Устройство для образования скважин в грунте

 

Изобретение относится к области горного дела и строительства, в частности к устройствам для образования скважин в грунте, и может быть использовано при прокладке инженерных коммуникаций под препятствиями бестраншейным способом. Устройство содержит станину, каретку и, по меньшей мере, один гидроцилиндр подачи. Станина выполнена в виде основания и подвижной секции с направляющими. Подвижная секция установлена на основании с возможностью продольного перемещения. Каретка установлена на подвижной секции с возможностью продольного перемещения по ее направляющим. Основание и подвижная секция кинематически связаны между собой гидроцилиндром подачи. Каретка установлена с возможностью фиксации на подвижной секции при нахождении ее в крайних положениях и с возможностью фиксации на основании при раздвинутом положении основания и подвижной секции. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции, повышение эксплуатационной производительности. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области горного дела и строительства, в частности к устройствам для образования скважин в грунте, и может быть использована при прокладке инженерных коммуникаций под препятствиями бестраншейным способом.

Известен агрегат для бестраншейной прокладки трубопровода, который содержит станину, каретку для размещения привода скважинообразующего инструмента и гидроцилиндры подачи (см., например, патент РФ №2044840, кл. Е 02 F 5/18, опубл. 1995 г.). В известном техническом решении каретка установлена с возможностью перемещения по направляющим станины. Перемещение каретки по станине осуществляется с помощью гидроцилиндров подачи, которые установлены с возможностью фиксации по длине станины. К недостаткам известного технического решения можно отнести сложность ее конструкции и большие габариты. Для транспортировки известной установки необходимо осуществить ее частичную разборку, что увеличивает расходы на вспомогательные работы по монтажу и демонтажу установки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является устройство для образования скважин в грунте, которое содержит станину, каретку для размещения привода скважинообразующего инструмента и, по меньшей мере, один гидроцилиндр подачи (см., например, патент СССР №1836528, кл. Е 02 F 5/18, опубл. 1993 г.). К недостаткам известного технического решения, выбранного в качестве ближайшего аналога, можно отнести сложность конструкции и большие габариты, ограничивающие возможность его использования в стесненных условиях городского строительства. Кроме того, к недостаткам известного устройства можно отнести относительно высокие затраты на эксплуатацию, обусловленные необходимостью демонтажа и последующего монтажа устройства при перемещении на другой объект.

Изобретение направлено на решение задачи по созданию такого устройства для образования скважин в грунте, которое имело бы простую конструкцию и обеспечивало бы повышение эксплуатационной производительности за счет снижения объема вспомогательных работ, связанных с перемещением устройства на другой объект строительства. Технический результат, который может быть получен при реализации изобретения заключается в снижении габаритов установки, которые обеспечивают возможность транспортировки без демонтажа отдельных узлов.

Поставленная задача решена за счет того, что в устройстве для образования скважин в грунте, которое включает станину, каретку для размещения привода скважинообразующего инструмента и, по меньшей мере, один гидроцилиндр подачи, станина выполнена в виде основания и установленной на основании с возможностью продольного перемещения подвижной секции с направляющими, а каретка установлена на подвижной секции с возможностью продольного перемещения по ее направляющим, при этом основание и подвижная секция кинематически связаны между собой посредством гидроцилиндра подачи, причем каретка установлена с возможностью фиксации на подвижной секции при нахождении ее в крайних положениях и с возможностью фиксации на основании при раздвинутом положении основания и подвижной секции.

Кроме того, поставленная задача решена за счет того, что основание выполнено с приспособлением для фиксации станины в грунте.

Кроме того, поставленная задача решена за счет того, что основание выполнено с приспособлением для изменения угла его наклона.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено устройство для образования скважин в грунте в транспортном положении, на фиг.2 - то же в рабочем положении, на фиг.3 - разрез по А-А на фиг.1, на фиг.4 - схематичное изображение устройства для образования скважин в грунте перед началом работ и на фиг.5, 6 и 7 - схематичное изображение устройства для образования скважин в промежуточных рабочих положениях.

