Устройство для разрушения мерзлых грунтов

 

Изобретение относится к разработке грунтов и может быть использовано, в частности , для рыхления грунтои при строительстве различных сооружений. Цель изобретения - снижение энергоемкости разрушения грунта Устройство для разрушения мерзлых грунтов содержит рабочий орган для проведения опережающей скважины и кольцевой нож. Рабочий орган выполнен в виде полого корпуса с винтовой нарезкой элементом герметизации скважины и выхлопные отверстия. Полость рабочего органа связана с источником сжатого газа. Кольцевой нож установлен коаксиально относительно рабочего органа. Витки винтовой нарезки выполнены с постоянно увеличивающимся наружным диаметром в направлении от нижнего конца. Выхлопные отверстия размещены непосредственно на предпоследнем витке винтовой нарезки. 3 ил.

СОК)3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (яi s Е 02 F 5/32

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3959786/63 (22) 02.10.85 (46) 07,06.91. Бюл, N 21 (71) Саратовский политехнический институт (72) А.В.Фролов и А,М.Слободской (53) 624. 139.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 840260, кл, Е 02 F 5/32, 1981.

Авторское свидетельство СССР

N- 1089210. кл. Е 02 F 5/32, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ

МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ (57) Изобретение относится к разработке грунтов и может быть использовано, в частности, для рыхления грунтов при строительстве различных сооружений. Цель

Изобретение относится к разработке грунтов и может быть использовано, в частности, для рыхления грунтов при строительстве различных сооружений.

Цель изобретения — снижение энергоемкости разрушения грунта.

На фиг.1 изображено устройство, общий вид; на фиг.2 — узел! на фиг.1, частичный разрез; на фиг.3 — сечение А — А на фиг.2.

Устройство для разрушения мерзлых грунтов состоит иэ штанги 1, рабочего органа 2 с породораэрушающим наконечником

3. Рабочий органа 2 соединен с штангой 1 посредством тел 4 качения и уплотнительных элементов 5 и имеет на внешней поверхности винтовую нарезку 6, витки которой выполнены с постоянно увеличивающимся наружным диаметром в направлении от нижнего конца, а выхлопные отверстия 7 возмещены непосредственно на предпос..,. Ж 1654471 А1 изобретения — снижение энергоемкости разрушения грунта. Устройство для разрушения мерзлых грунтов содержит рабочии орган для проведения опережающей скважины и кольцевой нож. Рабочий орган выполнен в виде полого корпуса с винтовой нарезкой элементом герметизации скважины и выхлопные отверстия. Полость рабочего органа связана с источником сжатого газа. Кольцевой нож установлен коаксиально относительно рабочего органа. Витки винтовой нарезки выполнены с постоянно увеличивающимся наружным диаметром в направлении от нижнего конца. Выхлопные отверстия размещены непосредственно на предпоследнем витке винтовой нарезки.

3 ил. леднем витке винтовой нарезки 6. В корпусе рабочего органа 2, в месте расположения выхлопных отверстий 7 выполнена полость

8, на уровне которой полая штанга 1 снабжена отверстиями 9, сообщающими источник сжатого газа с полостью 8 посредством коаксиального зазора 10 между полой штангой 1 и трубой 11. В зазоре между внутренней и внешней поверхностями рабочего органа 2 и штанги 1 соответственно расположены жестко связанные с рабочим органом 2 трапецеидальные выступы 12 механизма ограничения величины осевой нагрузки на породоразрушающий наконечник 3. Этот механизм содержит поршеньковые фиксаторы 13 с трапецеидальной верхней частью и с демпфирующими отверстиями 14. Фиксаторы 13 вставлены поршеньковой частью с возможностью вертикального перемещения в цилиндриче165 14 1 ские стаканы 15, жестко закрепленные на штанге 1 и соединенные в нижней части замкнутым трубопроводом 16, в который встроены обратные клапаны 17, разделяющие между собой полости цилиндрических стаканов 15, относящихся к различным поршеньковым фиксатором 13. Все зазоры, полости и замкнутый трубопровод 16 заполнены рабочей жидкостью 18. Количество поршеньковых фиксаторов 13 в два раза превышает количество трапецеидальных выступов 12. Полая штанга 1 установлена по оси обсадной трубы 19 с кольцевым нажом

20., Устройство для разрушения мерзлых грунтов работает следующим образом.

