RU2284261C1

RU2284261C1 - Pneumatic percussion action tool

Info

Publication number: RU2284261C1
Application number: RU2005106799/02A
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Григоращенко (RU); Владимир Александрович Григоращенко; Сергей Константинович Тупицын (RU); Сергей Константинович Тупицын
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Сибирская проектно-инжиниринговая компания"
Priority date: 2005-03-09
Filing date: 2005-03-09
Publication date: 2006-09-27

Abstract

FIELD: building industry.

SUBSTANCE: pneumatic percussion tool for trench free mounting of new and changing worn underground pipelines includes: hollow housing; striker having through stepped cavity and radial ducts in walls; stepped branch pipe with lengthwise duct mounted by its large step inside striker and by its small step secured to housing; air exhaust unit; chambers for working stroke and idle stroke of striker. Lengthwise duct of branch pipe is closed in zone of its large step. Idle stroke chamber of striker is formed between walls of striker and outer surface of branch pipe. Working stroke chamber of striker is formed by mutually communicating additional ducts of said two chambers. Inside housing between its walls, front end of striker and outer surface of tube there is chamber that is always communicated with atmosphere through additional windows of tube walls.

EFFECT: improved design providing increased striking power, enhanced operational reliability of tool.

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 для бестраншейной замены и прокладки подземных коммуникаций. Устройство состоит из полого корпуса, размещенного в нем с возможностью возвратно-поступательного перемещения 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 for trenchless replacement and laying of underground utilities. The device consists of a hollow body placed in it with the possibility of reciprocating movement of the striker, forming a front chamber with a body and having radial windows, a stepped air distribution pipe with a through axial cavity and installed with a larger stage in the striker, and a smaller one in the rear end of the body. The axial channel of the pipe is in communication with the air supply hose, and in the rear part of the housing there are channels for exhaust exhaust to the surrounding space.

Недостатком данного устройства является ограниченная область применения. Например, для прокладки трубопроводов для подвода питьевой воды 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. For example, for laying pipelines for the supply of drinking water, 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), которое содержит полый корпус, в котором с возможностью возвратно-поступательного перемещения размещен ударник со сквозной осевой ступенчатой полостью и радиальными каналами в его стенках. В полости ударника размещена большая ступень двухступенчатого патрубка, а в стенках ударника выполнены радиальные каналы. 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 задний 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 воздуховодом. Камера холостого хода ударника образована в передней части корпуса его внутренними стенками и наружной поверхностью передней части ударника и трубки. Устройство содержит замкнутую буферную камеру, образованную внутри хвостовой части корпуса между его стенками, наружной поверхностью патрубка и задним торцом ударника. 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 impact device (certificate for utility model No. 29867), which contains a hollow body, in which with the possibility of reciprocating movement is placed a drummer with a through axial step cavity and radial channels in its walls. A large stage of a two-stage nozzle is placed in the cavity of the striker, and radial channels are made in the walls of the striker. 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 rear 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 the duct. The idle chamber of the striker is formed in the front of the housing by its inner walls and the outer surface of the front of the striker and the tube. The device contains a closed buffer chamber formed inside the rear of the housing between its walls, the outer surface of the pipe and the rear end of the hammer. A laid pipeline is attached to the rear of the housing, which is protected from penetration of products of exhaust air into its cavity, the exhaust of which is carried out in front of the device.

Недостатком устройства является низкая надежность и нестабильность работы, обусловленные наличием буферной камеры. При возвратно-поступательном перемещении ударника во время работы устройства происходит циклическое сжатие и расширение порции воздуха, заключенного в этой камере. Возникающие при этом силы давления оказывают существенное влияние на режим работы устройства. Диапазон колебаний давления в камере зависит от величины зазоров между взаимно подвижными деталями, которые в пределах допусков на их размеры не постоянны, температуры и влажности окружающей атмосферы, условий смазки и ряда других причин. Суммарный результат этих факторов непредсказуем и приводит к нестабильной работе устройства. Недостатком устройства является также низкая ударная мощность, которая при прочих равных условиях пропорциональна энергии единичного удара. В свою очередь, эта энергия впрямую зависит от эффективной площади поперечного сечения ударника, воспринимающего давление со стороны камеры рабочего хода, и объема этой камеры. Обе эти величины при заданных размерах устройства также ограничены, вследствие чего ограниченной является и ударная мощность.The disadvantage of this device is the low reliability and instability due to the presence of a buffer chamber. During the reciprocating movement of the striker during operation of the device, cyclic compression and expansion of the portion of air enclosed in this chamber occur. The resulting pressure forces have a significant impact on the operating mode of the device. The range of pressure fluctuations in the chamber depends on the size of the gaps between the mutually moving parts, which are not constant within the tolerances on their sizes, temperature and humidity of the surrounding atmosphere, lubrication conditions and a number of other reasons. The total result of these factors is unpredictable and leads to unstable operation of the device. The disadvantage of this device is also low impact power, which, ceteris paribus, is proportional to the energy of a single impact. In turn, this energy directly depends on the effective cross-sectional area of the striker, which receives pressure from the chamber of the working stroke, and the volume of this chamber. Both of these values are also limited for the given dimensions of the device, as a result of which the impact power is also limited.

