Устройство для образования скважин с уширениями

 

Изобретение относится к горному делу и строительству и позволяет расширить те.хнологические возможности устройства путем образования скважин с уширениями. Устройство включает приводной вал 1, вер.хний 14 и нижний 10 центрирующие вальцы, установленные на подшипниках верхней 13 и нижней 9 втулок (В). Между вальцами 14 и 10 размещен раскатываюш,ий валец 20, 24 гг (Л со о оо оо

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (511 4 Е 21 В 7/28

/ ц

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

77

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3994936/22-03 (22) 17.12.85 (46) 15.06.87. Бюл. № 22 (71) Ленинградский инженерно-строительный институт (72) С. А. Волков и A. С. Фалалеев (53) 622.233.051.7 7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1139821, кл. Е 21 В 7/28, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 905414, кл. Е 21 В 7/28, 1979.

„„SU„„1317088 А1 (54) УСТРОЛСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ

СКВАЖИН С УШИРЕНИЯМИ (57) Изобретение относится к горному делу и строительству и позволяет расширить технологические возможности устройства путем образования скважин с уширениями. УстpQHcTBo включает приводной вал 1, верхний 14 и нижний 10 центрируюц(ие вальцы, установленные на подц ипниках верхней 13 и нижней 9 втулок (B). Между вальцами 14 и 10 размещен раскатывающий валец 20, 1317088 установленный на подшипнике на средней В 19. Подвижно относительно вала 1 установлена В 2 с фигурными выступами 5.

Установлена В 2 во внутренних полостях

В 13, 9 и 19. При этом В 2 имеет эксцентричную ступицу 3 с продольным каналом 7 и направляющим винтовым пазом 4 для размещения пальца 21, прикрепленного к

В 19. Винтовая линия паза 4 имеет угол подьема больше угла трения между стенками паза 4 и пальца 21. На В 2 выполнены дополнительные прямолинейные пазы, сообщающиеся с концами паза 4. Через канал 7 проходит тяга 8, скрепляющая вал и В 9. Нижняя часть вальца 10 выполнена конической формы, а на наружной его IIoверхности закреплена шнековая спираль 11.

На наружной поверхности вальца 14 закрепИзобретение относится к горному делу и строительству, а конкретно к конструкциям для образования скважин с уширениями методом уплотнения грунта для создания свайных фундаментов и анкерных устройств.

Цель изобретения — расширение технологических возможностей путем образования скважин с уширениями.

На фиг. 1 изображено устройство, продольный разрез, при образовании скважины; на фиг. 2 — то же, при раскатке уширения; на фиг. 3 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 — разрез Б-Б на фиг. 1; па фиг. 5— разрез В-В на фиг.2; на фиг. 6 — — разрез Г-Г на фиг. 2; на фиг. 7 — разрез Д-Д на фиг. 5; на фиг. 8 — разрез Е-Е на фиг. 6; на фиг. 9 разрез Ж-Ж на фиг. 8; на фиг. 10 — разрез

И-И на фиг. 8; на фиг. 11 — разрез К-К на фиг. 8.

Устройство для образования скважин с уширениями включает приводной вал 1, в пОлОсть которого Входит верхняя часть подвижной относительно вала втулки 2, имеющей эксцентричную ступицу 3 с направляющим пазом 4 в виде винтовой линии и до. полнительных прямолинейных участков в начале и конце, направленных по образующей цилиндра эксцентричной ступицы 3 под вижной втулки 2. В верхней и нижней части подвижной втулки 2 выполнены фигурные выступы 5, контактирующие с фиксаторами 6. Подвижная втулка 2 имеет расположенный по ее оси продольный канал 7, через который проходит тяга 8, скрепляющая вал 1 и нижнюю втулку. 9 нижнего центрирующего вальца 10, установленного на втулке 9 с возможностью вращения посредством

30 лена шнековая спираль 15, являющаяся продолжением спирали 11. Для скрепления вальцов 14 и !О с их В служат механизмы фиксации, выполненные в виде зубцов 12 и 16 на внутренних поверхностях вальцов 14 и 10, выступов 5 на В 2 и фиксаторов с зубцами на концах. Фиксаторы перемешаются радиально в B 13 и 9. Вращают вал 1 по линии спирали 11. После достижения необходимой глубины прекращают вращение и подают вверх В 2. Она пазом 4 скользит по пальцу 21. Совпадение направлений вращения устройства и перемещения пальца 21 снижает усилие на приводе В 2. Совмещение вращения вала 1 и увеличение эксцентриситета В 19 с вальцом 20 обеспечивает уширение с уплотнением грунта в стенки. 2 з. и. ф-лы, 11 ил.

