Устройство для образования скважин в грунте

 

Сущность изобретения: устройство содержит ведущий вал, эксцентриковые втулки, конические катки, кольца, двигатель с корпусом, приспособление для подачи устройства. Эксцентриковые втулки закреплены на ведущем валу. Продольные оси конических катков расположены под углом к продольной оси ведущего вала. Катки выполнены с выемкой на торце. Каждая выемка имеет опорную поверхность сферической формы. Кольца установлены с возможностью вращения относительно конических катков. Каждое кольцо установлено с возможностью взаимодействия своей боковой наружной поверхностью сферической формы с выемкой на торце соответствующего катка. Приспособление для подачи устройства выполнено в виде обоймы, установленной с возможностью вращения относительно корпуса двигателя. На наружной поверхности обоймы закреплена спиральная лопасть для взаимодействия с грунтом. Корпус двигателя выполнен с продольными ребрами для восприятия реактивного крутящего момента. Выходной вал двигателя соединен с приспособлением для подачи устройства через планетарный редуктор, размещенный внутри обоймы. Одно из центральных зубчатых колес планетарного редуктора кинематически связано с ведущим валом. Продольная ось обоймы расположена на продольной оси ведущего вала. Шаг спиральной лопасти не превышает t_к·i , где t_к - величина подачи катка за один оборот ведущего вала, м: i - передаточное отношение между ведущим валом и обоймой. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к строительной технике и может быть использовано для образования скважин в грунте при прокладке трубопроводов.

Известно устройство для образования скважин в грунте методом раскатки грунта, включающее конические катки и приспособление для подачи устройства [1] . К его недостаткам можно отнести ненадежность работы устройства вследствие большого сопротивления внедрения конических катов в грунт.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для образования скважин в грунте методом раскатки, включающее ведущий вал, на котором закреплены эксцентриковые втулки, конические катки, продольные оси которых расположены под углом к продольной оси ведущего вала, установленные с возможностью вращения относительно конических катков кольца, каждое из которых установлено с возможностью взаимодействия своей боковой наружной поверхности сферической формы с выполненной на торце соответствующего катка выемкой с опорной поверхностью сферической формы, и двигатель с корпусом, выходной вал которого кинематически связан с ведущим валом и с приспособлением для подачи устройства, размещенным между корпусом двигателя и концевым катком [2] . Недостатком этого устройства является малая его надежность вследствие проскальзывания конических катков из-за малого их сцепления со стенками скважины. Кроме того, оно не долговечно из-за износа сферических поверхностей катков и колец.

Целью изобретения является повышение надежности и его долговечности при работе устройства в пластичных грунтах с повышенной влажностью за счет обеспечения принудительной подачи устройства с заданным постоянным усилием и за счет разгрузки сферических поверхностей катков и колец от радиальных нагрузок.

Эта цель достигается тем, что приспособление для подачи устройства выполнено в виде установленной с возможностью вращения относительно корпуса двигателя обоймы с закрепленной на ее наружной поверхности спиральной лопастью для взаимодействия с грунтом, а корпус двигателя выполнен с продольными ребрами для восприятия реактивного крутящего момента, при этом кинематическая связь выходного вала двигателя с приспособлением для подачи устройства выполнена в виде размещенного внутри обоймы планетарного редуктора, одно из центральных зубчатых колес которого жестко соединено с обоймой, а другое центральное зубчатое колесо кинематически связано с ведущим валом, причем продольная ось обоймы расположена на продольной оси ведущего вала.

На фиг. 1 показан общий вид устройства; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 - узел II на фиг. 1.

Устройство включает ведущий вал 1, на котором закреплены эксцентриковые втулки 2, конические катки 3, продольные оси которых расположены под углом к продольной оси ведущего вала, установленные с возможностью вращения относительно конических катков 3 кольца 4, каждое из которых установлено с возможностью взаимодействия своей боковой наружной поверхностью сферической формы с выполненной на торце соответствующего катка выемкой с опорной поверхностью сферической формы, и двигатель 5 с корпусом 6, выходной вал которого кинематически связан с ведущим валом 1 и с приспособлением 7 для подачи устройства, размещенным между корпусом 6 двигателя 5 и концевым катком 3. Приспособление 7 для подачи устройства выполнено в виде установленной с возможностью вращения относительно корпуса 6 двигателя 5 обоймы 8 с закрепленной на ее наружной поверхности спиральной лопастью 9 для взаимодействия с грунтом, а корпус 6 двигателя 5 выполнен с продольными ребрами 10 для восприятия реактивного крутящего момента, при этом кинематическая связь выходного вала двигателя с приспособлением 7 для подачи устройства выполнена в виде размещенного внутри обоймы 8 планетарного редуктора, одно из центральных зубчатых колес 11 которого жестко соединено с обоймой 8, а другое центральное зубчатое колесо 12 кинематически связано с ведущим валом 1, причем продольная ось обоймы 8 расположена на продольной оси ведущего вала 1, а шаг S спиральной лопасти 9 не превышает t_k ˙ i, где t_k - величина подачи катка за один оборот ведущего вала, м; i - передаточное отношение между ведущим валом и обоймой.

