RU2182950C1 - Pneumatic percussion device - Google Patents

Abstract

FIELD: mining and construction industry; pneumatic percussion devices for making holes in compact grounds, trenchless replacement of pipelines and percussive driving of pipes and other rod members into ground. SUBSTANCE: pneumatic percussion device has a body, step hammer in which at least one side longitudinal channel is made and opened into chamber of idle stroke and comes to side surface of tail step of hammer; air-distributing bushing embracing tail step of hammer and separating the chamber of working stroke into circular and end cavities interconnected by channel, longitudinal feed and exhaust main lines. Longitudinal main exhaust line is located in air-distributing bushing and directed to rear end of the device. EFFECT: increased striking power and field of application. 1 dwg

Description

Предлагаемое устройство относится к области горного дела и строительства и касается пневматических ударных устройств для образования скважин в уплотняемых грунтах, бестраншейной замены трубопроводов и ударного погружения в грунт труб и других стержневых элементов. The proposed device relates to the field of mining and construction and relates to pneumatic percussion devices for the formation of wells in compacted soils, trenchless replacement of pipelines and shock immersion of pipes and other core elements into the ground.

Известна пневмоударная машина, описанная в а.с. СССР 1293329, E 21 С 3/24, опубл. в БИ 8, 1987. Она содержит корпус, кольцевой ударник, трубку, проходящую через ударник и имеющую полость для пропуска стержневых элементов, питающую магистраль и выхлопную магистраль, направленную к заднему торцу машины. Known pneumatic impact machine described in and.with. USSR 1293329, E 21 C 3/24, publ. in BI 8, 1987. It contains a housing, an annular impactor, a tube passing through the impactor and having a cavity for passing rod elements, a supply line and an exhaust line directed to the rear end of the machine.

Машина обладает возможностью установки ее на стержне с малой жесткостью на таком расстоянии от поверхности грунта, которое исключает потерю стержнем продольной устойчивости. The machine has the ability to install it on a rod with low rigidity at such a distance from the soil surface that eliminates the loss of longitudinal stability by the rod.

Недостатком данного устройства является малая рабочая площадь ударника, не позволяющая обеспечивать высокие энергетические показатели. Кроме того, размещение магистралей недостаточно рационально. В конструкции определен боковой подвод сжатого воздуха в средней части корпуса, а это не позволяет по данной схеме создавать погружные машины, что ограничивает область применения данной конструкции. The disadvantage of this device is the small working area of the drummer, which does not allow for high energy performance. In addition, the placement of highways is not rational enough. The design defines a lateral supply of compressed air in the middle part of the housing, and this does not allow submersible machines to be created according to this scheme, which limits the scope of this design.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является пневматическое устройство ударного действия, преимущественно для образования скважин в грунте по а.с. СССР 527501, кл. E 02 F 5/18, 1977. Оно содержит корпус, в котором установлен ударник с каналами и выступом, гайку и втулку, имеющую проточку и взаимодействующую с выступом ударника. Втулка монтирована между гайкой и ударником и выполнена с окном и внутренней проточкой, в которой размещен выступ ударника. The closest in technical essence and the achieved result is a pneumatic percussion device, mainly for the formation of wells in the soil by AS USSR 527501, class E 02 F 5/18, 1977. It comprises a housing in which a hammer with channels and a protrusion is installed, a nut and a sleeve having a groove and interacting with the protrusion of the hammer. The sleeve is mounted between the nut and the hammer and is made with a window and an internal groove in which the protrusion of the hammer is placed.

К достоинству данной конструкции следует отнести то, что для создания рабочей площади ударника на рабочем ходу используется вся площадь поперечного сечения полости корпуса. Это позволяет обеспечивать неплохие энергетические показатели устройства. The advantage of this design should include the fact that to create the working area of the drummer on the move, the entire cross-sectional area of the body cavity is used. This allows you to provide good energy performance of the device.

Однако возможности увеличения ударной мощности за счет увеличения рабочих площадей ударника не использованы здесь в полной мере. Рабочая площадь ударника при его холостом ходе значительно меньше площади поперечного сечения полости корпуса потому, что от нее вычитается площадь торца хвостовика ударника и площадь поперечного сечения центрального канала, постоянно находящихся под сетевым давлением. Heбольшая рабочая площадь ударника на холостом ходу не позволяет осуществлять достаточно интенсивный холостой ход, что увеличивает время холостого хода и рабочего цикла в целом, а следовательно, уменьшает частоту ударов, являющуюся одной составляющей ударной мощности устройства. However, the possibility of increasing the impact power by increasing the working area of the projectile has not been fully utilized here. The working area of the striker during its idle is much smaller than the cross-sectional area of the body cavity because the square of the end face of the striker shaft and the cross-sectional area of the central channel, which are constantly under network pressure, are subtracted from it. The small working area of the drummer idling does not allow a sufficiently intense idling, which increases the idling time and the working cycle as a whole, and therefore reduces the frequency of impacts, which is one component of the shock power of the device.