Технической задачей, решаемой данным изобретением, является повышение стабильности работы, надежности и увеличение ударной мощности устройства.The technical problem solved by this invention is to increase stability, reliability and increase the impact power of the device.

Поставленная задача решается тем, что в пневматическом устройстве ударного действия для бестраншейной прокладки новых и замены устаревших подземных трубопроводов, содержащем 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 внутри ударника, а меньшей ступенью закрепленный в корпусе, средство для выхлопа отработанного воздуха, выполненное в виде закрепленной в передней части корпуса трубки, закрытой с одного конца, установленной закрытым торцом в полости ударника и имеющей боковые окна, воздухоподводящий рукав, сообщенный с продольным каналом патрубка, камеры рабочего и холостого ходов ударника, продольный канал патрубка выполнен закрытым в зоне большой ступени, камера холостого хода ударника образована между стенками ударника и наружной поверхностью патрубка, а камера рабочего хода выполнена в виде постоянно сообщающихся друг с другом посредством дополнительных каналов двух полостей, одна из которых образована внутри корпуса между задним торцом ударника и боковой поверхностью корпуса меньшей ступени патрубка, другая - между закрытым торцом трубки и большей ступенью патрубка, при этом между стенками внутри корпуса, передним торцом ударника и наружной поверхностью трубки образована камера, которая посредством дополнительных окон в стенках трубки постоянно сообщена с атмосферой. Такое решение позволяет сохранить достоинство прототипа - осуществление выхлопа отработанного воздуха в заменяемую трубу или лидерную скважину, благодаря чему не происходит загрязнения затягиваемой за устройством трубы, при этом такое решение позволяет однозначно задать все параметры, влияющие на работу устройства, размерами деталей устройства и давлением воздуха в питающей сети. Кроме того, такое решение благодаря одновременной работе двух полостей, из которых состоит камера рабочего хода, позволяет увеличить как эффективную площадь, воспринимающую давление при совершении рабочего хода, так и объем камеры рабочего хода, что в свою очередь приводит к увеличению энергии единичного удара и, как следствие, повышает ударную мощность устройства.The problem is solved in that in a pneumatic impact device for trenching new and replacing obsolete underground pipelines, containing 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 inside the drummer, and mounted in a housing with a lower stage, means for exhaust exhaust, made in the form of a tube fixed in front of the housing, closed at one end, installed with a closed end in the drum cavity and having side windows, an air supply sleeve in communication with the longitudinal channel of the nozzle, the working and idle chamber of the drummer, the longitudinal channel of the nozzle is made closed in the large area steps, the idle chamber of the striker is formed between the walls of the striker and the outer surface of the nozzle, and the working chamber is made in the form of constantly communicating with each other by complementing channel channels of two cavities, one of which is formed inside the body between the rear end of the drummer and the side surface of the body of the lower stage of the pipe, the other between the closed end of the tube and the larger stage of the pipe, while a chamber is formed between the walls inside the body, the front end of the drummer and the outer surface of the pipe , which through additional windows in the walls of the tube is constantly in communication with the atmosphere. This solution allows you to preserve the dignity of the prototype - the implementation of the exhaust exhaust air into a replaceable pipe or leader well, so that there is no pollution of the pipe drawn behind the device, and this solution allows you to uniquely set all parameters that affect the operation of the device, the dimensions of the device parts and air pressure in mains supply. In addition, such a solution, due to the simultaneous operation of the two cavities that make up the working chamber, allows to increase both the effective area perceiving pressure during the working stroke and the volume of the working chamber, which in turn leads to an increase in the energy of a single impact and, as a result, increases the shock power of the device.

