Вакуумный грунтонос

 

Использование: относится к технике производства инженерно-геологических изысканий, в частности к устройствам для отбора монолитов мягкои текучепластичных грунтов из скважин ниже и выше уровня подземных вод. Сущность изобретения заключается в том, что вакуумный грунтонос снабжен направляющей втулкой с кронштейном , установленным на крышке с зазором по отношению к продолжению наружной поверхности корпуса, а клапан выполнен сплошным в поперечном сечении и установлен с зазором по отношению к внутренней поверхности корпуса, причем крышка со стороны проходного отверстия выполнена с заостренной кромкой, шток клапана размещен во втулке, а клапан, проходное отверстие и кронштейн выполнены с такими размерами, что площади рабочей поверхности клапана, проходного отверстия, зазора между клапаном и внутренней поверхностью корпуса и зазора между кронштейном и продолжением наружной поверхности корпуса равны между собой 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sa>s 6 01 N 1/04, Е 02 0 1/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

g Ù Я@л

rvт 4

0 4 (л)

QO (л) К АВТОРСКОМУ СВИДETEjlbCTBY (21) 4832524/26 (22) 06,04.90 (46) 07,10.92. Бюл. М 37 (71) Северо-Кавказский трест инженерностроительных изысканий (72) B.Â.Äåíèñåíêî (56) Ребрик Б.М. Бурение скважин при инженерно-геологических изысканиях. М. Недра, 1973, с. 229, рис. 72. (54) ВАКУУМНЫЙ ГРУНТОНОС (57) Использование: относится к технике производства инженерно-геологических изысканий, в частности к устройствам для отбора монолитов мягко- и текучепластичных грунтов из скважин ниже и выше уровня подземных вод, Сущность изобретения заключается в том, что вакуумный грунтонос

Изобретение относится к технике производства инженерно-геологических изысканий, в частности к устройствам для отбора монолитов мягко- и текучепластичных грунтов из скважин ниже и выше уровня подземных вод.

Наиболее близким известным решением к заявляемому изобретению является вакуумный грунтонос, включающий корпус, башмак, грунтоприемную гильзу, крышку с торцевым центральным проходным отверстием и тарельчатый клапан, размещенный под крышкой на приводном штоке с возможностью осевого перемещения (см. Ребрик

Б.М, Бурение скважин при инженерно-геологических изысканиях. — М., "Недра", 1973 с.299, рис. 72), при этом на штоке закреплены направляющий диск под клапаном и!

Ы,, 1767383 А1 снабжен направляющей втулкой с кронштейном, установленным на крышке с зазором .по отношению к продолжению наружной поверхности корпуса, а клапан выполнен сплошным в поперечном сечении и установлен с зазором по отношению к внутренней поверхности корпуса, причем крышка со стороны проходного отверстия выполнена с заостренной кромкой, шток клапана размещен во втулке, а клапан, проходное отверстие и кронштейн выполнены с такими размерами, что площади рабочей поверхности клапана, проходного отверстия, зазора между клапаном и внутренней поверхностью корпуса и зазора между кронштейном и продолжением .наружной поверхности корпуса равны между собой, 3 ил. упорный диск над крышкой, клапан и направляющий диск по размерам равны внутреннему диаметру корпуса, а упорный диск — наружному диаметру крышки, причем клапан, направляющий и упорный диски имеют проходные отверстия, размещенные за пределами проходного отверстия крышки.

Недостатками йзвестного грунтоноса являются: — нарушение естественной структуры грунтов в отбираемых монолитах из-за затрудненного выхода воздуха, воды и жидкотекучей массы через проходные отверстия направляющего диска, клапана, крышки и упорного диска со сравнительно малым и роходным сечением, но соизмеримым с объемом выходящих из грунтоноса воздуха, воды и разжиженного грунта;

1767383 — усложнение конструкции грунтоноса; — повышение требований к точности изготовления сопрягаемых деталей: корпуса с клапаном и направляющим диском; — сложность и трудоемкость очистки узла клапана и деталей грунтоноса от налипшего грунта перед очередным отбором монолита-для их надежной работы (создание вакуума).

Наличие этих недостатков снижает качество отбора монолитов и ухудшает эксплуатационные характеристики известного грунтоноса.

