Устройство для образования скважин в грунте

Устройство для образования скважин в грунте

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ СКВАЖИН В ГРУНТЕ, включающее корпу(р, выполненный в виде гидроцилиндра с поршнем, полый шток которого жестко связан с рабочим органом шнекового типа, отличающееся /2 // W 5 тем, что, с целью повышения КПД устройства , оно снабжено установленным в полости основного штока дополнительным поршнем со Штоком, в котором выполнены каналы, и коаксиально с ним распололданным подпружиненным относительно корпуса поршень-кулачком с опорными элементами , при этом между дополнительным поршнем и торцем рабочего органа и между основным поршнем и поршень кулачком образованы камеры рабочего хода, которые сообщены с одним кв каналов дополнительного шток-поршня, а мегвду ocHOBsibS ми и дополнительными поршнями образована камера холостого хода, которая сообшена с другим каналом дополпительноно шток-поршня. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а юш е е с я тем, что шнековая рабочего органа имеет несимметричное сечение . //1 / / /// / . J ./ / 7 /7 18 1 3 4 г у к Уу7чт- ;:хАЛ- тух: j х У/ .z: 7A/// f7/////

ССНОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄ SUÄÄ1()25812

g(ski E 02 F 5/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ .К СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3349800/29-03 (22) 03. 11.81 (46) 30.06.83. Бюл. М 24 (72) Л. Т. Дворников, В. Г. Краснов и

П. Г. Гришин (7 1) Фрунзенский политехнический институт (53) 621.643.2:624. 13(088.8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

М 523164, кл. Е 02 F 5/18, 1976

2. Авторское свидетельство СССР

N 250038, кл. Е 02 Г 5/18, 1964.!

3, Авторское свидетельство СССР

No 791904, кл. Е 02 F 5/18, 1978 (прототип ), (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ СКВАЖИН В ГРУНТЕ, включающее корпус, выполненный в виде гидроцилиндра с поршнем, полый шток которого жестко связан с рабочим органом ! шнекового типа, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения КПД устройства, оно снабжено установленным в полости основного штока дополнительным поршнем со штоком, в котором выполнены каналы, и коаксиально с ним расположенным подпружиненным относительно корпуса поршень-кулачком с опорными злементами, при зтом между дополнительным поршнем и торцем рабочего органа и между основным поршнем и поршень-кулачком образованы камеры рабочего хода, которые сообщены с одним из каналов дополнительного шток-поршня, а мел;ду оснсвнь," ми и дополнительными поршнями образована камера холостого хода, которая сообшена с другим каналом дополцптельноЖ но шток-поршня.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю. ш е е с я тем, что шнековая спираль рабоеего 00 тес нмеет сесеllMBTplll.*to& се- Е ченне.

1 10258

Изобретение относится к строительной технике и может быть использовано для образования скважин в грунте.

Известно устройство для образования скважин в грунте, которое состоит из опорной части, винтового рабочего органа с хвостиком, связанным с реверсивным приводом посредс1вом полого промежуточного вала, в полости которого установлен толкатель. В промежуточном вале выпол- 1g иены пазы, в которых размещена ось с поводками, а хвостик выполнен с пазами, с которыми взаимодействуют поводки оси (1

Для данного устройства характерно снижение эффективности его работы в рыхлых грунтах вследствие недостаточности опорных сил в рабочем органе.

Известно устройство для образования скважин при бестрецшейной прокладке труб в грунте, включающее кожух, в котором размещены домкрат, привод с автоматикой и распорное устройство, выполненное в виде шнекового винта, пронизывающего гидроццлинцр (2)

Низкая эффективность работы указанного устройства обусловленна тем, что ввинчивание шнека в грунт происходит только за счет развиваемого крутящего момента.

В слабы х грунтах это усложнит наре зание винтовой линии — будет происходить смятие (срез) грунта, а в более плотных приведет к реактивной осевой составляющей, способной сместить корпус назад.

