Устройство для образования скважин в мерзлом грунте

Патент 909095

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Союз Советски к

Социалистические

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (909095 (6I ) Дополнительное к ввт. свмд-ву (22) Заявлено 11.07.80 (21) 2957393/22-03 с прнсоелмнеммем заявки М (51)М. Кл.

Е 21 В 7/24

Е 02 г 5/30

Ркударственный квинтет

СССР йо делам наобретеннв н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 28.02.82. Бюллетень ле 8

Дата опубликованмя опмсания 30.02.82 (З) УЙКО24 139, . 5(088.8) (72) Авторы изобретения

С. А. Макаров и В. И. Баловнев (7I) Заявители

Могилевский машиностроительный институт и Московский автомобил но-порожный инст (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ СКВАЖИН

В МЕРЗЛОМ ГРУН .

Изобретение относится к строительнопорожному машиностроению, в частности к рабочим органам машин пля образования скважин, и может найти применение в строительстве, а именно пля бурения скважин в мерзлых грунтах, а также пля

S образования скважин в прочных грунтах.

Известно устройство пля образования скважин в мерзлом грунте, сопержашее установленный на штанге пвухзахопный о сменный бур, оснашенный резцами и тер" (1 .

Непостатком известного устройства является низкая произвопительность бурения скважин в мерзлых грунтах.

Наиболее близким к преплагаемому по технической сушности и постигаемому результату является устройство пля разрушения грунта высоким импульсным пав пением газа, сопержашее рабочий наконечник, соепиненный с ни полый корпус, имеюший выхлопные отверстия, емкость пля сжатого газа и поппружиненный поршон ь, р пс по ложен н ый в верхней части полого к орпуса, оборупованн ый перепускными клапанами и соепиненный тягой с выпускным клапаном. После заглубления панного устройства открытием выпускного клапана через выхлопные отверстия обеспечивается импульсный выхлоп газа, разрушаюшего посрепством волны сжатия грунт вс круг корпуса на глубину его внедрения $2) .

Непостатком известного устройства является невозможность его применения пля бурения цилинпрических скважин. Это обусловлено тем, что устройство осуществляет только ямное разрушение грунта в випе конической воронки, пиаметр которой уменьшается с увеличением глубины. Поэтому при послепуюшем бурении не обеспечивается устойчивость стенок скважины в верхней части воронки, что привопит к их обрушению. Это объясняеrся тем, что пиаметр разрушения зпесь больше пиаметра скважины. Днам тр в рокки в нижней части меныпе пиаметра скважины, что увел чиваеr гонротивл ми установлена внутри нижней части полого корпуса 1 концентрично к нему с образованием зазоров 14 между внутренней поверхностью и цнишем его. Труба

13 жестко закреплена в полом корпусе

1 с помощью шайбы 15. На дне полого корпуса 1 установлена герметизируюшая прокладка 16, Устройство цля образования скважин в мерзлом грунте работает следуюшим образом.

Одновременно с заглублением устройства в грунт посредством приводного механизма (не показан) емкость 2 че-! рез кран 7 заполняется сжатым газом, например, от компрессора высокого давления (не показан). Поршень 8, опускаясь цо нижнего упора 9 поц давлением поступаюшего газа, перемешает вниз посрецством тяги 11 выпускной клапан

12, герметизируюший при помоши проклацки 16 емкость 2, После заглубления корпуса 1 надпоршневое пространство посредством крана 7 ссобщается с атмосферой и цавление газа над поршнем

8 практически мгновенно падает. Поршень 8, перемешаясь вверх, поц действием избыточного давления в емкости

2 открывает выпускной клапан 12, обеспечивая импульсное истечение газа из емкости 2 в зазоры 14. После запо жения и уравнивания давления на всех уров» нях зазора 14 газ импульсно истекает через выхлопные отверстия 6 в массив грунта, производя разрыхление грунта вокруг устройства. При истечении газа через большое количество выхлопньм отверстий 6, расположенных на разнесенных по высоте уровнях, вокруг полого корпуса 1 образуется обьем разрьмления, имеюший форму цилиндра. После газоцинамического воздействия массив грунта в зоне скважины теряет свою сплошность и прочность из-за образования участков разрьмления. Выполнение выхлопных отверстий 6 в сосецних уровнях со смешением на 45 (фиг. 3 и 4) позволяет улучшить разрыхленность зоны скважины по глубине за счет пространственного смешения участков разрьмления. При цальнейшем заглубленип устройства разрыхленный грунт разрабатывается резцами 4 бура 3. Удаление грунта из скважины осуществляется поцьемом и последуюшим ускоренным вращением бура 3. 3а счет центробежных сил грунт разбрасывается по дневной поверхности.

