Устройство ударного действия

 

Использование: изобретение относится к строительной технике и предназначено для проходки скважин в грунте при бестраншейной прокладке подземных коммуникаций, а также для забивания в грунт труб, стержневых элементов и других конструкций. Целью изобретения является повышение надежности работы устройства путем увеличения долговечности упругого элемента. Для достижения этой цели в устройстве, включающем корпус, ударник, воздухоподводящий патрубок с упругим элементом и гильзой, эластичный элемент и взаимодействующие с ним гильза и патрубок имеют винтовую нарезку. Такое выполнение устройства многократно увеличивает упорную поверхность эластичного элемента с взаимодействующими с ним гильзой и патрубком, что повышает его долговечность. При этом изменяется характер материала упругого элемента, так как витки нарезки равномерно распределяют осевую нагрузку, действующую между гильзой и патрубком, по всей длине упругого элемента. 3 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к строительной технике и предназначено для проходки скважин в грунте при бестpаншейной прокладке подземных коммуникаций, а также для забивания в грунт труб, стержневых элементов, анкеров и т.п. конструкций.

Известно пневматическое устройство ударного действия для образования скважин в грунте, в котором на наружной поверхности патрубка выполнена кольцевая проточка, а внутренняя поверхность гильзы патрубка имеет кольцевой выступ, который установлен в проточке патрубка, при этом упругий элемент, выполненный в виде круглых резиновых колец, расположен между выступом гильзы и патрубком в его кольцевой проточке [1] Радиальная и угловая подвижность, компенсирующая возможную несоосность корпуса, ударника и воздухораспределительного механизма, достигается в устройстве за счет специально предусмотренных зазоров между соприкасающимися поверхностями кольцевого выступа на гильзе и проточки патрубка. Резиновые кольца выполняют здесь роль уплотняющих элементов, уменьшающих потери сжатого воздуха, так как деформируются незначительно, в пределах, ограниченных величинами зазоров между патрубком и гильзой. Динамические нагрузки, возникающие при работе устройства в паре гильза патрубок не амортизируются, что приводит к их разрушению.

Наиболее близким (прототипом) является пневматическое устройство ударного действия для образования скважин в грунте, включающее корпус, ударник и воздухоподводящий патрубок. В нем патрубок снабжен упругим элементом, на котором установлена гильза, взаимодействующая с внутренней поверхностью ударника [2] Недостаток устройства состоит в том, что его упругий элемент установлен в проточках соединяемых деталей в гильзе и патрубке. Бурты проточек фиксируют взаимное положение этих деталей; через бурты передаются статические и ударные нагрузки на упругий элемент. При ограниченных по диаметру размерах устройства не представляется возможным выполнить в соединяемых деталях достаточно большие по площади опорные бурты для упругого элемента. Поэтому наиболее нагруженной является упорная часть упругого элемента, взаимодействующая с буртом. Именно с этой части и начинается его разрушение.

Далее упругий элемент должен компенсировать возможную несоосность корпуса, ударника и воздухоподводящего патрубка, что достигается за счет радиальной и угловой его податливости. В существующих конструкциях устройств упругий элемент выполнен в виде полого цилиндра с относительно тонкой стенкой. (Отношение толщины стенки к наружному диаметру находится в пределах 0,12. 0,15 при отношении длины элемента к его диаметру 1,6.2,0). При стандартных допусках на размеры соединяемых упругим элементом деталей, особенно учитывая большие отклонения от номинальных размеров и геометрию самого упругого элемента, изготовляемого из резины, рациональная податливость обеспечивается путем селективного подбора соединяемых деталей. При сборке узла с большим обжатием элемента наблюдается перекос соединяемых деталей; при наличии зазоров в соединении происходит быстрое разрушение упругого элемента. После "неудачной" сборки узла и последующей, необходимой в этом случае, разборки упругий элемент становится непригодным для использования.

Техническая задача, решаемая в предлагаемом устройстве, повышение надежности работы и снижение расхода сжатого воздуха путем увеличения долговечности упругого элемента.

Для достижения этой цели в устройстве, включающем корпус, ударник, воздухоподводящий патрубок с эластичным элементом и гильзой, эластичный элемент и взаимодействующие с ним гильза и патрубок имеют винтовую нарезку. Такое выполнение устройства многократно увеличивает упорную поверхность эластичного элемента с контактирующими с ним гильзой и патрубком, что повышает его долговечность. При этом изменяется характер деформации материала упругого элемента, так как равномерно разнесенные по внешней и внутренней цилиндрической поверхности элемента витки нарезки равномерно распределяют осевую нагрузку, действующую между гильзой и патрубком, по всей длине упругого элемента.

