Устройство для проходки скважин в грунте

Устройство для проходки скважин в грунте

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕ ГСЧИХ

СОЦИАЛИСТИ ЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„1161670

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

110 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3657688/22-03 (22) 26.10.83 (46) 15.06.85. Бюл. № 22 (72) Э.Л.Таран, В.Н.Власов, Ю.М.Кашин, А.Е.Умнов и С.В.Юровских (71) Штаб. военизированных горно спасательных частей Сибири и Дальнего Востока (53) 621.643.2:624.13(088.8)

{56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 383804, кл. Е 02 F 5/18, 1971.

2. Авторское свидетельство- СССР

¹- 564391, кл. Е 02 F 5/18, 1979 (прототип).

4(51) Е 02 F 5/18; F. 21 В 11/02 (.54)857) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОХОДКИ

СКВАЖИН В ГРУКТЕ; включающее корпус с пикой переменного по длине сечения и приводом импульсного хода пики, о т л и ч а ю щ е е с я. тем, что, с целью повьппения скорости проходки скважин за счет увеличения амплитуды колебаний носовой части Ники, последняя -выполнена из материала с уменьшающейся по ее длине в сторону носовой части плотностью.

2. Устройство цо п. 1, о т л ич а ю щ е е с я . тем, что пика выполнена с продольными ребрами жесткости.

1 1161

Изобретение относится к строитель= ству и может быть применено для образования скважин в грунте при прокладке подземных коммуникаций под полотном. шоссейных дорог., улиц, под 5 железнодорожными и трамвайными путями, а также при горных и горноспасательных работах в определенных горногеологических условиях.

Известно устройство ударного дей- 10 ствия для пробивания скважин к грунте, включающее корпус с установленной в нем пикой, ударник и воздухораспределительный патрубок. При этом пика жестко скреплена с корпу- !5 сом при помощи втулки, выполненной из материала более мягкого, чем материал пики и корпуса 51) .

Наиболее близким к изобретению является устройство для проходки 20

1 скважин в грунте, включающее корпус с пикой переменного по длине сечения и привод импульсного хода пики $2) .

Известным устройствам присуща 25 недостаточно высокая скорость движения из-эа наличия сил трения на пике, которые составляют 60% общего сопротивления движению.

Цель изобретения — повышение 30 скорости. проходки скважин за счет увеличения амплитуды колебаний носовой части пики.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для проходки сква35 жин в грунте, включающем корпус с пикой переменного по длине сечения и приводом .импульсного хода пики, пика выполнена из материала с уменьшающейся но ее длине в сторону носовой части плотностью.

Кроме того, пика выполнена с працольными ребрами жесткости.

На фиг..1 показано устройство с частичным разрезом,. общий вид, иа фиг. 2 — пика с ребрами жесткости,. продольный разрез, на фиг. 3— сечение А-А на фиг. 2; на фиг, 4— сечение Б-В на фиг. 2.

Устройство состоит из привода импульсного хода .пики s виде ударника 1, совершающего возвратнопоступательное движение; корпуса 2, втулки 3, пики 4-, воздухораспределительного патрубка 5 (фиг. 1).

Втулка 3 служит для согласования и плотного сочленения пики 4 и корпуса 2, Для одного и того же

670 коРпуса 2 можно иметь набор съемных пик 4, служащих для улучшения движения устройства в различных типах грунтов.

Сжатый воздух через посредство воздухораспределительного патрубка 5 приводит в движение ударник 1.

Ударник 1, совершая возвратнопоступательное движение, наносит удары по задней части пики 4, что приводит к возникновению продольных колебаний пики 4.

Для увеличения амплитуды колебательного смещения частиц (колебательной скорости частиц) пика 4 выполнена переменного сечения, например конусообразного, и переменной плотности с большей плотностью и с большим сечением со стороны ударника 1.

Принцип действия такой пики 4 основан на увеличении амплитуды колебательного смещения частиц пики 4 вследствие уменьшения ее поперечного сечения нли плотности в соответствии с законом сохранения количества движения.

Пусть в широком и более плотном сечении Б-Б плотность S площадь Ьг, скорость частиц г.„ тогда . количество движения в этом сечении на единицу длины пики 4 будет

I2 Рг 52V2

Соответственно в узком и менее плотном сечении количество движения б дет

I = y„S„v„

Из закона сохранения. количества движения следует

1 2 а из того факта, что Р2 2 получим

Ч4 >V2

Значит, увеличение амплитуды смешения будет тем больше, чем больше

1 различие диаметров или плотностей противоположных торцов пики 4..Коэффициент усиления равен отношению скоростей в узкой и широкой частях пики 4

"1 г г т Р

Как видно из приведенного соотношения, коэффициент усиления. может быть эначителем, т.е. возрастать на порядок .и более.

Это накладывает определенные требования на материал пики 4. Наилучшие материалы для пики 4 с точки зрения получения максимальной амплитуды колебательной скорости — титан и его сплавы, поскольку при достаточно большой механической прочности эти материалы обладают сравнительно низким волновым сопротивлением, а также малым коэффициентом поглощения волн.

Сечение пики лучше всего уменьшать в направлении грунта с выполнением ребер жесткости 6, а к широкому концу ребра плавно сходят на ней, чтобы у широкого конца было круглое сечение. Такое выполнение пики 4 позволит сохранить жесткость конструкции пики 4 при уменьшении ее сечения.

Сечение пики 4 может быть коническим, экспоненциальным, катеноидаль|ным и другой формы, в зависимости от конструктивного исполнения..Важно только, чтобы оно было обтекаемой формы с заостренным носиком, 1Можно, таким образом, уменьшить поперечное сечение или плотность пики 4 в направлении грунта по отдельности или делать это одновременно с целью увеличения скорости колебаний пики 4.

Кроме того, на пике 4 можно установить резонирующий колпак 7, на1616 7О 4 пример, в виде конуса, который служит механическим генератором и концентратором колебаний, возбуждаемых за счет нанесения ударов по задней

5 части пики 4 ударником 1. Резонирующий колпак 7 позволяет преобразовывать продольные колебания в поперечные и воздействовать на вокруглежащий грунт по широкой площади

1О охвата, что приводит к снижению трения на колпаке 7, а за счет этого увеличивается скорость движения устройства.

Пробивание скважин в грунте эа счет генерирования механических колебаний позволяет снижать трение на носике пики при раздвижении ею грунта. Также генерирование колебаний облегчает. раздвижение грунта пикой и головкой частью устройства, Все это, в конечном счете, ведет к повышению скорости пробивания грунта устройством.

Эффективность данного устройства заключается в том, что приведение пики 4 в возбужденное состояние с большой колебательной скоростью позволяет уменьшить трение и раздвижение грунта на носовой части уст30 ройства на ЗОЖ что является основной силой сопротивления движению.

За счет этого увеличивается скорость движения устройства, что, в конечном счете, ведет к повышению производительности труда при прокладке подземных коммуникаций.

А-A

Фиг.0

Составитель О.Попов

Редактор А.Долинин Техред З.Палий Корректор В.Синицкая

Заказ 3947/37 Тираж 649 Подписное

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