Оборудование для зондирования слабых грунтов
Изобретение может быть использовано при инженерных изысканиях и отборе проб минеральных отложений. Целью изобретения является повышение надежности и сокращение времени разъединения штанг. Оборудование включает в себя штанги /Ш/ с образующими между собой замковое соединение ниппелями и муфтами. В полости Ш размещен фиксирующий элемент, а на ее теле выполнена продольная канавка с радиальным отверстием для размещения штыря размыкания. В комплект оборудования входит узел размыкания с кинематически связанными между собой втулками скобами и пружинами. Соединение Ш осуществляется при введении ниппеля в муфту, после чего срабатывает фиксирующий элемент. Размыкание осуществляется при подъеме Ш после попадания штыря размыкателя в отверстие Ш и срабатывания связанных между собой втулок скоб и пружин. За счет механизации процесса разъединения сокращается время на разборку Ш. Оборудование также позволяет осуществлять подъем Ш без их рассоединения. 14 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4455720/03 (22) 05.07.88 (46) 15.07.91. Бюл. № 26 (71) Калининский политехнический институт (72) Г.З, Мазанов (53) 622,24.05(088.8) (56) Фишман И,Л, и др. Описание бурового станка 6СВ-3, М.: Недра, 1968, с. 85-90. Авторское свидетельство СССР ¹ 618547, кл, Е 21 В 17/046, 1977. (54) ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЗОНДИРОВАНИЯ СЛАБЫХ ГРУНТОВ (57) Изобретение может быть использовано при инженерных изысканиях и отборе проб минеральных отложений. Целью изобретения является повышение надежности и сокращение времени разъединения штанг. Оборудование включает в себя штанги (LLI) с Изобретение относится к буровой технике и предназначено для использования при зондировании, стратиграфическом бурении и отборе проб торфа, сапропеля и минеральных отложений, а также при инженерных изысканиях на слабых грунтах путем вдавливания измерительных зондов с применением фрикционного механизма подачи бурового инструмента, и может быть использовано при вращательном, ударном и ударно-вращательном бурении, Цель изобретения — повышение надежности и сокращение времени разъединения штан г. На фиг. 1 и 2 схематично показано оборудование для зондирования; на фиг. 3 и 4 — штанга для зондирования слабых грунтов; на фиг. 5 — узел для раэмыкания замкового соединения штанг; на фиг. 6 — вид А на фиг. „„Я „„1663175 А1 образующими между собой замковое соединение ниппелями и муфтами. В полости Ш размещен фиксирующий элемент, а на ее теле выполнена продольная канавка с радиальным отверстием для размещения штыря раэмыкания. В комплект оборудования входит узел размыкания с кинематически связанными между собой втулками скобами и пружинами. Соединение Ш осуществляется при введении ниппеля в муфту, после чего срабатывает фиксирующий элемент. Размыкание осуществляется при подъеме Ш после попадания штыря размыкателя в отверстие Ш и срабатывания связанных между собой втулок скоб и пружин, За счет механизации процесса разъединения сокращается время йа разборку LLI. Оборудование также позволяет осуществлять подъем Ш без их рассоединения. 14 ил. 5; на фиг. 7 и 8 — схема соединения штанг на фиг, 9 — 14 — схема размыкания штанг с помощью узла размыкания, Оборудование для зондирования слабых грунтов включает в себя штангу 1, к которой присоединены ниппель 2 и муфта 3, образующие между собой замковое соединение при сочленении штанг в процессе бурения. Ниппель и муфта сопрягаются между собой по профильным поверхностям соответственно 4 и 5. В полости муфты на оси 6 расположен подпружиненный пружиной 7 фиксирующий элемент 8 с зацепом 9, который взаимодействует с ответной поверхностью 10 ниппеля. В теле штанги 1, входящей в состав оборудования, имеется радиальное отверстие 11, в котором размещается штырь 12 узла для раэмыкания замкового соединения, 1663175 взаимодействующий с хвостовиком 13 зацепи 9. Штанга 1 выполнена с продольной канавкой 14, размещенной по ее образующей, которая совпадает с радиальным отверстием 11 в теле штанги, причем штырь 12 узла размыкания расположен в этой продольной канавке. Узел размыкания оборудования выполнен в виде установленных на основании 15 с помощью подшипника 16 качения и свя.