SU1395773A1 - Устройство ударного действи дл пробивани скважин в грунте - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к строительной технике и может быть использовано дл  образовани  скважин, преимущественно глухих , при бестраншейной прокладке коммуникаций в грунтах.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности работы при реверсировании устройства .

На фиг. 1 изображено устройство с регул тором перемещени  воздухораспределительной трубки, выполненным в форме стакана, при работе в режиме пр мой ход и крайнем переднем положении ударника, разрез; на фиг. 2 - то же, при работе в режиме реверса; на фиг. 3 - то же, регул тор выполнен в форме ступенчатого штока с диаметром меньшей ступени, равным наружному диаметру воздухораспределительной трубки, при работе устройства в режиме «пр мой ход в момент движени  ударника вперед; на фиг. 4 - то же, с регул тором перемещени , выполненным в форме ступенчатого штока, диаметр меньшей ступени которого равен внутреннему диаметру воздухораспределительной трубки в момент движени  ударника назад; на фиг. 5 - то же, с регул тором перемещени  воздухораспределительной трубки, выполненным в виде ступенчатого штока с подпружиненным сердечником, при работе устройства в режиме реверса в момент перемещени  удар- : ника назад; на фиг. 6 - устройство с ре- ;гул тором перемещени  воздухораспредели- {тельной трубки, выполненным в виде под- Спружиненной щайбы, и составной возду- |хораспределительной втулкой, части которой |соединены между собой резьбой; на фиг. 7 - |устройство с регул тором перемещени  воздухораспределительной трубки, выполнен- |ным в виде электромагнита с подвижным сердечником, общий вид.

; Устройство ударного действи  дл  проби- ;ванй  скважин в грунте содержит корпус 1, ударник 2, имеющий сквозное отверстие 3 с расточкой 4 и уступ 5, воздухораспределительную трубку 6, имеющую окна 7 и выступ 8. На воздухораспределительной трубке 6 в расточке 4 размещена пружина 9, длина которой меньше длины расточки 4. Подвод сжатого воздуха осуществл етс  через воздухоподвод щий шланг 10, соединенный с воздухораспределительной втулкой 11, имеющей впускные каналы 12, выхлопные каналы 13 и отверстие 14, сообщающеес  с выхлопными каналами через выточку 15. Устройство имеет регул тор перемещени  воздухораспределительной трубки 16, который может быть размещен либо в отверстии 14 воздухораспределительной втулки (фиг. 1-6), либо вне воздухораспределительной втулки (фиг. 7), причем регул тор перемещени  воздухораспределительной трубки может быть выполнен либо в виде стакана (фиг. 1), либо в виде ступенчатого штока 17, диаметр меньщей ступени которого равен или наружному диаметру воздухораспределительной трубки (фиг. 3), или внутреннему диаметру воздухораспределительной трубки (фиг. 4). Ступенчатый щток может быть снабжен подпружиненным сердечником 18 (фиг. 5), контак- тируюпдим с воздухораспределительной трубкой на части ее рабочего хода. Возможно также исполнение регул тора перемещеПИЯ воздухораспределительной трубки в виде подпружиненной шайбы 19 (фиг. 6) или в виде электромагнита 20, имеющего подпружиненный сердечник 21. Воздухораспределительна  втулка может быть выполнена

либо цельной (фиг. 7), либо составной из двух соосных частей, задн   22 из которых выполнена с возможностью осевого смещени  и жестко соединена с воздухоподво- д щим щлангом 10 (фиг. 1-6). Части воздухораспределительной втулки могут быть сопр жены друг с другом по гладкой цилиндрической поверхности (фиг. 1-5) или соединены друг с другом резьбой 23 (фиг. 6). Задн   часть 22 воздухораспределительной втулки может опиратьс  на корпус через

пружину 24 (фиг. 1-5) или на корпус буртом 25 (фиг. 6). При исполнении воздухораспределительной втулки по фиг. 6 впускные и выхлопные каналы выполнены в виде коаксиальных полостей и имеют наибольшие возможные при данном наружном диаметре уст- ройства проходные сечени .

Удар ник и воздухораспределительна  втулка образуют камеру 26 рабочего хода и заднюю камеру 27, посто нно сообщенную каналами 28 с атмосферой. Ударник и корпус образуют переднюю камеру 29.

При исполнении устройства по фиг. 1-5 на поверхности задней части воздухораспределительной втулки целесообразно выполнить лыски 30, соедин ющие полость 31 с атмосферой при работе устройства в режиме реверса (фиг. 2). Это исключает возможность возникновени  в полости 31 противодавлени , стрем щегос  сместить заднюю часть воздухораспределительной втулки вперед.

