Трамбовка

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(72) Авторы Пчелин Вячеслав Николаевич Пойта Петр Степанович Чернюк Владимир Петрович(73) Патентообладатель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(57) Трамбовка, включающая выполненный по высоте из верхней и нижней секций корпус и соосно прикрепленную к нижней секции полую направляющую втулку, в полости которой монтирована с возможностью осевого перемещения относительно нижней секции и втулки верхняя секция, снабженная радиальными упорами, пропущенными через вертикальные прорези в стенках втулки с возможностью перемещения вдоль прорезей и образования зазора между секциями при подъеме трамбовки за верхнюю секцию, отличающаяся тем,что втулка выполнена в виде цилиндра с продувочными патрубками и топливным насосом, а верхняя секция - в виде поршня, причем нижняя секция снабжена заведенным в цилиндр шаботом с образованием между поршнем, стенками цилиндра и шаботом камеры сгорания, присоединенной к топливному насосу, а продувочные патрубки расположены ниже вертикальных прорезей.(56) 1. А.с. СССР 320588, МПК 0127/12, 1971. 2. Патент РБ 1551 , МПК 023/046, 2004. Полезная модель относится к строительству и может быть использована при ударном уплотнении грунта оснований фундаментов зданий и сооружений. Известна трамбовка, включающая корпус с устройством для зацепления 1. Недостаток трамбовки заключается в низкой эффективности уплотнения грунта вследствие малой продолжительности ударного импульса, определяющей низкий КПД удара, и невысокой энергии одного удара. Снижению эффективности уплотнения способствует также разуплотнение грунта у дневной поверхности вследствие обратной упругой волны,возникающей при нанесении удара трамбовкой, сбрасываемой с большой высоты. Известна также трамбовка, включающая выполненный по высоте из верхней и нижней секций корпус и соосно прикрепленную к нижней секции полую направляющую втулку, в полости которой монтирована с возможностью осевого перемещения относительно нижней секции и втулки верхняя секция, снабженная радиальными упорами, пропущенными через вертикальные прорези в стенках втулки с возможностью перемещения вдоль прорезей и образования зазора между секциями при подъеме трамбовки за верхнюю секцию 2. В процессе подъема трамбовки за верхнюю секцию происходит поочередный подъем секций с образованием зазора между ними. При сбрасывании трамбовки вначале наносит удар нижняя секция, а затем - верхняя, что приводит к увеличению времени ударного импульса, снижающего энергозатраты на уплотнение грунта за счет повышения КПД удара. Однако, по-прежнему, трамбовка характеризуется невысокой энергией удара, определяемой высотой подъема трамбовки, и возможностью разуплотнения грунта у дневной поверхности, что снижает эффективность уплотнения грунта. Задача, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, состоит в том,чтобы повысить эффективность уплотнения грунта, за счет увеличения энергии одного удара и уменьшения степени разуплотнения грунта у дневной поверхности. Решение поставленной задачи достигается тем, что в известной трамбовке, включающей выполненный по высоте из верхней и нижней секций корпус и соосно прикрепленную к нижней секции полую направляющую втулку, в полости которой монтирована с возможностью осевого перемещения относительно нижней секции и втулки верхняя секция, снабженная радиальными упорами, пропущенными через вертикальные прорези в стенках втулки с возможностью перемещения вдоль прорезей и образования зазора между секциями при подъеме трамбовки за верхнюю секцию, втулка выполнена в виде цилиндра с продувочными патрубками и топливным насосом, а верхняя секция - в виде поршня,причем нижняя секция снабжена заведенным в цилиндр шаботом с образованием между поршнем, стенками цилиндра и шаботом камеры сгорания, присоединенной к топливному насосу, а продувочные патрубки расположены ниже вертикальных прорезей. Благодаря выполнению втулки в виде цилиндра с продувочными патрубками и топливным насосом, а верхней секции - в виде поршня и снабжению нижней секции заведенным в цилиндр шаботом с образованием между поршнем, стенками цилиндра и шаботом камеры сгорания, присоединенной к топливному насосу, за один цикл работы трамбовки,вследствие создания избыточного давления при сгорании топливно-воздушной смеси в камере сгорания, наносится три удара (вместо двух в прототипе) и повышается энергия второго по счету удара и суммарная энергия всех ударов, наносимых в цикле. Кроме того,третий удар, обладающий небольшой энергией удара (по сравнению с первыми двумя ударами), обеспечивает доуплотнение разуплотненного после нанесения первых двух ударов у дневной поверхности грунта. В совокупности вышесказанное определяет повышение эффективности уплотнения грунта. Расположение продувочных патрубков ниже вертикальных прорезей необходимо для обеспечения работоспособности трамбовки. 