Устройство для образования скважин в грунте

Изобретение относится к строительству, а именно к устройствам, предназначенным для бестраншейной прокладки трубопроводов, и может найти применение для устройства скрытых переходов при строительстве трубопроводов, подземных кабельных линий связи и электропередачи. Устройство содержит шнековый винт, соединенный шарнирно без возможности взаимного вращения с конусным рабочим наконечником, внутри которого установлен вибратор круговых колебаний. Вибратор круговых колебаний выполнен в виде дебаланса, установленного на опорах вращения в конусном рабочем наконечнике, и гибким валом соединен с двигателем, который установлен в дополнительном корпусе, соединенным с рабочим наконечником гибкой связью. Повышается эффективность действия устройства. 1 ил.

 

Изобретение относится к строительству, а именно к устройствам, предназначенным для бестраншейной прокладки трубопроводов, и может найти применение для устройства скрытых переходов при строительстве трубопроводов, подземных кабельных линий связи и электропередачи.

Известно устройство для образования скважин в грунте, содержащее конусный рабочий наконечник с винтовой лопастью, соединенный гибким валом с приводом, расположенным за пределами скважины [1].

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для образования скважин в грунте, содержащее шнековый винт, соединенный шарнирно без возможности взаимного вращения с конусным наконечником, внутри которого установлен вибратор круговых колебаний в виде электродвигателя с закрепленным на его валу дебалансами [2].

Недостатком известного устройства является малая эффективность работы, связанная с тем, что развиваемая дебалансами вибратора возмущающая сила расходуется не только на уплотнение (раскатывание) скважины, но и на колебания наконечника, амплитуду колебаний которого без учета колеблющейся массы грунта можно определить:

где m₀ — масса дебалансов вибратора, кг;

e₀ - эксцентриситет дебалансов, расстояние от оси вращения до центра тяжести дебаланса, мм;

m - масса колеблющихся частей наконечника, кг:

m=m₀+m₁+m₂ (2)

где m₀ - масса дебалансов, кг;

m₁ - масса корпуса наконечника, кг;

m₂ - масса электродвигателя, кг,

Расчеты показывают, что масса электродвигателя в известном устройстве составляет примерно 70% от его колеблющейся массы. Как видно из приведенных формул, с уменьшением колеблющейся массы наконечника при прочих равных условиях возрастает амплитуда его колебаний, а следовательно, интенсивность его воздействия на грунт, в результате чего возрастает скорость проходки скважины.

Цель изобретения - повышение эффективности действия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что вибратор круговых колебаний выполнен в виде дебаланса, установленного на опорах вращения в рабочем наконечнике, и соединен гибким валом с двигателем, который установлен в дополнительном корпусе, соединенным с наконечником гибкой связью.

На чертеже представлено устройство для образования скважин в грунте.

Устройство для бестраншейной проходки горизонтальных скважин в грунте содержит шнековый винт, выполненный в виде конической винтовой лопасти 1, приваренной к валу 2, который без возможности относительного осевого поворота шарниром 3 и шпонкой 4 соединен с конусным рабочим наконечником 5, внутри наконечника на опорах вращения 6 установлен дебаланс 7. Вал дебаланса через полумуфты 8 и 9 гибким валом 10 соединен с электродвигателем 11 привода дебалансов, который установлен в дополнительном корпусе 12, оснащенном стабилизаторами 13. Гибкий вал 10 помещен в гибкую оболочку 14, один конец которой через резьбовой наконечник 15 соединен с фланцем 16, закрепленным на торце рабочего наконечника 5, а второй конец гибкой оболочки 14 через опорное кольцо 17 и упорный подшипник 18 закреплен в дополнительном корпусе 12 электродвигателя 11. Кабель 19 обеспечивает питание электродвигателя.

Для осуществления проходки скважины включается электродвигатель 11, который через полумуфты 8, 9 и гибкий вал 10 передает вращение дебалансу 7. Дебаланс 7, вращаясь, создает возмущающую силу, которая через опоры 6 передается конусному рабочему наконечнику 5. Под действием этой силы конусный рабочий наконечник 5 совершает круговые колебания, уплотняя грунт в стенки скважины. Как только грунт уплотняется и диаметр скважины становится больше диаметра конусного рабочего наконечника, возникает обкатка. Конусный рабочий наконечник начинает вращаться в скважине в направлении, обратном направлению вращения дебаланса 7. Вращаясь, конусный рабочий наконечник через шаровую опору 3 и шпоночное соединение 4 передает момент валу 2 со шнековыми лопастями 1, которые, ввинчиваясь в грунт, перемещают в направлении проходки конусный рабочий наконечник 5, образуя скважину. Гибкая оболочка 14 вала 10 не препятствует обкатке рабочего наконечника 5 по скважине, так как соединена с корпусом 12 через опорное кольцо 17 и подшипник 18 и передает только осевое усилие, необходимое на перемещение корпуса 12 по скважине. Стабилизаторы 13 гасят реактивный момент, возникающий на статоре электродвигателя 11.

Выполнение вибратора круговых колебаний в виде дебаланса 7, установленного в опорах вращения 6 в конусном рабочем наконечнике 5 и соединенного гибким валом 10 с двигателем 11, который установлен в дополнительном корпусе 12, соединенным с рабочим наконечником 5 гибкой оболочкой 14, позволяет значительно снизить колеблющуюся массу наконечника, что ведет к увеличению амплитуды его колебаний, а следовательно, к интенсивности воздействия конусного рабочего наконечника на грунт. В результате этого возрастает скорость проходки скважины, снижаются удельные энергозатраты на проходку скважины. Установка двигателя в дополнительный корпус, который не подвергается действию вибрации, улучшит условия его эксплуатации, увеличит надежность и долговечность работы устройства и позволит применять для привода устройства двигатели общего назначения.

Источники информации

1. Патент США №3550698, кл. 175-57, опублик. 1970.

2. Авторское свидетельство СССР №899791 М. кл. Е 02 F 5/18, опублик. 23.01.1982 (прототип).

Устройство для образования скважин в грунте, содержащее шнековый винт, соединенный шарнирно без возможности взаимного вращения с конусным рабочим наконечником, внутри которого установлен вибратор круговых колебаний, отличающееся тем, что вибратор круговых колебаний выполнен в виде дебаланса, установленного на опорах вращения в конусном рабочем наконечнике, и гибким валом соединен с двигателем, который установлен в дополнительном корпусе, соединенным с рабочим наконечником гибкой связью.