Устройство для образования скважин в грунте содержит станину, которая состоит из основания 1 и подвижной секции 2. Основание 1 и подвижная секция 2 могут быть выполнены, например, в виде сварных рам прямоугольной формы. Основание 1 станины может быть выполнено с направляющими 3, которые расположены параллельно продольной оси симметрии основания 1. Подвижная секция 2 станины установлена на основании 1 с возможностью продольного перемещения по направляющим 3 основания 1. Для обеспечения указанного перемещения подвижной секции 2 относительно основания 1 подвижная секция 2 может быть выполнена, например, с выступами 4, которые размещены в направляющих пазах, образованных соответствующими направляющими 3. Устройство содержит каретку 5 для размещения привода скважинообразующего инструмента (не изображен). В качестве скважинообразующего инструмента может быть использована, например, установленная на буровой штанге буровая коронка или раскатчик. В этом случае в качестве привода может быть использован вращатель. Каретка 5 установлена на подвижной секции 2 с возможностью продольного перемещения. Для этого подвижная секция 2 выполнена с направляющими 6, которые расположены параллельно продольной оси симметрии подвижной секции 2, а каретка 5 может быть выполнена с выступами 7, которые установлены с возможностью перемещения в направляющих пазах, образованных соответствующими направляющими 6 подвижной секции 2. Каретка 5 установлена на подвижной секции 2 с возможностью фиксации при нахождении каретки 5 в крайних положениях относительно подвижной секции 2. Указанная фиксация каретки 5 на подвижной секции 2 может быть осуществлена с помощью любого известного приспособления, обеспечивающего быстроразъемное соединение двух элементов. Например, фиксация каретки 5 на подвижной секции 2 в каждом из указанных положений может быть осуществлена с помощью стержня 8, который размещают в отверстиях (не изображены), выполненных соответственно в подвижной секции 2 и каретке 5. При перемещении каретки 5 по подвижной секции 2 в одно из крайних положений отверстия совпадают и в них размещают стержень, который фиксирует указанные элементы от перемещения. Устройство содержит, по меньшей мере, один гидроцилиндр 9 подачи, который расположен на продольной оси симметрии основания 1 и осуществляет кинематическую связь основания 1 и подвижной секции 2. Гидроцилиндр 9 подачи может быть, например, соединен своими концами с основанием 1 посредством шарнира 10 и с подвижной секцией 2 посредством шарнира 11. В случае использования двух и более гидроцилиндров 9 подачи (такой вариант конструктивного выполнения устройства не изображен) они располагаются симметрично относительно продольной оси симметрии основания 1. Каретка 5 установлена с возможностью фиксации на основании 1 при раздвинутом положении основания 1 и подвижной секции 2. Фиксация каретки 5 на основании 1 в указанном положении может быть осуществлена с помощью любого известного приспособления для быстроразъемного соединения двух элементов. Например, указанная фиксация каретки 5 и основания 1 может быть осуществлена с помощью стержня (не изображен), который вставляется в отверстия (не изображены), выполненные соответственно на каретке 5 и основании 1, и препятствует перемещению указанных элементов друг относительно друга. Указанные отверстия на каретке 5 и основании 1 располагаются соосно только при указанном выше взаимном расположении основания 1 и подвижной секции 2, то есть при раздвинутом положении. На основании 1 может быть установлено приспособление для развинчивания буровых штанг (не изображено).

По одному из вариантов конструктивного выполнения устройства для образования скважин основание 1 может быть выполнено с приспособлением 12 для фиксации станины в грунте. Указанное приспособление 12 может быть выполнено, например, в виде закрепленных на основании 1 грунтозацепов или анкера.

Основание 1 может быть выполнено с приспособлением 13 для изменения угла его наклона. Приспособление 13 для изменения угла наклона основания 1 может быть выполнено, например, в виде телескопических стоек, установленных с возможностью фиксации в промежуточном положении при их взаимном перемещении. При этом одна из стоек закреплена на основании 1, а на свободном конце второй стойки шарнирно закреплена опорная плита.

Устройство для образования скважин в грунте работает следующим образом.

При установке в предварительно обустроенном рабочем котловане устройство находится в транспортном положении (фиг.4), то есть подвижная секция 2 вдвинута в основание 1, а каретка 5 находится в крайнем левом положении. При этом шток гидроцилиндра 9 подачи находится во вдвинутом положении. Устройство в случае необходимости закрепляют в грунте от продольных и поперечных перемещений с помощью приспособления 12 для фиксации станины. При необходимости образования в грунте скважины, положение которой в пространстве отличается от горизонтального, с помощью приспособления 13 для изменения угла наклона основания 1 осуществляют ориентацию устройства по проектной оси образуемой скважины.