Устройство, полая штанга 1 которого установлена, например, в направляющих с внутренней резьбой под винтовую нарезку рабочего органа 2. опускается на грунт. Прикладывая с помощью привода крутящий момент к полой штанге 1, осуществляют ввинчивание рабочего органа 2, а благодаря создаваемому ей осевому усилию — заглубление породараэрушающего наконечника 3 в грунт. Вращение рабочего органа 2 происходит совместно с полой штангой 1, так как ее трапецеидальные выступы 12 упираются в грапецеидальные верхние части not .еньковых фиксаторов 13. При осложнении гр,. нтовых условий. т.е. при встрече рабочим органом, например, скального включенил, сопротивление грунта внедрению порода разрушающего наконечника 3 во.- раг1;.ет, увеличивая трение нарезки б а грунт .! ece более тормозя рабочий орган 2 а1носи: ельно полой штанги 1. Выступы 12 рабе его органа 2 сдвигают поршеньковые фиксаторы 13 в крайнее нижнее положение, рабочая жидкость через обратные клапаны 17. настроенные на определенное давление, соответствующе. максимально допустимой осевой нагрузке на породоразрушающии наконечник 3, попадает в полости цллиндрических стакан чв 15 последующих поршеньковых фи атаров 13, переводя их в верхнее положение. На пути к трапецеидальным верхним частям новых поршенькоBblx фиксаторов 13 выступы 12 рабочего органа 2 стравливают с определенным усилием рабочую жидкость 18 через демпфирующие отверстия 14 в соседние отсеки. чем достигается постоянная осевая нагрузка на породораэрушающий наконечник 3 и плавность работы устройства.

При встрече выступов 12 рабочего opiaна 2 с новыми поршеньковыми фиксаторами 13 цикл повторяется, т.е. вращение рабочего органа 2 остается замедленным па сравнению с вращением полай штанги 1, 5

2(30

"е л да.двигается меньшая скорость проходки и снижение осевой нагрузки на порадораэрушающий наконечник 3. При ввинчивании рабочего органа 2 в грунт винтовая канавка ма стенке лидерной скважины все более расширяегся и углубляется по мере ввинчивания витков винтовой нарезки 6 с постепенно увеличивающимся наружным диамеiðîì, т.е. повышается напряжение грун ra, которое достигает максимальной величины при внедрении последних двух витков, образуя область напряжений — зону В (фиг.1). Столб грунта, образующийся внутри палой штанги, в процессе проходки лидернай скважины может удаляться любым из числа известных способов, например с помощгло груэападье лных устройств. Одновре;ленво с проходкой лидерной скважины

«суще< твляется силовое воздействие на грун- кольцевым н(жам 20 обсадной трубы

19, создавая им напряжения в грунте — зона

Г. Посл» проходки лидернаи скважины на установленную глуб,;ну рыхления и внедрения в грунт кольцевого ножа 20 осуществляioT подачу сжатого газа ат его источника, например компрессора высокого давления, че рез каа ксиал ьн ы и зазор О. отверстия 9 и г<.лость 8 к выхлопным отверстиям 7, через кс оры=: ан попадает в камуфлетные полости, ме(. HH÷åoêè образованные винтовой наре кой б и являющиеся концентраторами

ii ï,ряжении, так как имеют острый угол при сваей вершине и образованы в предваритг льна напряженном грунте. Грунт при такай форме камуфлетных полостей разрушается паддействием растягивающих н; пряжений. которые в два-три раза меньше пр".дельных напряжений на сжатие.

Сжапгый газ давит на наклонные стенки камуфлетной полости, раздвигая их, образуя трещины и разрушая i рунт, Причем последним витком винтовой нарезки б. действующим как защитный экран, осуществляют герметизацию зоны выхлопа сжатого raaa, T.å. перекрывая зазоры между боковой поверхна тью скважины и корпусом устройства, ликвидирую. непроизводительные угечки сжатого газа при выхлопе.

Формула изобретения

Устройство для разрушения мерзлых грунтов, в кл ючающее рабочий орган для проведения опережающей скважины, выполненный в виде полого корпуса с винтовой нарезкой. элементом герметизации скважины и выхлопными отверстиями, па осiü которого связана с источником сжатого газа, и коаксиально установленный относительно него кольцевой нож, о т л ич а о щ p. p. с я те л, что, с целью снижения энергае;лкости разрушения грунта, витки

1654471 винтовой нарезки выполнены с постепеннп увеличивающимся наружным диаметром в направлении от нижнего конца, а выхлопные отверстия размещены непосредственно на предпоследнем витке м нтовой нарезки.

1654471

L.îñòà8èòåëü U. Орлов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С, Черни

Редактор А. Мотыль

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

Заказ 1936 Тираж 393 Подписное

ВНИИПИ ГосУдарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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