Технической задачей, решаемой данным предлагаемым изобретением, является повышение ударной мощности за счет создания рабочей площади ударника не только на рабочем, но и на холостом ходу, равной всей площади поперечного сечения полости корпуса. The technical problem solved by this proposed invention is to increase the impact power by creating a working area of the hammer not only at work, but also at idle, equal to the entire cross-sectional area of the body cavity.

Данная техническая задача решается тем, что в пневматическом ударном устройстве, включающем корпус, ступенчатый ударник, разделяющий полость корпуса на камеры холостого и рабочего хода, воздухораспределительную втулку, охватывающую хвостовую ступень ударника с возможностью взаимодействия с последней, продольные питающую и выхлопную магистрали, согласно техническому решению в ступенчатом ударнике выполнен по меньшей мере один боковой продольный канал, который открыт в камеру холостого хода и имеет выход на боковую поверхность хвостовой ступени ударника, а воздухораспределительная втулка разделяет камеру рабочего хода на кольцевую и торцевую полости, сообщенные между собой каналом, при этом продольная выхлопная магистраль размещена в воздухораспределительной втулке, направлена к заднему торцу устройства и имеет в стенке воздухораспределительной втулки выход на ее внутреннюю поверхность с возможностью периодического сообщения то с торцевой полостью камеры рабочего хода, то с выходом бокового продольного канала в ударнике, открытого в камеру холостого хода. This technical problem is solved in that in a pneumatic percussion device comprising a housing, a step striker separating the cavity of the housing into idle and working chamber, an air distribution sleeve covering the tail stage of the striker with the possibility of interaction with the latter, longitudinal supply and exhaust lines, according to the technical solution at least one lateral longitudinal channel is made in the step striker, which is open to the idle chamber and has an exit to the lateral surface of the tail the stage of the striker, and the air distribution sleeve divides the working chamber into annular and end cavities communicated with each other by the channel, while the longitudinal exhaust pipe is placed in the air distribution sleeve, directed towards the rear end of the device and has an outlet on the inner surface of the device with the possibility of access to its inner surface periodic communication with the end cavity of the working chamber, or with the exit of the lateral longitudinal channel in the hammer, open to the idle chamber.

Образованная система воздухораспределения позволяет иметь рабочую площадь ударника как на холостом, так и на рабочем ходу, равную полной площади поперечного сечения полости корпуса. Полная рабочая площадь ударника на холостом ходу обеспечивает интенсивный холостой ход, что уменьшает время холостого хода и время рабочего цикла в целом, увеличивает частоту ударов, а следовательно, и ударную мощность. Полная рабочая площадь ударника на рабочем ходу обеспечивает большое значение энергии удара. The formed air distribution system allows you to have a working area of the drummer both at idle and on the move, equal to the total cross-sectional area of the body cavity. The full working area of the drummer idling provides intensive idling, which reduces the idle time and the working cycle time as a whole, increases the frequency of impacts, and therefore the impact power. The full working area of the hammer on the move provides great impact energy.

Выполненный в ударнике боковой продольный канал, который открыт в камеру холостого хода и имеет выход на боковую поверхность хвостовой ступени ударника, позволяет рационально сочетать функции впускного и выхлопного канала, что позволяет обходится в конструкции небольшим числом каналов. The lateral longitudinal channel made in the drummer, which is open to the idle chamber and has an exit to the lateral surface of the tail stage of the drummer, makes it possible to rationally combine the functions of the inlet and exhaust channels, which allows a small number of channels to be dispensed in the design.

Сущность технического решения иллюстрируется примером конкретного исполнения и чертежом, где изображен продольный разрез пневматического ударного устройства. The essence of the technical solution is illustrated by a specific example and a drawing, which shows a longitudinal section of a pneumatic impact device.

