Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ РЕВЕРСИВНОЕ УСТРОЙСТВО УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ПРОХОДКИ СКВАЖИН В ГРУНТЕ
ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ РЕВЕРСИВНОЕ УСТРОЙСТВО УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ПРОХОДКИ СКВАЖИН В ГРУНТЕ

ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ РЕВЕРСИВНОЕ УСТРОЙСТВО УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ПРОХОДКИ СКВАЖИН В ГРУНТЕ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Сущность изобретения: пневматическое реверсивное устройство ударного действия для проходки скважин в грунте содержит полый корпус, ударник с окном и с полостью, ступенчатый патрубок, поворотную ступенчатую втулку с окном, приспособление для ограничения поворота втулки, приспособление для фиксации втулки, эластичный элемент и гайку с воздухоподводящим шлангом. Патрубок выполнен в расположенными на внутренней поверхности его ступени меньшего диаметра выемками для взаимодействия с эластичным элементом. Приспособление для ограничения поворота втулки размещено на заднем торце патрубка. 17 з. п. ф-лы, 18 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2054505
Класс(ы) патента: E02F5/18
Номер заявки: 92013007/03
Дата подачи заявки: 21.12.1992
Дата публикации: 20.02.1996
Заявитель(и): Институт горного дела СО РАН
Автор(ы): Ткач Хаим Беркович[RU]; Костылев Александр Дмитриевич[RU]; Смоляницкий Борис Николаевич[RU]; Червов Владимир Васильевич[RU]; Трубицин Валерий Васильевич[RU]; Вергановский Василий Григорьевич[UA]; Корышев Сергей Алексеевич[UA]
Патентообладатель(и): Институт горного дела СО РАН
Описание изобретения: Изобретение относится к строительной технике и может быть использовано для пробивания в грунте скважин различного назначения.
Известно реверсивное устройство ударного действия для проходки скважин в грунте [1] содержащее корпус, ударник, воздухораспределительный патрубок с продольным каналом и радиальным окном в стенке, в котором установлен подпружиненный вкладыш, выполненный в виде стакана, дно которого обращено в сторону продольного канала, а пружина размещена в полости стакана.
Недостатком известного устройства является низкая надежность работы, связанная с осевым перемещением подпружиненного патрубка и его фиксированием в двух крайних положениях, соответствующих прямому и обратному режимам работы устройства. Прежде всего это связано с возможностью заклинивания патрубка из-за попадания в зазоры между ним и корпусом (гайкой) частиц грунта, либо постепенным заполнением полости, размещенной под фиксатором (шариком), грунтом, грязью, пропитанной маслом, что исключит возможность переключения с одного режима работы на другой.
Наиболее близким аналогом является пневматическое реверсивное устройство ударного действия для проходки скважин в грунте [2] содержащее корпус, ударник с окном и полостью, ступенчатый патрубок с окном на ступени большего диаметра, закрепленный в хвостовой части корпуса и установленный в полости ударника, поворотную втулку с окном и гайку с воздухопроводящим шлангом. Патрубок выполнен с выступом в виде кольцевого сектора, а втулка с радиальным выступом, размещенным между боковыми торцами кольцеобразного выступа патрубка.
Недостатком известного устройства является недостаточная надежность работы, связанная с возможностью самопроизвольного переключения с одного режима работы на другой. Кроме того, конструкция реверсивного узла предопределяет необходимость осевого перемещения поворотной втулки, что не исключает (при попадании между контактирующими поверхностями частиц грунта) заклинивание ее или затрудненный поворот втулки относительно патрубка. Для обеспечения осевого смещения втулки в конструкции устройства предусмотрена пружина, которая усложняет конструкцию и снижает надежность работы устройства.
Цель изобретения повышение надежности работы устройства за счет более эффективного взаиморасположения деталей на двух режимах работы и упрощения конструкции.
Технический результат выражается в необходимости приложения больших усилий для поворота втулки, находящейся в одном из рабочих положений (прямого или обратного хода устройства), и в упрощении конструкции, так как ограничитель поворота втулки располагается на ее торце. Последнее также предполагает существенное упрощение изготовления, так как при расположении ограничителя поворота впереди патрубка и втулки эти детали удлиняются. По этой же причине необходимо увеличить глубину полости ударника.