При исполнении устройства по фиг. 1-5 в отверстии воздухораспределительной втулки целесообразно выполнить дренажные каналы 32 дл  удалени  сжатого воздуха, проникающего через зазоры между част ми воздухораспределительной втулки, с целью исключени  возникновени  противодавлени  на передний торец 33 регул тора перемещени  воздухораспределительной трубки при работе устройства в режиме реверса.

При исполнении устройства по фиг. 1-5 дл  повыщени  надежности его работы в режиме «пр мой ход воздухораспределительную втулку целесообразно выполнить так, чтобы при переднем положении задней части воздухораспределительной втулки

сжатый воздух через впускные каналы 12 поступал под торец 34 задней части воздухораспределительной втулки, на который опираетс  пружина 24. При такой конструкции задн   часть воздухораспределительной втулки прижата по своей уплотни- тельной торцовой поверхности 35 к передней части 36 не только усилием пружины 24, но и давлением сжатого воздуха на торец 34, что гарантирует устройство от случайного смещени  задней части воздухораспределительной втулки назад под действием сопротивлени  перемещению воздухоподво- д щего шланга, т.е. от самопроизвольного реверсировани  устройства вследствие размыкани  контакта между уплотнительной торцовой поверхностью 35 задней части воздухораспределительной втулки и ее передней частью 36 под действием инерционных нагрузок, уплотнительную торцовую поверхность задней части воздухораспределительной втулки целесообразно выполнить упругой , причем величина ее предварительного поджати  должна быть больще величины перемещени  устройства в результате единичного удара ударника.

Устройство ударного действи  дл  пробивани  скважин в грунте работает следующим образом.

Сжатый воздух через впускные каналы 12 подаетс  в камеру рабочего хода 26. Ударник 2 начинает двигатьс  вперед, при этом передн   камера 29 через осевое отверстие 3, воздухораспределительную трубку 6 (котора  во врем  пр мого хода ударника удерживаетс  на месте усилием сжати  пружины 9), окна 7, выточку 15 и выхлопные каналы 13 посто нно сообщаетс  с атмосферой . В конце пр мого хода ударник 2 уступом 5 перемещает воздухораспределительную трубку 6 вперед и наносит удар по корпусу, внедр   его в грунт. При переднем положении воздухораспределительной трубки (фиг. 1) сжатый воздух из камеры рабочего хода 26 через окна 7 и сквозное осевое отверстие 3 поступает в переднюю камеры 29, вход в которую осуществлен через зазор между ударником и корпусом образовател  вследствие отскока ударника от корпуса после удара. При этом ударник 2 начинает двигатьс  назад. На участке LI хода ударник движетс  равноускоренно, а воздухораспределительна  трубка 6 по инерции продолжает двигатьс  вперед. Затем ударник 2 уступом расточки 4 через пружину 9, опирающуюс  на выступ 8, перебрасывает воздухораспределительную трубку 6 в заднее положение, при этом окна 7 соедин ютс  с проточкой 15 и из передней камеры 29 происходит выхлоп. Начинаетс  этап равнозамедленного движени  ударника 2 назад за счет кинетической энергии, приобретенной им на участке LI хода, который заканчиваетс  полной остановкой ударника в крайнем заднем положении.

Дл  реверсировани  устройства необходимо привести регул тор перемещени  воздухораспределительной трубки в рабочее состо ние , что достигаетс  при исполнении

устройства по фиг. 1-5 смещением, путем нат жени  щланга 10, задней части воздухораспределительной втулки назад, при этом сжатый воздух подаетс  под заднит торец 37 регул тора перемещени  воздухораспределительной трубки; при исполнении устройства по фиг. 6 смещением, путем вращени  шланга 10, задней части воздухораспределительной втулки вперед, при этом подпружиненна  шайба 19 приближаетс  к передней части воздухораспределительной

втулки; при исполнении устройства по фиг. 7 - выключением электромагнита 20, при этом подпружиненный сердечник 21 начинает взаимодействовать с воздухораспределительной трубкой 6.

В процессе обратного хода ударника 2

воздухораспределительна  трубка 6 перебрасываетс  в крайнее заднее положение не в момент касани  уступом 4 пружины 9, как при работе устройства в режиме «пр мой ход, а лишь после того, как усилие сжати  в пружине 9 станет больше усили , действующего на воздухораспределительную трубку 6 со стороны регул тора перемещени  воздухораспределительной трубки . Это зат гивает впуск сжатого воздуха в переднюю камеру, благодар  чему увеличиваетс  заброс L2 ударника назад до величины , необходимой дл  нанесени  ударов по заднему концу устройства, под дейстием которых оно движетс  по скважине в обратном направлении.