Наиболее близким к предлагаемому

35 является устройство для образования скважин в грунте, включающее корпус, вь -, полненный в вице гицроцилиндра с поршнем, полый шток которого жестко связан с раI бочим органом шнекового типа, Поршень 4О гццроцилиндра установлен с возможностьь взаимодействия с винтовой нарезкой винта, размещенного одним концом в полом штоке и связанного другим концом со стопорным устройством. Корпус . илияпра снабжен продольными ребрами для предотвращения проворачивания в грунте, Шнековый рабочий орган имеет дополнительный виток спирали, выполненный с возможностью перемещения в направляющем пазу 31

Недостатком известного устройства является то, что продольные ребра фиксируют корпус только от проворота, но не препятствуют осевому смещению прй действии давления на задний торец цилиндра.

Зто усилие компенсируется только силами трения корпуса о стенки скважины, т.е. осевая сила внедрения рабочего органа в грунт должна быть меньше сил тре12 2 ния устройства (.корпуса с грунтом), что не всегда имеет место-и, следовательно, возможны смещения корпуса назад..

Кроме того, хотя дополнительный виток шнека при смешении позволяет эафик сировать рабочий орган, это происходит при некотором смешении рабочего органа назад, так как часть грунта, заключенного между жесткой частью шнека и подвижным дополнительным витком, будет препятствовать изменению шага дополнительного вич ка шнека.

Недостатком известного устройства является также нерациональное распределение мощности. Так, при ввинчивании рабочего органа давление действует на поршень по всему сечению цилиндра, а при подтягивании корпуса, когда происходит уплотнение грунта и сила трения корпуса о грунт значительно возрастает, на меньшую площадь поршня (общая площадь сечения поршня минус площадь сечения полого штока ) .

Указанные недостатки снижают КПД известного устройства.

Цель изобретения — повышение КПД устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство, включающее корпус, выполненный в виде гидроцилиндра с поршнем, полый шток которого жестко, связан с рабочим органом шнекового типа, снабжено установленным в полости основного штока дополнительным поршнем со штоком, в к отором выполнены каналы, и коаксиально с ним расположенным подпружиненным относительно корпуса поршень-кулачком с опорными элементами, при этом между дополнительным поршнем и торцом рабочего органа и между основным поршнем и поршень-кулачком образованы камеры рабо. чего хода, которые сообщены с одним иэ каналов дополнительного шток-поршня, а между основными и дополнительными поршнями образована камера холостого хода, которая сообщена с другим каналом дополнительного шток-поршня, Причем спираль шнека рабочего органа имеет несимметричное сечение.

Такое выполнение устройства позволяет ввинчивать рабочий орган в грунт, одновременно уплотняя его при фиксировании корпуса относительно скважины упорами, взаимодействующими с уплотненной скважиной, что повышает надежность фиксирования, и следовательно, эффективность работы устройства при внедрении рабочего органа в грунт. Так как рабочий орган охватывает корпус и корпус не соприкасается с грун12 4 к стенкам скважины и фиксируют корпус гидроцилиндра l в скважине.

Под действием жидкости на основание поршня 2 со стороны полости 15 рабоче-. го хода он начинает перемещаться по дополнительному штоку 7 вместе с основным полым штоком 3 и связанным с ним рабочим органом 4 в, сторону забоя. Сила давления жидкости в полости 14 на рабочий орган 4 ускоряет процесс надвижения рабочего органа 4 на забой. Благодаря тому, что рабочий орган 4 имеет винтовую спираль 5, он ввинчивается в грунт и при этом уплотняет его. Передвижение рабочего органа 4 происходит на полный ход основного поршня 2.

И цикл — холостой ход. Происходит переключение жидкости распределителем (не показан). Теперь жидкость от насоса по каналу 18 подается в полость 16 холостого хода. Полости 14 и 15 через канал 17 соединены со сливной магистралью.

Благодаря падению давления в полости 15 пружина 13 под действием силы сжатия, выталкивает поршень-кулачок 9 в исходное положение..Взаимодействующие с профильной поверхностью 10 поршня-кулачка 9 толкатели 11 с упорами 12 перемещаются по направлению к оси устройства.

