RU2163954C1 - Reversible pneumatic drift - Google Patents

Abstract

FIELD: construction engineering; trenchless laying of underground service lines. SUBSTANCE: reversible pneumatic drift used for penetrating holed of desired trajectory especially curvilinear ones has body accommodating down-hole drive hammer with drilling in rear part mounted for reciprocal motion, slide valve fastened in rear part of body and built up of pipe connection with duct for feeding compressed air to drilling of down-hole drive hammer and of bush sliding into mentioned drilling and installed on pipe connection for restricted axial movement. Pipe connection and bush of slide valve have three pairs of relatively sliding surfaces of large, small, and medium diameters, respectively. Space between relatively sliding surfaces of large and small diameters continuously communicates with atmosphere; that between relatively sliding surfaces of small and medium diameters periodically communicates with compressed air source through change-over device. Surface area of butt-end of bush on side of down-hole drive hammer bore is smaller than surface area difference of its cross sections of medium and small diameters. EFFECT: improved reliability; enhanced service life and stability; reduced labor consumption and change-over operation time. 3 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к строительству, а именно к бестраншейной прокладке подземных коммуникаций, и наиболее эффективно может быть использовано в конструкции управляемых реверсивных пневмопробойников для проходки скважин заданной траектории, особенно криволинейных. The invention relates to the construction, namely to trenchless laying of underground utilities, and can most effectively be used in the construction of controlled reversible pneumatic punch for drilling wells of a given trajectory, especially curved.

Известно устройство для пробивания скважин в грунте (а.с. СССР N 238424, E 02 F, опубл. БИ N 9, 1969 г.), включающее корпус, расположенный в нем с возможностью возвратно-поступательного движения ударник с расточкой в задней части, золотник, закрепленный в задней части корпуса с возможностью ограниченного осевого перемещения при помощи резьбовой пары и состоящий из патрубка с каналом для подвода сжатого воздуха в расточку ударника и втулки на его передней части, скользяще входящей в расточку ударника. В этом устройстве при полностью ввернутом золотнике осуществляется его прямой ход (вперед), а при полностью вывернутом - обратный ход (назад), то есть производится реверсирование. Для этого необходимо отсоединить воздухоподводящий шланг от магистрали сжатого воздуха и многократно его повернуть, что довольно затруднительно, особенно в протяженной скважине, и требует затрат времени. При проходке криволинейных скважин практически невозможно проведение реверсирования с использованием этого механизма из-за перекоса деталей и значительных сопротивлений грунта вращению воздухоподводящего шланга. A device for punching wells in the soil (as USSR AS N 238424, E 02 F, publ. BI N 9, 1969), including a housing located in it with the possibility of reciprocating movement of the drummer with a bore in the back, a spool fixed to the rear of the housing with the possibility of limited axial movement by means of a threaded pair and consisting of a nozzle with a channel for supplying compressed air to the bore of the hammer and a sleeve on its front that slides into the hammer of the hammer. In this device, when the spool is fully screwed in, its forward stroke (forward) is carried out, and when fully turned in, the reverse stroke (backward) is performed, that is, it is reversed. For this, it is necessary to disconnect the air supply hose from the compressed air line and turn it many times, which is quite difficult, especially in an extended well, and requires time. When driving curved wells, it is practically impossible to reverse using this mechanism due to the skew of parts and significant resistance of the soil to rotation of the air supply hose.

Известно также устройство для пробивания скважин в грунте (а.с. СССР N 263482, E 02 F, опубл. БИ N 7, 1970 г.), включающее корпус, расположенный в нем с возможностью возвратно-поступательного движения ударник с расточкой в задней части, золотник, закрепленный в задней части корпуса и состоящий из патрубка с каналом для подвода сжатого воздуха в расточку ударника и установленной на его передней части с возможностью ограниченного осевого перемещения подпружиненной втулки, скользяще входящей в расточку ударника. Внутри патрубка размещен подпружиненный штуцер для подключения к воздухоподводящему шлангу, а в передней его части размещен фиксатор для соединения или разъединения с ним втулки. В исходном состоянии втулка под действием пружины находится в переднем положении и соединена с патрубком фиксатором. При подключении устройства к источнику сжатого воздуха происходит его прямой ход (вперед). Для реверсирования необходимо потянуть воздухоподводящий шланг назад, при этом штуцер освободит фиксатор, втулка выйдет из зацепления с патрубком и под действием сжатого воздуха со стороны расточки ударника сместится назад. Здесь меньше затраты времени на реверсирование, однако также требуются значительные усилия из-за сопротивления грунта продвижению шланга, особенно при проходке криволинейных скважин. Существенным недостатком этого устройства является возможность самореверсирования, особенно при проходке криволинейных скважин, из-за самопроизвольного натяжения шланга при движении его по грунту. There is also known a device for punching wells in the soil (AS USSR N 263482, E 02 F, publ. BI N 7, 1970), including a housing located in it with the possibility of reciprocating movement of the hammer with a bore in the back , a spool fixed at the rear of the housing and consisting of a nozzle with a channel for supplying compressed air to the hammer of the hammer and mounted on its front with the possibility of limited axial movement of the spring-loaded sleeve that slides into the hammer of the hammer. Inside the nozzle there is a spring-loaded fitting for connecting to the air supply hose, and in its front part there is a clamp for connecting or disconnecting the sleeve with it. In the initial state, the sleeve under the action of the spring is in the front position and is connected to the nozzle by a latch. When the device is connected to a source of compressed air, it moves forward (forward). To reverse, it is necessary to pull the air inlet hose back, while the fitting releases the clamp, the sleeve disengages from the nozzle and moves back under the action of compressed air from the side of the hammer. There is less time spent on reversing, but significant efforts are also required due to soil resistance to hose advancement, especially when drilling curved wells. A significant drawback of this device is the possibility of self-reversal, especially when driving curved wells, due to spontaneous tension of the hose when moving it on the ground.