занных с ним возвратной пружиной 17 втулок: верхней 18 и нижней 19, Втулки концентрично установлень1 относительно штанги 1 и расположены с возможностью перемещения по вертикали относительно одна другой. Два штока 20 с пружинами 21 сжатия, обеспечивающих их взаимодействие с нижней втулкой 19, расположены диаметрально относительно втулок. Верхняя втулка 18 имеет подпружиненную относительно нее в радиальном направлении пружиной 22 скобу 23 со штырем 12 размыкания в средней части. По краям скобы 23 размещены наклонные консоли 24. С нижней втулкой 19 жестко связаны наклонные размыкатели 25, расположенные с воэможностью взаимодействия со скобой 23, например, через отжимные цапфы 26, Для соединения буровых штанг (фиг. 7 и 8) необходимо сориентировать их относительно другдруга по профильным поверхностям 4 и 5 и ввести ниппель 2 соединяемой штанги внутрь осевого отверстия муфты 3 предыдущей штанги, при этом фиксирующий элемент 8 в результате взаимодействия со скосом 27 начнет поворачиваться на оси 6, отводя зацеп 9 к противоположной стенке муфты, одновременно сжимая пружину 7, В момент совпадения зацепа 9 с радиальным отверстием 28 ниппеля 2 зацеп под действием сжатой пружины 7 вернется в исходное положение и он войдет в радиальное. отверстие 28 — замковое соединение замкнуто. Профильные поверхности 4 и 5 служат для передачи крутящего момента при вращении штанг и осевого усилия при их заглубления, а также для ориентирования штанг при их соединении, Осевое. усилие при подъеме воспринимается контактирующими между собой в замкнутом состоянии зацепом 9 и поверхностью 10 ниппеля 2. Оборудование работает следующим образом. Размыкание быстроразъемного замкового соединения осуществляется с помощью узла размыкания, B исходном положении (фиг. 9 и 10) охватывающие штангу втулки 18 и 19 поджаты одна к другой пружинами 21 с помощью штоков 20, при этом нижние торцы штоков контактируют с крышкой подшипника 16 и прижаты к ней усилием предварительно растянутой 5 пружины 17, Штырь 12 через втулку 18 при-. жат пружинами 22 к штанге, а его сферическая головка расположена в углублении продольной канавки 14, При подаче штанг на подъем штырь 12 скользит по канавке 14, 10 а в момент совпадения с отверстием 11(фиг. 11) утапливается внутрь муфты 3 усилием предварительно сжатых пружин 22. При этом в результате взаимодействия штыря 12 с подпружиненным хвостовиком 13, головка 15 зацепа 9 выйдет иэ радиального отверстия 28 — замковое соединение разомкнется, кроме этого,эа счет смещения скобы 23 в сторону верхней втулки 18, сблизятся,отжимные цапфы 26с наклонными раэмыкате20 лями 25. С этого момента (фиг. 12), продолжая движение вверх, колонна штанг увлекает за собой скрепленные с нею штырем 12 втулки 18 и 19, растягивая при этом возвратную пружину 17, Замковое соедине25 ние в этот период остается разомкнутым и штанги могут быть разъединены, для чего необходимо отделяемую штангу 29 сместить вверх относительно предыдущей. При дальнейшем движении штанг сила растяже30 ния возвратной пружины 17 возрастает, и когда она достигнет величины, равной сумме сил предварительного сжатия пружин 21 и сил предварительного сжатия пружин 22, втулка 19, продолжая движение 35 вверх, начнет отставать (фиг. 13) от верхней втулки 18, при этом ее наклонные размыкатели 25, контактирующие с отжимными цапфами 25, будут смещать скобу 23 раэмыкания в сторону, противоположную 40 штанге, выводя из отверстия 11 штырь 12. Когда сила растяжения возвратной пружины 17 (фиг. 14) достигает