СКВАЖИННЫЙ ГИДРОМОНИТОР ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ ПРОРЕЗЕЙ В ГРУНТЕ Российский патент 1994 года по МПК E21C45/00 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для образования щелей в грунте при сооружении противофильтрационных завес вокруг горных выработок.

Известно устройство для образования щелей в грунте с помощью водяных струй высокого давления.

Недостатком этого устройства является низкая эффективность образования щелей из-за малой дальности полета струи.

Наиболее близким по конструктивным особенностям к изобретению является устройство, включающее укрепленный на нижнем конце концентрического става из наружной и внутренней водоводной труб корпус с горизонтальными водяными соплами [1].

Недостатками данного устройства являются высокая энергоемкость и низкая производительность образования щелей, так как для работы устройства требуется дополнительный расход энергии для подачи сжатого воздуха и затраты времени на образование лидирующих скважин.

Цель изобретения - снижение энергозатрат и повышение производительности.

Достигается это тем, что известное устройство, включающее укрепленный на нижнем конце концентрического става из наружной и внутренней водоводной труб корпус с горизонтальными водяными соплами, снабжено поворотными в пределах от вертикали до горизонтали водяными соплами и приспособлением для их поворота, причем поворотные сопла соединены с водоводной трубой посредством гибких шлангов, а длина ствола каждого поворотного сопла от его устья до корпуса, измеренная в горизонтальном положении, равна дальности размыва струи горизонтального сопла, при этом приспособление поворота выполнено в виде кулисно-рычажного механизма, кулисы которого жестко закреплены на внешней поверхности поворотных сопел параллельно продольной оси последних, шарнирно соединенный с кулисами рычаг выполнен полым в нижней части, размещен в полости внутренней водоводной трубы и снабжен приводным гидроцилиндром, а направляющие кулис жестко укреплены на корпусе.

К существенным отличиям предлагаемого изобретения относятся:
1. Выполнение водяных сопел поворотными в пределах от вертикали до горизонтали, что позволит отказаться от образования лидирующих скважин и от использования сжатого воздуха. Так, при вертикальном положении поворотные сопла формируют струю воды, направленную вертикально вниз под нижний конец устройства, способствуя его самопогружению. При горизонтальном положении поворотные сопла, выходя за край устройства на расстояние, равное дальности размыва грунта горизонтальными боковыми соплами, увеличивают ширину размываемой щели, общий размер которой при этом будет не меньше размера щели при использовании водовоздушных струй.

2. Использование гибких шлангов для соединения каналов поворотных сопел с водоводной трубой позволит конструктивно обеспечить выполнение сопел поворотными.

3. Выполнение приспособления поворота в виде кулисно-рычажного механизма, кулисы которого жестко закреплены на внешней поверхности поворотных сопел параллельно продольной оси последних, пазы которых свободно перемещаются по направляющей оси, закрепленной на корпусе устройства, а шарнирно соединенный с кулисами рычаг выполнен полым в нижней части, размещен в полости внутренней водоводной трубы и снабжен приводным гидроцилиндром, позволит после погружения устройства на заданную глубину путем перемещения рычага механизма на расстояние, достаточное для открытия каналов боковых сопел, но недостаточное для разворота поворотных сопел на угол 90^о, начать процесс размыва щелей только боковыми соплами, для образования необходимых полостей в грунте, в которые в дальнейшем беспрепятственно выдвигаются сопла.

На фиг.1 и 2 показано предлагаемое устройство; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1; на фиг.3,4 - стадии устройства щели в грунте.

Устройство состоит из внутренней 1 и наружной 2 концентрических труб, корпуса 3 с закрепленными на нем боковыми соплами 4, поворотных сопел 5 и торцового сопла 6 для подачи в грунт закрепляющего агента. Сопла 5 выдвигаются и разворачиваются при помощи кулисно-рычажного механизма, кулисы 7 которого жестко закреплены на корпусе поворотных сопел, параллельно продольной оси последних, шарнирно соединенных с рычагом 8, выполненным в нижней части полым и размещенным в полости внутренней трубы 1. Поворот осуществляется вокруг установленной в корпусе устройства направляющей оси 9, свободно скользящей по пазу кулисы 7. Полость рычага 8 сообщается посредством гибких шлангов 10 с каналами выдвигающихся сопел 5, а сверху выходит в полость трубы 1. Кроме того, в полой части рычага 8 имеются два эллиптических отверстия, открывающие каналы боковых сопел 4 при перемещении рычага 8 вниз. Рычаг приводится в движение гидроцилиндром 11, установленным в верхней части устройства и работающим от гидросистемы базовой машины. Торцовое сопло 6 сообщается с межтрубной полостью устройства через трубу 12. Защитный кожух 13, имеющий продольные прорези, предохраняет механизм выдвижения сопел от повреждений.

Устройство работает следующим образом. Перед началом погружения устройства в грунт рычаг 8 посредством гидроцилиндра 11 приводится в крайнее верхнее положение. В этом положении каналы боковых сопел 4 перекрыты, поворотные сопла 5 находятся внутри защитного кожуха и направлены вниз. Вода, подаваемая насосами, по подводящей трубе 1 через полость нижней части рычага 8 по гибким шлангам 10 устремляется к соплам 5, которые формируют струю воды, размывающую грунт под устройством, способствуя его самопогружению (фиг. 3). По достижении заданной глубины рычаг 8 перемещается вниз на расстояние, необходимое для того, чтобы открылись каналы сопел 4, но недостаточное для разворота сопел 5 вокруг неподвижной направляющей оси 9. В этом положении начинают процесс размыва вертикальных прорезей соплами 4. После того, как в грунте образуются прорези, достаточные для беспрепятственного выдвижения сопел 5 в стороны, дожимают рычаг 8 до крайнего нижнего положения, разворачивая тем самым сопла 5 на угол 90^о. Дальнейший процесс размыва продолжают 4-мя соплами (фиг.4). Заполнение прорезей твердеющим материалом осуществляется одновременно с нарезанием щелей методом вертикально поднимающейся трубы.

Примером использования предлагаемого изобретения может быть устройство со следующими основными техническими характеристиками: Диаметр наружной трубы 200 мм; Диаметр внутренней трубы 100 мм; Длина выдвигающихся сопел 500 мм; Наружный диаметр подводящих резиновых шлангов 23 мм; Диаметр сопел 2...4 мм; Давление размыва- ющей жидкости 10...20 МПа.

Сущность изобретения: содержит боковые и торцовые сопла, жестко закрепленные на корпусе, подсоединенном к концентрично установленным подводящим трубам. Поворотные сопла выполнены выдвижными с приспособлением для поворота сопел в виде кулисно-рычажного механизма. 4 ил.

СКВАЖИННЫЙ ГИДРОМОНИТОР ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ ПРОРЕЗЕЙ В ГРУНТЕ, включающий урепленный на нижнем конце подводящих труб корпус с поворотными соплами и приспособление для поворота сопл, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и повышения производительности, он снабжен боковыми и торцевыми соплами, жестко закрепленными на корпусе, и гидроцилиндром, подводящие трубы установлены концентрично, причем поворотные сопла выполнены выдвижными, а приспособление для поворота сопл - в виде кулисно-рычажного механизма, кулисы которого шарнирно соединены с рычагом и жестко закреплены на внешней поверхности поворотных сопл параллельно продольной оси последних, рычаг выполнен полым в нижней части, соединен с гидроцилиндром и размещен во внутренней подводящей трубе, при этом направляющие кулис жестко укреплены на корпусе.