При пр мом ходе ударника воздухораспределительна  трубка перебрасываетс  вперед не уступом 5, как при работе устройства в режиме «пр мой ход, а регул тором перемещени  воздухораспределительной трубки в тот момент, когда усилие,

действующее на трубку со стороны регул тора перемещени  воздухораспределительной трубки, становитс  больше усили  сжати  пружины 9. Благодар  этому впуск сжатого воздуха в переднюю камеру 29

происходит раньше и ударник останавливаетс  давлением сжатого воздуха в передней ка.мере, не удар   по корпусу.

Энерги  удара при работе устройства в режиме «реверса увеличиваетс  с увеличением усили , действующего на воздухораспределительную трубку со стороны регул тора перемещени  воздухораспределительной трубки. Величина этого усили  определ етс  при исполнении устройства по фиг. 1, 4 произведением величины давлени  сжатого воздуха на разность площадей заднего

торца 37 регул тора перемещени  воздухораспределительной трубки и отверсти  воздухораспределительной трубки; при исполнении устройства по фиг. 3 произведением

величины давлени  сжатого воздуха на разность между площадью торца большей ступени штока 17 и площадью брутто поперечного сечени  воздухораспределительной трубки; при исполнении устройства по фиг. 5 - усилием в пружине, управл ющей сердечником 18; при исполнении устройства по фиг. 6 жесткостью пружины, опирающейс  на щайбу 19, и величиной смещени  задней чаьти воздухораспределительной втулки вперед; при исполнении по фиг. 7 - жесткостью пружины, управл ющей сердечником 21.

При исполнении устройства по фиг. 5 размеры регул тора перемещени  воздухораспределительной трубкой можно назначить таким образом, чтобы наибольщего усили  в пружине 9 было недостаточно дл  смещени  регул тора перемещени  воздухораспределительной трубки назад, и при полностью сжатой пружине сердечник 18 окна 7 воздухораспределительной трубки не полностью открывались в полость выточки 15. В этом случае вследствие пережати  выхлопа и зат жного выхлопа из камеры 29 ударник 2 под действием энергии расширени  сжатого воздуха в передней камере 29 перемещаетс  назад до соударени  с задним концом устройства. При пр мом ходе ударника переброс воздухораспределительной трубки вперед осуществл етс  подпружиненным сердечником 18.

При исполнении устройства по фиг. 1-5 фиксирование задней части 22 при работе устройства в режиме реверса осуществл етс  давлением сжатого воздуха на торцовую поверхность 35.

Дл  переключени  устройства с режима реверса на режим «пр мой ход необходимо при исполнении устройства по фиг. 1-5 снизить давление сжатого воздуха в магистрали , при этом задн   часть 22 воздухораспределительной втулки усилием пружины 24 смещаетс  в крайнее переднее положение , в результате чего прекращаетс  подача воздуха под задний торец 37 регул тора перемещени  воздухораспределительной трубки и он переводитс  в нерабочее состо ние, при котором перестает воздействовать на воздухораспределительную трубку; при исполнении устройства по фиг. б смещение путем вращени  щланга 10, задней части воздухораспределительной втулки назад на рассто ние, при котором воздухораспределительна  трубка в крайнем заднем положении не соприкасаетс  с шайбой 19; при исполнении устройства по фиг. 7 включение электромагнита 20, при этом сердечник 21 вт гиваетс  и перестает взаимодействовать с воздухораспределительной трубкой 6.

Благодар  тому, что при работе устройства в режиме реверса регул тор перемещени  воздухораспределительной трубки посто нно воздействует на воздухораспреде

0

5

0

0

5

0

5

лительную трубку, перемеща  ее вперед при пр мом ходе ударника, и оказыва  сопротивление ее перемещению назад при обратном ходе ударника, случайные переброски трубки под действием сил трени  в предлагаемом устройстве исключены и, следовательно , устройство отличаетс  устойчивым режимом работы при реверсе, т.е. оно обладает большей эффективностью при работе в режиме реверса, чем известные.

Так как при работе в режиме пр мого хода регул тор перемещени  воздухораспределительной трубки находитс  в «выключенном состо нии (не передает никаких усилий на воздухораспределительную трубку ), имеет осевую подвижность (благодар  чему на него не передаютс  через корпус удары ударника) и имеет простую конструкцию , он обладает высокой долговечностью , а устройство - большей надежностью , чем известные.

