Устройство для определения сопротивления срезу грунта в процессе вращательного бурения

 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к испытанию грунтов при вращательном срезе. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности измерения вертикальных усилий на буровой инструмент. На основании 1 установлены гидроцилиндр (Г) 3 с плунжером и дополнительный плунжер 4, имеющий возможность осевого вращения. Плунжер 4 установлен в полости 5, выполненной в штоке (Ш) 6, который через упор 7 соединен с плунжером Г 3. На цилиндрической поверхности Ш 6 выполнены круговая проточка (П) 8 и дополнительная круговая П 9. Поверх П 8,9 на Ш 6 установлена втулка 10 с отверстиями 11,12 под П 8,9. Через канал 13, выполненный в теле Ш 6, П 8 соединена с Г 3, а через отверстие 11 во втулке 10 - с манометром 15. Дополнительная П 9 соединена через дополнительный канал 14, выполненный в теле Ш 6, с полостью 5, а через отверстие 12 во втулке 6 с дополнительным манометром 16. На свободной стороне основания закреплен конусный резьбовой переходник 17 на буровую штангу. В Ш 6 выполнена магистраль 19 для промывочной жидкости, соединенная шлангом 20 с центральным отверстием 21 в переходнике 17. Закрепляют в патрон бурового станка Ш 6, а переходник 17 соединяют с буровой штангой. Под действием вертикального усилия Ш 6 перемещается вниз по неподвижному плунжеру 4. Давление, возникающее в полости 5, фиксируется манометром 16. При вращении Ш 6 упор 7 давлением на плунжер Г 3 вращает основание 1. Втулка 10 остается неподвижной, что обеспечивается закрепленной на ней рукояткой 25, которая скользит вдоль мачты бурового станка. Величину крутящего момента определяют по давлению жидкости в Г 3, которое фиксируется манометром 15. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО изОБРетениям и ОТМРытиям

ПРИ AEHT СССР (21) 4260335/24-03 (22) 11.07.87 (46) 30.12 ° 89. Бюл. У 48 (71) ПроизводственнъN и научно-исследовательский институт по инженерным изысканиям в строительстве (72) Р ° С.Зиангиров, Л,С,Амарян, P.Ã.Кальбергенов, А ° II,Афонин, Ю,Ф,Якимов и А.В.Прусов (53) 624.131 ° 378 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1278670, кл. 0 01 N 3/24;

F. 02 D 1/02, 1984 (s)) 4 С 01 И 3/24, E -02 D 1/02

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОП-:

РОТИВЛЕНИЯ СРЕЗУ ГРУНТА В ПРОЦЕССЕ ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ (57) Изобретение относится к испытательной технике, а именно к испытанию грунтов при вращательном срезе.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности измерения вертикальных усилий на буровой инструмент, На основании 1 установлены гидроцилиндр (Г)3 с плунжером и дополни1532844

l0 !

20

1 тельный плунжер 4, имеющий воэможность осевого вращения, Плунжер 4 установлен в полости 5, выполненной в штоке (Ш)6, который через упор 7 соединен с плунжером ГЗ, На цилиндрической поверхности Иб выполнены круговая проточка (Л)8 и дополнительная круговая П9, Поверх П 8 и 9 на

,Шб установлена втулка 10 с отверстия,ми 11 и 12 под ПЯ и 9. Через канал 13, выполненный в теле Шб, ЛЯ соединена с ГЗ, а через отверстие 11 во втулке 10 — с манометром 15, Допол,íèòåëüíàÿ Л9 соединена через дополнительный канал 14, выполненный в ! теле Шб, с полостью 5, а через от,, âåðñòèå 12 во втулке 6 с дополнитель ным манометром 16. На свободной сто1 роне основания закреплен конусный резьбовой переходник 17 на буровую

Изобретение относится к.исследо( ванию свойств грунтов при инженер,но-геологических изысканиях„

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем обеспечения определения вертикальных усилий на буровой инструмент.

На чертеже представлено предлагаемое устройство для определения сопротивления срезу грунта в процессе вращательного бурения, общий вид, Устройство содержит основание 1, с установленным на нем посредством

, шпилек 2 гидроцилиндром 3 с плунже, !ром (не показан). На основании 1 закреплен с возможностью осевого вращения дополнительный плунжер 4, установленный в полости 5, выполненной в штоке 6, Последний через закрепленный на его поверхности упор 7 соединен с плунжером гидроцилиндра

3, На цилиндрической поверхности штока 6 выполнены круговая 8 и дополнительная круговая 9 проточки, На штоке 6 поверх проточек 8 и

9 установлена втулка 10 с отверстиями 11 и 12 над проточками Я и 9, Проточка Я соединена каналом 13, выполненным в теле штока 6, с гидроцилиндром 3, а дополнительная проточка

9 дополнительным каналом 14 соединена с полостью 5, Проточка Я через отверстие ll соединена с манометром

