Устройство для образования скважин в грунте

 

Сущность изобретения: устройство для образования скважин в грунте содержит полый цилиндрический корпус, ударный механизм и приспособление для снижения обратного перемещения корпуса, выполненное в виде сквозных продольных пазов. Пазы расположены на боковой наружной поверхности корпуса. Площадь поперечного сечения каждого паза увеличивается в направлении к заднему торцу корпуса. 4 з.п.ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области машин ударного действия, предназначенных для проходки вертикальных и горизонтальных скважин при устройстве подземных коммуникаций.

Известен реверсивный пневмопробойник ИП 4605 (Бондарь М.В. и др. Применение пневмопробойников в СССР и за рубежом. Обзор. Сер. IV. Механизированный инструмент и отделочные машины. М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1974, с. 11-12, рис. 6), состоящий из корпуса с расширителем, гильзы, наковальни, ступенчатого ударника, патрубка, амортизатора, клапана и стабилизатора на передней части корпуса для выдерживания заданного направления движения.

Достоинство данного пневмопробойника - его небольшая масса и повышенная удельная мощность, позволяющие получать более высокие скорости проходки.

Недостаток данного пневмопробойника - наличие стабилизатора, увеличивающего площадь поперечного сечения и, следовательно, лобовое и боковое сопротивления грунта движению пневмопробойника.

При извлечении такого и подобных пневмопробойников из скважины стабилизатор и расширитель остаются (теряются) в грунте и будут помехой в случае восстановления скважины. Такие пневмопробойники хотя и называются реверсивными, как правило, вынимаются из скважины посредством троса, ранее закрепленного на гайке, или посредством воздухопроводящего шланга.

Известен реверсивный пневмопробойник (Пневмопробойники в строительном производстве (Костылев А.Д., Григоращенко В.А., Козлов В.А. и др. Новосибирск : Наука, 1987, с. 5. рис. 1), состоящий из корпуса, ударника, воздухораспределительного патрубка, установленного с возможностью перемещения в гайке, и шланга. На корпусе может размещаться съемный трубчатый расширитель.

Указанный пневмопробойник как без расширителя, так и с расширителем, с гладкой поверхностью конуса и цилиндрической части как корпуса, так и расширителя, является наиболее близким по технической сущности и конструктивному исполнению и принят в качестве прототипа.

Недостаток прототипа - относительно невысокая скорость проходки скважины, так как гладкая наружная поверхность корпуса или расширителя не препятствует перемещению корпуса при обратном ходе ударника. Следовательно, величина отхода корпуса назад относительно велика по сравнению с величиной прямого хода корпуса. Величина энергии единичного удара, расходуемая на преодоление в новом цикле предыдущего значительного участка отхода, также относительно велика по сравнению с величиной энергии единичного удара, расходуемой на преодоление участка прямого хода корпуса. Следовательно, значительные значения величин участка отхода корпуса и энергии единичного удара, расходуемой на его преодоление, обусловливают относительно невысокую скорость проходки скважины.

Недостатки прототипа существенно уменьшаются, если на наружной поверхности цилиндрической части корпуса или расширителя пневмопробойника выполнить продольные пазы с переменным сечением, увеличивающимся в направлении к заднему торцу корпуса.

Сущность предлагаемого технического решения устройства для образования скважины в грунте заключается в следующем. Устройство для образования скважин в грунте, включающее полый цилиндрический корпус с конической передней частью, размещенный во внутренней полости корпуса ударный механизм с установленным с возможностью продольного перемещения ударником и приспособление для снижения обратного перемещения корпуса, снабжено приспособлением для снижения обратного перемещения корпуса, выполненного в виде расположенных на боковой наружной поверхности корпуса сквозных продольных пазов, площадь поперечного сечения каждого из которых увеличивается в направлении к заднему торцу корпуса. Целесообразно использование закрепленного на наружной боковой поверхности корпуса трубчатого расширителя с конической и цилиндрической частями. Расширитель выполнен с расположенными на его наружной боковой поверхности сквозными продольными пазами, площадь поперечного сечения каждого из которых увеличивается в направлении к заднему торцу расширителя.

Целесообразно расположение боковых стенок каждого продольного паза к продольной оси паза под углом, вершина которого ориентирована в сторону передней части соответственно корпуса или расширителя.

Дно каждого продольного паза расположено к продольной оси паза под углом, вершина которого ориентирована в сторону передней части соответственно корпуса или расширителя.

Боковые стенки и дно каждого продольного паза расположены к продольной оси под углом, вершина которого ориентирована в сторону передней части соответственно корпуса или расширителя.

На фиг. 1 показан пневмопробойник без расширителя; на фиг. 2 - то же, с расширителем; на фиг. 3 - фрагмент паза переменного сечения, боковые стенки которого расположены к продольной оси паза под углом, вершина которого ориентирована в сторону передней части соответственно корпуса или расширителя; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3; на фиг. 5 - фрагмент паза переменного сечения паза, дно которого расположено к продольной оси под углом, вершина которого ориентирована в сторону передней части соответственно корпуса или расширителя; на фиг. 6 - разрез Б-Б на фиг. 5; на фиг. 7 - фрагмент паза переменного сечения, боковые стенки и дно которого расположены к продольной оси под углом, вершина которого ориентирована в сторону передней части соответственно корпуса или расширителя; на фиг. 8 - разрез В-В на фиг. 7.