величины, равной сумме сил полного сжатия пружин 21 и сил полного сжатия пружин 22, нижняя втул45 ка 19 отстанет от верхней втулки 18, а скоба 23 в результате взаимодействия отжимных цапф 26 с наклонными размыкателями 25 сместится в сторону, противоположную штанге, и полностью выведет штырь 12 из 50 отверстия 11, штанги замкнутся, втулки 18 и 19 со скобой 23 под действием возвратной пружины 17 вернутся в исходное положение (фиг. 9 и 10), а пружины 21, размещенные на штоках 20, самортиэируют при 55 ударе штоков о крышку подшипника, Цикл закончен, При повторном бурении, когда нет необходимости в разъединении штанг,штырь 12 выводят из продольной канавки 14, в этом случае он скользит по наружной повер1663175 хности штанг; не и опадая в отверстия 11 для их размыкания, При подаче штанг на заглубление (фиг. 1 и 2), в случае попадания штыря 12 в отверстие 11 выведение его оттуда осуществляется следующим образом. Скреп- 5 ленные с колонной заглубляемых штанг штырем 12 втулки 18 и 19 опускаются со штангами, а опирающиеся на крышку подшипника 16 штоки 20 остаются неподвижными, при этом набегающие на головки 10 штоков 20 наклонные консоли 24 смещают скобу 23 в сторону, противоположную штанге, и когда втулки 18 и 19 (фиг. 2) сместятся вниз относительно головок штоков 20„ штырь 12 будет полностью выведен из от- 15 верстия 11. При выполнении торфоразведочных работ, когда при сравнительно малой глубине бурения (средняя глубина бурения составляет 5 м), эти работы выполняются на боль- 20 шом числе пунктов, удаленных друг от друга на небольшом расстоянии от 100 до 1000 м, и на каждом пункте необходимо вновь собирать и разбирать колонну штанг, в этих условиях сокращение времени, затрачивае- 25 мого на сборкуи разборку штанг, значительно повышает производительность труда, Наибольший эффект от сокращения времени на сборку и разборку штанг достигается при выполнении зондирования или других 30 геофизических работ, когда на каждом пункте выполняется одно заглубление с последующим переездом на следующий пункт. Использование предлагаемого устройства позволяет соединять и разъединять 35 штанги во время бурения (без прекращения их подачи), при этом время пребывания на каждом пункте бурения зависит только от скорости подачи, кроме этого ввиду малых трудозатрат, зондирование, отбор проб и 40 другие геофизические операции, связанные с бурением, могут выполняться одним работником, Формула изобретения Оборудование для зондирования слабых грунтов, включающее в себя замковое соединение штанг, содержащее сопрягаемые между собой по профильным поверхностям ниппель и муфту и расположенный на оси в полости муфты подпружиненный фиксирующий элемент с зацепом для взаимодействия с ответной поверхностью ниппеля, и узел для размыкания замкового соединения, содержащий штырь размыкания, размещенный в радиальном отверстии тела штанги для взаимодействия схвостовиком зацепа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и сокращения времени разъединения штанг, узел размыкания выполнен в виде установленных на основании с помощью подшипника качения и связанных с ним возвратной пружиной двух втулок, концентрично установленных относительно штанги и расположенных с возможностью перемещения по вертикали одна относительно другой, диаметрально расположенных относительно втулок двух штоков с пружинами сжатия для взаимодейстия с нижней втулкой, подпружиненной в радиальном направлении относительно верхней втулки скобы со штырем размыкания в средней части и наклонными консолями по краям и жестко связанными с нижней втулкой наклонными размыкателями, расположенными с возможностью взаимодействия со скобой, причем штанги выполнены с продольной канавкой, размещенной по образующей, совпадающей с радиальным отверстием, а штырь размыкания расположен в продольной канавке. 1663175 1663375 1663175 1663175 ЩГ ff 1663175 1б63175
