Буровой инструмент для вращательного бурения скважин
Полезная модель может найти широкое применение в строительстве при бурении скважин для несущих опор и при разработке водоносных пластов. Полезная модель представляет собой сборно-разборный буровой инструмент для бурения и увеличения диаметра скважины в процессе бурения и включает наращиваемый вал прямоугольного сечения с центрирующим наконечником внизу, на противоположных гранях которого установлены по крайней мере две муфты с резьбой, повернутые под некоторым углом к оси вала, в которые ввинчиваются оси с закрепленными на них лемехами, на нижней стороне которых могут устанавливаться рыхлители грунта в виде заостренных твердосплавных пластин или штырей. Крепежные оси могут проворачиваться в муфтах, допуская ограниченное вращение (раздвижение) лемехов. Ограничение вращения оси осуществляется стопорными гайками с резьбой, положение которых устанавливается перед началом бурения.
Полезная модель относится к строительству и может применяться при вращательном бурении скважин для несущих опор строительных конструкций и для разработки водоносных пластов.
Техническим результатом является создание более универсального бурового инструмента, снижение себестоимости и упрощение процесса бурения.
Известен буровой инструмент для вращательного бурения, включающий корпус с закрепленными на нем перьями, способными ограниченно поворачиваться вокруг своих осей, и дополнительные режущие элементы, закрепленные на перьях со стороны, противоположной основным режущим элементам (Патент РФ 
2065021, кл. Е21В 10/32, 1994 г.). При подаче бурильной колонны на забой скважины перья находятся в сдвинутом до упора положении, а дополнительные режущие элементы в работе не участвуют. При необходимости бурения скважины большего диаметра, например при заклинивании бура, меняют направление вращения бурового инструмента с оттягиванием бурильной колонны от забоя скважины. При этом за счет трения о стенки скважины происходит раздвижение перьев, а дополнительные режущие пластины внедряются в грунт, расширяя буровой канал.
Недостатком данного технического решения является то, что для конкретного бурового инструмента реализуется только два возможных диаметра скважины - минимальный или максимальный. Необходимость бурения скважин иного диаметра требует как минимум замены перьев с иными геометрическими характеристиками. К тому же попытки расширить буровой канал при заклинивании бура могут оказаться безуспешными.
Ручной бур для бурения скважин переменного сечения под фундаментные столбы описан автором патента РФ на изобретение 2160815 (кл. Е21В 7/28, 1999 г). Бур оснащался снизу накопителем грунта в виде витка шнека с отбортовкой. Расширение скважин осуществлялось откидным плугом с системой уборки/выпуска и стопорным механизмом в виде серьги, шарнирно соединенной с тягой и охватывающей вал бура Конструкция позволяла расширять скважину локально на заданной глубине, что бывает важно при заливке свай с расширяющейся внизу частью, препятствующей их выдавливанию при пучении грунта.
Устройство получилось довольно громоздким с большим количеством деталей и сложным в изготовлении, а его применение ограничено неглубокими скважинами, способными служить опалубкой при заливке фундаментных столбов.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является сборно-разборный ручной бур, содержащий наращиваемый вал из нескольких звеньев с центрирующим наконечником внизу, режущий орган в виде двух полукруглых лемехов, расположенных под углом друг к другу и зафиксированных на оси выше наконечника с резьбой (Патент РФ на полезную модель 45442, кл. Е21В 11/00, 2004 г.). Для бурения скважин различного диаметра предусмотрен набор сменных лемехов различного размера.
Недостатком данного технического решения является невозможность локально расширять буровую скважину на заданной глубине и плавно выбирать ее диаметр.
Предлагаемая полезная модель призвана устранить указанные недостатки.
Поставленная цель достигается тем, что в известном ручном буре, содержащем наращиваемый вал с центрирующим наконечником, два полукруглых лемеха, расположенных под углом друг к другу и т.д., вал имеет прямоугольное сечение (поз.1 Фиг.1), на противоположных гранях которого установлены муфты (поз.2) с резьбой, повернутые относительно оси вала под некоторым углом. В муфты ввинчиваются оси (поз.3) с закрепленными на них лемехами (поз.4), на нижней стороне которых могут устанавливаться рыхлители грунта в виде заостренных твердосплавных пластин или штырей (поз.5). Крепежные оси могут проворачиваться в муфтах, допуская ограниченное вращение (раздвижение) лемехов. Ограничителем вращения оси служит стопорная гайка с резьбой (поз.6), положение которой выбирается перед началом бурения. Вторая гайка (поз.7) на крепежной оси служит контргайкой, фиксируя положение первой. Лемеха за счет трения о грунт при бурении могут поворачиваться вместе с крепежными осями до момента упора стопорной гайки в поверхность муфты.
На фиг.1 показан общий вид бура в частично раскрытом состоянии.
Работа бурового инструмента для вращательного бурения скважин осуществляется следующим образом. При бурении скважины меньшего диаметра, под действием осевой нагрузки и крутящего момента вала, происходит внедрение лемехов в грунт. За счет трения каждая крепежная ось вместе с лемехом проворачиваются до момента упора стопорной гайки в торец муфты, раскрывая бур. По мере наполнения бур периодически поднимается и опорожняется. Для этого меняют направление вращения. При этом лемеха смыкаются, обеспечивая извлечение инструмента. При необходимости бурения участка скважины большего диаметра, например для заливки свайных подушек, достаточно до погружения бура в скважину установить в нужное положение регулировочные гайки на осях. Бур погружается в скважину на необходимую глубину в сомкнутом состоянии и начинается вращательное бурение с раскрытием лемехов на заданный угол. Далее процесс повторяется.
Для бурения глубоких скважин, например, при разработке водоносных пластов предполагается использование бурильных смесей, подача которых может осуществляться сквозь полый наращиваемый вал.
Предлагаемая конструкция упрощает бурение скважин в широком диапазоне диаметров и глубин и может применяться во многих областях строительства.
Буровой инструмент для вращательного бурения и увеличения диаметра скважины включает наращиваемый полый вал с центрирующим наконечником внизу, по крайней мере, две крепежные оси, установленные в муфты с резьбой и способные проворачиваться в них, лемеха, зафиксированные на крепежных осях, на нижней стороне которых могут устанавливаться рыхлители грунта в виде заостренных твердосплавных пластин или штырей, отличающийся тем, что вал имеет прямоугольное сечение, а крепежные оси установлены на его противоположных гранях под некоторым углом к его оси и содержат ограничительные и стопорные гайки с резьбой, позволяющие выбрать и зафиксировать угол поворота осей.