Кроме того, известен самодвижущийся пневматический бурильный агрегат (патент ФРГ N 1294891, E 02 D, заявл. 23.11.1962), включающий корпус с размещенным в нем цилиндром, ударник, расположенный в цилиндре с возможностью возвратно-поступательного движения, воздухораспределительное устройство для приведения ударника в указанное движение и выхлопные отверстия в цилиндре для отвода отработанного воздуха. Механизм реверса образован дополнительными выхлопными отверстиями, расположенными между основными и задней частью цилиндра, и камерами из упругого материала между корпусом и цилиндром, сообщенными с источником сжатого воздуха через управляющий шланг. При прямом ходе (вперед) камеры сообщены с источником сжатого воздуха и перекрывают дополнительные выхлопные отверстия. Для реверсирования камеры сообщают с атмосферой и дополнительные выхлопные отверстия становятся открытыми. При этом уменьшается импульс сил, движущих ударник вперед, и импульс сил торможения при движении ударника назад. Ударник начинает наносить удары не по передней части корпуса, а по его задней части, что заставляет весь агрегат двигаться назад, то есть происходит реверсирование. In addition, a self-propelled pneumatic drilling unit is known (German patent N 1294891, E 02 D, application form 11/23/1962), including a housing with a cylinder placed therein, a hammer located in the cylinder with the possibility of reciprocating movement, an air distribution device for driving the hammer into the specified movement and exhaust openings in the cylinder for exhaust air exhaust. The reverse mechanism is formed by additional exhaust openings located between the main and the rear of the cylinder, and chambers made of elastic material between the body and the cylinder, connected to a source of compressed air through a control hose. With a forward stroke (forward), the chambers are in communication with a source of compressed air and block additional exhaust openings. For reversing, cameras communicate with the atmosphere and additional exhaust openings become open. In this case, the impulse of the forces moving the striker forward decreases, and the impulse of braking forces when the striker moves backward. The drummer begins to strike not at the front of the body, but at its rear, which causes the entire unit to move backwards, that is, reversal occurs.

Переключение с одного режима на другой в этом агрегате можно производить "на ходу" и для этого не требуется физических усилий, в том числе и при проходке криволинейных скважин, так как воздухоподводящий и управляющий шланги жестко соединены с корпусом и сопротивление грунта их движению на процесс переключения влияния не оказывает. Однако известный агрегат имеет ряд существенных недостатков: сложность конструкции и, как следствие, высокую стоимость и низкую надежность в работе, а также малую скорость проходки из-за малой удельной энергии удара. Switching from one mode to another in this unit can be done on the go and this does not require physical effort, including when drilling curved wells, since the air supply and control hoses are rigidly connected to the body and the ground resistance to their movement during the switching process no effect. However, the known unit has a number of significant drawbacks: the complexity of the design and, as a consequence, the high cost and low reliability, as well as the low penetration rate due to the low specific impact energy.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является пневматическое реверсивное устройство для образования скважин в грунте (а.с. СССР N 1250619, E 02 F 5/18, опубл. БИ N 30, 1986 г.), включающее корпус, расположенный в нем с возможностью возвратно-поступательного движения ударник с расточкой в задней части, золотник, закрепленный в задней части корпуса и состоящий из патрубка с каналом для подвода сжатого воздуха в расточку ударника и установленной на нем с возможностью ограниченного осевого перемещения подпружиненной втулки, скользяще входящей в расточку ударника, причем патрубок и втулка золотника имеют две пары скользяще взаимодействующих поверхностей, из которых первая пара поверхностей большого диаметра расположена в их передней части, а вторая пара поверхностей малого диаметра - в их средней части. The closest in technical essence and the achieved result to the proposed technical solution is a pneumatic reversing device for the formation of wells in the soil (AS USSR N 1250619, E 02 F 5/18, publ. BI N 30, 1986), including the housing located in it with the possibility of reciprocating movement of the firing pin with a bore in the rear, a spool fixed in the rear of the housing and consisting of a pipe with a channel for supplying compressed air to the bore of the firing pin and installed on it with the possibility of limited axial movement moving the spring loaded sleeve, slidably included in boring striker, wherein the sleeve and spool bush have two pairs of interacting sliding surfaces, of which a first pair of large diameter surfaces located at their front part, and the second pair of surfaces of small diameter - in their middle part.

