Рабочий орган для раскатки скважин

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социбнистическик

Республик (») 829816 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.07.79 (21) 2801468(22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.з

Е 02 F 5)18

Гасударственный кемитет

СССР (53) УДК 621.643..2 (088.8) Опубликовано 15.05.81. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 20.05.81 йе делам лзебретейкй и открытий

В. К. Свирщевский и А. Д. Kogатылев

1 .у " (72) Авторы изобретения

Институт горного дела Сибирского отделения АН СССР— —— (71) Заявитель (54) РАБОЧИЙ ОРГАН ДЛЯ РАСКАТКИ СКВАЖИН

Изобретение относится к технике строительства подземных коммуникаций, а именно к устройствам для раскатки скважин, и может использоваться для проходки скважин в грунтах. Известно устройство для раскатки скважин в грунте, содержащее эксцентриковый вал с установленными на нем коническими катками (1).

Недостатком этого устройства является ненадежное уплотнение зазоров между катками, которое способствует попаданию грунта внутрь устройства.

Известен рабочий орган для раскатки скважин, в котором вал представляет собой конус овального сечения, на который через тела качения-ролики или шарики-надета гибкая оболочка. При вращении и осевой подаче вала оболочка обкатывается по стенке скважины, раздвигая и уплотняя грунт (2)

Недостаток рабочего органа заключается в необходимогти прилагать осевое усилие для осуществления его подачи.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является рабочий орган для рас2 катки скважин, содержащий винтообразный конический вал и эластичную оболочку, надетую на него. При этом вал и оболочка скручены относительно продольной оси так, что угол скручивания обратно пропорционален диаметрам сечений вала. Подача такого устройства осуществляется только от крутящего момента, приложенного к его валу (3).

Недостаток устройства заключается в

10 том, что при прямом ходе возникают ощутимые осевые силы, стремящиеся вытолкнуть конический вал из оболочки назад и растянуть ее вдоль оси вследствие упора в основание вала, а при прямой подаче, например от веса штанг при вертикальной рас1 катке скважин, конический вал, вследствие малого угла при его вершине, заклинивает в оболочке. Кроме того, овальная форма сечения вала дает ограниченную площадь пятна контакта рабочего органа с грунтом, зо и ее желательно увеличить без уменьшения эксцентриситетов вала.

Цель изобретения — повышение надежности устройства и качества стенки скважины.

829816

Указанная цель достигается тем, что на валу в поперечном направлении выполнены канавки, расположенные параллельно друг другу и нормально к винтообразной поверхности вала, а на ВнутреннеЙ стороне оболочки напротив канавок выполнены кольцевые выступы, при этом контур поперечного сечения каждой канавки концентричен контуру поперечного сечения вала.

Кроме того, поперечные сечения вала имеют асимметричную форму; закругление фигуры сечения в направлении вращения ва))а при его прямом ходе имеет меньший радиус, чем закругление в направлении, противоположном вращению. Последнее выполнено радиусом раскатываемой скважины.

Контуры поперечных сечений по канавкам вала и по наружной поверхности являются кон центрич ным и.

Этим достигается надежная фиксация оболочки относительно вала в осевом направлении по всей образующей вала, невозможность заклинивания оболочки на валу, повышение качества стенки скважины вследствие увеличения пятна контакта, и ста новится возмо)кным раскатка скважин в оолее влажных грунтах.

На фиг. 1 изображен рабочий орган в скважине с продольным разрезом оболочки, обший Вид; на фиг. 2 -- сечение Л-- А на фиг. 1; на фиг. 3 — — сечение Б -Б на фиг. 1.

Стрелкой показано направление вращения вала рабочего органа при его прямом ходе, которому соответствуют расположения радиусов закругления фигуры сечения г и К.

Рабочий орган содержит конусообразный вал 1 (фиг. 1) с двумя диаметрально расположенными винтообразно скрученными лысками. Угол скручивания вала 4 (фиг. 3) обратно пропорционален диаметрам сечений вала, т.е. прогрессирует к его вершине.