Пневматическое ударное устройство содержит корпус 1, ударник 2, разделяющий полость корпуса 1 на камеру 3 холостого хода и камеру 4 рабочего хода и имеющий хвостовую ступень 5, воздухораспределительную втулку 6, охватывающую хвостовую ступень 5 ударника 2 и разделяющую камеру 4 рабочего хода на кольцевую полость 7 и торцевую полость 8. Ударник 2 имеет по меньшей мере один боковой продольный канал 9, открытый в камеру 3 холостого хода и имеющий выход 10 на боковую поверхность хвостовой ступени 5, и по меньшей мере один канал 11 с радиальным выходом 12, соединяющий кольцевую полость 7 и торцевую полость 8 камеры 4 рабочего хода между собой. Имеются продольная питающая магистраль 13 с выходом 14 в виде проточки и продольная выхлопная магистраль 15, размещенные в воздухораспределительной втулке 6. Продольная выхлопная магистраль 15 имеет выход 16 на внутреннюю поверхность 17 воздухораспределительной втулки 6, взаимодействующую с хвостовой ступенью 5 ударника 2. Продольная питающая магистраль 13 каналами 18 и 19 соединена с полостью воздухоподводящего рукава 20, а продольная выхлопная магистраль 15 через канал 21 - с атмосферой. The pneumatic impact device comprises a housing 1, a drummer 2, dividing the cavity of the housing 1 into the idle chamber 3 and the working chamber 4 and having a tail stage 5, an air distribution sleeve 6 covering the tail stage 5 of the hammer 2 and dividing the working chamber 4 into an annular cavity 7 and end cavity 8. Drummer 2 has at least one lateral longitudinal channel 9, open to the idle chamber 3 and having an exit 10 to the side surface of the tail stage 5, and at least one channel 11 with a radial exit 12, s connecting the annular cavity 7 and the end cavity 8 of the chamber 4 of the working stroke between them. There is a longitudinal supply line 13 with an outlet 14 in the form of a groove and a longitudinal exhaust pipe 15 located in the air distribution sleeve 6. The longitudinal exhaust pipe 15 has an exit 16 to the inner surface 17 of the air distribution sleeve 6, which interacts with the tail stage 5 of the hammer 2. The longitudinal supply pipe 13 channels 18 and 19 connected to the cavity of the air supply sleeve 20, and the longitudinal exhaust pipe 15 through channel 21 - with the atmosphere.

Работает пневматическое ударное устройство следующим образом. Works pneumatic impact device as follows.

