Установка горизонтального бурения

 

А.A Старостин, А.А. Лифшиц, В.П. Станевский, А.Ф. Горбань и .Е.Г. Горель (72) Авторы изобретемня

Научно-исследовательский институт стр производства Госстроя Украинской С (7l ) Заявитель ьнаго (54) УСТАНОВКА ГОРИЗОНТАЛЬНОГО БУРЕНИЯ

Изобретение относится к строительству, а именно к устройствам для бестраншейной прокладки подземных инженерных коммуникаций, и может быть использовано при строительстве закрытых переходов любого торцового геометрического сечения под автомобильными и железнодорожными ма" .гистралями, зданиями и другими инженерными сооружениями.

Известно устройство для горизонтального бурения скважин в грунте, включающее двигатель, фрезерный рабочий орган и механизм удаления грунта, выполненный в виде полой трубы, на одном конце которой сион" тирован рабочий орган, а другой кинематически соединен с двигателем, причем на внутренней поверхности ее образованы лопасти, расположен-. ные под углом к продольной оси полой трубы. Кроме того, внутри полой трубы вдоль ее боковой поверх, ности установлена водопроводящая труба, а по периферии наружной поверхности полой трубы при помощи эксцентричных кронштейнов смонтированы роликовые опоры 11 1.

Недостатком такого устройства является то, что значительная часть энергии затрачивается на взаимное перемещение слоев грунта. Смачива1В ние грунтовых частиц ведет к их налипанию на лопастях полого транспортирующего рабочего органа. Обильное смачивание приводит к образованию пульпы, что ограничивает область д применения установки. Для осуществления проходки требуются большие усилия подачи и крутящий момент.

Возникающий реактивный момент, от рабочих органов на установку, при20 водит к вращению прокладываемой трубы относительно разрабатывающего забой рабочего органа. Кроме того, при заглублении объектов

945300 измельченного грунта, выполненным в виде пластинчатой конвейерной

to фрезы, внутри которой размещены привод установки и кинематические связи фрезерных конвейеров. Кроме того, приемное устройство выполнено в виде бесприводного желобчатого

15 ленточного конвейера и размещено в головной части установки.

Применение криволинейных цепнопленчатых, ленточных, пластинчатых и других конвейеров позволяет осу о ществить движение их рабочих ветвей по траекториям, соответствующим кривизне направляющих. Так, например, при помощи цепно-пленчатого транспортера возможно осуществить. рабочий процесс по траекториям прямоугольным трапецеидальным, треугольным и т.д.

Ленточные и пластинчатые криволинейные. конвейеры, направляющие которых расположены по дуге окружности, а рабочая грузонесущая поверхность в развернутом виде образует плоское кольцо, возможно широко использовать при устройстве круглых скважин.

Принцип работы таких конвейеров

35 можно представить следующим образом.

Перегибая плоское кольцо относительно диаметра и перемещая верхнюю ветвь относительно нижней, соблюдая параллельность по дугам, можно по4О лучить систему, перемещаемую по дуге окружности соответствующей внешнему диаметру кольца „ подобно криволинейному гусеничному ходу, Таким образом, если на несущей поверхности криволинейного конвейе45 ра разместить разрабатывающие и транспортирующие грунт элементы, то можно получить криволинейный фрезерный конвейер.

Размещение криволинейных фреэер50 инженерных сооружений различного геометрического профиля необходимость устройства круглой скважины становится нерациональной, связанной с дополнительными энерго5 затратами.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является установка горизонтального бурения, включающая базовую машину, на которой смонтировано приемное устройство, рабочий орган, выполненный в виде помещенной в защитный кожух вращаемой трубы с кольцевой фреэой на обращенном к забою торце, и винтовыми направляющими для транспортировки отработанного грунта, закрепленными на внутренней боковой поверхности трубы, в которой образованы сквозные отверстия для выброса отработанного грунта. На наружной боковой поверхности трубы закреплена винтовая секция для перемещения грунта, размещенная в образованной боковыми поверхнос" тями вращаемой трубы и защитного кожуха, сообщающейся с приемным устройством, закрепленным на удаленном от забоя конце рабочего органа j2 j.