2 подшипников (не показаны). Нижняя часть нижнего центрирующего вальца 10 выполнена конической формы, а на наружнои его поверхности закреплена шнековая спираль 1! . На конце шнековая спираль может иметь забурник (не показан). На внутренней поверхности нижнего центрирующего вальца расположены зубцы 12.

llриводной вал скреплен с верхней втулкой 13. Верхний центрирующий валец 14 установлен посредством подшипников (не показаны) на верхней втулке 13. На наружной поверхности верхнего вальца 14 закреплена шнековая спираль 15, имеющая одинаковый шаг со шнековой спиралью 11 и являющаяся ее продолжением. На внутренней поверхности верхнего центрируюшего вальца 14 расположены зубцы 16. Подвижная втулка 2 расположена зо внутренних полостях верхней 13 и нижней 9 втулок на шпонках соответственно 17 и 18. Эксцентричная ступица 3 подвижной втулки 2 расположена во внутренней полости средней втулки 19.

Раскатывающий валец 20 посредством подшипников установлен на средней втулке 19 и расположен между вальцами 10 и 14.

Во втулке 19 закреплен палец 21, входящий в направляющий паз 4. Тяга 8 соединена с валом 1 стержнем 22, установленным в поперечном пазу 23 подвижной втулки 2. Длина паза 23 равна величине перемещения подвижной втулки 2 вдоль устройства. С нижней втулкой 9 .гяга 8 соединена на резьбе посредством гайки 24.

Зубцы 12 и 16, фигурные выступы 5 и фиксаторы 6, имеющие на концах зубцы (не показаны) образуют фиксирующие ме1317088

3 ханизмы (не показаны). Фиксаторы 6 снабжены пружинами 25 для вывода их зубцов из зацепления с зубцами 12 и 16. Фиксаторы 6 установлены с возможностью радиального перемещения в верхней 13 и нижней 9 втулках и состоят из двух частей, подпружиненных между собой пружиной 26, обеспечивающей надежную фиксацию и компенсирующей зазоры и допуски на изготовление.

Все подвижные соединения устройства, контактирующие с грунтом, снабжены уплотнениями (не показаны). Винтовая линия направляющего паза 4 подвижной втулки 2 имеет угол подъема больше угла трения пальца 21 о стенки паза для снижения усиления выдвижения раскатывающего валь- 15 цa 20. Кроме того, устройство имеет два реверсируемых привода: для вращения вала 1 и для осевого перемещения подвижной втулки 2. Эти приводы расположены на базовой машине (не показаны).

Устройство для образования скважины с уширениями работает следующим образом.

Режим работы устройства выбирают в зависимости от свойств грунта. На грунтах с невысокой несущей способностью скважину образуют только уплотнением грунта в 25 стенки. В этом случае устройство работает следующим образом.

Устройство устанавливают на грунт и вращением вала 1 по направлению винтовой линии шнековой спирали 11, а затем спирали 15 ввинчивают устройство, уплотняя грунт в стенки скважины. При необходимости может быть приложено вдавливаюшее усилие, способствующее ввинчиванию устройства в грунт. После достижения необходимой глубины скважины прекращают вращение вала 1 и начинают подачу вверх подвижной втулки 2, которая пазом 4 скользит по пальцу 21. Фигурные выступы 5 подвижной втулки 2 освобождают фиксаторы 6, зубцы которых под действием пружин 25 выходят из зацепления с зубцами 16 и 12, 40 освобождая вальцы 10 и 14, при этом паз 4 скользит по пальцу 21 прямолинейным участком и раскатывающий валец 20 остается неподвижным. После освобождения от фиксаторов 6 вальцов 10 и 14 снова сооб- 45 шают вращение валу 1 и продолжают подачу вверх подвижной втулки 2. Как только паз 4 приходит на палец 21 винтовой частью, начинается выдвижение раскатывающего вальца 20, эксцентриситет которого увеличивается по мере продольного смешения вверх подвижной втулки 2, при этом вальцы 10 и 14 остаются неподвижными в грунте, удерживаемые силами трения их о грунт.

Эти вальцы как бы превращаются в подшипниковые опоры для вращающихся частей устройства. Совпадение направлений вращения устройства и перемещения пальца 21 по пазу 4, вызванного подачей вверх подвижной втулки 2, снижает усилие на приво4 де продольного перемещения подвижной втулки 2.