Сжатый воздух по воздухоподводящему рукаву 20 и каналам 19, 18 поступает в продольную питающую магистраль 13, откуда через выход 14, выход 10, боковой продольный канал 9 ударника 2 поступает в камеру 3 холостого хода. В это время торцевая полость 8 камеры 4 рабочего хода через выход 16, продольную выхлопную магистраль 15 и канал 21 сообщена с атмосферой. Кольцевая полость 7 камеры 4 рабочего хода через радиальный выход 12, канал 11 сообщена с торцевой полостью 8, а следовательно, также сообщена с атмосферой. Воздействуя на полную рабочую площадь ударника 2, равную площади поперечного сечения полости корпуса 1, со стороны камеры 3 холостого хода, сжатый воздух приводит ударник 2 в интенсивное движение - начинается холостой ход. При движении ударника 2 его хвостовая ступень 5, взаимодействуя с внутренней поверхностью 17 воздухораспределительной втулки 6, перекрывает выход 16 - камера 4 рабочего хода изолируется от атмосферы. В это же время выход 10 разъединяется с выходом 14 - происходит отсечка впуска воздуха в камеру 3 холостого хода, и дальнейшее движение ударника 2 происходит за счет инерции и за счет расширения сжатого воздуха в этой камере 3. В дальнейшем выход 10 соединяется с выходом 16 - происходит выхлоп воздуха из камеры 3 холостого хода через выход 16, продольную выхлопную магистраль 15, канал 21 в атмосферу с заднего торца устройства. Далее радиальный выход 12 соединяется с выходом 14 - начинается впуск сжатого воздуха в кольцевую полость 7, а через канал 11 и в торцевую полость 8 камеры 4 рабочего хода. Воздействуя на рабочую площадь ударника 2, также равную площади поперечного сечения полости корпуса 1, со стороны камеры 4 рабочего хода, сжатый воздух останавливает ударник 2 и переводит его на рабочий ход. При движении ударника 2 на рабочем ходу радиальный выход 12 разъединяется с выходом 14 - происходит отсечка впуска воздуха в камеру 4 рабочего хода, и дальнейшее движение ударника 2 происходит за счет инерции и расширения сжатого воздуха. В дальнейшем канал 10 разъединяется с каналом 16 - камера 3 холостого хода изолируется от атмосферы. Далее хвостовая ступень 5 ударника 2 открывает выход 16 - происходит выхлоп воздуха из торцевой полости 8 и из связанной с ней кольцевой полости 7 камеры 4 рабочего хода через выход 16, продольную выхлопную магистраль 15, канал 21 в атмосферу с заднего торца устройства. При дальнейшем движении ударника 2 выход 10 соединяется с выходом 14 - начинается впуск сжатого воздуха в камеру 3 холостого хода. В конце рабочего хода ударник 2 наносит удар по передней части корпуса 1. Цикл повторяется. Compressed air through the air supply sleeve 20 and channels 19, 18 enters the longitudinal supply line 13, from where through the outlet 14, exit 10, the lateral longitudinal channel 9 of the hammer 2 enters the idle chamber 3. At this time, the end cavity 8 of the chamber 4 of the working stroke through the outlet 16, the longitudinal exhaust line 15 and the channel 21 is in communication with the atmosphere. The annular cavity 7 of the chamber 4 of the working stroke through the radial outlet 12, the channel 11 is in communication with the end cavity 8, and therefore also communicated with the atmosphere. Acting on the full working area of the striker 2, equal to the cross-sectional area of the cavity of the housing 1, from the side of the idle chamber 3, the compressed air drives the striker 2 in intensive motion - idling begins. When the striker 2 moves, its tail stage 5, interacting with the inner surface 17 of the air distribution sleeve 6, blocks the exit 16 — the working stroke chamber 4 is isolated from the atmosphere. At the same time, the output 10 is disconnected with the output 14 - the air intake is cut off to the idle chamber 3, and the further movement of the hammer 2 occurs due to inertia and due to the expansion of compressed air in this chamber 3. Subsequently, the output 10 is connected to the output 16 air is exhausted from the idle chamber 3 through exit 16, a longitudinal exhaust line 15, channel 21 into the atmosphere from the rear end of the device. Next, the radial outlet 12 is connected to the output 14 - begins the inlet of compressed air into the annular cavity 7, and through the channel 11 and into the end cavity 8 of the chamber 4 of the working stroke. Acting on the working area of the hammer 2, also equal to the cross-sectional area of the cavity of the housing 1, from the side of the working stroke chamber 4, the compressed air stops the hammer 2 and transfers it to the working stroke. When the striker 2 is in motion, the radial outlet 12 is disconnected from the outlet 14 — the air inlet into the chamber 4 of the stroke is cut off, and the further movement of the striker 2 occurs due to inertia and expansion of the compressed air. Subsequently, channel 10 is disconnected from channel 16 — the idle chamber 3 is isolated from the atmosphere. Next, the tail stage 5 of the hammer 2 opens the exit 16 — air is exhausted from the end cavity 8 and from the associated annular cavity 7 of the working chamber 4 through the outlet 16, the longitudinal exhaust line 15, channel 21 into the atmosphere from the rear end of the device. With further movement of the hammer 2, the output 10 is connected to the output 14 - begins the inlet of compressed air into the idle chamber 3. At the end of the stroke, the striker 2 strikes the front of the housing 1. The cycle repeats.

Claims (1)

Пневматическое ударное устройство, включающее корпус, ступенчатый ударник, разделяющий полость корпуса на камеры холостого и рабочего хода, воздухораспределительную втулку, охватывающую хвостовую ступень ударника с возможностью взаимодействия с последней, продольные питающую и выхлопную магистрали, отличающееся тем, что в ступенчатом ударнике выполнен по меньшей мере один боковой продольный канал, который открыт в камеру холостого хода и имеет выход на боковую поверхность хвостовой ступени ударника, а воздухораспределительная втулка разделяет камеру рабочего хода на кольцевую и торцевую полости, сообщенные между собой каналом, при этом продольная выхлопная магистраль размещена в воздухораспределительной втулке, направлена к заднему торцу устройства и имеет в стенке воздухораспределительной втулки выход на ее внутреннюю поверхность с возможностью периодического сообщения то с торцевой полостью камеры рабочего хода, то с выходом бокового продольного канала в ударнике, открытого в камеру холостого хода. Pneumatic impact device, comprising a housing, a step drummer dividing the body cavity into the idle and working chamber, an air distribution sleeve covering the tail stage of the drummer with the possibility of interaction with the latter, longitudinal supply and exhaust lines, characterized in that at least the step drummer is made one lateral longitudinal channel, which is open to the idle chamber and has an exit to the lateral surface of the tail stage of the striker, and the air distribution sleeve and it divides the working chamber into an annular and end cavity communicated by the channel, while the longitudinal exhaust line is located in the air distribution sleeve, directed towards the rear end of the device and has an outlet on the inner surface of the air distribution sleeve wall with the possibility of periodic communication with the end cavity the working chamber, then with the exit of the lateral longitudinal channel in the hammer, open to the idle chamber.