Устройство для ввода рабочего органа в стенку скважины

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<>991036

Союз Советских

Социалистических

Уеспублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13.03.81(21) 3259802/22-03

8%3 М. Кл.з

Е 21 В 47/00 сприсоединениемэаявки HP (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий. (33)УДК,622.243т550. ,. 8 35 (088. 8) Опубликовано 230133. бюллетень Йо 3

Дата опубликования описания 23.01. 83

Ф {

A.Е.Земляк

/

У

Трест "Приднепроворгтехстрой" Минтяжс 2рсщ

Украинской CCP (72) Автор . изобретения (73) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА РАБОЧЕГО ОРГАНА

В СТЕНКУ СКВАЖИНЫ

Изобретение относится к специальным работам в строительстве и может быть использовано для исследования и изменения свойств грунтов в сква- жине различными методаии, для закладки различных элементов в стенку скважины и т.д.

Известно устройство для ввода рабочего органа (элементов) в стенку скважины, содержащее направляющую трубу с многоэвенным.механизмом, начальное звено которого соединено с рабочим органом, - конечное — со што-. ком реверсивного привода, а звенья снабжены фиксаторами ) 11.

Недостатком этого устройства является воэможность ввода рабочего органа-только в слабые грунты, что сужает область их применения.

Известно устройство для ввода рабочего органа в стенку скважины, содержащее направляющую трубу, внут-. ри которой расположен многоэвенный

,механизм с фиксатором звеньев, рабо» чий орган, соединенный с начальным звеном, шток реверсивного привода поступательного движения связан с конечным звеном, привод вращения рабочего органа, узел для введения и кзвлечения фиксаторов звеньев много-» звенного механизма g2).

Недостатком известного устройства является сложность механической передачи, включащей большое количество звеньев, необходкмых для передачи крутящего момента от штока привода к рабочему органу. Это повышает потери на трение и снижае надежность устройства в эксплуатации.

Целью изобретения является упрощение конструкции и поввааение надеж.ности.

Достигается поставленная цель . тем, что в устройстве для ввода рабочего органа s стенку скважины, содержащем направляющую трубу, внутри которой расположен .многозвенный ме2О ханиэм с фиксатором звеньев, рабочий орган, соединенный с начальным звеном,. шток реверсивного привода поступательного движения связан с конежным звеном, привод вращения рабочего органа, узел для введения и извлечения фиксаторов звеньев много; звенного механизма, привод вращения рабочего органа установлен в началь. ном звене многозвенного механизма и, связан с рабочим органом через шлицевое соединенке.

991036

При этом привод вращения рабочего органа выполнен в виде гидроцилиндра с полым поршнем, внутри которого установлен с возможностью воэвратнопоступательного движения золотник с двумя проточками, на наружной поверх ности поршня выполнено два параллельных кольцевых винтовых паза, а в стенке гидроцилиндра закреплены два полых пальца, сопряженных с кольцевыми винтовыми пазами, при этом 30 полости пальцев соединены соответст«, венно с нагнетательным и сливным трубопроводами, полости, образуемые проточками золотника, гидравлически связаны с кольцевыми винтовыми пазами и рабочими полостями гидроцилиндра, а полости между торцами золотника и телом поршня гидравлически связаны с рабочими полостями гид роцилиндра и с кольцевым .винтовым 20 лазом, соединенным со сливным трубо, проводом.

Иа фиг. 1 приведено предлагае.мое устройство, общий вид (боковая стенка направляющей трубы не показа- 25 на); на фиг. 2 - разрез А-A на фиг.1I на фиг. 3 и 4 - разрез В-Б на фиг.1 . (при разных положениях поршня гидродвигателя); на .фиг. 5 — развертка пазов, выполненных на цилиндрической поверхности поршня.

