устройство для образования скважин в грунте

Формула изобретения

1. Устройство для образования скважин в грунте, включающее шнековый винт, конусный рабочий наконечник со шнековой спиралью, вибратор круговых колебаний, редуктор и электродвигатель, отличающееся тем, что шнековый винт и конусный рабочий наконечник со шнековой спиралью жестко закреплены относительно друг друга, а навивка их спиралей имеет одинаковую направленность, при этом вибратор круговых колебаний выполнен как ось с, по меньшей мере, одним дебалансом, расположенная по продольной оси конусного рабочего наконечника, вращающаяся в подшипниках, опоры которых жестко связаны с конусным рабочим наконечником.

2. Устройство для образования скважин в грунте по п.1, отличающееся тем, что на поверхности конусного рабочего наконечника имеются продольные ребра.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству, а именно к устройствам для бестраншейной прокладки скважин в грунте.

Известно устройство для проходки скважин в грунте, содержащее конусный рабочий наконечник со шнековой спиралью, шнековый винт, редуктор, мотор и вибратор круговых колебаний, по описанию изобретения к авторскому свидетельству №977615 МПК Е 02 F 5/18, БИ №44, 30.11.1982 г. (1).

Недостатком данной конструкции является ее сложность, механическая уязвимость, противоположность вращения шнекового винта и шнековой спирали на конусном рабочем наконечнике, что в процессе проходки скважины приводит к разрушению грунтовой резьбы, подготовленной шнековым винтом и, соответственно, уменьшению тягового усилия на шнековой спирали конусного рабочего наконечника.

Целью изобретения является упрощение конструкции и получение хорошо уплотненной грунтовой резьбы, поверхности скважины, что в свою очередь приведет к увеличению скорости проходки и более качественному формированию стенок скважины.

Решение поставленной задачи достигается тем, что устройство для образования скважины в грунте содержит конусный рабочий наконечник со шнековой спиралью с жестко закрепленным с ним шнековым винтом. При этом направление навивки спиралей шнекового винта и конусного рабочего наконечника имеет одинаковую направленность. Конусный рабочий наконечник имеет на своей поверхности продольные ребра. Вибратор круговых колебаний выполнен как ось, по меньшей мере, с одним дебалансом, расположенная по продольной оси конусного рабочего наконечника, вращающаяся в подшипниках, опоры которых жестко связаны с конусным рабочим наконечником. Привод вращения вибратора круговых колебаний осуществляется через редуктор электродвигателем.

При вращении оси, по меньшей мере, с одним дебалансом возникшая центробежная сила прижимает конусный рабочий наконечник к стенкам скважины, перемещая усилие прижима в соответствии своего движения по окружности. После некоторого времени работы грунт стенок скважины под воздействием этой силы уплотняется, создавая зазор между грунтом и конусным рабочим наконечником. После создания зазора конусный рабочий наконечник начинает обкатывать поверхность скважины большего размера, чем он сам, вследствие чего конусный рабочий наконечник начинает вращаться. При этом создается тяговое усилие как шнековым винтом, так и шнековой спиралью конусного рабочего наконечника.

Продольные ребра, расположенные на поверхности конусного рабочего наконечника, улучшают передачу крутящего момента, возникающего на конусном рабочем наконечнике при вращении вибратора круговых колебаний, на шнековые тянущие поверхности.

При необходимости возможно реверсирование движения устройства путем изменения направления вращения электродвигателя. Усилие, развиваемое устройством, может быть получено в широких пределах, путем увеличения числа дебалансов, их массы и повышения частоты их вращения.

В слабых, осыпающихся грунтах (песок, галька, пылевидные частички и т.п.) устройство может продвигаться за счет переката конусного рабочего наконечника, возможного за счет инерционности частиц такого грунта, отзывающегося несимметричностью реакции на вибрационный процесс конусного рабочего наконечника. Участок поверхности конусного рабочего наконечника, подверженный большему давлению (фаза прохождения центробежной силы дебаланса) и прижиму конусного рабочего наконечника к частицам осыпающегося грунта, и, соответственно, противоположный участок конусного рабочего наконечника, испытывающий меньшее давление на грунт, создают возможность переката и следовательно продвижения устройства в такой среде. Выполнение объемной скважины в грунте в таком случае невозможно, поэтому при достаточном тяговом усилии устройство может тянуть за собой обсадную трубу, трос или кабель.

Предлагаемое устройство возможно сделать полностью герметичным, что благоприятно скажется на его ресурсе и надежности.

В качестве аналога предлагаемому устройству взято «Устройство для образования скважин в грунте» по источнику информации (1).

На чертеже изображено устройство для образования скважин в грунте.

Предлагаемое устройство для образования скважин в грунте состоит из следующих узлов, агрегатов и деталей.

На конусном рабочем наконечнике 5 закреплена шнековая спираль 4, продольные ребра 9 и шнековый винт 1. Внутри конусного рабочего наконечника 5 расположены опоры 7 подшипников 2, жестко связанные с конусным рабочим наконечником 5, в которых вращается ось 8 с дебалансом 3, ось 8 вращается через редуктор 6 электродвигателем 10.

Устройство для образования скважин в грунте работает следующим образом.

При включении электродвигателя 10 начинает вращаться через редуктор 6 ось 8 с дебалансом 3. Возникшая центробежная сила прижимает через подшипники 2 и опоры 7 конусный рабочий наконечник 5 к стенкам скважины, перемещая усилие прижима в соответствии своего движения по окружности. После некоторого времени работы грунт стенок скважины под воздействием перекатывающей силы, воздействующей на конусный рабочий наконечник 5, уплотняется, создавая зазор между грунтом и конусным рабочим наконечником 5. После этого конусный рабочий наконечник 5 приходит во вращательное движение из-за разницы диаметров обкатки конусного рабочего наконечника 5 и диаметра утрамбованного вокруг него грунта скважины. При этом создается тяговое усилие как на шнековом винте, так и на шнековой спирали 4 конусного рабочего наконечника 5. При выполнении поверхности конусного рабочего наконечника 5 с продольными ребрами 9 улучшается передача крутящего момента на шнековые тянущие поверхности шнекового винта 1 и шнековой спирали 4.

При необходимости реверсирования движения устройства следует переключить вращение электродвигателя 10 на обратное.

При размещении на оси вибратора круговых колебаний нескольких дебалансов 3 они должны располагаться в одном азимутальном направлении.

Устройство может быть применено не только для прокладки скважин в обычных грунтах, но и для выполнения прокладок различного рода кабелей, тросов в осыпающихся грунтах (песок, щебень, галька), в том числе и в подводном варианте. Может служить якорями закрепления растяжек мачт, труб и т.п.

Литература

1. «Устройство для образования скважин в грунте» по авторскому свидетельству СССР №977615 МПК E 02 F 5/18, БИ №44, 30.11.1982 г. (1).