Устройство для образования скважин в грунте состоит из корпуса 1 с цилиндрической и конической частями и внутренней полостью 2, ударника 3 с внутренней полостью 4, радиальными впускными-выпускными каналами 5, проточкой 6 и продольным пазом 7, разделяющего внутреннюю полость 2 на камеру холостого хода 8 и впускную камеру 9, ступенчатого патрубка 10 с воздухоподводящими каналом 11, образующего с полостью 4 в ударнике 3 камеру сетевого давления воздуха (она же камера рабочего хода), трубчатого расширителя 12 с конической и цилиндрической частями, устанавливаемого с фиксацией на корпусе 1, наковальни 13 и гайки 14 с воздухоотводящими каналами 15. На наружной боковой поверхности корпуса 1 и расширителя 12 выполнены продольные пазы 16 и 17 переменного сечения, увеличивающегося в сторону кайки 14. Сечение изменяется за счет того, что боковые стенки каждого продольного паза расположены и продольной оси паза под углом, вершина которого ориентирована в сторону передней части соответственно корпуса или расширителя, либо того, что дно каждого продольного паза расположено к продольной оси паза под углом, вершина которого ориентирована в сторону передней части соответственно корпуса или расширителя, либо того, что боковые стенки дно каждого продольного паза расположены к продольной оси паза под углом, вершина которого ориентирована в сторону передней части соответственно корпуса или расширителя.

Устройство для образования скважин в грунте работает следующим образом. При подаче воздуха через воздухоподводящий канал 11 ступенчатого патрубка 10 ударник 3 приводится в возвратно-поступательное движение, периодически нанося по наковальне 13 удары и вынуждая корпус 1 совершать направленное движение при рабочем ходе ударника с частичным отходом корпуса 1 назад при холостом ходе ударника 3.

При движении устройства в грунте его корпус испытывает сопротивление перемещению: лобовое сопротивление, действующее на коническую часть корпуса, и боковое сопротивление, действующее на цилиндрическую часть корпуса.

При прямом движении корпуса 1 вследствие сопротивления перемещению, как лобового так и бокового, продольные пазы 16 и 17 , расположенные на наружной боковой поверхности цилиндрической части корпуса 1, заполняются грунтом. Поперечное сечение продольных пазов 16 и 17 увеличивается в направлении к заднему торцу корпуса, следовательно, и объем грунта, содержащийся в продольных пазах 16 и 17, увеличивается в ту же сторону.

При отходе корпуса назад грунт, заполнивший продольные пазы 16 и 17 , деформируясь, образует упругие грунтовые клинья, расположенные на наружной боковой поверхности цилиндрической части корпуса 1, и, тем самым, препятствует отходу корпуса 1. Следовательно, величина отхода корпуса уменьшается.

Уменьшение величины отхода корпуса 1 позволит снизить величину расхода энергии, затрачиваемой на возврат корпуса в исходное положение (до начала отхода), и, следовательно, величина расхода энергии, затрачиваемая на преодоление участка прямого хода корпуса возрастает.

Скорость проходки скважин представляет собой отношение разности величин прямого и обратного (отхода) ходов корпуса 1 к сумме времени, затрачиваемому на их преодоление. Следовательно, уменьшение величины отхода корпус 1 и времени, затрачиваемого на его преодоление, с одной стороны, и увеличение доли расхода энергии на преодоление участка прямого хода корпуса 1, с другой, обусловят увеличение скорости проходки скважины.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ СКВАЖИН В ГРУНТЕ, включающее полый цилиндрический корпус с конической передней частью, размещенный во внутренней полости корпуса ударный механизм с установленным с возможностью продольного перемещения ударником и приспособление для снижения обратного перемещения корпуса, отличающееся тем, что приспособление для снижения обратного перемещения корпуса выполнено в виде расположенных на боковой наружной поверхности корпуса сквозных продольных пазов, площадь поперечного сечения каждого из которых увеличивается в направлении к заднему торцу корпуса.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно имеет закрепленный на наружной боковой поверхности корпуса трубчатый расширитель с конической передней и цилиндрической частями, при этом расширитель выполнен с расположенными на его наружной боковой поверхности сквозными продольными пазами, площадь поперечного сечения каждого из которых увеличивается в направлении к заднему торцу расширителя.

3. Устройство по одному из п.1 или 2, отличающееся тем, что боковые стенки каждого продольного паза расположены к продольной оси паза под углом, вершина которого ориентирована в сторону передней части корпуса или расширителя.

4. Устройство по одному из п.1 или 2, отличающееся тем, что дно каждого продольного паза расположено к продольной оси паза под углом, вершина которого ориентирована в сторону передней части корпуса или расширителя.

5. Устройство по одному из п.1 или 2, отличающееся тем, что боковые стенки и дно каждого продольного паза расположены к продольной оси паза под углом, вершина которого ориентирована в сторону передней части корпуса или расширителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8