Полость между поверхностями большого и малого диаметра патрубка и втулки через обратный клапан и калиброванное отверстие сообщена с каналом патрубка, а между ним и втулкой установлен фиксатор для их соединения при наличии сжатого воздуха в канале патрубка. В исходном положении втулка занимает переднее положение и при подаче сжатого воздуха устройство совершает прямой ход (вперед), при этом через обратный клапан и калиброванное отверстие полость между поверхностями большого и малого диаметра патрубка и втулки заполняется сжатым воздухом, а фиксатор соединяет между собой патрубок и втулку. Для реверсирования устройства отключают его от сети сжатого воздуха, при этом втулка отсоединяется от патрубка и под действием сжатого воздуха в полости между поверхностями большого и малого диаметра, сжимая пружину, перемещается в заднее положение. При включении сжатого воздуха втулка фиксируется в этом положении и устройство совершает обратный ход (назад). The cavity between the surfaces of the large and small diameter of the pipe and the sleeve through the check valve and the calibrated hole is in communication with the pipe channel, and a latch is installed between it and the sleeve for their connection in the presence of compressed air in the pipe channel. In the initial position, the sleeve occupies a forward position and, when compressed air is supplied, the device makes a direct stroke (forward), while through the check valve and a calibrated hole, the cavity between the surfaces of the large and small diameter of the pipe and the sleeve is filled with compressed air, and the latch connects the pipe and the sleeve . To reverse the device, disconnect it from the compressed air network, while the sleeve is disconnected from the nozzle and, under the action of compressed air in the cavity between the surfaces of large and small diameters, compresses the spring and moves to the rear position. When you turn on the compressed air, the sleeve is fixed in this position and the device makes a return stroke (back).

Недостатком данного устройства является необходимость строгого выдерживания интервала времени от момента прекращения подачи сжатого воздуха при прямом ходе до момента подачи сжатого воздуха на обратный ход. Так при его увеличении сверх определенной величины реверсирования не произойдет, потому что сжатый воздух из полости между поверхностями большого и малого диаметра через калиброванное отверстие и зазоры между патрубком и втулкой выйдет в атмосферу и втулка под действием пружины вернется в исходное положение. Величина этого интервала зависит от многих факторов (температуры сжатого воздуха и окружающей среды, наличия или отсутствия смазки и ее типа и т.д.), которые однозначно во время эксплуатации учтены быть не могут. Это снижает надежность и стабильность работы. Кроме того, наличие в механизме реверса пружины и деталей из резины также снижает надежность и долговечность устройства в работе. The disadvantage of this device is the need for strict adherence to the time interval from the moment of the cessation of the supply of compressed air in the forward stroke until the supply of compressed air to the return stroke. So, when it increases beyond a certain value, reversal will not occur, because compressed air from the cavity between the surfaces of large and small diameter through the calibrated hole and the gaps between the pipe and the sleeve will escape into the atmosphere and the sleeve will return to its original position under the action of the spring. The value of this interval depends on many factors (temperature of compressed air and the environment, the presence or absence of grease and its type, etc.), which cannot be taken into account clearly during operation. This reduces reliability and stability. In addition, the presence of a spring and rubber parts in the reverse mechanism also reduces the reliability and durability of the device in operation.

Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение надежности, долговечности и стабильности работы реверсивного пневмопробойника при проходке скважин различной траектории, в том числе криволинейных, при одновременном снижении трудоемкости и затрат времени на режимы переключения и при сохранении скорости проходки путем устранения недостатков указанных решений, то есть создание такого пневмопробойника, реверсирование которого осуществлялось бы без воздействия на воздухоподводящий шланг или без выключения и включения источника сжатого воздуха и чтобы элементы реверса не оказывали негативного влияния на скорость проходки. The technical problem solved by the invention is to increase the reliability, durability and stability of the reverse pneumatic punch during the drilling of wells of different trajectories, including curved, while reducing the complexity and time spent on switching modes and while maintaining the penetration rate by eliminating the disadvantages of these solutions, then there is the creation of such a pneumatic punch, the reversal of which would be carried out without affecting the air supply hose or without turning it off switching the compressed air source and to reverse the elements do not adversely impact on the rate of penetration.

Это достигается тем, что в реверсивном пневмопробойнике, включающем корпус, расположенный в нем с возможностью возвратно-поступательного движения ударник с расточкой в задней части, золотник, закрепленный в задней части корпуса и состоящий из патрубка с каналом для подвода сжатого воздуха в расточку ударника и втулки, скользяще входящей в указанную расточку и установленной на патрубке с возможностью ограниченного осевого перемещения, причем патрубок и втулка золотника имеют две пары скользяще взаимодействующих поверхностей, из которых первая пара поверхностей большого диаметра расположена в их передней части, а вторая пара поверхностей малого диаметра - в их средней части, согласно изобретению на задних частях патрубка и втулки образована третья пара скользяще взаимодействующих поверхностей среднего диаметра, при этом полость между скользяще взаимодействующими поверхностями большого и малого диаметра постоянно сообщена с атмосферой, а полость между скользяще взаимодействующими поверхностями малого и среднего диаметра - периодически через переключающее устройство с источником сжатого воздуха, причем площадь торца втулки со стороны расточки ударника меньше разности площадей ее поперечных сечений среднего и малого диаметров. This is achieved by the fact that in the reversible pneumatic punch, which includes a housing, a drummer with a bore in the rear, located therein with a possibility of reciprocating movement, a spool fixed in the rear of the housing and consisting of a pipe with a channel for supplying compressed air to the bore of the hammer and the sleeve sliding into the specified bore and mounted on the nozzle with the possibility of limited axial movement, moreover, the nozzle and the spool sleeve have two pairs of sliding interacting surfaces, of which x the first pair of surfaces of large diameter is located in their front part, and the second pair of surfaces of small diameter in their middle part, according to the invention, a third pair of sliding interacting surfaces of medium diameter is formed on the back of the nozzle and the sleeve, while the cavity between the sliding interacting surfaces of large and the small diameter is constantly in communication with the atmosphere, and the cavity between the sliding interacting surfaces of small and medium diameter - periodically through a switching device with a source of compressed air, wherein an end area of the sleeve from the bore impactor smaller difference its cross-sectional area of middle and small diameters.

