RU2254979C1 - Percussion pneumatic apparatus - Google Patents

Abstract

FIELD: building equipment, namely percussion action pneumatic apparatuses designed for trench free placing and changing underground pipelines.

SUBSTANCE: pneumatic apparatus includes: stepped branch pipe closed at side of striker and provided with lateral openings; idle stroke chamber restricted by inner surface of striker and outer surface of stepped branch pipe and steadily communicated with compressed air source; working stroke chamber restricted by back end of striker, inner surface of housing and outer surface of stepped branch pipe, cyclically communicated with compressed air source and with exhaust chamber. Exhaust chamber is restricted by inner surface of housing, outer and inner surfaces of striker and it is steadily communicated with atmosphere.

EFFECT: enhanced operational reliability, increased energy of single percussion and useful life period of apparatus.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области строительной техники и касается пневматических устройств ударного действия, предназначенных для бестраншейной прокладки и замены устаревших подземных трубопроводов.The invention relates to the field of construction equipment and relates to pneumatic shock devices designed for trenchless laying and replacement of obsolete underground pipelines.

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.Known pneumatic percussion device according to the patent of the Russian Federation No. 2063328, which is used for trenchless replacement and laying of underground utilities. The device consists of a hollow body, a hammer, forming a front chamber with a housing and having radial windows, a stepped air distribution pipe with a through axial cavity and a larger stage installed in the hammer, and a smaller one in the rear end of the body. The axial channel of the nozzle is in communication with the air supply hose, and in the rear of the housing there are channels for exhaust exhaust to the surrounding space.

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.The disadvantage of this device is the limited scope of its use. For example, for laying water-carrying pipelines, the use of such devices is excluded, because exhaust air exhaust is only possible inside the laid pipeline, which is not allowed by sanitary standards.

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.Known pneumatic shock device (certificate for utility model No. 29867, class B 25 D 17/25, publ. 06/10/2003, Bull. No. 16), which contains a housing in which the drummer is placed with the possibility of reciprocating movement. Radial channels are made in the walls of the striker and a large stage of a two-stage pipe is placed. A smaller nozzle stage is fixed in the rear of the housing, and its inner longitudinal channel is connected to the supply air duct. The exhaust air exhaust means is made in the form of a tube installed in the bow of the body, the open end of which is facing forward, and the closed end is placed in the through channel of the hammer and has radial channels. The drummer cavity, enclosed between the tube and the larger stage of the nozzle, forms a working chamber, which is constantly in communication with a source of compressed air. The idle chamber of the striker is formed in the front of the housing between its inner walls and the outer surface of the front of the striker and the tube. A laid pipeline is attached to the rear of the casing, which is protected from penetration of exhaust air products into its cavity, the exhaust of which is carried out in front of the device.

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.The disadvantage of this device is the low reliability and instability due to the presence of a closed chamber formed by the inner walls of the rear of the device, the larger and smaller steps of the pipe, the rear end of the hammer and the rear wall of the housing. When the device is operating, compressed air flows into the chamber through the gaps between the nozzle and the hammer. During the reciprocating movement of the striker, cyclic compression and expansion of the portion of air enclosed in this chamber occurs, the variable pressure forces acting on the rear end of the striker have a significant effect on the operation mode of the entire device. The range of pressure fluctuations in the chamber depends on the lubrication conditions, the size of the gaps between the mutually movable parts, which can vary within the tolerances on their sizes, and a number of other reasons. The total result of these factors is unpredictable and leads to unstable operation of the device, up to failure in operation. Another disadvantage is the low energy of a single blow and durability. Given the dimensions of the device and the air pressure in the supply network, the energy of a single impact is also directly dependent on the cross-sectional area of the larger nozzle stage. With an increase in this area, the energy of a single impact increases, however, this leads to the need to increase the diameter of a larger stage of the nozzle and, consequently, to reduce the thickness of the walls of the impactor, and this, in turn, reduces its strength and durability. Thus, if the device during design is calculated under the condition that the energy of a single impact is sufficient for the manufacturing process, then the strength and durability of the impactor are reduced. Conversely, if the device is designed for sufficient durability, then the performance of the work it performs is reduced by reducing the energy of a single impact. This contradiction leads to compromise design decisions, and the device itself does not fully satisfy the requirements imposed on it in terms of energy of a single impact and durability.

Технической задачей, решаемой данным изобретением, является повышение надежности, стабильности работы и увеличение энергии единичного удара и долговечности устройства.The technical problem solved by this invention is to increase the reliability, stability and increase the energy of a single blow and the durability of the device.