Целью настоящего изобретения является повышение качества отбора монолитов и улучшение эксплуатационных характеристик грунтоноса.

Эта цель достигается тем, что, в отличие от известного технического решения, в заявляемом вакуумном грунтоносе, включающем корпус, башмак, грунтоприемную гильзу, крышку с центральным проходным отверстием и тарельчатый клапан, размещенный под крышкой на приводном штоке, проходящем через проходное отверстие с возможностью осевого перемещения и имеющем ограничитель хода, клапан выполнен сплошным в поперечном сечении и имеет зазор по отношению к внутренней поверхности корпуса, проходное отверстие по периметру со стороны клапана имеет заостренную кромку, а шток размещен в направляющей втулке, закрепленной на крышке с помощью кронштейна, имеющем зазор по отношению к продолжению наружной поверхности корпуса, при этом клапан, проходное отверстие и кронштейн имеют размеры, при которых площади рабочей поверхности клапана, проходного отверстия, зазора между клапаном и внутренней поверхностью корпуса и зазора между кронштейном и продолжением наружной поверхности корпуса равны между собой, Указанная совокупность признаков заявляемого технического решения отличает

его от прототипа и обуславливает соответствие предложенного технического решения критерию "новизна", Поскольку известных технических решений со сходными признаками не обнаружено, можно сделать вывод, что заявляемое техническое решение обладает существенными отличиями и новизной, т.е. новой совокупностью конструктивных элементов, выражающейся в наличии новых узлов и деталей в сравнении с прототипом и находя- щихся во взаимосвязи с другими узлами и деталями грунтоноса, обеспечивающих достижение нового положительного эффекта.

На фиг,1 изображен грунтонос; фиг.2 и

3 — схемы оптимального соотношения элементов грунтоноса с разным конструктивным выполнением клапана и проходного

5 отверстия.

Вакуумный грунтонос состоит, из корпуса 1, башмака 2, грунтоприемной гильзы 3, крышки 4 с центральным проходным отверстием 5 и тарельчатого клапана 6, разме10 щенного под крышкой на приводном штоке

7, проходящем через проходное отверстие

5, Для упрощения конструкции грунтоноса и очистки крышки 4 и проходного отвер15 стия 5 от грунта после отбора монолитов приводной шток 7 размещен в направляющей втулке 8, закрепленной на крышке 4 с помощью кронштейна 9.

Для гарантированного открытия про20 ходного отверстия 5 при погружении грунтоноса в грунт и его закрытия при извлечении и подъеме грунтоноса с монолитом приводной шток 7 в направляющей втулке 8 размещен с возможностью осевого

25 знакопеременного перемещения и выполнен с ограничителем 10 хода нижнего положения, Для предотвращения нарушения естественной структуры грунтов во время отбо30 ра монолитов путем создания наиболее оптимальных условий для выхода из корпуса 1 воздуха, воды и жидкотекучей массы, способствующих исключению противодавления на монолиты, между клапаном 6 и

35 внутренней поверхностью корпуса 1 выполнен зазор 11, а между кронштейном 9 и продолжением наружной поверхности корпуса 1 — зазор 12, при этом клапан 6, проходное отверстие 5 и кронштейн 9 имеют

40 размеры, при которых рабочая площадь

{$кл) клапана 6, площадь ($o) проходного отверстия 5, площадь ($») зазора между клапаном 6 и внутренней поверхностью корпуса 1 и площадь ($ 2) зазора между

45 кронштейном 9 и продолжением наружной поверхности корпуса 1 равны между собой, т.Е. $кл = $о = $» = $з2 (1)

-2 2 2 2

D„„— D = Do — Dm = D e — Dan

50 Окн — Окр (2) где Окл, Ош, Оо, Окв, Окн и Окр диаметры соответственно клапана, штока, проходного отверстия, внутренней поверхности корпуса, наружной поверхности корпуса и кронш55 тейна, мм, Для того, чтобы клапан 6 не проваливался в проходное отверстие 5 его диаметр (Ок) должен незначительно превышать диаметр

{Do) проходного отверстия 5, например на 5 мм, Т,е. Окл = Оо + 5 (3).