При подаче сжатого воздуха в полость между поверхностями малого и среднего диаметра втулка золотника, преодолевая противодавление на ее торец со стороны расточки ударника, занимает крайнее переднее положение, что соответствует прямому ходу пневмопробойника (вперед). При сообщении этой полости с атмосферой втулка под действием давления сжатого воздуха со стороны расточки ударника занимает крайнее заднее положение, соответствующее обратному ходу пневмопробойника (назад). Таким образом, реверсирование предлагаемого пневмопробойника осуществляется просто - сообщением или разобщением золотника с источником сжатого воздуха, что можно проводить "на ходу" через управляющий воздухоподводящий шланг в скважине любой траектории. Это обеспечивает надежность и стабильность реверсирования пневмопробойника в любых условиях и легко осуществляется. Наличие только одной подвижной детали (втулки) также способствует повышению надежности, долговечности и стабильности работы. Скорость проходки не уменьшается, так как не уменьшается активная площадь ударника. When compressed air is supplied into the cavity between the surfaces of small and medium diameter, the spool sleeve, overcoming the counter-pressure on its end from the side of the hammer bore, occupies an extreme forward position, which corresponds to the forward stroke of the pneumatic punch (forward). When this cavity communicates with the atmosphere, the sleeve, under the action of compressed air pressure from the side of the hammer bore, occupies an extreme rear position corresponding to the reverse stroke of the pneumatic punch (back). Thus, the reversal of the proposed pneumatic punch is carried out simply by communication or disconnection of the spool with a source of compressed air, which can be done "on the fly" through the control air supply hose in the well of any trajectory. This ensures the reliability and stability of the reversal of the pneumatic punch in any conditions and is easily implemented. The presence of only one moving part (sleeve) also improves reliability, durability and stability. The penetration rate does not decrease, since the active area of the striker does not decrease.

Можно поверхность среднего диаметра патрубка образовать внутренней поверхностью трубки, соединенной с ним своей задней частью, а скользяще взаимодействующую с ней поверхность втулки - наружной поверхностью ее задней части, что позволяет придать деталям форму, более благоприятную для восприятия ударных нагрузок. It is possible to form the surface of the middle diameter of the nozzle with the inner surface of the tube connected to it by its rear part, and the surface of the sleeve slidingly interacting with it - the outer surface of its rear part, which allows you to give the details a shape more favorable for the perception of shock loads.

Кроме того, можно втулку выполнить составной из двух взаимодействующих между собой продольных частей, на передней из которых выполнить поверхность большого диаметра, а на задней - поверхности малого и среднего диаметра, что позволит снизить точность изготовления и тем самым его стоимость. In addition, the sleeve can be made integral of two longitudinal parts interacting with each other, on the front of which a large diameter surface is made, and on the back - small and medium diameter surfaces, which will reduce the manufacturing accuracy and thereby its cost.

Сущность предлагаемого технического решения иллюстрируется примерами конкретного исполнения и чертежами, где на:
- фиг. 1 показана схема подключения реверсивного пневмопробойника к источнику сжатого воздуха;
- фиг. 2 - общий вид реверсивного пневмопробойника в продольном разрезе с частичным обрывом в положении "прямой ход";
- фиг. 3 - то же, в положении "обратный ход";
- фиг. 4 - золотник в пневмопробойнике в более крупном масштабе в продольном разрезе с частичными обрывами, где верхняя часть соответствует положению "прямой ход", а нижняя - положению "обратный ход";
- фиг. 5 - золотник по фиг. 4, втулка которого выполнена из двух частей в аналогичных положениях;
- фиг. 6 - другой пример золотника по фиг. 4, также в аналогичных положениях;
- фиг. 7 - сечение А-А на фиг. 6;
- фиг. 8 - золотник по фиг. 6, втулка которого выполнена из двух частей в аналогичных положениях.The essence of the proposed technical solution is illustrated by examples of specific performance and drawings, where:
- FIG. 1 shows a connection diagram of a reversible pneumatic punch to a source of compressed air;
- FIG. 2 is a general view of a reversible pneumatic punch in a longitudinal section with a partial break in the "forward stroke"position;
- FIG. 3 - the same in the "reverse"position;
- FIG. 4 - a spool in a pneumatic punch on a larger scale in a longitudinal section with partial breaks, where the upper part corresponds to the "forward stroke" position and the lower one to the "reverse stroke"position;
- FIG. 5 - spool according to FIG. 4, the sleeve of which is made of two parts in similar positions;
- FIG. 6 is another example of the spool of FIG. 4, also in similar provisions;
- FIG. 7 is a section AA in FIG. 6;
- FIG. 8 - spool according to FIG. 6, the sleeve of which is made of two parts in similar positions.

В исходном положении реверсивный пневмопробойник 1 (фиг. 1) через основной воздухоподводящий шланг 2 и пульт управления 3 подключен к источнику сжатого воздуха - компрессору 4. Через дополнительный управляющий шланг 5 и переключающее устройство 6 (любого известного типа) пневмопробойник 1 также подключен к компрессору 4. Назначение переключающего устройства 6 - сообщение пневмопробойника 1 с компрессором 4 для совершения им прямого хода (вперед) или разобщение - для совершения обратного хода (назад). In the initial position, the reversible pneumatic piercer 1 (Fig. 1) through the main air supply hose 2 and the control panel 3 is connected to the compressed air source - compressor 4. Through the additional control hose 5 and the switching device 6 (any known type), the pneumatic piercer 1 is also connected to the compressor 4 The purpose of the switching device 6 is the message of the pneumatic punch 1 with compressor 4 for direct forward movement (forward) or disconnection for reverse movement (reverse).

