Устройство для разработки прочных грунтов

(19) а) 3(И) Е 02 Р 5 30 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ с К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Балаковский филиал Саратовскогоордена Трудового Красного Знамениполитехнического института(56) 1. Авторское свидетельство СССР9 621839, кл. Е 02 Г 5/30, 1978.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке 281%761/29-03,кл. Е 02 Е 5/30, 1979.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ПРОЧНЫХ ГРУНТОВ:, включающее трубчатый корпус с винтовым наконечником и двумя рядами верхних и нижних радиальных выхлопных отверстий, сообщенных через выполненные в виде поршней выхлопные клапаны с источником сжатого газа, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства за счет обеспечения оптимального момента запаздывания выхлопа через нижние выхлопные отверстия, трубчатый корпус разделен на верхнюю и нижнюю полые секции, каждая из которых снабжена воздуховодом, сообщающим ее с источником сжатого газа, при этом воздуховод нижней секции расположен соосно и внутри воздуховода верхней секции, жестко закреплен относительно трубчатого корпуса и имеет на верхнем конце обратный клапан и радиальные отверстия, а воздуховод верхней секции установлен в трубчатом корпусе с возможностью поворота относительно своей оси и имеет на нижнем конце винтовую нарезку, а на верхнем конце радиальные отверстия, причем каждый из поршней выхлопных клапанов установлен в соответствующей полой секции и делит ее на управляющую и рабочую камеры, которыеф сообщены между собой посредством калиброванного канала, а верхний из поршней смонтирован в трубчатом корпусе посредством вертикальных нап 1 равляющих и имеет винтовую йарезку, 1 взаимодействующую с винтовой нарез- . кой воздуховода верхней секции.Изобретение относится к строительному и дорожному машиностроению, вчастности к рабочим органам для послойного разрушения массива прочногогрунта при предварительной его разработке. 5Известно устройство для разрушенияпрочного грунта импульсами газа высокого давления, содержащее заглубляемый в грунт рабочий наконечник исоединенный с ним трубчатый корпус 10с емкостью для сжатого газа, котораячерез клапаны сообщена с подводящеймагистралью газа и с выхлопными от-верстиями н корпусе, находящимисявблизи наконечника 1 1. 15Недостатком устройства являетсянЕвысокая производительность вследствие незначительной глубины рыхления.Наиболее близким к изобретениютехническим решением является устройство для разработки прочных грунтОв, включающее трубчатый корпус свинтовым наконечником и двумя рядами верхних и нижних радиальных выхлопных отверстий, сообщенных черезвыполненные н виде поршней выхлопные клапаны с источником сжатогогаза 2,Недостатками известного устройства являются низкая эффективность 30работы и высокая энергоемкость процесса разрушения грунта.Цель изобретения - повышениеэффективности работы Устройства засчет обеспечения оптимального момен"та запаздывания выхлопа через нижниевыхлопные отверстия,Указанная цель достигается тем,что в устройстве для разработкипрочных грунтов, включающем трубчатый корпус с винтовым наконечникоми двумя рядами верхних и нижнихрадиальных выхлопных отверстий, сообщенных через выполненные в видепоршней выхлопные клапаны с источником сжатого газа, трубчатый корпусразделен на верхнюю и нижнюю полыесекции, каждая из которых снабженавоздуховодом, сообщающим ее с источником сжатого газа, при этом ноздуховод нижней секции расположен соосно и внутри воздуховода верхней секции, жестко закреплен относительнотрубчатого корпуса и имеет на верхнем конце обратный клапан и радиальные отверстия, а воэдуховод верхнейсекции установлен в трубчатом корпусе с возможностью поворота относительно своей оси и имеет на нижнемконце винтовую нарезку, а на верхнемконце радиальные отверстия, причем 68каждый иэ поршней выхлопных клапановустановлен в соответствующей полойсекции и делит ее на управляющую ирабочую камеры, которые сообщенымежду собой посредством калиброван ного канала, а верхний иэ поршнейсмонтирован в трубчатом корпусе пос-редством вертикальных направляющихи имеет винтовую нарезку, взаимодействующую с винтовой нарезкой ноэдуховода верхней секции.На фиг. 1 изображено предлагаемоеустройство для разработки прочныхгрунтов; на фиг, 2 - сечение А-А наФиг. 1, на фиг. 3 - узел 1 на Фиг. 1,на фиг, 4 - узел и на Фиг. 1; нафиг. 5 - сечение Б-Б на фиг. 1,на фиг. 6 - показано заглублениеустройства н грунт, на фиг, 7 -"эонаразрушения грунта при выхлопе черезверхние выхлопные отверстия, нафиг. 8 - то же, при выхлопе через ниж"ние выхлопные отверстия.Устройство для разрушения прочного грунта включает винтовой ваковечник 1, трубчатый корпус 2, разде=ленный на нижнюю секцию 3 и верхнююсекцию 4 Нижняя секция состоит изуправляющей камеры 5 и рабочей каме"ры 6, разделенных выхлопным клапаном,выполненным в виде поршня 7, подпружиненного пружиной 8 и перекрывающего нижние выхлопные отверстия 9,Нижняя секция сообщена с источникомсжатого газа (не показан) через подводящую магистраль 10, трехходовойкран 11, полость 12 в неподвижнойвтулке 13, ноэдухонод 14, которыйимеет на верхнем конце обратный кла.