15, а дополнительная проточка 9 чештангу. В Шб выполнена магистраль 19 для промывочной жидкости, соединенная шлангом 20 с центральным отверстием 21 в переходнике 17, Закрепляют в патрон бурового станка Шб, а переходник 17 соединяют с буровой штангой, Под действием вертикального усилия Шб перемещается вниз по неподвижному плунжеру 4. Давление, возникающее в полости 5, фиксируется манометром 16. При вращении Иб упор 7 давлением на плунжер ГЗ вращает основание

I, Втулка 10 остается неподвижной, что обеспечивается закрепленной на ней рукояткой 25, которая скользит вдоль мачты бурового станка, Величину крутящего момента определяют IIO давлению жидкости в ГЗ, которое фиксируется манометром 15. 1 э.п. ф-лы, 1 ил, реэ отверстие 12 соединена с дополнительным манометром 16, На свободной стороне основания 1 закреплен конусный резьбовой переходник 17 на буровую штангу (не показана). Свободный конец штока 6 выполнен в виде конусного резьбового переходника !Я к вращателю бурового станка (не показан).

В штоке 6 выполнена магистраль 19 для промывочной жидкости, соединенная шлангом 20 с центральным отверстием 21., выполненным в переходнике !

7, На цилиндрической поверхности штока 6 для уплотнения проточек 8 и

9 установлены сальники 22, а на цилиндрической поверхности дополнительного плунжера 4 установлен сальник

23, На основании I установлен защитный кожух 24, а на втулке 10 закреплена рукоятка 25 °

Устройство работает следующим образом, Переходник 18 закрепляется в патроне бурового станка (не показан), а переходник 17 - в буровой штанге (не показана). Патроном бурового станка передают вертикальное усилие на буровой инструмент, Под действием вертикального усилия шток 6 переме-щается вниз по неподвижному плунже1 ру 4, Это перемещение вызывает давление в полости 5, которое по каналу 14 передается в круговую проточку где Р— давление жидкости в гидро1 цилиндре 3;

Б — площадь плунжера гидроци 1 линдра 3;

1 — плечо силы, равное расстоя нию между осями штока б и гидроцилиндра 3 °

Величина F вертикального усилия на буровой инструмент определяется по формуле

2 где Р— давление жидкости в полос2 ти 5, фиксируемое манометром 16 °

40

Составитель Л.Климов

Техред M.дидык

КорректорО,Кравцова

Редактор Т.Парфенова

Подписное

Тираж 789

Заказ 8092/49

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101

5 153284

9 и фиксируется манометром 16. Враще-. нием патрона бурового станка поворачивают шток 6 относительно основания 1„ Упор 7 воздействует на плунжер (не показан) гидроцилиндра 3, Это вызывает изменение давления жидкости в гидроцилиндре 3, которое по каналу 13 передается в круговую проточку 8 и фиксируется манометром 15, Сальники 22 и 23 препятствуют выходу жидкости, При вращении штока 6 упор

7 давлением на плунжере гидроцилиндра 3 вызывает вращение связанного с ним основания 1, в то время как втул- 15 ка 10 остается неподвижной, что обеспечивается рукояткой 25, которая может скользить сверху вниз вдоль мачты (не показана) бурового станка по мере погружения бурового инструмента, Промывочная жидкость или сжатый воздух для промывки или продувки скважины подается в буровые штанги по магистрали 19, шлангу 20 и переходнику 17. Величину M крутящего момента определяют по давлений жидкости в гидроцилиндре 3, которое фиксируется манометром 15 с учетом размера упора 7, т,е, расстояния между осями штока 6 и гидроцилиндра 3 по 30 формуле

И =РЯ,1 .1 4

4 6 ч — площадь дополнительного 2 плунжера 4.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет одновременно определять величину крутящего момента и величину вертикального усилия на буровой инструмент, что необходимо для оценки прочности грунтов.ОбеспЕчение промывки или продувки скважины при бурении увеличивает надежность работы устройства, о р м у л а и з о б р е т е н и я

1, устройство для определения сопротивления срезу грунта в процессе вращательного бурения, содержащее основание с установленным на нем.гидроцилиндром с плунжером,соединенным со штоком, на цилиндрической поверхности которого выполнена круговая проточка, соединенная каналом, выполненным в теле штока, с гидроцилиндром, установленную с уплотнением на штоке поверх проточки втулку с отверстием и подсоединенный к последнему манометр, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения определения вертикальных усилий на буровой инструмент, оно снабжено дополнительным манометром и закрепленным на основании с возможностью осевого вращения дополнительным плунжером, установленным в полости, выполненной в штоке и соединенной дополнительным каналом,выполненным в теле штока, с дополнительной круговой проточкой, выполненной на цилиндрической поверхности штока под втулкой, которая выполнена с дополнительным отверстием, соединенным с дополнительным манометром, 2 ° Устройство по п, 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено магистралью для промывочной жидкости,