Реверсивный пневмопробойник (фиг. 2, 3) состоит из корпуса 7 трубообразной формы с глухой передней частью, внутри которого с возможностью возвратно-поступательного движения размещен ударник 8 с расточкой 9 в его задней части. Ударник 8 выполнен с проточкой 10 на его наружной поверхности в средней части, которая окнами 11 сообщена с расточкой 9, а пазами 12 на его переднем пояске - с полостью 13 между ним и корпусом 7. На задней части корпуса 7 через амортизатор 14 закреплен золотник 15, скользяще входящий в расточку 9 ударника 8. Золотник 15 предназначен для подвода сжатого воздуха в расточку 9 ударника 8 и при взаимодействии их между собой - для осуществления управляемого впуска и выпуска сжатого воздуха в полость 13 и из нее и приведения тем самым пневмопробойника в действие. При этом в зависимости от взаимного расположения элементов золотника 15 можно осуществлять прямой ход (вперед) (фиг. 2) или обратный ход (назад) (фиг. 3). Полость 16 между корпусом 7, ударником 8, золотником 15 и амортизатором 14 выхлопными отверстиями 17 в последнем постоянной сообщена с атмосферой. Reversible pneumatic punch (Fig. 2, 3) consists of a tube-shaped body 7 with a dull front part, inside of which a hammer 8 with a bore 9 in its rear part is placed with the possibility of reciprocating movement. Drummer 8 is made with a groove 10 on its outer surface in the middle part, which is connected by windows 11 to the bore 9, and grooves 12 on its front girdle - with a cavity 13 between it and the housing 7. On the back of the housing 7 through the shock absorber 14 a spool 15 is fixed slidingly entering the bore 9 of the drummer 8. The spool 15 is designed to supply compressed air to the bore 9 of the drummer 8 and, when interacting with each other, to control the inlet and outlet of compressed air into and out of cavity 13 and thereby bring the pneumatic punch into action. Moreover, depending on the relative position of the spool elements 15, it is possible to carry out a forward stroke (forward) (Fig. 2) or a reverse stroke (backward) (Fig. 3). The cavity 16 between the housing 7, the drummer 8, the spool 15 and the shock absorber 14 exhaust ports 17 in the last constant communicated with the atmosphere.

Золотник 15 (фиг. 4) имеет патрубок 18, который включает закрепленный в амортизаторе 14 стержень 19 трубообразной формы со сквозным осевым каналом 20. К заднему концу стержня 19 через гайку 21 подсоединен основной воздухоподводящий шланг 2, а на переднем конце стержня 19 между гайкой 22 и упругим элементом 23 (резина) с шайбой 24 установлен стакан 25. Детали 19, 22, 23, 24, 25 соединены между собой, составляют единое целое и являются патрубком 18. На патрубке 18 с возможностью ограниченного осевого перемещения установлена втулка 26, которая своей передней частью скользяще входит в расточку с диаметром d₁ 9 ударника 8. Патрубок 18 и втулка 26 скользяще взаимодействуют между собой по трем парам поверхностей, первая пара поверхностей большого диаметра d₂ патрубка 18 и втулки 26 расположена на их передних частях и образована наружной поверхностью 27 стакана 25 патрубка 18 и внутренней поверхностью 28 втулки 26. Вторая пара поверхностей малого диаметра d₃ патрубка 18 и втулки 26 расположена в их средней части и образована наружной поверхностью 29 патрубка 18 и внутренней поверхностью 30 втулки 26. Третья пара поверхностей среднего диаметра d₄ патрубка 18 и втулки 26 расположена в их задней части и образована наружной поверхностью 31 патрубка 18 и внутренней поверхностью 32 втулки 26. Полость 33 между поверхностями 27, 28 большого диаметра и поверхностями 29, 30 малого диаметра соответственно патрубка 18 и втулки 26 отверстиями 34 во втулке 26 постоянно сообщена с атмосферой через полость 16 и выхлопные отверстия 17. Полость 35 между поверхностями 29, 30 малого диаметра и поверхностями 31, 32 среднего диаметра соответственно патрубка 18 и втулки 26 каналами 36 в стержне 19 сообщена с внутренним пространством крышки 37, которое через резьбовое отверстие 38, дополнительный управляющий шланг 5 (фиг. 1), переключающее устройство 6 сообщено с компрессором 4 (штуцер на фиг. 4, 6 не показан). Конкретные значения d₁, d₂, d₃, d₄ выбираются таким образом, чтобы площадь торца втулки 26 со стороны расточки 9 ударника 8, равная π(d $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{1}}$ -d $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{2}}$ )/4, была меньше разности площадей ее поперечных сечений среднего и малого диаметров, равной π(d $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{4}}$ -d $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{3}}$ )/4.
Золотник 15 по фиг. 5 в общем аналогичен золотнику по фиг. 4 как по устройству, так и по соотношению размеров, но отличается следующим. Втулка 26 выполнена из двух взаимодействующих между собой торцами продольных частей 39 и 40. Поверхность 28 большого диаметра выполнена на передней части 39 втулки 26, а поверхности 30 и 32 малого и среднего диаметров - на задней ее части 40.The spool 15 (Fig. 4) has a pipe 18, which includes a tube-shaped rod 19 fixed in the shock absorber 14 with a through axial channel 20. The main air supply hose 2 is connected to the rear end of the rod 19 through the nut 21, and between the nut 22 at the front end of the rod 19 and an elastic element 23 (rubber) with a washer 24 a glass 25 is installed. Parts 19, 22, 23, 24, 25 are interconnected, constitute a single unit and are a pipe 18. On the pipe 18 with a possibility of limited axial movement mounted sleeve 26, which its front end creepily enters into the bore with the diameter d ₁ 9 of the hammer 8. The pipe 18 and the sleeve 26 glide interact with each other along three pairs of surfaces, the first pair of surfaces of large diameter d ₂ pipe 18 and the sleeve 26 is located on their front parts and is formed by the outer surface 27 of the glass 25 the pipe 18 and the inner surface 28 of the sleeve 26. The second pair of surfaces of small diameter d ₃ pipe 18 and the sleeve 26 is located in their middle part and is formed by the outer surface 29 of the pipe 18 and the inner surface 30 of the sleeve 26. The third pair of surfaces the average diameter d _{4 of the} pipe 18 and the sleeve 26 is located in their rear part and is formed by the outer surface 31 of the pipe 18 and the inner surface 32 of the sleeve 26. The cavity 33 between the surfaces 27, 28 of large diameter and the surfaces 29, 30 of small diameter, respectively, of the pipe 18 and the sleeve 26 holes 34 in the sleeve 26 is constantly in communication with the atmosphere through the cavity 16 and the exhaust holes 17. The cavity 35 between the surfaces 29, 30 of small diameter and the surfaces 31, 32 of the average diameter, respectively, of the pipe 18 and the sleeve 26 by channels 36 in the rod 19 is in communication with morning space cover 37, through which the threaded hole 38, an additional control hose 5 (FIG. 1), the switching device 6 is communicated with the compressor 4 (the fitting in Fig. 4, 6 is not shown). The specific values of d ₁ , d ₂ , d ₃ , d ₄ are selected so that the area of the end face of the sleeve 26 from the side of the bore 9 of the hammer 8, equal to π (d $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{1}}$ -d $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{2}}$ ) / 4, was less than the difference of the areas of its cross sections of medium and small diameters equal to π (d $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{4}}$ -d $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{3}}$ )/4.
The spool 15 of FIG. 5 is generally similar to the spool of FIG. 4 both in terms of device and size ratio, but differs in the following. The sleeve 26 is made of two interacting ends of the longitudinal parts 39 and 40. The surface 28 of a large diameter is made on the front part 39 of the sleeve 26, and the surfaces 30 and 32 of small and medium diameters are on its rear part 40.