Совмещение вращения вала 1 и увеличения эксцентриситета средней втулки 19 с раскатывающим вальцом 20 обеспечивает уширение скважины уплотнением грунта в стенки, при этом имеет также уплотнение и у неподвижных вальцов 10 и 14 за счет выдавливания грунта в стороны. Уширение производят до заданной прочности стенок из условий отпора грунта радиальному перемещению раскатывающего вал ьца 20, что обеспечивается задаваемой величиной усилия осевой подачи подвижной втулки, поэтому уширение можно закончить до максимального выдвижения раскатывающего вальца. При отсутствии отказа выводу раскатывающего вальца 20 уширение завершают при полном его выводе в сторону.

После завершения уширения скважины подвижная втулка 2 подается вниз и посредством взаимодействия пальца 21 и винтовой части паза 4 уменьшают эксцентриситет раскатывающего вальца 20 до полной соосности последнего с центрирующими вальцами 10 и 14 при выходе пальца 21 на прямолинейный участок паза 4. При дальнейшем перемещении вниз подвижной втулки 2 ее фигурные выступы 5 начинают перемещать фиксаторы 6 до их зацепления с зубцами 12 и 16 и центрирующих вальцов 10 и 14. Вращением вала в обратную сторону по сравнению с образованием скважины устройство

«вывинчивают» из грунта, что может сопровождаться приложением некоторого усилия на извлечение его из скважины. Наличие шнековых спиралей 11 и 15 исключает обрушение грунта. Если необходимо создать в скважине несколько уширений, «вывинчивгние» устройства из грунта производят на заданную величину, и процесс образования уширения повторяют.

Прямолинейный участок направляющего паза 4 в нижней части эксцентричной ступицы 3 подвижной втулки 2 служит для обеспечения сборки и разборки устройства при его рем он та х.

При работе на грунтах с достаточно высокой прочностью, например суглинках, в которых невозможно пробурить скважину только за счет уплотнения грунта в стенку, с помощью шнековых спиралей 11 и 15 производят бурение с выемкой грунта, а затем — уширение уплотнением в стенку, при этом одновременно имеет место и уплотнение стенок скважины у центрирующих вальцев за счет пластической деформации грунта при изменении его формы.

Формула изобретения

1. Устройство для образования скважин с уширениями, включающее приводной вал, верхний и нижний центрирующие вальцы, 1317088

Ф Jz установленные на подшипниках соответственно на верхней и нижней втулках, раскатывающий валец, размещенный между верхним и нижним центрирующими вальцами и установленный на подшипнике на сред5 ней втулке, и подвижную относительно приводного вала втулку, установленную во внутренних полостях верхней, нижней и средней втулок с эксцентричной ступицей, с продольным каналом и с направляющим винтовым пазом для размещения пальца, прикрепленного к средней втулке, отличающееся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, на подвижной втулке выполнены дополнительные направляющие прямолинейные пазы, сообщающиеся с концами винтового направляющего паза, приводной вал скреплен с верхней втулкой, а нижняя часть нижнего центрирующего вальца выполнена конической формы, при этом устройство снабжено тягой, концы которой скреплены с приводным валом и с нижней втулкой, размещенной в продольном канале подвижной втулки, шнековой спиралью, закрепленной на наружной поверхности верхнего и нижнего центрирующих вальцов, и фиксирующими механизмами для скрепления верхних и нижних центрирующих вальцов с их втулками при образовании скважины и разъединения их при образовании уширения, выполненными в виде зубцов на внутренних поверхностях верхнего и нижнего центрирующих вальцов, фигурных выступов на подвижной втулке и подпружиненных фиксаторов с зубцами на концах, установленных с возможностью радиального перемещения в верхней и нижней втулках при взаимодействии с фигурными выступами для зацепления с зубцами на внутренних поверхностях верхнего и нижнего центрирующих вальцов.

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что угол подьема винтового направляющего паза больше угла трения между стенками паза и пальцем.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что шнековая спираль верхнего центрирующего вальца является продолжением шнековой спирали нижнего центрирующего вальца.

1317088

1317088

Qlgz 10

Lpgz 77

Составитель Л. Черепенкина

Редактор М. Келемеш Техред И. Верес Корректор А. Зимокосов

Заказ 2292/26 Тираж 532 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 3035, Москва, Ж вЂ” 35. Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4