Устройство для ввода элементов в стенку скважины состоит из направля ющей трубы 1, внутри которой распо ложен многоэвенный механизм, состо- З$ ящий из звеньев 2 и 3, а также начального звена 4, шарнирно соединенных между собой. На начальном звене

4 закреплен с возможностью вращения рабочий орган 5, выполненный в виде 40 .конического нак©нечника с винтовой нарезкой. Внутри начального звена

4 установлен прМвод Вращения рабочего органа 5, например гидродвигатель, состоящий из цилиндра б, крышек 7 и 8) поршня 9 со штоком 10. Поршень 9 выполнен составным, на его боковой поверхности выполнены два параллельных кольцевых винтовых паза 11 и 12 (фиг. 5). Внутри централь, $0 ной части поршня 9 выполнено осевое отверстие, в которое помещен с возможностью поступательного перемещения золотник. Золотник имеет утолщения

13 -, 15 и протоЧки 16 и 17, образую", щие полости 18 и 19. В пазы 11 и 12: входят соответственно полые пальцы

20 и 21 . Полость пальца 20-соединена с напорным трубопроводом 22, подклю-( ченным к гидронасосу, а полость паль-, ца 21 — со сливиым трубопроводом 23.. 60

Полость 18 соединена каналом 24 с пазом 11, а полость 19 - каналом 25 с пазом 12.

tIo обе стороны золотника выполнены полости 26 ы 27, к которым под» 6$ в едены соответственно каналы 28 и

29, выходящие на цилиндрическую поверхность поршня 9. Рядом с выходами на цилиндрическую поверхность поршня 9 каналов 28 и 29 выполнены соответственно каналы 30 и 31„ соединенные с пазом 12. В поршне 9 выполнены каналы 32 и 33 так, что в моент нахождения золотника в крайем левом положении, канал 32 соединяет полость 34 с полостью 18, а канал 33 - полость 35 с полостью 19.

При нахождении золотника в крайнем правом положении канал 32 соединяет полость 34 с полостью 19, а канал 33 полость 3 5 с полостью 18. В цилинд= ре б выполнены каналы 36 и 37 так, что при нахождении поршня 9 в крайнем левом положении канал 36 соединяет, полость 35 с каналом 28, а при нахождении поршня 9 в крайнем правом положении канал 37 соединяет полость 34 с каналом 29. На внутренней поверхности цилиндра б выпол-. нены выемки 38 и 39 так, что при на-. хождении поршня в крайнем левом по.-. ложении выемка 38 соединяет каналы

29 и 31, а при нахождении поршня в крайнем правом положении выемка 39 соединяет каналы 28 и 30. В.рабочем органе 5 выполнен шлицевой паз 40, сопряженный со шлицевой головкой

41, жестко соединенной со штоком 10.

Конечное звено многозвенного механизма соединено с реверсивным приводом поступательного движения. В каждом звене 3 выполнены два отверстия, со пряженные с соответствующими отверс тиями 42 в звеньях 2. На боковых .поверхностях звеньев 3 закреплены упоры 43, между которыми проходят

Т-образные .фиксаторы 44 с кольцевыми проточками, входящие в отверстия в звеньях 3. В отверстиях 42:выполнены кольцевые проточки, в которые вставлены пружинные шайбы 45. В:вертикальной части направляющей трубы 1 до криволинейного участка последовательйо установлены клиновидные выступы 46 и клиновидные бортики 47. В горизонтальном участке направляющей трубы 1 после криволинейного участка последовательно установлены клиновидные бортики 48 и клиновидные ,выступы 49.

Ввод рабочего органа в стенку скважины при помощи устройства осуществляется следующим образом.