Недостатком такой установки является то, что значительная часть энергии затрачивается на взаимное перемещение слоев грунта и их взаимодействие по всей внутренней боковой поверхности вращаемой трубы от рабочего органа до сквозных отверстий для выброса отработанного грунта.

Процесс разрушения керна происходит непрерывно, что затрудняет проходку, требует больших усилий подачи и крутящегося момента, а также приводит к возникновению реактивного момента от рабочих органов на установку, который уменьшает точность проходки и приводит к вращению прокладываемой трубы, относительно разрабатывающего забой органа. Кроме того, с помощью такой установки невозможно устройство скважин различного геометрического сечения, что приводит к дополнительным энергозатратам при прокладке объектов подземных инженерных сооружений различного геометрического профиля.

Цель изобретения - повышение эффективности работы.

Поставленная цель достигается тем, что криволинейный полый фрезерный рабочий орган выполнен в виде четного ряда криволинейных фрезерных конвейеров со встречными направлениями по траекториям движения рабочих ветвей в плоскости торцового сечения заглубляемого объекта и кинематически соединен с конвейером ных конвейеров по периметру торца заглубляемого полого объекта любого геометрического сечения с расположением рабочей ветви в сторону забоя позволяет вести разработку и одновременную транспортировку грунта к месту выгрузки, причем выгрузка грунта из конвейера в приемный желоб осуществляется за счет измена фиг.4 - объемная кинематическая схема привода транспортера измельченного грунта и криволинейного полого фрезерного рабочего органа.

Установка горизонтального бурения содержит головную часть заглубляемого объекта 1 с оголовком 2, в котором смонтированы продольный фрезер" ный конвейер 3 с цепно-пластинчатым рабочим органом 4 и рабочей ветвью

5, внутри которого на раме 6 закреплен привод 7 с соединительным валом 8, распределительным червячным редуктором 9 с червяком 10 червячным колесом 11 и спаренная закрытая цепная передача 12 привода конвейера 3 и червячными колесами !

3 и 14 с валами 15 и 16 привода ведущих звездочек 17 и 18 криволинейных, выполненных в виде гусеничного хода, фрезерных конвейеров 19 с рабочими ветвями 20, направляющие

21 которых посредством кронштейнов

22 закреплены на внутренней поверхности объекта 1.

На внутренней боковой поверхности заглубляемого объекта 1 закреплен бесприводный желобчатый ленточный конвейер 23 с приемной ветвью 24, которая принимает керй 2 грунта с грунтовым желобом 26 и измельченный грунт 27 по мере заглубления установки вглубь грунтового массива.

Установка работает следующим образом.

Заглубляемый объект 1 с оголовком

2 подают вглубь грунтового массива.

При этом крутящий момент, от привода

7 посредством вала 8 передают на червяк 10, который вращает червячные колеса 11,13 и 14 во встречных направлениях.

От червячного колеса 11 посредством спаренной закрытой цепной передачи 12 осуществляют привод продольно-фрезерного конвейера 3, который с помощью цепно-пластинчатого рабочего органа 4, разрабатывает грунт, образовывая грунтовый желоб

26, и транспортирует по нему измельченный грунт 27, поступающий ст головной части конвейера 3.

Одновременно с этим, крутящий момент от червячных колес 13 и 14, посредством валов 15 и 16, передают на ведущие звездочки 17 и 18, осуществляя привод криволинейных фрезерных конвейеров 19, рабочие ветви

5 9453 нения поверхности конвейера и центробежных сил. Применение четного ряда криволинейных фрезерных конвейеров с равными усилиями, действующими на грунтовое тело на симметричных траекториях движений по взаимно противоположным направлениям, обусловливает исключение реактивного момента от рабочих органов на установку,,что позволяет увеличивать 1О точность проходки, осуществлять проходку с минимальным коэффициентом трения, в том числе, с минимальными энергозатратами системы подачи при эксцентричном расположении осей скважины и заглубляемого объекта, а также увеличивать производительность установки за счет увеличения усилия подачи и крутящего момента на приводных звеньях рабочих орга- щ нов.