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.The problem is solved in that in a pneumatic impact device, including a hollow body, a drummer with a through axial step cavity and radial channels made in its walls, a step pipe with a longitudinal channel installed by a larger stage in the cavity firing pin with the possibility of overlapping it with the radial channels of the firing pin, and a lower stage fixed in the housing, the stroke chamber, the idle chamber and the exhaust chamber, a supply air duct constantly in communication with the longitudinal channel of the nozzle, a stepped nozzle made closed from the side of the striker and provided with side openings, an idle chamber formed by the inner surface of the striker and the outer surface of the stepped nozzle, constantly in communication with a source of compressed air, a working chamber formed by the rear end of the striker , the inner surface of the housing and the outer surface of the stepped pipe, periodically communicates with a source of compressed air and exhaust measure, and the exhaust chamber formed by the inner surface of the body and the outer and inner surfaces of the striker is constantly in communication with the atmosphere. This embodiment of the device improves the reliability and stability of work, because the pressure in all chambers varies in accordance with the design conditions. In addition, the effective area of the striker, perceiving pressure from the side of the working chamber, and therefore the energy of a single impact, can be significantly increased without compromising the thickness of its walls, providing sufficient strength of the striker and the durability of the device as a whole.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, гдеThe invention is illustrated by drawings, where

на фиг.1 представлен продольный разрез устройства при крайнем переднем положении ударника;figure 1 presents a longitudinal section of the device at the extreme front position of the hammer;

на фиг.2 - продольный разрез устройства при крайнем заднем положении ударника.figure 2 is a longitudinal section of the device at the extreme rear position of the hammer.

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.The pneumatic impact device comprises a hollow body 1. A drum 2 with an axial step cavity 3 and radial channels made in its side walls 4 is arranged with a reciprocating movement inside the body 1. A step branch pipe with a higher stage 5 and a lower stage 6 is placed inside the drummer 2 A smaller stage 6 is fixed in the rear of the housing 1. The inner surface of the striker 2 and the outer surface of the stepped pipe forms an idle chamber 7, which is constantly in communication with the inner the nozzle 9 through the openings 8 in its channel sidewall. The large stage of the nozzle 5 is made closed from the side of the hammer 2, the inner channel 8 is constantly connected to the supply air duct 10. The chamber 11 of the stroke of the hammer is formed by the inner surface of the housing 1, the rear end of the hammer 2 and the outer surface of the lower stage 6 of the nozzle. The exhaust chamber 12 is formed by the inner surface of the housing 1 and the outer and inner surfaces of the hammer 2 and is constantly in communication with the atmosphere by at least one channel 13 in the front of the housing 1. A laid pipeline 14 is connected to the rear of the housing 1. Channel 13 enters the cavity of the replaceable pipeline 15.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

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.The housing 1 is introduced into the replaceable pipe 15 and the supply of compressed air through the air pipe 10 start the device into operation. Compressed air in the inner channel 8 and the openings 9 in the nozzle constantly enters the idle chamber 7. With the forward position of the hammer 2 (FIG. 1), the stroke chamber 11 and the exhaust chamber 12 are in communication with the atmosphere. Under the pressure of compressed air in the chamber 7, the firing pin 2 begins to accelerate idle, i.e. moves to the right. As the striker 2 moves, the radial channels 3 of the striker 2 enter the zone of the idle chamber 7 (FIG. 2) and thereby communicate the working chamber 11 through the openings 9 with the idle chamber 7, which is constantly under pressure. As a result, the pressure in the chambers 7 and 11 is equalized. Because the cross-sectional area of the hammer 2, which receives pressure from the side of the working chamber 11, is larger than the area of the annular inner surface of the hammer 2, which receives pressure from the side of the idle chamber 7, the movement of the hammer 2 to the right slows down to a complete stop, after which the hammer 2 by the air pressure in the chamber 11 of the worker stroke begins to move in the opposite direction, while making a working stroke. As the striker 2 moves during operation, the radial windows 3 enter the area of the exhaust chamber 12, so that exhaust air is exhausted from the working chamber 11. The stroke of the striker 2 ends with a blow to the housing 1, after which the described cycle is repeated. Under the action of impacts, the housing 1 is introduced and replaced by a pipeline, destroying it and forming a well into which a new pipeline is drawn.

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.This embodiment of the device retains the advantages of the prototype, because it saves exhaust exhaust air into the replaced pipeline without polluting the new pipeline. At the same time, the device works stably and reliably, because all cameras, unlike the prototype, operate in a given design mode. In addition, the magnitude of the active cross-sectional area of the striker to obtain the necessary energy of a single impact, accumulated during the stroke of the striker, does not limit the thickness of its walls, i.e. Does not reduce its impact strength and durability.

Claims (1)

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.Pneumatic impact device, including a hollow body, placed in it with the possibility of reciprocating movement of the drummer with a through axial step cavity and radial channels made in its walls, a stepped pipe with a longitudinal channel installed by a larger stage in the drum cavity with the possibility of overlapping radial channels firing pin, and a lower stage fixed in the housing, the stroke chamber, the idle chamber and the exhaust chamber supplying the air duct, constantly connected with the longitudinal channel of the nozzle, characterized in that the stepped nozzle is closed from the drummer side and provided with side holes, the idle chamber formed by the inner surface of the striker and the outer surface of the stepped nozzle is constantly in communication with the compressed air source, the working chamber formed by the rear end drummer, the inner surface of the housing and the outer surface of the stepped pipe, periodically communicated with a source of compressed air and an exhaust chamber, and the exhaust to Amer, formed by the inner surface of the body and the outer and inner surface of the drummer, is constantly in communication with the atmosphere.

Images