Шнековый бур для проходки скважин

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ ;оюз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) 3аявлено 130380 (21) 2892940/22-03 c присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 151 81, Бюллетень И946

Дата опубликования описания 15. 12. 81 (53)М. Кл.

Е 21 В 7/24

E 02 F 5/20

Государственный коинтет

СССР по делан нзобретеннй н открытий (53) УДК622.232:621. .879.41(088.8) В.И. Балов нев, М.Б. Белькинд, A.С. Головачев, А. Б. Ермилов и С.А.Макаров (72) Авторы изобретени я

Московский автомобильно-дорожный институт, Всесоюзный научно-исследовательский институт транспортного строительства и Могилевский машиностроительный институт (71) Заявители (54) ШНЕКОВЫЙ БУР ДЛЯ ПРОХОДКИ СКВАЖИН

Изобретение относится к строительству, в частности к машинам для образования скважин в мерзлых грунтах, и может быть использовано в строительстве для проходки скважин в мерзлых грунтах под опоры линий коммуникаций.

Известно устройство для разрушения грунта высоким импульсным давлением газа, содержащее винтовую лопасть, трубчатую штангу с радиальными выхлопными отверстиями и средства для подачи сжатого газа, включающие емкость, образованную внутри штанги, и подпружиненный управляющий кла- 15 пан (1).

Недостатком устройства является невозможность его применения для бурения цилиндрических скважин и удаления из них разрушенного грунта 20 так как данное устройство обеспечивает только ямное разрушение грунта в виде воронки конической формы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату 2з к изобретению является устройство, включающее забурник, шнековую буровую полую штангу, средства для подачи сжатого газа, сообщающиеся с полостью шнековой буровой штанги, воз- 30 духоподводящие каналы с выхлопными отверстиями (2) .

Недостатком устройства является низкая производительность проходки

;скважин большого диаметра в мерзлых грунтах, так как при этом большая часть подводимой энергии затрачивается не на транспортировку разрушенного грунта винтовыми лопастями, а на скалывание грунта буровой коронкой.

Цель изобретения — повышение производительности процесса бурения скважин большого диаметра в мерзлых грунтах путем импульсного разрушения грунта сжатым газом высокого давления.

Указанная цель достигается тем, что устройство, включающее забурник, шнековую буровую полую штангу, средства для подачи сжатого газа, сообщающиеся с полостью шнековой буровой штанги, воздухоподводящие трубопроводы с выхлопными отверстиями, снабжено шнековой трубой меньшего диаметра, чем шнековая штанга, к которой она присоединена, и механизмом разрушения грунта высоким импульсным давлением газа, встроенным в шнековую трубу над забурником, при этом

889821

55 воэдухоподводящие трубопроводы расположены радиально снизу. на шнековых лопастях трубы противоположно друг другу и сообщены с механизмом разрушения грунта высоким импульсным давлением газа. ,5

Кроме того, механизм разрушения грунта высоким импульсным давлением газа выполнен из подпружиненного клапана, установленного в шнековой трубе над забурником с возможностью ограниченного перемещения и перекрытия выходных отверстий воэдухоподводящих- трубопроводов„ и опорных пластин, жестко закрепленных на концах шнековых.лопастей трубы под углом к продольной оси шнекового бура, на которых .выполнены отверстия, совпадающие с выхлопными отверстиями воздухоподводящих трубопроводов.

На фиг. 1 показан шнековый бур для проходки скважин, общий вид; на фиг. 2 — то же, продольный разрез; на фиг. 3 — вид A на фиг. 1.