пан 15 и радиальные отверстия 16,Зазор между поршнем 7 и воздуховодом 14 образует калиброванный канал 17,В верхней секции 4, установлен выхлопной клапан в виде поршня 18, подпружиненного пружиной 19 и перекрывающего верхние ныхлопные отверстия 20, Поршень 18 разделяет секцию 4на управляющую камеру 21 и рабочуюкамеру 22. Верхняя секция 4 сообщенас источником сжатого газа через воэдуховод 23, имеющий на верхнем конце радиальные отверстия 24 и впускные отверстия 25, а на нижнем концевинтовую нарезку 26, Поршень 18 смонтирован в трубчатом корпусе 2 посредством вертикальных направляющих 27и имеет винтовую нарезку 28, взаимодействующую с винтоной нарезкой воэдуховода 23. Камеры 21 и 22 сообщаются через калиброванный канал 29,образованный зазорами между поршнем 18 и направляющими 27. Воздухонод 23 установлен соосно на ноздуховоде 14 и имеет кольцевой выступ 30,взаимодействующий с трубчатым корпусом 2 через подшипники 31,Устройство работает следующим образом.При помощи привода (не показан) устройство заглубляют в разрабатываемый грунт на заданную глубину. При этом выхлопные отнестия 20 верхней секции внедряют на глубину .рыхления, равнуюоптимальной глубинерыхления Й 01, а выхлопные отверстия 9нижней секции - наглубину,равную 2 Ьвпт.Кран 11 соединяет с магистралью 10,полость 12 неподвижной втулки 135Под действием избыточного давлениягаза клапан 15 открывается, и газзаполняет нижнюю секцию 3. По воэдуховоду 14 сжатий газ заполняет управляющую камеру 5, откуда по калиброванному каналу 17 поступает в рабочую камеру б. Заполнение сжатым.газом верхней секции происходит через отверстия 25 по воэдуховоду 23.Иэ управляющей камеры 21 сжатый гаэпопадает в рабочую камеру 22 черезкалиброванный канал 29, При дости"жении заданного давления газа вверхней и нижней секциях полость 12с помощью трехходоного крана 11 соединяют с атмосферой. Давление в уп равляющей камере 21 верхней частипрактически мгновенно падает до атмосферного, и поршень 18 под действием избыточного давления в рабочейкамере 22 перемещается вниз по направляющим и открывает верхние выхлопные отверстия 20. Происходит истечение газа иэ рабочей камеры 22(имитируется взрыв), и грунт, расположенный выше выхлопных отверстий 20, ЗОразрушается (фиг. 7),Одновременно с перемещением поршня 18 вниз происходит вращение вокруг сноей оси воздуховода 23, егорадиальные отверстия 24 оказываютсясовмещенными с радиальными отверстиями 16, и управляЬщая камера 5сообщается с атмосферой. Поршень 7под действием избыточного давленияв рабочей камере б перемещается внизи открывает нижние выхлопные отверстия 9, через которые происходитистечение сжатого газа из рабочейкамеры 6, При этом разрушается грунт,расположенный над нижними выхлопнымиотверстиями.9 (фиг. 8). 45При падении давления газа в рабочих камерах 22 и б пружинй 19 и 8 возвращают в перноначальное положение поршни 18 и 7, а ноэдухонод 23,нращаясь вокруг своей оси, устанавливается в положении, при которомотверстия 16 и 24 вновь не совмещаются. Цикл работы повторяется, Промежуток времени между моментом истечения сжатого газа из верхних выхлопных отверстий и моментом истечения сжатого газа иэ нижних выхлопныхотверстий определяют (задают) неличиной угла смещения отверстий 25 и 16,те. углом оС и углом подъема нинтовойлинииЭффективность последовательноговоздействия на грунт импульсов сжатого газа с заданным промежуткомвремени позволяет снизить энергоемкость процесса разрушения мерзлогогрунта и повысить эффективность рабочего оборудования за счет использования эффекта взаимодействия динамики импульсов. Время задержки междуимпульсами выбирают так, что н моментвоздействия на грунт нижнего газодинамического импульса грунт, разруша"емый верхним газодинамическим импульсом, находится н движении, т.е, подвоздействием расширяющихся газовперемещается вверх - в сторону свободной поверхности. Время задержки между импульсами подбирают таким образом, чтобы грунт, разрушенный нижнимгазодинамическим импульсом, приблизился по скорости движения к скорости грунта, разрушенного верхним газодинамическим импульсом. В этом случае энергия сжатого газа нижнегоимпульса не затрачивается на подбрасывание .уже разрушенного верхнимимпульсом грунта,Кроме того, верхний импульс вызывает упругую деформацию нижних слоев грунта (граница упругой деформации грунта показана пунктирной линией на фиг. 7), которые легко разрушаются нижним импульсом с помощью дополнительной освобождаемой энергии упругой деформации.1024563 точника го гал иг.ГТираж 67 434 одписное НИИП а СССР Государствеелам изобретсква, Ж-ЗБ,4/5 илиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 по13035, М нного комит ений и откр Раушская на