ЛАФЕТ ДЛЯ ЗАПУСКА УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ СКВАЖИН В ГРУНТЕ Российский патент 1994 года по МПК E02F5/18 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройствам для образования выработок в грунте с силовым приводом реактивного типа, и может быть использовано при бестраншейной прокладке трубопроводов под препятствиями.

Известно стартовое устройство для устройств для образования скважин в грунте, содержащее основание с направляющими для размещения корпуса устройства для образования скважин в грунте и опорное приспособление для восприятия реактивных усилий в момент запуска устройства для образования скважин в грунте [1] .

С помощью известного стартового устройства осуществляется запуск пневмопробойника, который при движении в грунтовом массиве своим коническим передним концом уплотняет грунт, раздвигая его в стороны, и образует скважину. Известное устройство позволяет осуществлять образование скважин, диаметр которых не превышает 250 мм. Указанное ограничение по диаметру образуемой скважины существенно ограничивает область применения устройств указанного типа.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является лафет для запуска устройства для образования скважин в грунте, включающий основание с направляющим кожухом для размещения корпуса устройства для образования скважин в грунте и с опорным приспособлением [2] .

Известный из (2) лафет предназначен для запуска устройства с силовым приводом для их перемещения реактивного типа. Устройства для образования скважин в грунте такого типа позволяют образовывать выработку в грунте практически любого диаметра и неограниченной протяженности. Поскольку известный из (2) лафет осуществляет функции только направляющего приспособления при запуске устройства, то естественно возникает необходимость размещения всего силового привода, обеспечивающего перемещение устройства в грунтовом массиве непосредственно на самом устройстве для образования выработки в грунте. Увеличение массы устройства для образования скважин в грунте естественно требует и увеличения мощности самого силового привода перемещения, т. е. часть энергии, вырабатываемой силовым приводом, тратится на перемещение силового привода. Указанное обстоятельство приводит к увеличению энергоемкости процесса образования скважины и к снижению длины проходки при образовании скважины. Целесообразно для увеличения длины проходки перенести часть силового привода перемещения с устройства для образования скважин в грунте на лафет для запуска последнего. Такое конструктивное решение позволит снизить массу самого устройства для образования скважин в грунте и, следовательно, при одних и тех же затратах энергии увеличить длину проходки.

Цель изобретения - увеличение длины проходки при одновременном снижении энергоемкости процесса образования скважины в грунте.

Это достигается тем, что лафет для запуска устройства для образования скважин в грунте, включающий основание с направляющим кожухом для размещения корпуса устройства для образования скважин в грунте и с опорным приспособлением, снабжен генератором для выработки теплоносителя и нагревательным элементом, а опорное приспособление выполнено в виде закрепленной на заднем торце направляющего кожуха упорной плиты, при этом нагревательный элемент расположен во внутренней полости направляющего кожуха и жестко соединен с последним, а генератор для выработки теплоносителя соединен с нагревательным элементом.

Нагревательный элемент расположен равномерно на внутренней поверхности направляющего кожуха.

Лафет имеет отражательные элементы, которые расположены между направляющим кожухом и нагревательным элементом.

Лафет имеет размещенную во внутренней полости направляющего кожуха прокладку из теплоизоляционного материала.

Прокладка из теплоизоляционного материала расположена между направляющим кожухом и нагревательным элементом.

Прокладка из теплоизоляционного материала расположена между направляющим кожухом и отражательным элементом.

Лафет имеет дополнительную прокладку из теплоизоляционного материала, которая расположена коаксиально снаружи направляющего кожуха.

Нагревательный элемент выполнен в виде электрической спирали, а генератор для выработки теплоносителя - в виде источника электрического тока, который посредством проводов соединен с электрической спиралью.

Упорная плита выполнена с каналами для размещения проводов.

Нагревательный элемент выполнен в виде трубчатого теплообменника, а генератор для выработки теплоносителя - в виде источника для подачи высокотемпературного рабочего агента, который посредством трубопроводов сообщен с теплообменником.

Упорная плита выполнена с каналами для размещения трубопроводов.

Генератор для выработки теплоносителя размещен на основании.

На фиг. 1 изображен предлагаемый лафет; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - принципиальная схема соединения источника для подачи высокотемпературного рабочего агента с теплообменником; на фиг. 4 - нагревательный элемент в виде электрической спирали.

