Устройство для образования скважин в грунте

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ СКВАЖИН В ГРУНТЕ, включающее режущий рабочий орган, редуктор в цилиндрическом корпусе, двигатель, механизм перемещения и систему управления, ртличающееся тем, что, с целью повышения точности перемещения устройства по заданной траектории, устройство снабжено щнековыми движителями, корпус редуктора выполнен с возможностью вращения 2V ff круг продольной оси устройства и закрыт неподвижными торцевыми крыщками с опорами , в которых установлены по окружности , эксцентричной оси устройства, валы движителей , при этом щнековые лопасти расположены по касательной внутри окружности, диаметр которой равен диаметру рабочего органа, а шнековые движители связаны с двигателем фрикционными муфтами через ступени редуктора с разным передаточным отношением. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что режущий рабочий орган выполнен в виде полого кольцевого инструмента, жестко закрепленного на корпусе редуктора, причем внутри инструмента установлен цилиндрический бункер, закрепленный на пере€ дней крыщке редуктора, а на внутренней поверхности бункера на противоположных со его концах диаметрально друг другу в направлении к оси устройства выполнены выступы. 15161819109 15 7 2 S 17 7.010213 li- 512 m±Ji Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„, 1113486

З1Ю Е 02 F 5/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1З 1 р

4 b 151618 1У10У 15 7 11

Фиг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3614159/29-03 (22) 25.04.83 (46) 15.09.84. Бюл. № 34 (72) Л. Т. Дворников, В. Г. Краснов, В. С. Донченко и Г. А. Тюняев (71) Фрунзенский политехнический институт (53) 621.643.2:624.13(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 279472, кл. E 02 F 5/18, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР № 238423, кл. Е 02 F 5/16, 1968 .(прототип). (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ СКВАЖИН В ГРУНТЕ, включающее. режущий рабочий орган, редуктор в цилиндрическом корпусе, двигатель, механизм перемещения и систему управления,,отличающееся тем, что, с целью повышения точности перемещения устройства по заданной траектории, устройство снабжено шнековыми движителями, корпус редуктора выполнен с возможностью вращения вокруг продольной оси устройства и закрыт неподвижными торцевыми крышками с опорами, в которых установлены по окружности, эксцентричной оси устройства, валы движителей, при этом шнековые лопасти расположены по касательной внутри окружности, диаметр которой равен диаметру рабочего органа, а шнековые движители связаны с двигателем фрикционными муфтами через ступени редуктора с разным передаточным отношением.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что режущий рабочий орган выполнен в виде полого кольцевого инструмента, жестко закрепленного на корпусе редуктора, причем внутри инструмента установлен цилиндрический бункер, закрепленный на передней крышке редуктора, а на внутренней поверхности бункера на противоположных его концах диаметрально друг другу в направлении к оси устройства выполнены выступы.

1113486

Изобретение относится к строительной технике и может быть использовано при проведении горизонтальных или наклонных скважин заданного направления, например при бестраншейной прокладке труб, кабелей и т. д.

Известно устройство для бестраншейной прокладки трубопроводов, включающее защитный кожух, в котором размещена силовая установка, связанная с режущим органом, механизмом загрузки и механизмом транспортирования грунта (1).

Закрепление на валу режущего органамотовила с ковшами вызывает большие динамические нагрузки на трансмиссию устройства и режущем инструменте, возникающие при взаимодействии ковшей с грунтом и вследствие неуравновешенности вращаемой массы, что приводит к снижению надежности работы устройства.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для образования скважин в грунте, включающее режущий рабочий орган, редуктор в цилиндрическом корпусе, двигатель, . механизм перемещения и систему управления (2)

Недостатком указанного устройства является возможность отклонения устройства от заданной траектории ввиду неравномерного выдвижения распорных элементов из-за неодинаковой плотности грунта по сечению скважины. Так как для перепуска грунта через корпус устройства сечение скважины больше сечения устройства, то скопление разбуренного грунта на дне скважины под корпусом отклоняет устройство в произвольном направлении от заданной траектории движения. Недостатком устройства является также возможность проворота корпуса в сечении скважины, так как ребра корпуса взаимодействуют с массой разбуренного грунта, не обладающего достаточным сопротивлением сдвигу, что снижает надежность и производительность работы. Известное устройство не предусматривает транспортирование разбуренного грунта за пределы скважины, что требует дополнительного использования специальных транспортирующих устройств.

Цель изобретения — повышение точности .перемещения устройства по заданной траектории.!!оставленная цель достигается тем, что устройство дл я образования скважин в грунте, включающее режущий рабочий орган, редуктор в цилиндрическом корпусе, двигатель, механизм перемещения и систему управления, снабжено шнековыми движителями, корпус редуктора выполнен с возможностью вращения вокруг продольной оси устройства и закрыт неподвижными горцевыми крышками с опорами, в которых установлены по окружности, эксцентричной

1О

Зо

55 оси устройства, валы движителей, при этом шнековые лопасти расположены по касательной внутри окружности, диаметр которой равен диаметру рабочего органа, а шнековые движители связаны с двигателем фрикционными муфтами через ступени редуктора с разным передаточным отношением.

