the striker 3, the mass of the striker is sufficient for the effective transfer of impact energy. The inclined longitudinal grooves 5 on the elongated head of the striker and the absence of perforation in the body of the striker ensures the reliability of the mechanism.

Claims (2)

1. Пневматический ударный механизм, включающий корпус с расточкой в передней части, ударник, размещенный в корпусе и образующий с ним перед собой полость и имеющий удлиненную головку с продольным пазом и хвостовик, гильзу, охватывающую хвостовик и образующую с ударником камеру рабочего хода, питающий и выхлопной каналы, камеру холостого хода, отличающийся тем, что на удлиненной головке ударника размещено n пазов, выполненных открытыми в камеру рабочего хода и с возможностью периодического сообщения через расточку в передней части корпуса с полостью перед ударником, постоянно соединенной с выхлопным каналом, а камера рабочего хода образована из кольцевой камеры, охватывающей хвостовик ударника, и торцевой камеры, размещенной с торца хвостовика, соединенных между собой и имеющих возможность периодического сообщения с камерой холостого хода, образованной ступенями хвостовика и гильзой и постоянно связанной с питающим каналом. 1. Pneumatic impact mechanism, comprising a housing with a bore in the front, a drummer located in the housing and forming a cavity with it and having an elongated head with a longitudinal groove and a shank, a sleeve covering the shank and forming a working chamber with the hammer, feeding and exhaust channels, idle chamber, characterized in that on the elongated head of the drummer there are n slots made open in the working stroke chamber and with the possibility of periodic communication through a bore in the front of the housing with a cavity in front of the hammer, constantly connected to the exhaust channel, and the working chamber is formed of an annular chamber covering the shank of the hammer and an end chamber placed at the end of the shaft, interconnected and capable of periodic communication with the idle chamber formed by the steps of the shank and sleeve and constantly connected to the supply channel. 2. Механизм по п.1, отличающийся тем, что продольные пазы на удлиненной головке ударника выполнены наклонными к продольной оси ударника. 2. The mechanism according to claim 1, characterized in that the longitudinal grooves on the elongated head of the striker are made oblique to the longitudinal axis of the striker.