Цель достигается за счет того, что в реверсивном устройстве ударного действия для проходки скважин в грунте, содержащем полый корпус, установленный во внутренней полости корпуса с возможностью осевого перемещения ударник с окном и полостью, закрепленный на хвостовой части корпуса, и расположенный в полости ударника ступенчатый патрубок с расположенным на его ступени большего диаметра окном, размещенную коаксиально внутри патрубка поворотную ступенчатую втулку с окном, приспособление для ограничения поворота втулки относительно патрубка с расположенными на втулке или патрубке кольцевым углублением и продольными упорами и с расположенным на патрубке или втулке выступом для размещения в кольцевом углублении на втулке или патрубке, приспособление для фиксации втулки в рабочих положениях с расположенной на наружной поверхности втулки кольцевой камерой, внутренняя полость которой через радиальный канал во втулке сообщена с магистралью для подачи сжатого воздуха и с размещенным в кольцевой камере эластичным элементом, который установлен с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью меньшей ступени патрубка, и гайку с воздухоподводящим шлангом. При этом патрубок выполнен с расположенными на внутренней поверхности его ступени меньшего диаметра выемками для взаимодействия с эластичным элементом приспособления для фиксации втулки в рабочих положениях, при этом приспособление для ограничения поворота втулки относительно патрубка размещено на заднем торце патрубка.
Такое выполнение конструкции устройства повышает надежность работы и одновременно упрощает конструкцию, так как для поворота втулки из одного положения в другое во время работы устройства необходимо прикладывать большие усилия.
Целесообразно выемки на внутренней поверхности ступени меньшего диаметра патрубка выполнять в виде расположенных по периметру патрубка продольных пазов. Это конструктивное решение способствует увеличению силы трения эластичного элемента по внутренней поверхности меньшей ступени патрубка.
Целесообразно выемки на внутренней поверхности ступени меньшего диаметра патрубка выполнять в виде расположенных по периметру патрубка сквозных отверстий. В этом случае, кроме увеличения силы трения, создается дополнительная сила, определяемая перепадом давления воздуха (сетевого и в выхлопной камере, которое близко к атмосферному).
Целесообразно сквозные отверстия располагать рядами и в шахматном порядке. Эти признаки позволяют еще в большей степени увеличить силу, необходимую для поворота втулки при работающем устройстве.
Целесообразно каждому сквозному отверстию придавать форму продольной щели, большая ось которой расположена параллельно продольной оси патрубка. Такое выполнение устройства позволяет максимально повысить силу, удерживающую фиксатор в рабочем положении.
Целесообразно продольную ось эластичного элемента приспособления для фиксации втулки в рабочих положениях располагать под углом к поперечной оси устройства. Такое выполнение конструкции повышает надежность работы, так как возникает потенциальная составляющая, препятствующая повороту эластичного элемента относительно втулки.
Целесообразно приспособление для фиксации втулки в рабочих положениях выполнять по крайней мере с одним дополнительным эластичным элементом, при этом продольные оси основного и дополнительного эластичных элементов располагать под различными углами к поперечной оси устройства, причем вершины углов наклона продольных осей основного и дополнительного эластичных элементов и продольной оси устройства целесообразно ориентировать в противоположные стороны. Такое выполнение конструкции позволяет компенсировать составляющие, образующиеся при наклонном расположении эластичных элементов.
Целесообразно эластичным элементам приспособления для фиксации втулки в рабочих положениях придавать в продольном сечении выпуклую в направлении к патрубку форму. Такое выполнение устройства позволяет повысить надежность фиксации втулки относительно патрубка за счет дополнительных распорных сил, образующихся при выпрямлении эластичного элемента сжатым воздухом, приподнимающим его к цилиндрической поверхности патрубка.
Целесообразно каждый эластичный элемент приспособления для фиксации втулки в рабочих положениях выполнять в виде оболочки тороидальной формы, внутренняя полость которой посредством отверстия в оболочке через радиальный канал во втулке сообщена с магистралью для подачи сжатого воздуха. Такое выполнение конструкции обеспечивает идеальную герметизацию полости, размещенной между эластичным элементом и втулкой, что увеличивает силу прижима эластичного элемента к внутренней поверхности патрубка и уменьшает расход сжатого воздуха.