Лафет для запуска устройства для образования скважин в грунте содержит установленное на дне рабочего котлована 1 основание 2 с направляющим кожухом 3 для размещения корпуса 4 устройства для образования скважин в грунте. На заднем торце направляющего кожуха 3 закреплено опорное приспособление для восприятия реактивных усилий в момент запуска устройства, которое выполнено в виде установленной с возможностью взаимодействия со стенкой рабочего котлована 1 упорной плиты 5. Во внутренней полости направляющего кожуха 3 расположен нагревательный элемент 6, который жестко соединен с направляющим кожухом 3. Генератор 7 для выработки теплоносителя соединен с нагревательным элементом 6. На заднем торце корпуса 4 устройства расположен сопловой аппарат 8 с соплом 9 для истечения рабочего агента. Во внутренней полости 10 корпуса 4 устройства размещен рабочий агент, например вода. Внутренняя полость 10 сообщена с соплом 9 соплового аппарата 8 через приспособление для запуска устройства, которое может быть выполнено, например, в виде разрывной мембраны 11, которая установлена в сопловом аппарате 8 и изолирует внутреннюю полость 10 корпуса 4 от окружающей среды, или в виде управляемого клапана, который по сигналу сообщает внутреннюю полость 10 корпуса 4 с атмосферой через сопло 9 соплового аппарата 8. На переднем торце корпуса 4 устройства для образования скважин в грунте размещен рабочий орган 12, который может быть выполнен в виде наконечника или термогазодинамического рабочего органа. При образовании скважины с одновременной прокладкой трубопровода на переднем торце корпуса 4 устройства может быть установлена плеть 13 прокладываемого трубопровода, на переднем торце которой в этом случае устанавливается рабочий орган 12. Во внутренней полости направляющего кожуха 3 могут быть установлены центрирующие приспособления, например, в виде опорных роликов 14, которые обеспечивают ориентацию корпуса 4 устройства внутри направляющего кожуха 3 и одновременно выполняют функции направляющих элементов при перемещении корпуса 4 устройства. При образовании скважины с одновременной прокладкой трубопровода основание 2 может быть выполнено с дополнительными опорными роликами 15, которые служат опорами для плети 13 прокладываемого трубопровода и направляющими элементами при перемещении корпуса 4 устройства.

Предпочтительно нагревательный элемент 6 равномерно расположить на внутренней поверхности направляющего кожуха 3. Такое расположение нагревательного элемента 6 позволяет обеспечить более интенсивный нагрев размещенного во внутренней полости 10 корпуса 4 устройства рабочего агента.

Для снижения потерь тепловой энергии, выделяемой нагревательным элементом 6, в окружающую среду целесообразно между направляющим кожухом 3 и нагревательным элементом 6 разместить отражательные элементы 16, например, в виде листов из алюминия.

Для снижения потерь тепловой энергии, выделяемой нагревательным элементом 6, в окружающую среду во внутренней полости направляющего кожуха 3 может быть установлена прокладка 17 из теплоизоляционного материала. Прокладка 17 из теплоизоляционного материала может быть установлена между направляющим кожухом 3 и нагревательным элементом 6, а при наличии отражательных элементов 16 прокладку 17 из теплоизоляционного материала целесообразно разместить между направляющим кожухом 3 и отражательными элементами 16.

Нагревательный элемент 6 может быть выполнен в виде электрической спирали 18 (фиг. 4). В этом случае генератор 7 для выработки теплоносителя должен быть выполнен в виде источника электрического тока, например передвижной электрической станции, которая посредством проводов 19 соединена с электрической спиралью 18. При размещении генератора 7 для выработки теплоносителя вне рабочего котлована 1 упорная плита 5 может быть выполнена с каналами для размещения проводов 19.

Нагревательный элемент 6 может быть выполнен в виде трубчатого теплообменника 20 (фиг. 3). В этом случае генератор 7 для выработки теплоносителя целесообразно выполнить в виде источника 21 для подачи высокотемпературного рабочего агента, например парогазогенератора, который посредством трубопроводов 22 сообщен с трубчатым теплообменником 20 по замкнутому контуру. При этом упорная плита 5 может быть выполнена с каналами для размещения трубопроводов 22, соединяющих источник 21 с трубчатым теплообменником 20. Генератор 7 может быть размещен на основании 2.

Лафет для запуска устройства для образования скважин в грунте работает следующим образом.

В предварительно обустроенном рабочем котловане 1 с помощью грузоподъемного механизма устанавливают основание 2 и упорную плиту 5. Соединение упорной плиты 5 с направляющим кожухом 3 может быть осуществлено непосредственно в рабочем котловане 1 или на поверхности перед их размещением в рабочем котловане 1. Затем с помощью грузоподъемного механизма во внутренней полости направляющего кожуха 3 на опорных роликах 14 размещают корпус 4 устройства для образования скважин в грунте. Внутренняя полость 10 корпуса 4 устройства может быть предварительно заполнена рабочим агентом или заправку внутренней полости 10 корпуса 4 устройства осуществляют непосредственно в рабочем котловане. Для заправки корпус 4 устройства может быть выполнен с заправочным отверстием. При этом вытеканию рабочего агента из внутренней полости 10 корпуса 4 устройства препятствует мембрана 11. Рабочий орган 12 и плеть 13 прокладываемого трубопровода могут быть соединены с корпусом 4 устройства непосредственно в рабочем котловане 1 или перед их спуском в рабочий котлован 1.