Шнековый бур для проходки скважин содержит буровую штангу 1 со шнековыми .лопастями 2; образующими двух- 25 заходный шнек, и забурник 3 в нижней части. Над забурником 3 на трубе 4 смонтированы шнековые лопасти 5 уменьшенного по сравнению со шнековой штангой 2 диаметра, которые также обр-;.зуют двухзаходный шнек. На тыльной образующей поверхности шнековых лопастей 5 трубы 4 смонтированы радиальные трубопроводы 6 с выхлопными отверстиями 7, образованными. З5 в опорных пластинах 8, жестко закрепленных на концах шнековых лопастей 5 под углом oL к продольной оси бура (фиг, 1) . Внутри штанги 1 образована полость 9, соединенная через двухходовой кран 10 с источником сжатого газа, например компрессором высокого давления (не показан). В нижней части полость 9 соединена с трубопроводами б и снабжена подвижным клапаном ll Подклапанное пространство 12, 45 в котором установлена пружина сжатия

1,3, соединено осевым трубопроводом

14 с трехходовьж краном 15, который в свою очередь соединен с полостью 9 и атмосферой. Радиальные трубопрово- gp ды 6 смонтированы под углом Д к радиусу штанги 1, равным углу подъема дополнительных винтовых лопастей 5 (фиг. 2). В нижней части полости 9 усгановлено стопорное кольцо 16. Проходка скважин посредством шнекового бура производится следующим образом.

Посредством приводного механизма (не показан) обеспечивается вращение и вертикальное внедрение шнекового бура в массив мерзлого грунта. Забурник 3 скалывает грунт, который попадает на шнековые лопасти 5 и транспортируется ими вверх. При заглублении шнекового бура происходит б5 расклинивание пластин 8 в стенки. скважины, оставленной эабурником 3, и герметизация выхлопных отверстий 7.

Одновременно полость 9 заполняется через кран 10 сжатым газом высокого давления. Через кран 15 сжатый газ поступает также в подклапанное пространство 12. Клапан 11, поднимаясь до упора в кольцо 16, перекрывает трубопроводы 6. Затем поворотом крана 15 подклапанное пространство 12 сообщается с атмосферой; давление сжатого газа в полости 9 практически мгновенно перемеЩает вниз клапан 11, сжимая пружину 13 и обеспечивая выпуск сжатого газа иэ полости 9 через выхлопные отверстия 7 под углом вверх в виде кратковременного импульса, разрушающего мерзлый грунт. Фрагменты разрушенного грунта захватываются шнеком штанги и транспортируются на поверхность. После дальнейшего эаглубления шнекового бура цикл работы повторяется.

Изобретение позволяет снизить энергоемкость и повысить в 1,5-2 раза производительность процесса бурения скважин большого диаметра в мерзлых грунтах за счет того, что механическим способом образуется скважина малого диаметра, диаметр которой увеличивается затем посредством импульсного гаэодинамического воздействия. Ориентированные под углом ф вверх трубопроводы с выхлопными отверстиями обеспечивают передачу на буровую коронку усилий реактивной отдачи при импульсном газодинамическом разрушении грунта и способствуют выбросу фрагментов разрушенного грунта на винтовые лопасти транспортирующего шнека.

Формула изобретения

1. Шнековый бур для проходки скважин, включающий забурник, шнековую буровую полую штангу, средства для подачи сжатого газа, сообщающиеся с полостью шнековой буровой штанги

/ воэдухоподводящие трубопроводы с выхлопными отверстиями, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности бурения в мерзлых грунтах, он снабжен шнековой трубой меньшего диаметра, чем шнековая штанга, к которой она присоединена, и механизмом разрушения грунта высоким импульсным давлением газа, размещенным над забурником, при этом воэдухоподводящие трубопроводы расположены радиально снизу на шнековых лопастях трубы противоположного друг другу и сообщены с механизмом разрушения грунта высоким импульсным давлением газа.

2. Бур по и. 1, о т л и ч а ю— шийся тем, что механизм раэру889821

Составитель Л. Черепенкина

Редактор. Л.Копецкая Техред И.Гайду Корректор C. Шомак

Заказ 10917/50 Тираж 630 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 шения грунта высоким импульсным дав лением газа выполнен из подпружиненного клапана, установленного в шнековой трубе над забурником с возможностью ограниченного перемещения и перекрытия выходных отверстий воздухоподводящих трубопроводов, и опорных пластин, жестко закрепленных на концах .".шнековых лопастей трубы под углом к продольной оси шнекового бура, на которых выполнены отверстия, совпадающие с выхлопными отверстиями воздухоподводящих трубопроводов.

Ис точ ник и информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 621839, кл.E, 02 F 5/30, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

9 555224,кл. E 21 С 15/00, 1976 (прототип) .