В исходном положении многозвенный механизм пслностью введен в направляющую трубу 1, Устройство опускается в скважину на требуемую глубину. Затем включают привод гоступательного движения многозвенного механизма, в результате чего звенья

2 " 4 перемещаются внутри направляющей трубы 1 и рабочий орган 5 упи991036 рается в стенку скважины. После этогс включают гидронасос и рабочая жидкость по напорному трубопроводу 22 и полому йальцу 20 нагнетается в паз

11 поршня 9, находящегося в крайнем левом положении (фиг. 3).. Пальцы 20 5 и 21 при этом находятся в крайнем положении (фиг; 5 ). Из. паза 11 рабо-, чая жидкость по каналу 24 попадает в полость 18. Поскольку золотник в это .время находится в крайнем левом (0 положении, рабочая жидкость из полости 18 через канал 32 нагнетается

:в полость 34. В результате этого поршень 9 перемещается внутри цилиндра 6 вправо, а .рабочая жидкость, находящаяся в полости 35 цилиндра 6, через канал 33,. полость 19, канал

25, паз 12 и полый палец 21 вытесня.ется поршнем 9 всливной трубопровод ,23.

При поступательном движении поршня 9 пальцы 20 и 21 перемещаются относительно него из положения 1 в положение u (фиг. 5) ° Затем пальцы .20 и 21 упираются соответственно в стенки 50 и 51 пазов 11 и 12, выполненных по.винтовой линии. Поскольку угол наклона выполненных параллельных пазов 11 и 12 больше угла трения, то при дальнейшем движении поршня 9 пальцы 20 и 21 перемещаются по пазам 11 и 12 до положения М, соответствующего крайнему правому положению поршня 9 (фиг. 4). Так как пальцы 20 и 21 неподвижны относительно цилиндра 6, то при переме- 3з щении относительно них поршня 9, последний поворачивается вокруг собственной оси. При движении поршня 9 из одной крайней точки в другую он поворачивается на 18ОО. Когда пор- . 40 жень 9.доходит до крайней правой точки, канал 29 совмещается с каналом 37, а канал 28 через выемку 39 соединяется с каналом 30. В результате этого рабочая жидкость из по- 45 ласти 34 по каналам 37 и 29 нагнетает-. ся в полость 26 и перемещает,золотник вправо. При этом рабочая жидкость иэ полости 26 через канал 28, выемку 39, канал 30, паэ 12 и полый палец 21 выдавливается s сливной трубопровод 23.

После ввода рабочего органа 5 на требуемую глубину в стенку скважины привод вращения (гидродвигатель) отключают, а привод поступательного движения включают в противоположном направлении. В результате этого многозвенный механизм извлекается из стенки скважины. При подходе звеньев 3 к криволинейному

После перемещения золотника в крайнее правое положение рабочая жидкость., нагнетаемая в полость 18, поступает в "Открывшийся канал 33 и из него — в полость 35. При этом поршень 9 перемещается влево и вытесняет рабочую жидкость из полости 34 через канал 32, полость 19, канал 60

25, паэ 12 -и полый палец 21 в сливной трубопровод 23. При поступательном движении поршня 9 пальцы 20 и

21 перемещаются относительно него из положения (Л в полажение 1У (фиг.5) 65

Затем они упираются соответственно в стенки 52 и 53 пазов 11 и 12, выпол-. ненных по винтовой линии, и перемещаются по ним.

При совершении хода влево поршень

9, перемещаясь относительно неподвижных пальцев 20 и 21, поворачивается еще на 180 . Когда поршень 9 доходит до крайней левой точки, канал

28 совмещается с каналом 36, а канал 29 через выемку 38 соединяется с каналом 31. В результате этого рабочая жидкость из полости 35 по каналам

36 и 28 нагнетается в полость 26 и перемещает золотник влево. При этом рабочая жидкость из полости 27 через фанал 29, выемку 38> канал 31, паз 13 и полый палец 21 выдавливается в сливной трубопровод 23. После пере- . мещения золотника,в крайнее левое положение рабочая жидкость, нагнетаемая в полость 18, поступает в открыв,шийся канал 32 и из него - в полость

34. Дальнейшие перемещения поршня 9 и золотника, происходят по описанной схеме.