С пульта управления оператор включает генератор 7 и нагревательный элемент 6 начинает нагреваться. При нагреве нагревательного элемента 6 происходит нагрев корпуса 4 устройства и расположенного в его внутренней полости 10 рабочего агента. При изохорном нагреве рабочего агента в замкнутой полости, ограниченной стенками корпуса 4 устройства и мембраной 11, повышается давление рабочего агента во внутренней полости 10 корпуса 4 устройства. При нагреве рабочего агента до 300-400^оС давление во внутренней полости 10 поднимается до расчетной величины, при которой срабатывает разрывная мембрана 11, и после разрыва мембраны 11 рабочий агент из внутренней полости 10 через сопло 9 соплового аппарата 8 истекает во внутреннюю полость кожуха 3. При истечении рабочего агента из сопла 9 соплового аппарата 8 возникает реактивная сила, которая действует на корпус 4 устройства и перемещает его в направлении, противоположном направлению истечения струи рабочего агента из сопла 9. Под действием реактивной силы корпус 4 устройства с рабочим органом 12 и плетью 13 прокладываемого трубопровода начнет ускоренно перемещаться по основным 14 и дополнительным 15 опорным роликам. При этом в период перемещения корпуса 4 устройства внутри направляющего кожуха 3 на корпус 4 дополнительно воздействует направленное к рабочему органу 12 усилие, обусловленное давлением рабочего агента, истекшего во внутреннюю полость направляющего кожуха 3, на задний торец корпуса 4 устройства. Указанное дополнительное усилие способствует ускорению разгона корпуса 4 устройства до необходимой скорости входа рабочего органа 12 в грунтовый массив.

Установка во внутренней полости направляющего кожуха 3 отражательных элементов 16 способствует направлению излучаемой нагревательным элементом 6 тепловой энергии непосредственно на нагрев рабочего агента, размещенного во внутренней полости 10 корпуса 4 устройства, и предотвращает рассеивание тепловой энергии в окружающую среду. На решение этой же задачи направлено размещение прокладки 17 из теплоизоляционного материала во внутренней полости направляющего кожуха 3 и размещение дополнительной прокладки 23 из теплоизоляционного материала коаксиально снаружи направляющего кожуха 3.

После срабатывания разрывной мембраны 11 оператор с пульта управления отключает генератор 7 для выработки теплоносителя. (56) Руководство по прокладке горизонтальных скважин при бестраншейной прокладке инженерных коммуникаций. М. : Стройиздат, 1982, с. 26 и 27, рис. 10.

Авторское свидетельство СССР N 522759, кл. Е 21 С 37/16, 1973.

Сущность изобретения: лафет для запуска устройства для образования скважин в грунте содержит основание с направляющим кожухом и опорным приспособлением, генератор для выработки теплоносителя и нагревательный элемент. Опорное приспособление выполнено в виде закрепленной на заднем торце направляющего кожуха упорной плиты. Нагревательный элемент расположен во внутренней полости направляющего кожуха и жестко соединен с ним. Генератор для выработки теплоносителя соединен с нагревательным элементом. 11 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. ЛАФЕТ ДЛЯ ЗАПУСКА УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ СКВАЖИН В ГРУНТЕ, включающий основание с направляющим кожухом для размещения корпуса устройства для образования скважин в грунте и с опорным приспособлением, отличающийся тем, что он снабжен генератором для выработки теплоносителя и нагревательным элементом, а опорное приспособление выполнено в виде закрепленной на заднем торце направляющего кожуха упорной плиты, при этом нагревательный элемент расположен во внутренней полости направляющего кожуха и жестко соединен с последним, а генератор для выработки теплоносителя соединен с нагревательным элементом. 2. Лафет по п. 1, отличающийся тем, что нагревательный элемент расположен равномерно на внутренней поверхности направляющего кожуха. 3. Лафет по п. 1 или 2, отличающийся тем, что он имеет отражательные элементы, которые расположены между направляющим кожухом и нагревательным элементом. 4. Лафет по одному из пп. 1 - 3, отличающийся тем, что он имеет расположенную во внутренней полости направляющего кожуха прокладку из теплоизоляционного материала. 5. Лафет по п. 4, отличающийся тем, что прокладка из теплоизоляционного материала расположена между направляющим кожухом и нагревательным элементом. 6. Лафет по п. 4, отличающийся тем, что прокладка из теплоизоляционного материала расположена между направляющим кожухом и отражательным элементом. 7. Лафет по одному из пп. 1 - 6, отличающийся тем, что он имеет дополнительную прокладку из теплоизоляционного материала, которая расположена коаксиально снаружи направляющего кожуха. 8. Лафет по одному из пп. 1 - 7, отличающийся тем, что нагревательный элемент выполнен в виде электрической спирали, а генератор для выработки теплоносителя выполнен в виде источника электрического тока, который посредством проводов соединен с электрической спиралью. 9. Лафет по п. 8, отличающийся тем, что упорная плита выполнена с каналами для размещения проводов. 10. Лафет по одному из пп. 1 - 7, отличающийся тем, что нагревательный элемент выполнен в виде трубчатого теплообменника, а генератор для выработки теплоносителя выполнен в виде источника для подачи высокотемпературного рабочего агента, который посредством трубопроводов сообщен с теплообменником. 11. Лафет по п. 10, отличающийся тем, что упорная плита выполнена с каналами для размещения трубопроводов. 12. Лафет по одному из пп. 1 - 11, отличающийся тем, что генератор для выработки теплоносителя размещен на основании.