2 23772005.12.30 Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена трамбовка при нанесении удара поршнем, разрез на фиг. 2 - то же, в процессе подъема трамбовки с зацеплением за поршень. Обозначения 1 - корпус 2 - верхняя секция 3 - нижняя секция 4 цилиндр 5 - продувочный патрубок 6 - топливный насос 7 - поршень 8 - шаровая головка 9 - полость цилиндра 10 - радиальные упоры 11 - вертикальные прорези 12 - зазор 13 шабот 14 - сферическая выемка 15 - камера сгорания 16 - компрессионные кольца 17 петли зацепления 18 - уплотняемый грунт. Трамбовка включает составной корпус 1, выполненный по высоте из верхней 2 и нижней 3 секций (фиг. 1-2), и прикрепленную к нижней секции 3 полую направляющую втулку в виде цилиндра 4 с продувочными патрубками 5 и топливным насосом 6. Верхняя секция 2 выполнена в виде поршня 7 с шаровой головкой 8 в нижней части. Поршень 7 монтирован в полости 9 цилиндра 4 с возможностью осевого перемещения относительно нижней секции 3 и цилиндра 4 и снабжен радиальными упорами 10, пропущенными через вертикальные прорези 11 в стенках цилиндра 4 с возможностью перемещения вдоль прорезей 11 и образования зазора 12 между секцией 3 и поршнем 7 при подъеме трамбовки за поршень 7 (фиг. 2). Нижняя секция 3 снабжена заведенным в полость 9 цилиндра 4 шаботом 13 со сферической выемкой 14 в верхней части и возможностью образования между поршнем 7, шаботом 13 и стенками цилиндра 4 камеры сгорания 15. Продувочные патрубки 5 располагаются ниже вертикальных прорезей 11, длина которых принимается не менее максимально возможной высоты подскока поршня 7 под действием избыточного давления, возникающего при воспламенении в камере сгорания 15 топливно-воздушной смеси. Цилиндр 4 и поршень 7 снабжены в верхней части устройствами для зацепления в виде петель 17. Трамбовка работает следующим образом. Путем захвата за петли 17 поршня 7 тросом грузоподъемного механизма трамбовку поднимают на заданную высоту (фиг. 2). При этом вначале поднимается поршень 7, а после опирания упоров 10 в верхние кромки прорезей 11, и вся трамбовка, при этом между поршнем 7 и шаботом 13 образуется зазор 12. Величина зазора 12 определяется из условия обеспечения нанесения удара поршнем 7 через интервал времени, не превышающий время нанесения удара нижней секцией 3. Затем трамбовку сбрасывают на точку уплотнения грунта 18. Вначале с грунтом 18 взаимодействует, нанося удар, нижняя секция 3 с цилиндром 4 и шаботом 13 с падением их скорости. Расположенный над секцией 3 поршень 7 продолжает движение вниз. Не доходя до продувочных патрубков 5, поршень 7 нажимает на приводной рычаг топливного насоса 6, приводит его в действие, и насос 6 подает топливо в сферическую выемку 14 шабота 13. При дальнейшем движении поршня 7 вниз патрубки 5 перекрываются компрессионными кольцами 16 и происходит сжатие воздуха в камере сгорания 15. В результате сжатия температура воздуха повышается до значений, достаточных для самовоспламенения топлива (до 750 С). Далее поршень 7, после выборки зазора 12, наносит удар по шаботу 13 и происходит второй этап уплотнения грунта (фиг. 1). Под действием удара поршня 7 по шаботу 13 топливо, находящееся в сферической выемке 14, распыляется, перемешивается с нагретым воздухом, воспламеняется и сгорает. Давление в камере сгорания 15 возрастает до 7-8 МПа и подбрасывает поршень 7 вверх с одновременной дополнительной пригрузкой этим же давлением нижней секции 3, уплотняющей грунт 18, благодаря чему увеличивается энергия наносимого поршнем 7 удара (фиг. 1). В процессе подбрасывания (подскока) поршня 7 продувочные патрубки 5 открываются, и отработанные газы выбрасываются в атмосферу. После подскока поршня 7 в крайнее верхнее положение он падает и наносит еще один удар с самой меньшей энергией удара, при этом происходит третий этап уплотнения, в процессе которого доуплотняется разуплотненный после нанесения первых двух ударов у дневной поверхности грунт 18. 3 23772005.12.30 Таким образом, за один цикл работы трамбовки наносится три удара, для обеспечения чего топливный насос 6 настраивается на впрыскивание топлива только при нанесении в цикле второго удара трамбовкой. Суммарная энергия наносимых в цикле трамбовкой ударов, по сравнению с прототипом, увеличивается на величину, определяемую выражением Э 2, где- масса поршня 7- ускорение свободного падения- высота подбрасывания (подскока) поршня 7 при сгорании топливно-воздушной смеси. Затем повторяется новый цикл работы трамбовки. Для увеличения создаваемых в грунте 18 динамических контактных напряжений подъем трамбовки производят с зацеплением за петли 17 цилиндра 4 (на чертежах не показано). В этом случае при падении трамбовки наносится один удар, при этом создаваемые в грунте динамические напряжения увеличиваются примерно в два раза (при одинаковых массах нижней секции 3 с цилиндром 4 и шаботом 13 и поршня 7). Благодаря выполнению втулки в виде цилиндра 7 с продувочными патрубками 5 и топливным насосом 6, а верхней секции 2 - в виде поршня 7 и снабжению нижней секции 3 заведенным в цилиндр 4 шаботом 13 с образованием между поршнем 7, стенками цилиндра 4 и шаботом 13 камеры сгорания 15, присоединенной к топливному насосу 6, за один цикл работы трамбовки, вследствие создания избыточного давления при сгорании топливновоздушной смеси в камере сгорания 15, наносится три удара (вместо двух в прототипе) и повышается энергия второго по счету удара и суммарная энергия всех ударов, наносимых в цикле. Кроме того, третий удар, обладающий небольшой энергией удара (по сравнению с первыми двумя ударами), обеспечивает доуплотнение разуплотненного после нанесения первых двух ударов у дневной поверхности грунта. В совокупности вышесказанное определяет повышение эффективности уплотнения грунта. Фиг. 1 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.