Золотник 15 может быть выполнен по фиг. 6 и отличается от золотника по фиг. 4 следующим. Поверхность 32 среднего диаметра патрубка 18 образована внутренней поверхностью трубки 41, закрепленной на задней части стержня 19 между его буртом (поз. не обозначен) и крышкой 37. Поверхность 31 среднего диаметра втулки 26 образована наружной поверхностью ее задней части. Каналы 36 для сообщения полости 35 с компрессором 4 образованы пазами 42 на стержне 19 (фиг. 7). Соотношение размеров d₁, d₂, d₃, d₄ между собой такое же, как у золотника по фиг. 4.The spool 15 can be made in accordance with FIG. 6 and differs from the spool in FIG. 4 as follows. The surface 32 of the average diameter of the pipe 18 is formed by the inner surface of the tube 41 mounted on the rear of the rod 19 between its shoulder (pos. Not indicated) and the cover 37. The surface 31 of the average diameter of the sleeve 26 is formed by the outer surface of its rear part. Channels 36 for communication of the cavity 35 with the compressor 4 are formed by grooves 42 on the rod 19 (Fig. 7). The aspect ratio d ₁ , d ₂ , d ₃ , d _{4 to} each other is the same as the spool of FIG. 4.

Золотник 15 по фиг. 8 в общем аналогичен таковому по фиг. 6 как по устройству, так и по соотношению размеров, но отличается тем, что втулка 26 выполнена составной из двух взаимодействующих между собой продольных частей 43 и 44. Поверхность 28 большого диаметра выполнена на передней части 43 втулки 26, а поверхности 30, 31 малого и среднего диаметров соответственно - на задней ее части 44. The spool 15 of FIG. 8 is generally similar to that of FIG. 6 both in terms of the device and the aspect ratio, but it differs in that the sleeve 26 is made up of two longitudinal parts 43 and 44 interacting with each other. A large diameter surface 28 is made on the front part 43 of the sleeve 26, and the surfaces 30, 31 are small and average diameters, respectively - on its rear 44.

Реверсивный пневмопробойник 1 готовят к работе следующим образом. Устанавливают его в приямке (на фиг. 1 не показан) в нужном положении и подключают к компрессору 4 через пульт управления 3 и основной воздухоподводящий шланг 2, а также через переключающее устройство 6 и дополнительный управляющий шланг 5. Reversible punch 1 is prepared for operation as follows. Install it in the pit (not shown in Fig. 1) in the desired position and connect to the compressor 4 through the control panel 3 and the main air supply hose 2, as well as through a switching device 6 and an additional control hose 5.