Изобретение иллюстрируется чертежами:The invention is illustrated by drawings:

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 со сквозной осевой ступенчатой полостью и выполненными в его стенках радиальными каналами 3 и радиальными отверстиями 4. На задней части корпуса 1 закреплен ступенчатый патрубок 5 с продольным каналом 6, закрытым со стороны большей ступени, которая размещена в полости ударника 2. Между стенками ударника 2 и наружной поверхностью патрубка 5 образована камера 7 холостого хода ударника 2, которая постоянно сообщена с продольным каналом 6 патрубка 5 посредством боковых отверстий 8 в стенках меньшей ступени патрубка 5. Продольный канал 6 патрубка 5 сообщен с воздухоподводящим рукавом 9. В передней части корпуса 1 закреплена трубка 10, один конец которой выполнен закрытым и размещен внутри ударника 2. Между закрытым концом трубки 10 и большей ступенью патрубка 5 в полости ударника 2 выполнена полость 11, которая посредством дополнительного канала 4 в стенках ударника 2 постоянно сообщена с полостью 12, образованной внутри корпуса 1 между задним торцом ударника 2 и боковой поверхностью меньшей ступени патрубка 5. Полости 11 и 12 вместе представляют собой камеру рабочего хода ударника 2. В стенках закрытого и размещенного в полости ударника 2 конца трубки 10 выполнены окна 13 с выходом в полость 11. Между стенками внутри корпуса 1, передним торцом ударника 2 и наружной поверхностью трубки 10 образована камера 15, которая посредством дополнительных окон 14 в стенках трубки 10 постоянно сообщена с атмосферой. Затягиваемый трубопровод 16 присоединен к корпусу 1. Со стороны полости 12 ударник 2 воспринимает давление площадью «а», а со стороны полости 11 - площадью «б».The pneumatic impact device comprises a hollow body 1. A drum 2 with a through axial step cavity and radial channels 3 and radial openings made in its walls 4 is arranged with a reciprocating movement inside the body 1 and a step pipe 5 is fixed on the rear of the body 1 with a longitudinal channel 6, closed on the side of the larger stage, which is located in the cavity of the drummer 2. Between the walls of the drummer 2 and the outer surface of the pipe 5, an idle chamber 7 of the drummer 2 is formed, which is constantly in communication with the longitudinal channel 6 of the nozzle 5 by means of side holes 8 in the walls of the lower stage of the nozzle 5. The longitudinal channel 6 of the nozzle 5 is in communication with the air supply sleeve 9. A tube 10 is fixed to the front of the housing 1, one end of which is closed and placed inside the hammer 2 Between the closed end of the tube 10 and the larger stage of the nozzle 5, a cavity 11 is made in the cavity of the drummer 2, which is constantly in communication with the cavity 12 through the additional channel 4 in the walls of the drummer 2, which is formed inside the housing 1 between the rear end of the striker 2 and the side surface of the lower stage of the nozzle 5. The cavities 11 and 12 together represent the working chamber of the striker 2. In the walls of the closed and placed in the cavity of the striker 2 of the end of the tube 10 there are windows 13 with access to the cavity 11. Between the walls inside the body 1, a chamber 15 is formed by the front end of the striker 2 and the outer surface of the tube 10, which is constantly in communication with the atmosphere through additional windows 14 in the walls of the tube 10. Tightened pipeline 16 is connected to the housing 1. From the side of the cavity 12, the hammer 2 receives pressure with an area of "a", and from the side of the cavity 11 with an area of "b".