Целесообразно каждый эластичный элемент приспособления для фиксации втулки в рабочих положениях выполнять с расположенными на его краях выступами, а каждую кольцевую камеру приспособления для фиксации втулки в рабочих положениях выполнять с расположенными на ее дне кольцевыми канавками для размещения выступов соответствующего эластичного элемента. Такое выполнение конструкции повышает удерживающее фиксатор усилие и улучшает герметизацию полости.
Целесообразно торцу каждого эластичного элемента и дну соответствующей кольцевой камеры приспособления для фиксации втулки в рабочих положениях придать форму "ласточкина хвоста", при этом глубина кольцевой камеры по поперечной оси устройства должна превышать толщину эластичного элемента по той же оси. Такое выполнение устройства повышает герметичность полости, что увеличивает перепад давления, а, следовательно, повышает удерживающую силу.
Целесообразно в качестве приспособления для фиксации втулки в рабочих положениях использовать хомуты, которые охватывают эластичный элемент и которые установлены в месте расположения кольцевых канавок на дне соответствующей кольцевой камеры. Такое выполнение устройства способствует герметизации полости между эластичным элементом и втулкой.
Целесообразно каждый элемент приспособления для фиксации втулки в рабочих положениях выполнять с расположенными на его боковых поверхностях выступами, а втулку выполнять с расположенными вдоль ее продольной оси пазами для размещения выступов на эластичном элементе. Такое выполнение конструкции повышает надежность фиксации втулки относительно патрубка.
Целесообразно приспособление для фиксации втулки в рабочих положениях снабжать металлическими вкладышами с радиальным выступом, при этом вкладыши размещать по окружности между эластичным элементом и патрубком, а диаметр радиального выступа на вкладыше должен быть равен диаметру сквозного отверстия в патрубке. Такое выполнение устройства повышает силу, удерживающую втулку от поворота.
Кольцевое углубление и продольные упоры приспособления для ограничения поворота втулки относительно патрубка должны быть образованы закрепленным на втулке кольцом, имеющим в поперечном сечении Г-образную форму, а втулка выполнена с расположенной на ее ступени меньшего диаметра лыской, при этом выступающая периферийная часть кольца расположена на лыске втулки. Такое выполнение устройства способствует повышению надежности установки втулки в положении рабочих ходов устройства.
Целесообразно выполнять кольцо с расположенным асимметрично относительно продольной оси устройства отверстием для монтажа кольца на лыске втулки. Такое выполнение устройства повышает надежность установки втулки в положение рабочих ходов устройства.
Целесообразно кольцевое углубление и продольные упоры приспособления для ограничения поворота втулки относительно патрубка располагать на заднем торце ступени большего диаметра втулки, а выступ приспособления для ограничения поворота втулки относительно патрубка располагать на внутренней поверхности ступени большего диаметра патрубка. Такое выполнение устройства повышает надежность его работы, так как ограничитель поворота втулки размещается во внутренней полости устройства, что уменьшает вероятность попадания в него грунта.
Целесообразно кольцевое углубление и продольные упоры приспособления для ограничения поворота втулки относительно патрубка располагать по периферии ступени большего диаметра втулки, а выступ приспособления для ограничения поворота втулки относительно патрубка устанавливать с возможностью взаимодействия своей торцовой передней поверхностью с торцовой поверхностью ступени большего диаметра втулки. Такое выполнение устройства обеспечивает надежное взаиморасположение деталей конструкции в режиме прямого и обратного ходов устройства.
На фиг. 1 показана конструкция предлагаемого устройства, продольный разрез; на фиг. 2 узел воздухораспределения с ограничителем поворота, размещенным с заднего торца меньшей ступени патрубка; на фиг. 3 узел воздухораспределения с ограничителем поворота втулки, размещенным с заднего торца большей ступени патрубка; на фиг. 4 варианты выполнения ограничителя поворота втулки с выступом, размещенным по периферии ступени большего диаметра; на фиг. 5 сечение А-А на фиг. 4; на фиг. 6 фиксатор поворота втулки с наклонными эластичными элементами; на фиг. 7 фиксатор поворота втулки с выпуклыми эластичными элементами; на фиг. 8 фиксатор поворота втулки с фигурными эластичными элементами, имеющими выступы, а втулка выполнена с пазами, расположенными вдоль продольной оси; на фиг. 9 фиксатор с металлическими вкладышами, размещенными по окружности между эластичным элементом фиксатора и патрубком; на фиг. 10 фиксатор с кольцевой замкнутой полостью; на фиг. 11 фиксатор с кольцевыми канавками по краям эластичных элементов и хомутами; на фиг. 12 фиксатор с продольными пазами на патрубке; на фиг. 13 фиксатор с продольными внутренними чередующимися выступами и пазами на внутренней поверхности патрубка; на фиг. 14 сечение Б-Б на фиг. 13; на фиг. 15 элемент хвостовой части втулки с лыской на меньшей ступени; на фиг. 16 кольцо ограничителя поворота втулки; на фиг. 17 вид В на фиг. 16; на фиг. 18 другой вариант кольца ограничителя поворота с фигурным отверстием, монтируемым на симметричные лыски, выполненные на втулке.