Прямой ход:
Включают компрессор 4, а переключающее устройство 6 устанавливают в положение для сообщения компрессора 4 с пневмопробойником 1 (фиг. 1). Сжатый воздух по дополнительному управляющему шлангу 5 поступает внутрь крышки 37 (фиг. 4, верхняя половина) и далее по каналам 36 в патрубке 18 золотника 15 в полость 35. Со стороны полости 35 на втулку 26 начинает действовать сила, равная произведению давления сжатого воздуха на площадь, равную разности площадей поперечных сечений втулки 26 по поверхности 32 среднего диаметра и по поверхности 30 ее малого диаметра. Под действием этой силы втулка 26 скользит по патрубку 18 и в расточке 9 ударника 8 и занимает крайнее переднее положение.Direct running:
The compressor 4 is turned on, and the switching device 6 is set to the position for the compressor 4 to communicate with the pneumatic punch 1 (Fig. 1). Compressed air through an additional control hose 5 enters the cover 37 (Fig. 4, upper half) and then through the channels 36 in the pipe 18 of the spool 15 into the cavity 35. From the side of the cavity 35, a force equal to the product of the compressed air pressure the area equal to the difference in the cross-sectional areas of the sleeve 26 on the surface 32 of the average diameter and on the surface 30 of its small diameter. Under the action of this force, the sleeve 26 slides along the pipe 18 and in the bore 9 of the hammer 8 and occupies an extreme forward position.

Затем включают пульт управления 3 и сжатый воздух по основному воздухоподводящему шлангу 2 и сквозному осевому каналу 20 (фиг. 2; фиг. 4, верхняя половина) в патрубке 18 золотника 15 поступает в расточку 9 ударника 8, при этом на втулку 26 начинает действовать сила, равная произведению давления сжатого воздуха на площадь ее торца со стороны расточки 9, которая стремится сместить втулку 26 назад. Так как активная площадь втулки 26 со стороны полости 35 больше таковой со стороны расточки 9, то будет больше и сила, смещающая втулку 26 в переднее положение и удерживающая в таковом на всем протяжении прямого хода пневмопробойника. Полость 33 отверстиями 34 постоянно сообщена с атмосферой через полость 16 и выхлопные отверстия 17 в амортизаторе 14 и на результирующую сил влияния не оказывает. Then, the control panel 3 and compressed air are turned on through the main air supply hose 2 and the through axial channel 20 (Fig. 2; Fig. 4, upper half) in the nozzle 18 of the slide valve 15 enters the bore 9 of the hammer 8, and the force 26 acts on the sleeve 26 equal to the product of the pressure of compressed air by the area of its end from the side of the bore 9, which tends to shift the sleeve 26 back. Since the active area of the sleeve 26 from the side of the cavity 35 is larger than that from the side of the bore 9, there will be more and the force that biases the sleeve 26 to the front position and keeps it in that throughout the entire forward stroke of the pneumatic punch. The cavity 33 with holes 34 is constantly in communication with the atmosphere through the cavity 16 and the exhaust holes 17 in the shock absorber 14 and does not affect the resulting forces.

Аналогичным образом займет крайнее переднее положение и втулка 26, выполненная составной из двух взаимодействующих между собой продольных частей 39 и 40 (фиг. 5, верхняя половина), а также втулка 26, выполненная по фиг. 6, верхняя половина, и выполненная по фиг. 8, верхняя половина, из двух продольных частей 43 и 44. Similarly, the front forward position and the sleeve 26, made of a composite of two interacting longitudinal parts 39 and 40 (Fig. 5, the upper half), as well as the sleeve 26, made in accordance with FIG. 6, the upper half, and the embodiment of FIG. 8, upper half, of two longitudinal parts 43 and 44.

Сжатый воздух из расточки 9 ударника 8 (фиг. 2) через окна 11, зазор между корпусом 7 и проточкой 10 и пазы 12 поступает в полость 13. Так как площадь ударника 8 со стороны полости 13 больше его площади со стороны расточки 9, то он начинает двигаться назад. После перекрытия окон 11 золотником 15 поступление сжатого воздуха в полость 13 прекратится и начнется его расширение, а после открытия окон 11 из полости 13 произойдет выхлоп отработанного воздуха в атмосферу через полость 16 и выхлопные отверстия 17 в амортизаторе 14. Под действием постоянного давления сжатого воздуха со стороны расточки 9 ударника 8 он, не доходя до задней части корпуса 7, затормозится и начнет двигаться вперед. В конце своего движения вперед ударник 8 нанесет удар по передней части корпуса 7, продвигая его в грунте и образуя тем самым скважину. Незадолго до удара сжатый воздух через открывшиеся окна 11 снова начнет поступать в полость 13 и описанный процесс повторяется. Compressed air from the bore 9 of the hammer 8 (Fig. 2) through the windows 11, the gap between the housing 7 and the groove 10 and the grooves 12 enters the cavity 13. Since the square of the hammer 8 from the side of the cavity 13 is larger than its area from the side of the bore 9, it starts to move back. After the windows 11 are closed by the spool 15, the intake of compressed air into the cavity 13 will stop and its expansion will begin, and after the windows 11 are opened, the exhaust air will exhaust into the atmosphere through the cavity 16 and the exhaust openings 17 in the shock absorber 14. Under constant pressure of compressed air with side of the bore 9 of the hammer 8, he, not reaching the rear of the housing 7, will brake and begin to move forward. At the end of its forward movement, the hammer 8 will strike at the front of the housing 7, moving it in the ground and thereby forming a well. Shortly before the impact, compressed air through the opened windows 11 will again begin to flow into the cavity 13 and the described process is repeated.