Затем цикл работы по бурению скважины повторяется.

3 909095 нослецуюшему бурению, снижая, тем самым, производительность. Кроме того, известное устройство не приспособлено цля yoàëåíèÿ грунта из скважины.

Uemь изобретения вЂ” повышение проиэвоцительности путем более эффективного разрыхления грунта вокруг загубленного корпуса.

Указанная цель цостигается тем, что устройство для образования скважин в мерзлом грунте, содержащее рабочий наГ

«онечник, соединенный с ним полый корпус, имеюший выхлопные отверстия, емкость цля сжатого газа и подпружиненный поршень, расположенный в врехней части по- 15 лого к орпуса, оборудованный перепускными клапанами и соединенный тягой с выпускным клапаном, снабжено авухзаходным буром с резцами и трубой, установленной внутри полого корпуса кон- 20 центрично к нему с образованием зазора между внутренней поверхностью и цнишем

его при этом выпускной клапан установлен в трубе с возможностью перекры-. тия зазора между низом трубы и цнишем корпуса, причем выхлопные отверстия корпуса выполнены на разных уровнях по высоте, выше которых на корпусе концентрично к нему установлен цвухза» ходный бур с резцами. 30

Кроме того, выхлопные отверстия каждого уровня смешены по отношению к выхлопным отверстиям следуюшего уровня на 450.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий виц; на фиг. 2 - то же, продольный разрез, без изображения цвухзахоцного бура; на фиг, 3 - разрез

A-А на фиг. 2; на фиг. 4 вЂ” разрез ББ HB фигВ 24 ао

Устройство цля образования скважин в мерзлом грунте соцержит полый корпус 1, на котором жестко установлены емкость 2 цля сжатого газа и asyxaaходный бур 3, оснашенный резцами 4.

K нижней части попого корпуса 1 жест ко прикреплен рабочий наконечник 5. Н нижней части корпуса 1 на разных уровнях по высоте выполнены в вице фильтров выхлопные отверстия 6. Поцача сжато50 го газа в емкость 2 обеспечивается посредством треххоцового крана 7. В верхней части полога корпуса расположен подпружиненный поршень 8, хоц которого ограничен упорами 9. Поршень

8 оборудован перепускными клапанами

10 и соецинен тягой 11 с выпускным клапаном 12, установленным подвижно в нижней части трубы 13. Труба 13!

1. Устройство цля образования скважин в мерзлом грунте, соцержещее рабочий наконечник, соециненный с ним полый корпус, имеющий выхлопные отверстия, емкость цля сжатого газа и поц- 2о пружиненный поршень, расположенный в верхней части полого корпуса, оборуаованный перепускными клапанами и соециненный тягой с выпускным клапаном, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с це- 2S лью повышения произвоцительности пу тем более эффективного разрыхления

5 9

Использование прецлагаемого устройства в сравнении с известными обеспечивает повышение произвоцительности бурения за счет прецварительного газоцинамического разрыхления грунта в зоне буримой скважины. Кроме того, сохраняются постоянными по всей глубине устойчивость стенок скважины и величина уменьшения сопротивлений бурению, что обьясняется образованием после газоцинамического возцействия цилинцрическ ого объема разрыхленного грунта.

Форму ла изобретения

09095 6 грунта вокруг заглубленного корпуса, оно снабжено цвулзахоцным буром с резцами и трубой, установленной внутри по лого корпуса концентрично к нему с об разованием зазора межау внутренней ttoверхностью и цнишем его, при этом выпускной клапан установлен в трубе с воэможностью перекрытия зазора межцу низом трубы и цнищем корпуса, причем о Ьыхлопные отверстия корпуса выношены на разных уровнях по высоте, выше которых на корпусе конпентрично: к нему установлен цвухэахоцный бур с резцами.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что выхлопные отверстия кажцого уровня смешены по.отношению к выхлопным отверстиям слецующе0 го уровня на ч5 °

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Суворов и цр. Справочное пособие по строительным машинам. Машины цля буровых и свайных работ. М., Стройизцат. 1972, вып. 4, с. 89, 91, 92, 2. Авторское свицетельство,СССР

М 621839, кл. Е 02 F 5/30, 1977 (протот п).