Устройство (фиг. 1) содержит цилиндрический корпус 1, ударник 2 с окном 3 и полостью 4 в хвостовой части, ступенчатый патрубок 5, прикрепленный через амортизатор 6 с отверстиями 7 к гайке 8 корпуса 1, ступенчатую втулку 9, размещенную с возможностью поворота в патрубке 5. На больших ступенях патрубка 5 и втулки 9 имеются совмещаемые отверстия 10, 11, при этом на периферии большей ступени патрубка 5 выполнена кольцевая проточка 12. К втулке 9 прикреплен шланг 13. Между втулкой 9 и патрубком 5 имеется ограничитель ее поворота и фиксатор. Ограничитель поворота может размещаться на торцовых задних частях меньшей ступени патрубка 5 и втулки 9 (фиг. 2) или на больших их ступенях (фиг. 3-5). В первом случае со стороны заднего торца патрубка (фиг. 2, 12, 13) имеется кольцеобразный выступ 14, а на втулке 9 жестко смонтировано кольцо 15 (фиг. 15, 2, 16-18), имеющее отверстие 16 и периферийный выступ 17, который взаимодействует радиальными торцами с выступами 14 патрубка 5. Отверстие 16 кольца 15 может быть выполнено в виде окружности (фиг. 17), либо фигурным (фиг. 18). В первом случае на втулке 9 имеется одна лыска 18 (фиг. 15). Поверхности 19 (фиг. 16-18) кольца 15 параллельны поперечной оси патрубка 19 и упираются в него втулкой 9 за его лысками 18. Во втором случае на втулке 9 имеются две лыски (на чертежах они размещены в иной плоскости, поэтому на фиг. 15 они не показаны), размещенные на посадочной поверхности 20 втулки 9, а кольцо 15 имеет фигурное окно 16 (фиг. 18). Важным является жесткая фиксация кольца 15 относительно втулки 9. Наиболее простым решением является конструкция, показанная на фиг. 15-17.
При выполнении ограничителя поворота втулки 9 со стороны заднего торца большей ступени (фиг. 3-5) на одной детали, например втулке 9, выполнен кольцеобразный паз 21 (фиг. 3-5), а на другой осевой выступ 22, размещенный в кольцеобразном пазу 21 другой детали.
Кольцеобразный паз 21 (фиг. 4, 5) может быть размещен по периферии большей ступени втулки 9, а выступ 22, входящий в паз 21, своей торцовой задней поверхностью упирается в цилиндрическую стенку большей ступени втулки 9.
Фиксатор от поворота втулки 9 относительно патрубка 5 выполнен в виде кольцевых (возможно и одного) эластичных элементов 23 (фиг. 2), закрепленных на втулке 9, отверстий 24 и 25, расположенных соответственно на патрубке 5 и втулке 9. Отверстие 25 служит для подачи сжатого воздуха в камеру 26, образованную между втулкой 9 и эластичным элементом 23. В отверстие 24 внедряется часть эластичного элемента 23, что создает дополнительную силу, препятствующую повороту эластичного элемента 23, а следовательно, и повороту втулки 9 относительно патрубка 5. Отверстия 24 патрубка 5 могут быть расположены по окружности в ряд или в несколько рядов (фиг. 2). В последнем случае они располагаются в шахматном порядке (со смещением друг относительно друга по оси и окружности).