Вследствие того, что дл  перевода предлагаемого устройства в режим реверса достаточно либо незначительного осевого смещени  воздухоподвод щего шланга (величина смещени , как показала практика конструировани , примерно равна внутреннему диаметру воздухоподвод щего шланга), либо при выполнении регул тора перемещени  воздухораспределительной трубки в виде электромагнита подачи электрического сигнала без механического воздействи  на устройство со стороны оператора, предлагаемое устройство обладает более пизкой трудоемкостью реверсировани , чем известные.

Отсутствие в механизме реверса резьбы, на которую может попасть грунт, и короткий ход задней части воздухораспределительной втулки делает предлагаемое устройство более надежным при реверсировании (особенно из вертикальных скважин), чем известные . Благодар  тому, что воздухораспределительна  втулка жестко соединена с корпусом, впускные и выхлопные каналы в предлагаемом устройстве могут быть выполнены в виде пазов малой глубины на наружной поверхности воздухораспределительной втулки, а механизм реверса может быть расположен или вне воздухораспределительной втулки, или в ее отверстии; минимальный наружный диаметр предлагаемого устройства не ограничен.

Вследствие того, что длина задней части воздухораспределительной трубки, размещенной в отверстии воздухораспределительной втулки, в предлагаемом устройстве определ етс  лишь величиной хода воздухораспределительной трубки, сравнимой с длиной (диаметром) ее окон, длина трубки в предлагаемом устройстве меньше длины воздухораспределительной трубки в известном устройстве (где она онредел етс  еще и величиной осевого смещени  воздухораспределительной втулки при реверсировании), а следовательно, предлагаемое устройство имеет большую надежность (вследствие меньшей величины поверхности трени  воздухораспределительной трубки), чем известные.

Таким образом, благодар  тому, что при работе в режиме реверса положение воздухораспределительной трубки в каждый момент времени задаетс  регул тором ее переме- ш,ени , возможность нестабильной работы устройства по предлагаемому техническому

решению исключена, следовательно, предлагаемое устройство обладает большей эффективностью при работе в режиме реверса, чем известные.

Кроме того, благодар  простой форме регул тора перемеш,ени  воздухораспределительной трубки и исключени  передачи на него ударных импульсов ударника, предлагаемое устройство обладает большей надежностью , чем известные.

37

фиг.2

/7

,32

у////л //л//2 /);) )у/.

S

X / X X VLZ

kN Т

лЧ

/

33

Фиг.З

N X

а1 О

J

LX У У / X

Л5

л

/ /У/ТА / /

ZJ

ГА

/ /7

7 / /.

у

/у ///// / //

Ь:А

S

Фиг.

Х 4Й2

EiZ/ 7///7

W

f- 1 ii (

0i/5. 5

Фиг.В

Фиг.7

Claims (8)

1. УСТРОЙСТВО УДАРНОГО

ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ПРОБИВАНИЯ СКВАЖИН В ГРУНТЕ, содержащее корпус с размещенным в нем ударником, имеющим осевое отверстие и расточку, выполненную в стенке отверстия, воздухораспределительную трубку с окнами и выступом, установленную в отверстии ударника и отверстии воздухораспределительной втулки с возможностью осевого перемещения, пружину, размещенную на воздухораспределительной трубке между уступом расточки осевого отверстия в ударнике и выступом на воздухораспределительной трубке, и механизм реверсирования, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы при реверсировании устройства, оно снабжено регулятором перемещения воздухораспределительной трубки.

2. Устройство по π. 1., отличающееся тем, что регулятор перемещения воздухораспределительной трубки выполнен в виде стака на, который размещен с возможностью осевого перемещения в отверстии воздухораспределительной втулки.

3. Устройство по π. 1, отличающееся тем, что регулятор перемещения воздухораспределительной трубки выполнен в виде ступенчатого'штока, диаметр меньшей ступени которого равен наружному диаметру воздухораспределительной трубки, установленного с возможностью осевого перемещения в отверстии воздухораспределительной втулки.

4. Устройство по π. 1, отличающееся тем, что регулятор перемещения воздухораспределительной трубки выполнен в виде ступенчатого штока, диаметр меньшей ступени которого равен внутреннему диаметру воздухораспределительной трубки,установленного с возможностью осевого перемещения в отверстии воздухораспределительной втулки.

5. Устройство по пп. 1 и 4, отличающееся тем, что ступенчатый шток снабжен подпружиненным сердечником.

6. Устройство по π. 1, отличающееся тем, что регулятор перемещения воздухораспределительной трубки выполнен в виде пружины.

7. Устройство по π. 1, отличающееся тем, что регулятор перемещения воздухораспределительной трубки выполнен в виде электромагнита с подвижным сердечником.

8. Устройство по π. 1, отличающееся тем, что в стенке отверстия воздухораспределительной втулки выполнены дренажные каналы.