Происходит расфиксирование корпуса гидроцилиндра 1. Под действием силы давления жидкости на дополнительный поршень 6. со стороны полости холостого хода 16 он вместе с дополнительным штоком 7 и жестко связанным с ним корпусом гидроцилиндра 1 с задней частью 8 перемещается к забою и гидроцилиндр 1 втягивается в рабочий орган 4, Рабочий орган 4 имеет спираль 5 несимметричного просиля, что создает эффект самоторможения при действии силы, направленной на вывин чивание рабочего органа из грунта. Такой силой является сила давления жидкости на основной поршень 2 со стороны цолости 16 холостого хода. Благодаря жесткой фиксации рабочего органа 4 в грунте и незначительной силе трения корпуса гидроцилиндра о стенки скважины происходит эффективный процесс подтягивания корпуса к забою. Далее цикл повторяется.

1цикл — рабочий ход. Жидкость от; 4S насоса по каналу 17 подается в полости рабочего хода 14 и 15. Полость холос/. того хода 16 связана при этом каналом 18 ро сливной магистралью. Поступающая в полость 15 жидкость воздействует на основной поршень 2 и поршень-кулачок 9.

Поршень-кулачок 9, преодолевая силу действия пружины 13 перемещается по дополнительному штоку 7 к задней части 8 гидроцилиндра 1. Толкатели 11 с упорами 12, взаимодействуя с профильной поверхностью 10 поршня-кулачка 9, перемещаются перпендикулярно оси устройства з 10258 том, то при подтягивании он испытывает незначительные силы трения о стенки сква. жины, что также повышает эффективность работы устройства. Более рациональное по сравнению с прототипом распределение мощности происходит в результате того, 5 что площадь, на которую действует жидкость при ввинчивании рабочего органа в грунт (образование и уплотнение сква жины), значительно больше площади, на которую действует жидкость при подтягивании корпуса,при незначительной силе трения корпуса о грунт.

На чертеже показано предлагаемое устройство, разрез.

Устройство состоит иэ корпуса гидроцилиндра 1 с основным поршнем 2, полый шток которого 3 жестко связан с рабочим органом 4, имеющим спираль 5

1 несимметричного профи. В полом urxoze 3 установлен дополнительный поршень 6, шток 7 которого жестко связан со съемной задней частью 8 корпуса гидроцилиндра 1. B гидроцилиндре 1 напротив основного поршня 2 установлен поршень-кулачок 9, имеющий профильную поверхность 10, с которой связаны толкатели 11 с упора- ми 12, установленные с возможностью перемещения в направлении, перпендику-, лярном оси устройства, Поршень-кулачок 9

30 установлен концентрично на дополнительном штоке 7 с возможностью осевого перемещения и подпружинен пружиной 13.

Между дополнительным поршнем 6 и торцом рабочего органа 4 и между основным поршнем 2 и поршень-кулачком 9 образо35 ваны полости рабочего хода соответственно 14 и 15, Поршни 2 и 6 образуют полость холостого хода 16. Связь гидропривода (не показан) с полостями прямого и обратного хода 14-16 осуществля40 ется с помощью каналов 17 и 18, выпол ненных в дополнительном штоке 7.

Устройство работает в два цикла.

Применение в устройстве распорных ,элементов увеличивает опорные сИлы сцеп ления, позволяя лучше закреплять устройство в скважине, что повышает эффективность его работы, Несимметричный самотормозящий профиль спирали рабочего органа позволяет ему с минимальным сопротивлением ввинчиваться в грунт, а при

Составитель О. Г, Серегина

Редактор H. Ковалева Техред Т,Фанта

Корректор J1. Бокшан

Заказ 4513/24 Тираж 673 П одписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

5 10258 подтягивании корпуса лучше .удерживаться в скважине, что также повышает эффективность работы устройства. Выполнение рабочего органа в виде цилиндра со спиралью, охватывающего корпус, позволяет значительно уменьшить силу трения корпуса о грунт, что повышает эффективность работы устройства при холостом ходе и . позволяет совместить операции ввинчивания устройства в грунт и уплотнения стенок >g скважины, что также повышает эффективность работы.

12 б

B предлагаемом устройстве при рабочем ходе, когда происходит большая затрата энергии на образование скважины путем ввинчивания рабочего органа в грунт и его уплотнения, жидкость воздействует на оба имеющихся в гидроцилиндре поршня, а при холостом ходе, когда затраты энергии значитепьно меньше, — только на поршень полого штока, т.е, происходит рациональное распределение энергии между рабочим и холостым ходом, что также повышает эффективность работы устройства.