Вместо круглых отверстий 24 могут быть выполнены продольные пазы 27 (фиг. 12). На внутренней стенке патрубка 5 могут быть выполнены рифления 28 в виде чередующихся продольных выступов 29 и углублений 30 (фиг. 13, 14). Эластичные элементы 23 могут быть выполнены наклонными под разными углами к продольной оси втулки 9 (фиг. 6), либо они могут быть выполнены выгнутыми 31 в сторону от продольной оси (фиг. 7), либо они могут быть выполнены фигурными с выступами 32 вдоль продольной оси, а втулка 9 с пазами, совмещенными с выступами 32 (фиг. 8). На втулке 9 могут быть выполнены кольцевые канавки 33 (фиг. 3, 11), размещенные на концах эластичных элементов 23, при этом элементы 23 могут иметь кольцевые внутренние утолщения 34 (фиг. 3, 11). Для улучшения герметизации полости 26, размещенной между эластичными элементами 23 и втулкой 9, можно утолщения 34 эластичных элементов 23 приклеить к стенкам канавок 33 (фиг. 3), либо глубина кольцевых канавок 33, а, следовательно, и толщина утолщения 34 эластичного элемента 23 превышает радиальную деформацию эластичного элемента 23 (фиг. 9), либо возможно использование хомута 35 (фиг. 11). В первом и втором случаях конструкция проще, а во втором разъемная, что удобнее при замене эластичных элементов 23 при эксплуатации. Между эластичным элементом 23 и патрубком 5 можно монтировать металлический разрезной кольцеобразной формы элемент 36 (фиг. 9), имеющий радиальный выступ 37. Целесообразно использовать эластичный элемент 23, выполненный в виде тора с внутренней полостью 38 и отверстием 39 на внутренней его поверхности. Ударник 2 совместно с корпусом 1 образует камеру 40 обратного хода ударника 2, а совместно с патрубком 5 камеру 41 прямого хода ударника 2 (фиг. 1).
Принцип работы предлагаемого реверсивного ударного пневматического устройства.
В режиме прямого хода втулка 9 повернута в положение, когда ее окно 11 не совмещено с окном 10 патрубка 5, т.е. окно 5 перекрыто стенкой втулки 9. В этом положении один из радиальных торцов 19 кольца 17 (фиг. 16-18) контактирует с одним из радиальных торцов выступа 14 патрубка 5 (фиг. 12). Это положение фиксируется фиксатором за счет того, что сжатый воздух через окно 25 втулки 9 поступает в камеру 26, размещенную между эластичным элементом 23 и внутренней поверхностью меньшей ступени патрубка 5. Эластичный элемент 23 деформируется в радиальном направлении, что предопределяет возникновение силы, препятствующей повороту втулки 9 относительно патрубка 5. Края кольцевых канавок 33 можно выполнять цилиндрическими (фиг. 3, 4) или в виде "ласточкина хвоста" (фиг. 2, 6).
Герметизация камеры 26 может осуществляться несколькими способами. Если имеется утолщение на концах эластичного элемента 23, то толщину этого утолщения выполняют большим величины деформации элемента 23 в радиальном направлении. Возможно по краям приклеивание эластичного элемента 23 к втулке 9, но в этом случае ухудшается разборка деталей при, например, ремонте. Целесообразно также монтировать эластичные элементы 23 в кольцевые канавки втулки 9 с предварительным натягом, что также способствует герметизации камеры 26.
На фиг. 7 показана конструкция эластичного элемента 23, у которой эластичный элемент 23 выполнен выгнутым в сторону от продольной оси. При радиальной его деформации сжатым воздухом, находящимся в камере 26, эластичный элемент прижимается к внутренней стенке патрубка 5 и тем самым выпрямляется, что приводит к увеличению его осевого размера, а, следовательно, при этом создается дополнительная сила, прижимающая края эластичного элемента 23 к торцовым кромкам кольцевых канавок втулки 9. Это способствует как улучшению герметизации камеры 26, так и препятствует повороту эластичного элемента 23 относительно втулки 9. Примерно такой же эффект достигается при выполнении кольцевых канавок в виде "ласточкина хвоста" с глубиной L, большей толщины l эластичного элемента 23 (фиг. 6). При отсутствии в камере 26 давления сжатого воздуха эластичные элементы 23 утоплены в кольцевых канавках.
