УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ СКВАЖИН В ГРУНТЕ Российский патент 1994 года по МПК E02F5/18 

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.

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.

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.