Устройство для образования скважин в грунте

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ СКВАЖИН В ГРУНТЕ, включающее рабочий орган, двигатель вращательного действия, редуктор, шнек с опорами и обечайку , отличающееся тем, что, с целью снижения металлоемкости при проходке скважин в устойчивых грунтах, обечайка выполнена в виде набора колец, связанных друг с другом тягами, при этом опоры шнека смонтированы на кольцах посредством распорок . (Л Од ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК з(511 Е 02 F 5/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

R0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 32172?О/22-03 (22) 15.12.80 (46) 07.05.83. Бюл. № 17 (72) В. И.. Креймер (71) Институт горного дела Сибирского отделения АН СССР (53) 621.643.2.624;13 (088.8) (56) 1. Строительство городских систем газоснабжения. Стройиздат, 1976, с. 292.

2. Строительные машины и механизмы и оборудование в нефтяной и газовой промышленности. М., ЦНТИВНИИСТ, 1974, с. 46 (прототип).

„„SU„„1016451 Д (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ СКВАЖИН В ГРУНТЕ, включающее рабочий орган, двигатель вращательного действия, редуктор, шнек с опорами и обечайку, отличающееся тем, что, с целью снижения металлоемкости при проходке скважин в устойчивых грунтах, обечайка выполнена в виде набора колец, связанных друг с другом тягами, при этом опоры шнека смонтированы на кольцах посредством распорок.

Изобретение относится к технологии строительных работ и может быть использовано при проходке скважин увеличенного диаметра в грунте с отделением грунта и

его удалением за пределы скважины.

Известна установка горизонтального бурения, включающая двигатель внутреннего сгорания, редуктор, шнековый конвейер с режущей головкой, лебедку и трубу (1).

Двигатель внутреннего сгорания с редуктором находятся в приямке вне скважины и при бурении вместе со шнеком и трубой, в которой вращается шнек, подаются в сторону скважины лебедкой. Двигатель с редуктором подвешены на трубоукладчике.

Усилие резания приложено к одному концу шнека, а приводное усилие — к другому.

Шнек воспринимает значительные скручивающие и сжимающие усилия и во избежание заклинивания в трубе должен обладать большой жесткостью. Этим объясняются большие габариты и масса, .сложность конструкции установки горизонтального бурения. В то же время производительность установки невелика, так как нужны периодические перемещения привода и перенастройки для наращивания шнека после того, как очередная секция шнека входит в скважину.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для образования скважин в гру нте, включающее рабочий орган, двигатель вращательного действия, редуктор, шнек с опорами и обечайку (2).

В установке измельченный грунт удаляется шнеком, который размещают в нижней части прокладываемого кожуха в специальном стальном лотке, приваренном к стенке кожуха. При вращении шнека, который всей своей длиной опирается на лоток, требуется значительная дополнительная мощность для преодоления сопротивления трения шнека о лоток. Это также заставляет вводить токарную обработку наружной поверхности шнека во избежание значительных динамических усилий в местах контакта шнека и лотка. Наличие лотка, приваренного к кожуху, затрудняет монтаж и увеличивает расход металла. 11ри этом одновременно с проходной скважины продавливается труба (обечайка) .

Цель изобретения заключается в снижении металлоемкости устройства при проходке скважин в устойчивых грунтах.

Цель достигается за счет того, что в устройстве, включающем рабочий орган, двигатель вращательного действия, редуктор, шнек с опорами и обечайку, обечайка выполнена в виде набора колец, связанных друг с другом тягами, при этом опоры шнека смонтированы на кольцах посредством распорок.

На фиг. 1 изображена пионерная скважина, поперечное сечение; на фиг. 2 предлагаемое устройство в скважине; на

16451

1О !

2 фиг. 3 — сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4— сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 — сечение

В-В на фиг. 2.

Устройство для образования скважин включает рабочий орган, выполненный, например, в виде ударного механизма 1, располагающийся в пробиваемой им пионерной скважине 2, связанный с двигателем 3 вращательного действия. Корпус двигателя 3 соединен с корпусом механизма 1, а вал— с исполнительным элементом механизма.

Во избежание вращения ударного механизма 1 в скважине, он снабжен стабилизирующими выступами (не показаны), которые образуют щели 4 в грунте. В щелях 4 располагаются тяги 5, связывающие корпус ударного механизма 1 с ближайшим к нему кольцом 6. На дне нижней щели 4 располагается кабель 7, связывающий электродвигатель 3 с источником электроэнергии, находящимся вне скважины. Электродвигатель 3 имеет два конца вала. Вал электродвигателя 3 со стороны, противоположной ударному устройству 1, несет насадку с двумя пропеллерными ножами 8 и соединен с редуктором 9, выходной вал которого сообщает вращение шнеку 10.