После окончания подготовительных работ каретку 5 фиксируют на подвижной секции 2 и осуществляют подачу рабочей жидкости под давлением в поршневую полость гидроцилиндра 9 подачи. Под действием давления рабочей жидкости шток гидроцилиндра 9 подачи выдвигается и происходит перемещение подвижной секции 2 относительно основания 1 по направляющим 3 последнего. Вместе с подвижной секцией 2 перемещается относительно основания 1 зафиксированная на ней каретка 5. После того как основание 1 и подвижная секция 2 окажутся в раздвинутом положении (фиг.5), то есть после полного выдвижения штока гидроцилиндра 9 подачи, каретку 5 фиксируют на основании 1 и осуществляют подачу рабочей жидкости под давлением в штоковую полость гидроцилиндра 9 подачи. Под действием давления рабочей жидкости шток гидроцилиндра 9 подачи втягивается и происходит перемещение подвижной секции 2 относительно основания 1 в обратном направлении по направляющим 3 основания 1 и направляющим 6 каретки 5. При этом следует отметить, что каретка 5 остается на месте, поскольку она зафиксирована на основании 1. После полного втягивания штока гидроцилиндра 9 подачи каретку 5 освобождают от фиксации с основанием 1 и фиксируют ее на подвижной секции 2 в крайнем правом положении (фиг.6). Затем осуществляют подачу рабочей жидкости под давлением в поршневую полость гидроцилиндра 9 подачи. Под действием давления рабочей жидкости шток гидроцилиндра 9 подачи начинает выдвигаться. При выдвижении штока гидроцилиндра 9 подачи подвижная секция 2 вместе с зафиксированной на ней кареткой 5 начинает перемещаться относительно основания 1 по направляющим 3 последнего. В конце указанного перемещения, то есть при полном выдвижении штока гидроцилиндра 9 подачи, основание 1 и подвижная секция 2 оказываются в раздвинутом положении, а каретка 5 занимает крайнее правое положение (фиг.7). В таком положении в зажимной элемент размещенного на каретке 5 привода (не изображен) скважинообразующего инструмента устанавливают буровую штангу (не изображена) с расположенным на ее конце скважинообразующим инструментом. Следует отметить, что для поддержки буровой штанги на основании 1 может быть установлена опора (не изображена) любой известной конструкции с механизмом для развинчивания буровых штанг.

Затем осуществляют образование скважины в грунте путем включения привода скважинообразующего инструмента, который передает через буровую штангу вращающий момент на скважинообразующий инструмент. Одновременно осуществляют подачу рабочей жидкости под давлением в штоковую полость гидроцилиндра 9 подачи. Под действием давления рабочей жидкости шток гидроцилиндра 9 подачи начинает втягиваться. При этом усилие гидроцилиндра 9 подачи через подвижную секцию 2, зафиксированную на ней каретку 5, установленный на каретке 5 привод скважинообразующего инструмента и буровую штангу передается на скважинообразующий инструмент, который под действием вращающего момента и осевого усилия осуществляет образование скважины в грунте. После перемещения подвижной секции 2 и основания 1 в сдвинутое положение (фиг.6) каретку 5 фиксируют относительно основания 1 и осуществляют подачу рабочей жидкости под давлением в поршневую полость гидроцилиндра 9 подачи. Шток гидроцилиндра 9 подачи выдвигается, перемещая при этом подвижную секцию 2 относительно основания 1. Каретка 5 при указанном перемещении остается на месте, поскольку зафиксирована на основании 1 (фиг.5). После того как основание 1 и подвижная секция 2 окажутся в раздвинутом положении, каретку 5 фиксируют на подвижной секции 2 и осуществляют подачу рабочей жидкости в штоковую полость гидроцилиндра 9 подачи. При перемещении штока гидроцилиндра 9 подачи происходит перемещение подвижной секции 2 вместе с зафиксированной на ней кареткой 5 по направляющим 3 основания 1. Во время указанного перемещения скважинообразующий инструмент будет продолжать образование скважины в грунте и в конце указанного перемещения устройство займет положение, показанное на фиг.4. Затем устройство переводится описанным выше образом в положение, изображенное на фиг.7, наращивается очередная буровая штанга, и цикл образования скважины в грунте повторяют до образования в грунте скважины необходимой длины.

С помощью устройства для образования скважин можно осуществить расширение скважины путем перемещения по образованной пионерной скважине в обратном направлении расширителя.

Формула изобретения

1. Устройство для образования скважин в грунте, включающее станину, каретку для размещения привода скважинообразующего инструмента и, по меньшей мере, один гидроцилиндр подачи, отличающееся тем, что станина выполнена в виде основания и установленной на основании с возможностью продольного перемещения подвижной секции с направляющими, а каретка установлена на подвижной секции с возможностью продольного перемещения по ее направляющим, при этом основание и подвижная секция кинематически связаны между собой посредством гидроцилиндра подачи, причем каретка установлена с возможностью фиксации на подвижной секции при нахождении ее в крайних положениях и с возможностью фиксации на основании при раздвинутом положении основания и подвижной секции.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что основание выполнено с приспособлением для фиксации станины в грунте.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что основание выполнено с приспособлением для изменения угла его наклона.

РИСУНКИ

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