При подаче сжатого воздуха в камеру 26 происходит радиальная деформация эластичного элемента 23 и он прижимается к наклонной конической поверхности канавок, что одновременно улучшает герметизацию камеры 26 и увеличивает силу в месте контакта торцов эластичного элемента 23 и втулки 9. Кроме того, по краям эластичных элементов 23 можно установить хомуты 35, которые при затяжке приобретут диаметр, не превышающий диаметр внутренней поверхности контакта патрубка 5 (фиг. 11). Наконец, можно использовать замкнутый эластичный элемент 23 (фиг. 10), выполненный в виде тора с внутренней полостью и отверстием на внутренней поверхности. С точки зрения герметизации полости такая конструкция достаточно надежна, однако она сложна в изготовлении.
Кроме использования силы, создаваемой деформированным эластичным элементом 23, для предотвращения самопроизвольного поворота втулки 9 относительно патрубка 5 на меньшей его ступени выполнены элементы, увеличивающие силу, необходимую для поворота втулки 9. В качестве этих элементов могут быть использованы рифления 28, выполненные в виде чередующихся продольных выступов 29 и углублений 30 (фиг. 13, 14). При подаче сжатого воздуха в камеру 26 деформированный эластичный элемент 23 своей внешней поверхностью проникает в продольные углубления 30 патрубка 5, а при наличии отверстий 24 или пазов 27 в стенке патрубка 5 способствует проникновению эластичного элемента 23 внутрь отверстий 24 (фиг. 2) или паза 27 (фиг. 12) за счет разности сил, действующих на эластичный элемент 23 с внешней и внутренней поверхностей (с внутренней поверхности давление воздуха близко к сетевому, а с наружной атмосферному). При проникновении эластичного элемента 23 внутрь отверстия 24 или паза 27 возникает дополнительная сила, удерживающая втулку 9 в положении прямого или обратного хода устройства.
Если имеется металлический разрезной элемент 36 (фиг. 9, 10), то при деформировании эластичного элемента 23 выступ 37 войдет в окно 24 патрубка 5. При этом тонкая стенка эластичного элемента 23 будет деформироваться в большей степени, чем крайние (более толстые), что создает требуемую силу для применения в радиальном направлении металлического разрезного элемента 36 и одновременно обеспечивает герметизацию полости 26. Металлический разрезной элемент 36 для возвращения в исходное положение закреплен (например, приклеен) к эластичному элементу 23.
В режиме прямого хода при подаче сжатого воздуха по шлангу 13 и 9 в камеру 41 прямого хода ударник 2 движется вперед, нанося удар в переднем своем положении по корпусу 1, в результате чего устройство движется вперед. В переднем положении ударника 2 окно 3 выходит за переднюю кромку патрубка 5 и сжатый воздух через окно 3 ударника 2 поступает в камеру 40 обратного хода ударника 2. В связи с тем, что рабочая площадь ударника 2 со стороны камеры 40 обратного хода больше рабочей площади ударника 2 со стороны камеры 41 прямого хода ударника 2, возникает разность усилия, действующая на ударник 2, которая двигает последний в обратном направлении.
После перекрытия окна 3 ударника 2 ступенью большего диаметра патрубка 5 движение ударника 2 будет происходить за счет расширения воздуха, находящегося в камере 40. Когда окно 3 ударника 2 выйдет за заднюю торцовую кромку большей ступени патрубка 5, произойдет выхлоп сжатого воздуха из камеры 40 в атмосферу через окно 3 ударника 2, окно 7 амортизатора 6. Давление сжатого воздуха в камере 40 станет равным атмосферному, и за счет давления воздуха в камере 41 ударник 2 пойдет вперед до удара его о переднюю часть корпуса 1. Затем сжатый воздух из камеры 41 через окно 3 ударника 2 поступит в камеру 40 обратного хода и цикл повторится.
Для перевода устройства на режим работы "Обратный ход" необходимо отключить подачу сжатого воздуха. Эластичные элементы 23 уменьшают свой радиальный размер. При этом фиксирование поворота втулки 9 относительно патрубка 5 не будет. Затем поворачивают шлангом 13 втулку 9 до взаимодействия осевого выступа 17 кольца 15 (фиг. 2, 16-18) с одним из торцов кольцеобразного продольного выступа 14 патрубка 5 (фиг. 12). При выполнении ограничителя поворота со стороны задних торцов большей ступени патрубка 5 и втулки 9 (фиг. 3-5) осевой выступ 22, вращаясь в кольцеобразном пазу 21, упрется в другой торец кольцевого паза 21.