Пропеллерные ножи 8 предназначены для отделения грунта и расширения скважины. На концах пропеллерных ножей 8 закреплены лопасти 11, которые используются для захвата срезанного грунта со дна скважины, его подъема и пересыпания на наклонный лоток 12, неподвижно закрепленный на кольце 6. Шнек выполнен в виде секций, которые соединены друг с другом быстроразъемными муфтами 13 и опираются своими серединами на подшипниковые опоры 14, закрепленные распорками 15 в кольцах 6. С помощью подобных распорок 16 закреплен редуктор 9.

Кольца, ближайшие к электродвигателю, и остальные соединяются между собой тягами 17, отогнутые концы которых вводятся в проушины 18, образованные на кольцах 6.

Для облегчения протягивания в скважине кольца 6 предназначены направляющие 19, а также скосы.

Устройство для образования скважин работает следующим образом.

При включении электродвигателя 3 ударный механизм 1 начинает пробивать пионерную скважину 2 и входить в нее. Стабилизирующие выступы (не показаны), образованные на ударном механизме 1, во избежание его вращения, прорезают в грунте щели 4. В дно нижней щели втягивается кабель 7. Кроме того, в прорези входят тяги 5, связывающие корпус вибрационноударного механизма 1 с ближайшим кольцом 6 и стабилизирующие его. При работе двигатель 3 сообщает вращение пропеллерным ножам 8 с лопастями 11. При некотором углублении пионерной скважины пропеллер1016451 з ные ножи 8 приходят в соприкосновение с грунтом и начинают его срезать, увеличивая диаметр скважины. Лопасти 11 подхватывают срезанный грунт, упавший на дно скважины, и перебрасывают его на наклонный лоток 12, по которому он стекает на другую сторону редуктора 9, попадает в зону действия первой секции шнека 10 и удаляется им из скважины.

Таким образом, ударно-вибрационный механизм 1, электродвигатель 3, пропеллер- 10 ные ножи 8 с лопастями 11, первое кольцо 6 с редуктором 9, наклонным лотком 12 и первой секцией шнека 10 образуют единый агрегат, самостоятельно внедряющийся в грунт и требующий специального стартового устройства для запуска и придания исходного напряжения. После того, как этот агрегат углубится в скважину настолько, что в неЕ войдет первая секция шнека, к первому кольцу 6 с помощью тяг 17 прикрепляют второе кольцо 6 со смонтированной на нем с возможностью вращения в опоре 14 второй

20 секцией шнека 10. С предыдущей секцией шнека 10 она соединяется посредством быстроразъемной муфты 13. Для наращивания шнека 10 в соответствии с правилами техники безопасности необходимо выключить 25 двигатель. После его включения работа продолжается с двумя секциями шнека. Возможно дальнейшее наращивание шнека, насколько это требуется технологией и допускается мощностью двигателя.

После окончания пробивания скважины З0 и выхода ударного механизма 3 в приямок, устройство для образования скважин вытягивается из скважины, например, с помощью лебедки и демонтируется снятием тяг 17 и секцией шнека 10.

Предлагаемое устройство не требует лотка. Шнек поддерживается на весу и не касается стенок скважины. Каждая секция шнека поддерживается посередине подшипниковой опорой, закрепленной распоркой на кольце. Поскольку шнек поддерживается подшипниками на участках малой длины своего вала, а не лотком на всей длине рабочей поверхности, сопротивление его вращению, а следовательно, вредные потери мощности, значительно меньше. Существенно облегчается работа ударного устройства 1, так как не нужно перемещать лоток с массой находящегося на нем грунта. Отпадает необходимость в домкрате.

Таким образом, кольца необходимы для установки распорок, на другом конце которых закреплен подшипник, поддерживающий вал шнека.

Устройство не предназначено для протягивания трубопровода одновременно с пробиванием скважины. Скважины далеко не всегда требуют укрепления стенок. К ним относятся скважины диаметром до одного метра в плотных невлагонасыщенных грунтах, суглинках, глинах. Устойчивы участковые вентиляционные скважины на угольных шахтах.

В некоторых случаях для повышения производительности одновременной проходки несколькнк скважин целесообразно разделить проходку скважины и затягивание в нее трубопровода. Для подобных случаев и предназначено предлагаемое устройство для пробивания скважин.

За счет указанного выполнения обечайки снижается металлоемкость конструкции в целом.

101645!

А-A

Фиг.,7 в-в

Аг. 7

Составитель О. Серегина

Редактор А. Шишкина Техред И. Верес Корректор О. Билак

Заказ 3332/31 Тираж 673 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам нзобретеннЯ и открытиЯ

ll3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4