Кроме того, режущий рабочий орган выполнен в виде полого кольцевого инструмента, жестко закрепленного на корпусе редуктора, причем внутри инструмента установлен цилиндрический бункер, закрепленный на передней крышке редуктора, а на внутренней поверхности бункера на противоположных его концах диаметрально друг другу в направлении к оси устройства выполнены выступы.

На фиг. 1 показана принципиальная схема устройства; на фиг. 2 — вид со стороны шнековых движителей.

Устройство выполнено в виде цилиндрического корпуса 1 редуктора 2. Входной вал 3 редуктора 2 связан с валом 4 двигателя 5. В опорах 6 и 7 передней 8 и задней 9 крышек редуктора 2, размещенных по окружности, эксцентричной оси устройства, установлены валы 10 шнековых движителей 11 и 12, выполненных таким образом, что их внешние поверхности описываются окружностью радиусом, равным радиусу внешней окружности по сечению инструмента 13, закрепленного на свободном торце корпуса 1. Корпус 1 снабжен по внешней поверхности шнековой навивкой 14 и установлен на подшипниках 15 крышек 8 и

9 редуктора 2 с возможностью вращения.

На внутренней поверхности корпуса 1 между крышками 8 и 9 закреплен зубчатый венец 16, связанный через трансмиссию 17 с валом редуктора 2. Валы 10 шнековых движителей ll и 12 через ступени редуктора с меньшим 18 и большим 19 передаточным числом и управляемые фрикционные муфты 20 и 21 связаны с валом 3 редуктора 2.

Внутри корпуса 1 в передней его части установлен бункер 22, жестко связанный с передней крышкой 8 редуктора 2. На внутренней поверхности бункера 22 на противоположных его концах диаметрально друг другу установлены в направлении к оси устройства меньший 23 и больший 24 выступы. Верш ина выступа 23 расположена на уровне внутренней кромки кольцевого инструмента 13.

Устройство работает в двух режимах: транспортном (перемещение устройства по скважине от устья к забою и обратно) и рабочем (перемещение устройства с его забуриванием).

В транспортном режиме работы устройства вращение вала 4 от двигателя 5 передаешься на вал 3 редуктора 2. Через

1113486

12

50

Составитель О. Серегина

Тепрел И. Верее Корректор 1. Пигншенко

Тираж 643 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб.. д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная. 4

Редактор М. Дылын

Заказ 6199/24 трансмиссию 17 вращение передается на зубчатый венец 16 корпуса I, а через замкнутую фрикционную муфту 20 и зубчатую ступень с меньшим передаточным числом

l8 — на валы 10 шнековых движителей 11 и 12. Муфта 21 ступени с большим передаточным числом 19 выключена.

Так как оси валов ° 10 установлены по окружности, эксцентричной оси устройства, то под действием реактивного момента шнековые движители 11 и 12 прижимаются к стенкам скважины и перемещают устройство в заданном направлении, чему способствует вес устройства. Дополнительное осевое усилие на устройстве развивается при вращении корпуса 1 от взаимодействия винтовой нарезки со стенкой скважины. Изменение направления движения устройства осуществляется системой управления (не показана) путем реверса привода 7.

В рабочем режиме работы вращение от вала 3 редуктора 2 на движители 11 и 12 передается через фрикционную муфту 21 и передачу с большим передаточным числом

19. Скорость перемещения устройства на забой соответствует рациональному режиму бурения. Вращение корпуса 1 с закрепленным на его торце кольцевым инструментом

13, при его взаимодействии с забоем приводит к разрушению и выбуриванию грунта.

Разбуренный грунт попадает в бункер 22, заполняя его.

При заполнении бункера 22 монолитным грунтом он расклинивается между выступами 23 и 24 и открывается от массива. Устройство разгружается опрокидыванием (не показано).

В предлагаемом устройстве по. сравнению с прототипом повышению точности перемещения устройства по заданной траектории способствует механизм перемещения, выполненный в виде шнековых движителей, наружные поверхности которых контактируют со стенкой скважины, удерживают устройство в заданном направлении, так как линия контакта увеличена.

Выполнение рабочего органа в виде кольцевого инструмента уменьшает энергоемкость разрушения забоя и повышает КПД. устройства. Размещение шнековых движителей на валах, установленных в опорах крышек редуктора, оси которого размещены на окружности, эксцентричной оси устройства, фиксирует устройство от действия реактивного момента, что повышает надежность работы.

Выполнение рабочего органа в виде кольцевого инструмента, жестко связанного с корпусом, имеющим возможность вращения, и размещение в нем бункера с выступами по внутренней поверхности позволяет разбуривать скважину сечением, равным сечению корпуса устройства, что исключает возможность смещения устройства в скважине, обеспечивая перемещение устройства по заданной траектории.

Возможность размещения разбуренного грунта в бункере устройства, а также связь движителей через ступени редуктора с разЗ0 личным передаточным отношением, позволяющим регулировать скорость перемещения, позволяет транспортировать грунт по скважине и тем самым расширяет область применения устройства.