Целесообразно по крайней мере на одной из образующей поверхности упругого элемента и на одной из соединяемых этим элементом деталей винтовую нарезку выполнять конической. Такое выполнение устройства позволяет легко соединять и при необходимости разъединять упругий элемент с гильзой или патрубком и регулировать степень их взаимной затяжки, а следовательно, степень их относительной подвижности, что важно для компенсации несоосности корпуса, ударника и воздухораспределительного механизма.

Целесообразно винтовую нарезку на внешней и внутренней цилиндрических поверхностях упругого элемента и соответственно на соединяемых им деталях выполнять с различным (для каждой поверхности) по величине шагом. При таком выполнении устройства впадины нарезки на наружном диаметре упругого элемента не находятся в суперпозиции с впадинами нарезки на внутреннем диаметре (по всей длине упругого элемента), что способствует более равномерному распределению напряжений по всему объему упругого элемента.

Целесообразно винтовую нарезку на внешней и внутренней цилиндрических поверхностях упругого элемента выполнять с одинаковым шагом, но со сдвигом одной нарезки относительно другой на величину, равную половине принятого шага. При таком выполнении устройства впадины нарезки на наружном и внутреннем диаметрах упругого элемента разнесены по длине и не совпадают ни в одном его сечении; в элементе отсутствуют местные концентраторы напряжений в виде взаимно пересекающихся впадин. Это повышает надежность в виде взаимно пересекающихся впадин. Это повышает надежность устройства.

На фиг. 1 показан продольный разрез предлагаемого устройства; на фиг. 2 часть продольного разреза устройства, включающего гильзу, упругий элемент и передний конец патрубка с конической винтовой нарезкой; на фиг. 3 те же элементы продольного разреза устройства с разнесенной на полшага винтовой нарезкой на внешней относительно внутренней образующей упругого элемента.

Устройство содержит корпус 1, ударник 2 с окнами 3, воздухораспределительный механизм, включающий гильзу 4, упругий элемент 5 и патрубок 6, гайку 7 с амортизатором 8 и воздухоподводящий шланг 9. Корпус, ударник, воздухораспределительный механизм и гайка с амортизатором образуют камеру 10 холостого хода ударника, камеру 11 рабочего хода и выхлопную камеру 12.

Устройство работает следующим образом.

Сжатый воздух от компрессора по шлангу 9 через канал патрубка 6, камеру 11 и окна 3 поступает в камеру 10. Так как давление сжатого воздуха на ударник со стороны камеры 10 больше, чем со стороны камеры 11, ударник начинает двигаться назад (на чертеже вправо). При этом вначале окна 3 перекрываются передним торцом гильзы 4, а затем они открываются кромкой заднего ее торца. Происходит выхлоп отработанного воздуха из камеры 10 через окна 3, камеру 12 и каналы 13 в атмосферу. Давлением воздуха в камере 11 ударник вначале останавливается, а затем начинает двигаться вперед и наносит удар по корпусу.

Благодаря тому, что на сопряженных поверхностях упругого элемента 5, гильзы 4 и патрубка 6 выполнены винтовые нарезки, позволяющие увеличить опорные поверхности этих деталей, нагруженных давлением в камере 11 и ударами ударника усилиями сдвига, изменяется характер деформации материала упругого элемента. При этом повышается долговечность упругого элемента и, следовательно, надежность работы устройства. Одновременно нарезка на упругом элементе улучшает центровку пары ударник-патрубок, что позволяет уменьшить зазоры в этой паре, а следовательно, и расход сжатого воздуха. Далее после удара ударника по корпусу цикл повторяется.

На фиг. 1 показано выполнение упругого элемента, наружняя и внутренняя винтовая нарезки которого выполнены с одним и тем же по величине шагом, причем выступы и впадины этих резьб находятся в суперпозиции; на фиг. 2 показано выполнение устройства, когда винтовая нарезка на упругом элементе патрубка выполнена конической; на фиг. 3 показано выполнение устройства, в котором винтовые нарезки на внешней и внутренней цилиндрических поверхностях упругого элемента выполнены с одинаковым шагом, но со сдвигом одной нарезки относительно другой на величину, равную половине принятого шага.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ для образования скважин в грунте, включающее корпус, ударник, воздухоподводящий патрубок, соединенный одним концом через эластичную втулку с корпусом, а другим через эластичный элемент - с гильзой, установленной с возможностью взаимодействия с ударником, отличающееся тем, что эластичный элемент, гильза и патрубок имеют на сопрягаемых поверхностях винтовые нарезки.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что по крайней мере на одной из образующих поверхностей упругого элемента и одной из соединяемых этим элементом деталей винтовая нарезка выполнена конической.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что винтовая нарезка на внешней и внутренней цилиндрических поверхностях упругого элемента и соответственно на соединяемых им деталях выполнена с различными по величине шагами.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что винтовая нарезка на внешней и внутренней цилиндрических поверхностях упругого элемента выполнена с одинаковыми шагами, но со сдвигом одной нарезки относительно другой на величину, равную половине принятого шага.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3