Обратный ход
Для осуществления обратного хода пневмопробойника 1 (фиг. 1), то есть его реверсирования, переключающее устройство 6 устанавливают в положение, при котором пневмопробойник через дополнительный управляющий шланг 5 изолирован от компрессора 4 и сообщен с атмосферой. При этом полость 35 (фиг. 4, нижняя половина) через каналы 36 в патрубке 18 и внутренней пространство крышки 37 также сообщается с атмосферой. Под действием силы со стороны расточки 9 ударника 8, равной произведению давления сжатого воздуха на площадь ее переднего торца, втулка 26 переместится назад и займет свое крайне заднее положение и будет его сохранять все время в процессе обратного хода пневмопробойника.Return stroke
To carry out the reverse stroke of the pneumatic piercer 1 (Fig. 1), that is, its reversal, the switching device 6 is set to the position in which the pneumatic piercer is isolated from the compressor 4 through an additional control hose 5 and is in communication with the atmosphere. In this case, the cavity 35 (Fig. 4, the lower half) through the channels 36 in the pipe 18 and the inner space of the cover 37 also communicates with the atmosphere. Under the action of the force from the side of the bore 9 of the striker 8, equal to the product of the pressure of compressed air by the area of its front end, the sleeve 26 will move back and take its extremely rear position and will keep it all the time during the reverse stroke of the pneumatic punch.

Аналогично займет крайнее заднее положение и втулка 26, выполненная составной из двух взаимодействующих между собой продольных частей 39 и 40 (фиг. 5, нижняя половина), а также втулка 26, выполненная по фиг. 6, нижняя половина, и выполненная по фиг. 8, нижняя половина, из двух продольных частей 43 и 44. Similarly, the sleeve 26, made of two interacting longitudinal parts 39 and 40 (FIG. 5, lower half), and the sleeve 26, made in FIG. 6, the lower half, and the embodiment of FIG. 8, lower half, of two longitudinal parts 43 and 44.

Так как открытие окон 11 (фиг. 3) при движении ударника 8 происходит раньше и занимает больший промежуток времени, чем при прямом ходе, то импульс сил, действующих на ударник 8 со стороны полости 13, превышает таковой со стороны расточки 9. Это ведет к тому, что ударник 8 начинает наносить удары по задней части корпуса 7, заставляя пневмопробойник двигаться назад, то есть происходит реверсирование его движения. Since the opening of the windows 11 (Fig. 3) with the movement of the hammer 8 occurs earlier and takes a longer period of time than with a direct stroke, the impulse of the forces acting on the hammer 8 from the side of the cavity 13 exceeds that from the side of the bore 9. This leads to the fact that the drummer 8 begins to strike at the rear of the housing 7, forcing the pneumatic punch to move backward, that is, its movement is reversed.

Claims (3)

1. Реверсивный пневмопробойник, включающий корпус, расположенный в нем с возможностью возвратно-поступательного движения ударник с расточкой в задней части, золотник, закрепленный в задней части корпуса и состоящий из патрубка с каналом для подвода сжатого воздуха в расточку ударника и втулки, скользяще входящей в указанную расточку и установленной на патрубке с возможностью ограниченного осевого перемещения, причем патрубок и втулка золотника имеют две пары скользяще взаимодействующих поверхностей, из которых первая пара поверхностей большого диаметра расположена в их передней части, а вторая пара поверхностей малого диаметра - в их средней части, отличающийся тем, что на задних частях патрубка и втулки образована третья пара скользяще взаимодействующих поверхностей среднего диаметра, при этом полость между скользяще взаимодействующими поверхностями большого и малого диаметра постоянно сообщена с атмосферой, а полость между скользяще взаимодействующими поверхностями малого и среднего диаметра - периодически через переключающее устройство с источником сжатого воздуха, причем площадь торца втулки со стороны расточки ударника меньше разности площадей ее поперечных сечений среднего и малого диаметров. 1. Reversible pneumatic punch, including a housing located in it with the possibility of reciprocating movement of the drummer with a bore in the rear, a spool fixed in the rear of the housing and consisting of a pipe with a channel for supplying compressed air to the bore of the hammer and the sleeve, which is slipping into the specified bore and mounted on the nozzle with the possibility of limited axial movement, and the nozzle and the spool sleeve have two pairs of sliding interacting surfaces, of which the first pair of surface th large diameter is located in their front part, and the second pair of surfaces of small diameter is in their middle part, characterized in that on the back of the nozzle and the sleeve a third pair of sliding interacting surfaces of medium diameter is formed, while the cavity between the sliding interacting surfaces of large and small diameter is constantly in communication with the atmosphere, and the cavity between the sliding interacting surfaces of small and medium diameter - periodically through a switching device with a source of compressed air, and the area of the end face of the sleeve from the side of the bore of the hammer is less than the difference in the area of its cross sections of medium and small diameters. 2. Пневмопробойник по п.1, отличающийся тем, что поверхность среднего диаметра патрубка образована внутренней поверхностью трубки, соединенной с ним своей задней частью, а скользяще взаимодействующая с ней поверхность втулки - наружной поверхностью ее задней части. 2. Pneumatic punch according to claim 1, characterized in that the surface of the middle diameter of the pipe is formed by the inner surface of the tube connected to it by its rear part, and the sliding surface of the sleeve interacting with it by the outer surface of its rear part. 3. Пневмопробойник по п.1 или 2, отличающийся тем, что втулка выполнена составной из двух взаимодействующих между собой продольных частей, на передней из которых выполнена поверхность большого диаметра, а на задней - поверхности малого и среднего диаметра. 3. Pneumatic punch according to claim 1 or 2, characterized in that the sleeve is made up of two longitudinal parts interacting with each other, the front of which has a large diameter surface, and the back has a small and medium diameter surface.

Images