Таким образом, поршень 9 совершает возвратно-поступательное и одновременно вращательное движение.

В зто время жестко соединенная со штоком 10 поршня 9 шлицевая головка

41 перемещается возвратно-поступа-. тельно относительно шлицеваго паза

40 рабочего органа 5, который вращается при этом вокруг собственной оси и ввинчивается своей наружной винтовой нарезкой s грунт. В результате приложения осевой нагрузки к многозвенному механизму и ввинчивания рабочего органа 5 в грунт, многозвенный механизм перемещается внутри направляющей трубы 1. При подъеме звеньев 3 к криволинейному участку направляющей трубы 1 клиновидные бортики 47,попадая s зазор между Т-образными фиксаторами 44 и стенками звеньев 3, извлекают фиксаторы 44 из отверстий 42. После прохождения звеньями 2 и 3 криволинейного участка направляющей трубы 1 соосность фиксаторов 44 и отверстий 42 восстанавливается и фиксаторы 44 вдавливаются клиновидными выступами 49.в отверстия 42, Таким образом, рабочий орган 5, вращаясь,. вдавливается в грунт через стенку скважины.

991036 участку направляющей трубы 1 со стороны горизонтального участка клиновидные бортики 48, попадая в зазор между Т-образнымн фиксаторами 44 и стенками звеньев 3, извлекают фиксаторы 44 иэ отверстий 42. После этого звенья 2 И 3 теряют жесткое соединение между .собой и последовательно проходят криволинейный участок направляющей трубы 1. При этом нарушается соосность отверстий 42 .и фиксаторов 44. После прохождения звеньями 2 и 3 криволинейного участка многЬзвенный механизм распрямляется, отверстия 42 и фиксаторы 44 располагаются соосно, после чего клиновидные выступи 46 вдавливают»

Фиксаторы 44 в отверстия 42. После ввода всех звеньев мноюозвенного механизма в направляющую трубу, устройство извлекают из скважины.

Таким образом, предлагаемое устройство конструктивно проще, имеет больший коэффициент передачй усилия за счет уменьшения потерь на тре ние, что повышает его эффективность. формула изобретения

1. Устройство для ввода рабочего органа в стенку скважины, содержащее направляющую трубу, внутри которой расположен многозвенный механизм с фиксаторОм звЕиьев, рабочий орган, соединенный с начальным звеном, шток реверсивного привода поступательного движения связан с конечным звеном, а привод вращения рабочего органа, узел для введения и извлечения фиксаторов звеньев много эвенного механизма, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, б целью упрощения конструкции и повьаяения надежности, привод вращения рабочего органа установлен в начальном зве5 ° не многозвенного,механизма и связан с рабочим органом через шлицевое со единение.

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что привод

10 вращения рабочего органа выполнен в виде гидроцилиндра с полым поршнем, внутри которого установлен о возможностью возвратно-поступательного движения золотник с двумя проточками, на наружной поверхности поршня выполнено два параллельных кольцевых винтовых паза, а в стенке гидроцилиндра закреплены два полых пальца, сопряженных с кольце20 выми винтовыми пазами,при этом полости пальцев соединены соответственно с нагнетательным и сливным трубопроводами, полости,.образуемые проточками золотника, гидравлическн связаны с кольцевыми винтовыми пазами и рабочими полостями гидроцилнндра, а полости между торцами золотника и телом поршня гиу(равлическц связаны с рабочими. полостями гидро,цилиндра и с кольцевым винтовым пазом, соединенным со сливным трубопроводом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

N 1. Авторское свидетельство СССР

Р 678906, кл. E 21 В 47/00, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 2883233/03, кл.Е 21 В 47/00, 1980.. 991036

Составитель И. Карбачинская

Редактор А. Шишкина ТехредМ.Гергель Корректор A- Лзятко

Заказ 88/48 Тираж 601 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета .СССР по делам изобретениЯ и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óærîðoä, ул. Проектная,4