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Устройство вводят в заменяемый трубопровод 17 и подачей сжатого воздуха по воздухоподводящему рукаву 9 запускают в работу. Сжатый воздух во внутреннему каналу 6 и отверстиям 8 патрубка 5 постоянно поступает в камеру 7 холостого хода. При переднем положении ударника 2 (фиг.1) обе полости 11 и 12 камеры рабочего хода и камера 15 сообщены с атмосферой. Под действием давления в камере 7 холостого хода ударник 2 начинает ускоренно совершать холостой ход, т.е. перемещается вправо. По мере движения ударника 2 окна 13 в трубке 10 перекрываются ударником 2, а его радиальные каналы 3 входят в зону камеры 7 холостого хода (фиг.2) и сообщают полости 11 и 12 камеры рабочего хода с камерой холостого хода 7, которая постоянно находится под давлением. В результате давление в полостях 11 и 12 и камере 7 выравнивается. Т.к. сумма площадей «а» и «б» поперечного сечения ударника 2, воспринимающего давление со стороны полостей 11 и 12 больше кольцевой 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 полостях 11 и 12 камеры рабочего хода начинает перемещаться в обратном направлении, совершая при этом рабочий ход. По мере движения ударника 2 при рабочем ходе радиальные окна 3 перекрываются большей ступенью патрубка 5, а ударник 2 продолжает движение под действием давления расширяющегося воздуха в полостях 11 и 12 камеры рабочего хода. В дальнейшем ударником 2 открываются окна 13 в трубке 10, благодаря чему из полостей 11 и 12 камеры рабочего хода происходит выхлоп отработанного воздуха. Рабочий ход ударника 2 завершается ударом по корпусу 1, после чего описанный цикл повторяется. Под действием ударов корпус 1 внедряется в заменяемый трубопровод 17, разрушая его и образуя скважину, в которую затягивается новый трубопровод 16.The device is introduced into the replaceable pipe 17 and the supply of compressed air through the air supply sleeve 9 is put into operation. Compressed air in the inner channel 6 and the holes 8 of the pipe 5 is constantly supplied to the idle chamber 7. With the forward position of the hammer 2 (Fig. 1), both cavities 11 and 12 of the working chamber and chamber 15 are in communication with the atmosphere. Under the action of pressure in the idle chamber 7, the striker 2 begins to accelerate idle, i.e. moves to the right. As the striker 2 moves, the windows 13 in the tube 10 are blocked by the striker 2, and its radial channels 3 enter the zone of the idle chamber 7 (FIG. 2) and the cavities 11 and 12 of the working chamber are communicated with the idle chamber 7, which is constantly located under pressure. As a result, the pressure in the cavities 11 and 12 and the chamber 7 is equalized. Because the sum of the areas “a” and “b” of the cross section of the hammer 2, which receives pressure from the cavities 11 and 12, is larger than the annular 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 air pressure in the cavities 11 and 12 of the chamber of the stroke begins to move in the opposite direction, making a stroke. As the striker 2 moves during the working stroke, the radial windows 3 are blocked by a larger stage of the nozzle 5, and the striker 2 continues to move under the action of the expanding air pressure in the cavities 11 and 12 of the working chamber. Subsequently, the drummer 2 opens the windows 13 in the tube 10, so that exhaust air is exhausted from the cavities 11 and 12 of the working chamber. 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 embedded in a replaceable pipe 17, destroying it and forming a well into which a new pipe 16 is drawn.

Claims

Пневматическое устройство ударного действия для бестраншейной прокладки новых и замены устаревших подземных трубопроводов, содержащее полый корпус, размещенный в нем с возможностью возвратно-поступательного перемещения ударник со сквозной ступенчатой полостью и выполненными в его стенках радиальными каналами, ступенчатый патрубок с продольным каналом, установленный большей ступенью внутри ударника, а меньшей ступенью закрепленный в корпусе, средство для выхлопа отработанного воздуха, выполненное в виде закрепленной в передней части корпуса трубки, закрытой с одного конца, установленной закрытым торцом в полости ударника и имеющей боковые окна, воздухоподводящий рукав, сообщенный с продольным каналом патрубка, камеры рабочего и холостого ходов ударника, отличающееся тем, что продольный канал патрубка выполнен закрытым в зоне большей ступени, камера холостого хода ударника образована между стенками ударника и наружной поверхностью патрубка, а камера рабочего хода выполнена в виде постоянно сообщающихся друг с другом посредством дополнительных каналов двух полостей, одна из которых образована внутри корпуса между задним торцом ударника и боковой поверхностью корпуса меньшей ступени патрубка, а другая - между закрытым торцом трубки и большей ступенью патрубка, при этом между стенками внутри корпуса, передним торцом ударника и наружной поверхностью трубки образована камера, которая посредством дополнительных окон в стенках трубы постоянно сообщена с атмосферой.Pneumatic impact device for trenchless laying of new and replacing obsolete underground pipelines, containing a hollow body placed therein with the possibility of reciprocating movement of the striker with a through step cavity and radial channels made in its walls, a stepped pipe with a longitudinal channel installed with a larger stage inside drummer, and in a lower stage fixed in the housing, means for exhaust exhaust, made in the form fixed in the front hour the tube body, closed at one end, installed with a closed end in the drum cavity and having side windows, an air supply sleeve in communication with the longitudinal channel of the nozzle, the working and idle chamber of the drummer, characterized in that the longitudinal channel of the pipe is closed in the area of the larger stage the idle chamber of the striker is formed between the walls of the striker and the outer surface of the pipe, and the working chamber is made in the form of constantly communicating with each other through additional channels of two polo one of which is formed inside the housing between the rear end of the drummer and the side surface of the housing of the lower stage of the pipe, and the other between the closed end of the tube and the larger stage of the pipe, while a chamber is formed between the walls inside the housing, the front end of the drummer and the outer surface of the pipe through additional windows in the walls of the pipe is constantly connected with the atmosphere.