При этом наружный диаметр D₁ обоймы 8 меньше D₂ + 2l, где D₂ - максимальный диаметр концевого катка 3; l - абсолютный эксцентриситет концевого катка 3.

Наружный диаметр D₁ обоймы 8 равен или меньше наружного диаметра D₃ корпуса 6 двигателя, при этом высота h₁ каждого ребра 10 для восприятия реактивного крутящего момента превышает высоту h₂ лопасти 9. Каждое кольцо 4 установлено с возможностью вращения относительно соответствующей эксцентриковой втулки 2 посредством размещенного между ними подшипника качения 13, при этом каждая эксцентриковая втулка выполнена с расположенным на ее наружной боковой поверхности со стороны смежной втулки кольцевым выступом, причем каждое кольцо установлено с возможностью взаимодействия своей внутренней поверхностью с кольцевым выступом каждой эксцентриковой втулкой. Устройство имеет уплотнительные элементы 14, каждый из которых установлен между кольцевым выступом втулки 2 и внутренней поверхностью соответствующего кольца 4. Каждый каток 3 выполнен с расположенными на его наружной боковой поверхности кольцевыми канавками (на фиг. 3 условно не показаны), расстояние между продольными осями симметрии которых по продольной оси устройства равно величине подачи катка t_k (фиг. 2) за один оборот ведущего вала.

Устройство работает следующим образом. Устройство вводится в предварительно подготовленное конусное углубление в грунте. С включением двигателя 5 крутящий момент через планетарный редуктор передается на ведущий вал 1, при этом катки 3, обкатываясь, осуществляют осевую подачу, образуя скважину.

Одновременно крутящий момент передается на обойму 8 и происходит самозавинчивание спиральных лопастей 9 в уплотненные стенки скважины и тем самым создают осевое усилие, которое способствуют задавливанию конических катков в грунт, обеспечивая таким образом постоянную скорость движения устройства в любых грунтах. Кольцевые канавки на катках улучшают сцепление катков с грунтом и тем самым повышают надежность работы устройства в переувлажненных грунтах.

Предлагаемое устройство позволит повысить надежность и долговечность работы в 1,5-2 раза.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ СКВАЖИН В ГРУНТЕ, включающее ведущий вал, на котором закреплены эксцентриковые втулки, конические катки, продольные оси которых расположены под углом к продольной оси ведущего вала, установленные с возможностью вращения относительно конических катков кольца, каждое из которых установлено с возможностью взаимодействия своей боковой наружной поверхностью сферической формы с выполненной на торце соответствующего катка выемкой с опорной поверхностью сферической формы, и двигатель с корпусом, выходной вал которого кинематически связан с ведущим валом и с приспособлением для подачи устройства, размещенным между корпусом двигателя и концевым катком, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности его работы при образовании скважин в пластичных грунтах с повышенной влажностью, приспособление для подачи устройства выполнено в виде установленной с возможностью вращения относительно корпуса двигателя обоймы с закрепленной на ее наружной поверхности спиральной лопастью для взаимодействия с грунтом, а корпус двигателя выполнен с продольными ребрами для восприятия реактивного крутящего момента, при этом кинематическая связь выходного вала двигателя с приспособлением для подачи устройства выполнена в виде размещенного внутри обоймы планетарного редуктора, одно из центральных зубчатых колес которого жестко соединено с обоймой, а другое центральное зубчатое колесо кинематически связано с ведущим валом, причем продольная ось обоймы расположена на продольной оси ведущего вала, а шаг спиральной лопасти не превышает t_k · i, где t_k - величина подачи катка за один оборот ведущего вала, м; i - передаточное отношение между ведущим валом и обоймой.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что наружный диаметр обоймы D₁ меньше D₂ + 2e, где D₂ - максимальный диаметр кольцевого катка, м; e - абсолютный эксцентриситет концевого катка, м.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что наружный диаметр обоймы D₁ равен или меньше наружного диаметра D₃ корпуса двигателя, при этом высота каждого ребра для восприятия реактивного крутящего момента превышает высоту лопасти.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждое кольцо установлено с возможностью вращения относительно соответствующей эксцентриковой втулки посредством размещенного между ними подшипника качения, при этом каждая эксцентриковая втулка выполнена с расположенным на ее наружной боковой поверхности со стороны смежной втулки кольцевым выступом, причем каждое кольцо установлено с возможностью взаимодействия своей внутренней поверхностью с кольцевым выступом каждой эксцентриковой втулкой.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно имеет уплотнительные элементы, каждый из которых установлен между кольцевым выступом втулки и внутренней поверхностью соответствующего кольца.

6. Устройство по 1, отличающееся тем, что каждый каток выполнен с расположенными на его наружной боковой поверхности кольцевыми канавками, расстояние между продольными осями симметрии которых по продольной оси устройства равно величине подачи катка за один оборот ведущего вала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3