Расположение транспортера измельченного грунта в установке позволяет вести разработку забоя и одновременно транспортировать грунт, в том 25 числе, поступающий от криволинейных фрезерных конвейеров, по желобу в керне, как по элементу грузонесу.щей поверхности транспортера. Грунт при этом транспортируется вдоль боко-щ вой поверхности керна в направлении, сопутствующем его продвижению, и укладывается в закерновое пространство приемного транспортера.

Исполнение транспортера измельчен" ного грунта позволяет снизить трение . кинематической связи и привода о грунт при его разработке в направлении проходки. Кроме того, траектория и направление движения его рабочей ветви в забое обуславливает касательное к ведущей звездочке вертикальное усилие в направлении, противоположном результирующему вертикальному усилию криволинейных фрезерных конвейеров рабочего органа.

Для сохранения целостности керна, а также возможности осуществления раздельной транспортировки керна и измельченного грунта с минимальным коэффициентом трения вдоль внутренней . поверхности заглубляемого полого объекта используется желобчатый лен- точный транспортер со свободно перемещающейся верхней рабочей ветвью.

На фиг.! изображена установка горизонтального бурения, продольный дазрез, на фиг..2 - сечение А-А на фиг.!, на фиг.3 - вид Б на фиг.2;

00 6

945300

20 которых перемещаясь во встреч"

1 ных направлениях по криволинейным траекториям, разрабатывают и одновременно транспортируют измельченный грунт 27 во внутреннюю часть конвейера 3 ° При этом формируется целостный керн 25 с грунтовым желобом

26, который по мере продвижения заглубляемого объекта 1 с оголовком

2 вглубь грунтового массива, самопроизвольно укладывается на приемную ветвь 24 бесприводного желобчатого ленточного конвейера 23, а измельченный грунт 27 от конвейеров 19 поступает на грунтовый желоб 26 и совместно с измельченным грунтом

27, поступающим от головной части конвейера 3, с помощью его рабочей ветви 5 по желобу 26 керна

25, транспортируются на приемную ветвь 24 конвейера 23.

После окончания проходки керн

25 грунта удаляют с ветви 24 конвейера 23.

Таким образом, при помощи установки можно осуществить проходку повышенной точности в любых грунтах, с устройством скважин любого геометрического сечения с минимальными энергозатратами, связанными с преодолением сил трения взаимоперемещающихся грунтовых слоев, а также повысить эффективность работы установки за счет увеличения усилия подачи и крутящего момента на приводных звеньях рабочих органов, ввиду отсутствия реактивного момента от рабочих органов на установку.

Формула изобретения

1. Установка горизонтального бурения, включающая привод, фрезерный рабочий орган для разработки и транспортировки грунта, трансI6 портер измельченного грунта и приемное устройство, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения ,эффективности работы, рабочий орган выполнен в виде четного ряда криво35 линейных фрезерных конвейеров со встречными направлениями движения рабочих ветвей, кинематически соединенных с транспортером измельченного грунта, выполненным в виде, zo. пластинчатой конвейерой фрезы, внутри которой размещены привод установки и кинематические связи фрезерных конвейеров.

2. Установка по п.1, о т л u2s ч а ю щ а я с я тем, что приемное устройство выполнено в виде бестраншейного желобчатого ленточного конвейера и. размещено в головной части .установки.

30 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР " 275870, кл. E 02 F 5/18, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР зз 384998, кл. E 02 F 5/18, 1971. (прототип).

945300 аказ 5277/40 Тираж 709 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, N.-35, Раувская наб., д. 4/5

Ф илиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, Составитель О. Серегина

Редактор Н. Бобкова Техред 3. Палий Корректор.0 Макаренко