1767383

20

35

45

Подставляя (3) в (2),имеем (Do+5) — Ощ = Do — Dm = Dwe — (Do+

2 2. 2 2

5) = 0кн Dap, (4)

Для надежной герметизации полости корпуса 1 при перекрытии клапаном 6 проходного отверстия 5 клапан 6 имеет обрезиненную поверхность, а проходное отверстие 5 имеет по периметру со стороны клапана заостренную кромку 13.

Работает грунтонос следующим образом.

Грунтонос приводным штоком 7 закрепляют на буровой штанге, опускают в скважину и погружают в забой. При погружении грунтоноса режущее лезвие башмака 2 вырезает из грунта монолит, который поступает в полость грунтоноса, В начальный момент погружения грунтоноса приводной шток 7 перемещается в направляющей втулке 8 вниз до упора в ограничитель 10, отво дит тарельчатый клапан 6 от крышки 4 и открывает ее проходное отверстие 5, которое остается открытым в течение всей операции погружения грунтоноса, При этом воздух, вода и жидкотекучая масса через зазор 11 между клапаном 6 и внутренней поверхностью корпуса 1, проходное отверстие 5 крышки 4 и зазор 12 между кронштейном 9 и продолжением наружной поверхности корпуса 1, являющимся стенкой скважины, свободно выходят из грунтоноса наружу, без нарушения естественной структуры грунта в отобранном монолите.

После погружения грунтоноса на глубину, при которой нарушенный слой грунта на забое окажется выше верхнего торца грунтоприемной гильзы 3 грунтонос поднимают за приводной шток 7 на дневную поверхность. В начальный момент подъема грунтоноса приводной шток 7 перемещается в направляющей втулке 8 вверх до упора клапана 6 в заостренную кромку 13 крышки 4, герметично перекрывает ее проходное от- вертие 5 и остается в этом положении в течение всей операции подъема грунтоноса, При этом открытие и закрытие проходного отверстия 5 происходит одновременно соответственно с погружением и подъемом грунтоноса, не требует вмешательства буровика и гарантируется качество отбора монолита, На поверхности скважины с грунтоноса отсоединяют башмак 2, разгерметизируют корпус 1 путем незначительного утапливания приводного штока 7 и извлекают грунтоприемную гильзу 3 с монолитом, отсоединяют крышку 4 и очищают от грунта клапан 6, проходное отверстие 5 и полость корпуса 1, При этом очистка грунтоноса от грунта не вызывает затруднений.

Затем грунтонос собирают и аналогичным образом производят отбор очередного монолита.

Использование изобретения упрощает конструкцию грунтоноса, упрощает и ускоряет технологию отбора монолитов, повышает сохранность естественной структуры грунтов в отбираемых монолитах, упрощает и ускоряет очистку деталей грунтоноса от грунта и т.о. позволяет повысить качество отбора монолитов, улучшить эксплуатационные характеристики грунтоноса и получить определенный технико-экономический эффект, Формула изобретения

Вакуумный грунтонос, включающий корпус, башмак, грунтоприемную гильзу, крышку с центральным проходным отверстием и тарельчатый клапан, размещенный под крышкой на приводном штоке, проходящем через проходное отверстие с возможностью осевого перемещения и имеющем ограничитель хода, отличающийся тем, что, с целью повышения качества отбора монолитов и улучшения эксплуатационных характеристик, грунтонос снабжен направляющей втулкой с кронштейном, установленным на крышке с зазором по отношению к продолжению наружной поверхности корпуса, а клапан выполнен сплошным в поперечном сечении и установлен с зазором по отношению к внутренней поверхности корпуса, причем крышка со стороны проходного отверстия выполнена с заостренной кромкой, шток клапана размещен во втулке, а клапан, проходное отверстие и кронштейн выполнены с такими размерами, что площади рабочей поверхности клапана, проходноr0 отверстия, зазора между клапаном и внутренней поверхностью корпуса и зазора между кронштейном и продолжением наружной поверхности корпуса равны между собой.

1767383

1767383

Составитель В,Денисенко

Техред М.Моргентал Корректор О. Юрковецкая

Редактор С.Кулакова

Заказ 3543 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101