При выполнении ограничителя поворота втулки 9 со стороны торцов большей ступени патрубка 5 и втулки 9 упрощается количество деталей (не нужно кольцо 15). Однако усложняются фрезерные работы из-за большой длины втулки 9 (реально ее длина около 0,5 м). Кроме того, при выполнении конструкции, как показано на фиг. 3, необходимо утолщать торцовую стенку втулки 9. При выполнении конструкции, показанной на фиг. 4, 5, эти недостатки исчезают, так как паз 21 делается по периферии, что упрощает его изготовление, а с другой стороны передняя поверхность выступа 22 патрубка 5 своим передним торцом упирается в цилиндрическую стенку большей ступени втулки 9. При этом можно выполнять галтель (на чертеже не показана) для исключения выполнения паза 21 сквозным. Можно выполнять паз 21 и сквозь всю толщину торцовой стенки втулки 9 (фиг. 4). При выполнении конструкции втулки 9 по фиг. 3 для исключения выпадания выступа 22 необходимо увеличивать торцовую стенку втулки 9, что увеличивает ее массу, а для ударных устройств это связано с увеличением инерционных нагрузок.
Затем подают сжатый воздух в устройство. Фиксатор зафиксирует стебель 9 относительно патрубка 5 в положении, соответствующем работе устройства в режиме обратного хода (принцип работы фиксатора такой же, что и при работе в режиме прямого хода, описанного выше).
Окна 11 стебля 9 совместятся с окнами 10 патрубка 5. Сжатый воздух поступает в камеру 40, в результате чего его ударник 2 движется вперед. Когда окна 3 ударника 2 совместятся с проточкой 12 патрубка 5, сжатый воздух из камеры 41 через окна 11, 10 стебля 9 и ударника 2, проточку 12 и окно 3 ударника 2 поступает в камеру 40. Давление сжатого воздуха в камерах 40 и 41 выравнивается и благодаря разности рабочих площадей ударника 2, выходящих в эти камеры, он движется назад. В силу того, что объем камеры 40 обратного хода ударника 2 будет больше, чем при режиме работы на прямом ходу, среднее давление по пути увеличится (по отношению к среднему давлению в режиме работы на прямом ходу), поэтому ударник 2 будет заброшен на большее расстояние и в конце своего пути он ударит по гайке 8. В итоге возникает ударный импульс, направленный в противоположную сторону по отношению к импульсу, образующемуся при работе в режиме прямого хода, в силу чего устройство движется назад. Из-за того, что впуск сжатого воздуха в камеру 40 обратного хода будет происходить раньше, ударник 2 затормозится сжатым воздухом и не коснется корпуса 1. Ударного импульса, направленного в сторону передней части, не произойдет.
Для перевода режима работы с обратного хода на прямой необходимо повторить операции, вращая при этом стебель 9 в обратном направлении.
Применение предложенного устройства позволит повысить надежность работы устройства, особенно при прохождении длинных скважин, и при использовании нежестких шлангов.
Формула изобретения: 1. ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ РЕВЕРСИВНОЕ УСТРОЙСТВО УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ПРОХОДКИ СКВАЖИН В ГРУНТЕ, включающее полый корпус, установленный во внутренней полости корпуса с возможностью осевого перемещения ударник с окном и с полостью, закрепленный на хвостовой части корпуса и расположенный в полости ударника ступенчатый патрубок с расположенным на его ступени большего диаметра окном, размещенную коаксиально внутри патрубка поворотную ступенчатую втулку с окном, приспособление для ограничения поворота втулки относительно патрубка с расположенными на втулке или патрубке кольцевым углублением и продольными упорами и с расположенными на патрубке или втулке выступом для размещения в кольцевом углублении на втулке или патрубке, приспособление для фиксации втулки в рабочих положениях с расположенной на наружной поверхности втулки кольцевой камерой, внутренняя полость которой через радиальный канал во втулке сообщена с магистралью для подачи сжатого воздуха и с размещенным в кольцевой камере эластичным элементом, который установлен с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью меньшей ступени патрубка, и гайку с воздухопроводящим шлангом, отличающееся тем, что патрубок выполнен с расположенными на внутренней поверхности его ступени меньшего диаметра выемками для взаимодействия с эластичным элементом приспособления для фиксации втулки в рабочих положениях, при этом приспособления для ограничения поворота втулки относительно патрубка размещено на заднем торце патрубка.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что выемки на внутренней поверхности ступени меньшего диаметра патрубка выполнены в виде расположенных по периметру патрубка продольных пазов.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что выемки на внутренней поверхности ступени меньшего диаметра патрубка выполнены в виде расположенных по периметру патрубка сквозных отверстий.