Количество лысок может быть болыпе двух.

Угол скручивания у основания вала не превышает полуградуса, у вершины — 15 градусов. На поверхности вала выполнены поперечные канавки 2, pdclIQIOæcííûå нормально к его винтовой поверхности, т.е. в проекции на продольную плоскость они представляют собой восьмерки. Сечения по канавкам 3 (фиг. 21 концентричны сечениям по поверхности вала. На вал 1 свободно-поворотно надета гибкая оболочка 4, на внутренней стороне которой выполнены кольцевые выступы 5, входящие в соответственные канавки 2 вала 1. Оболочка может быть изготовлена из эластичного синтетического материала, например капрона. Высота кольцевых выступов и глубина канавок выбираются из расчета упругих свойств оболочки.

С помощью штанг или вала 6 погружного двигателя рабочий орган приводится во вращение. Поперечные сечения вала (фиг. 2, 3) образованы винтовыми лысками 7, сходящимися к вершине под углом конуса вала, и радиусами г и R. при этом сторона, в которую осуществляется вращение при прямом ходе (д, сопряжена малым радиусом r, а

5 противоположная сторона сечения — радиусом !х, равным радиусу раскатываемой скважины в каждом сенении рабочего органа. Это увеличиВает плошадь контакта рабоче о органа с грунтом без уменьшения его эксцснтриситетов 8 . Эксцентриситет вы10 бирается минимальным, 1)ipH котором возможен процесс раскатки или llpH котором резко не падает подача на один оборот вращ(.ния Вала.

15 Рабочий орган действ.ci;.:)едуюгцим обра:)ом

При Elра) )енин Hd id 1 060лочка 4, гх сенин(1. обкатывается по забою скважины. и, вследствие ви)пообразной ;1оверхности

Вала 1 и его канавок 2, обе половины обо20 лочки 4, контактирующие с грунтом, катятся IIO стенке забоя под некоторым углом вперед, ocvliIQcтвляя завинчивание рабочего органа в грунт и формируя стенку скважины. Осевая составляющая сила () от íîðмильной Р, действующей со стороны грунта, стремится вьполкнуть вал 1 из оболочки 4, чему препятствуют торцы кольцевых выступов 5 и канавок 2. Количество выступов и канавок выбирается из условия обесi ечения нормального удельного давления

ЗО на выступы от осевых усилий. Вращение вала В оболочке может происходить в масляной ванне, если не будет подобрана ан)ифрикционная пара материалов вал-оболочка.

3S !

1редложепнь.й рабочий о;)ган позволяет

)н)высить надежность его действия, улуч(нигь ка-icство стенки образованной скважины и рыс цирить диапазон использования спосооы раскатки для образования скважин щ в грунте.

Формула изобре.) ения

1. Рабочий орган для раскатки скважин, содержаший винтообразный конический вал и эластичную оболочку, надетую на него, отличаю(иийся тем, что, с целью повышения надежности устройства и качества стенки скважины, на валу выполнены канавки, расположенные параллельно друг другу и нормально к винтообразной поверхности вала,. а на внутренней стороне оболочки напротив канавок выполнены кольцевые выступь), при этом контур поперечного сечения каждой канавки концентричен контуру поперечного

55 сеч)ения Вала.

2. Орган llo и. 1, отаич.ающийся тем, что контуры поперечных сечений вала имеют асимметричнчю форму.

829816 ри8. Я

Риа. 2

Редактор М. Х

Со ома Тех е оставитель О. Серегина

Заказ 2657/8 Тираж 693 р д А. Бойкас Корректо Н. Ш ктор . выдкая

ВНИИПИ Гос а

Подписное

Государственного комитета СССР по делам изоб ет обретении и открытий

Раушская наб д 4/5 атент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Источники информации, 1. Авт принятые во внимание п" при экспертизе . Авторское свидетельство СССР № 502097, кл. Е 02 F 5/18, 1970.

2. Авт вторское свидетельство СССр № 368392, кл. Е 02 F 5/18, 1970.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2580764 кл. Е 02 F 5/18, 978.