4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что сквозные отверстия расположены рядами и в шахматном порядке.
5. Устройство по п.3 или 4, отличающееся тем, что каждое сквозное отверстие имеет форму продольной щели, большая ось которой расположена параллельно продольной оси патрубка.
6. Устройство по пп.1 - 5, отличающееся тем, что продольная очь эластичного элемента приспособления для фиксации втулки в рабочих положениях расположена под углом к поперечной оси устройства.
7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что приспособление для фиксации втулки в рабочих положениях имеет по меньшей мере один дополнительный эластичный элемент, при этом продольные оси основного и дополнительного эластичных элементов расположены под различными углами к поперечной оси устройства, причем вершины углов наклона продольных осей основного и дополнительного эластичных элементов к продольной оси устройства ориентированы в противоположные стороны.
8. Устройство по пп. 1 - 7, отличающееся тем, что каждый эластичный элемент приспособления для фиксации втулки в рабочих положениях имеет в продольном сечении выпуклую в направлении к патрубку форму.
9. Устройство по пп. 1 - 7, отличающееся тем, что каждый эластичный элемент приспособления для фиксации втулки в рабочих положениях выполнен в виде оболочки тороидальной формы, внутренняя полость которой посредством отверстия в оболочке через радиальный канал во втулке сообщена с магистралью для подачи сжатого воздуха.
10. Устройство по пп. 1 - 9, отличающееся тем, что каждый эластичный элемент приспособления для фиксации втулки в рабочих положениях выполнен с расположенными на его краях выступами, а каждая кольцевая камера приспособления для фиксации втулки в рабочих положениях выполнена с расположенными на ее дне кольцевыми канавками для размещения выступов соответствующего эластичного элемента.
11. Устройство по пп.1 - 9, отличающееся тем, что торец каждого эластичного элемента и дно соответствующей кольцевой камеры приспособления для фиксации втулки в рабочих положениях имеют форму ласточкина хвоста, при этом глубина кольцевой камеры по поперечной оси устройства превышает толщину эластичного элемента по той же оси.
12. Устройство по п.10, отличающееся тем, что приспособление для фиксации втулки в рабочих положениях имеет хомуты, которые охватывают эластичный элемент и установлены в месте расположения кольцевых канавок на дне соответствующей кольцевой камеры.
13. Устройство по пп. 1 - 3, отличающееся тем, что каждый эластичный элемент приспособления для фиксации втулки в рабочих положениях выполнен с расположенными на его боковых поверхностях выступами, а втулка - с расположенными вдоль ее продольной оси пазами для размещения выступов на эластичном элементе.
14. Устройство по п.3, отличающееся тем, что приспособление для фиксации втулки в рабочих положениях имеет металлические вкладыши с радиальным выступом, при этом вкладыши размещены по окружности между эластичным элементом и патрубком, а диаметр радиального выступа на вкладыше равен диаметру сквозного отверстия в патрубке.
15. Устройство по п.1, отличающееся тем, что кольцевое углубление и продольные упоры приспособления для ограничения поворота втулки относительно патрубка образованы закрепленным на втулке кольцом, имеющим в поперечном сечении Г-образную форму, а втулка выполнена с расположенной на ее ступени меньшего диаметра лыской, при этом выступающая периферийная часть кольца расположена на лыске втулки.
16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что кольцо имеет расположенное осесимметрично относительно продольной оси устройства отверстие для монтажа кольца на лыске втулки.
17. Устройство по п.1, отличающееся тем, что кольцевое углубление и продольные упоры приспособления для ограничения поворота втулки относительно патрубка расположены на заднем торце ступени большего диаметра втулки, а выступ приспособления для ограничения поворота втулки относительно патрубка - на внутренней поверхности ступени большего диаметра патрубка.
18. Устройство по п. 17, отличающееся тем, что кольцевое углубление и продольные упоры приспособления для ограничения поворота втулки относительно патрубка расположены по периферии ступени большего диаметра втулки, а выступ приспособления для ограничения поворота втулки относительно патрубка установлен с возможностью взаимодействия своей торцевой передней поверхностью с торцевой поверхностью ступени большего диаметра втулки.