УСТРОЙСТВО ГРУНТОПРОХОДНОЕ ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ СКВАЖИН Российский патент 1997 года по МПК E02F5/16 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для устройства скважин без выемки грунта.

Известно устройство для образования скважин в грунте, включающее двигатель, рабочий орган, выполненный в виде последовательно установленных на приводном валу цилиндрических и конических вальцов с возможностью спирального обкатывания по стенке скважины [1]
Недостатком известного устройства является снижение скорости проходки из-за заклинивания вальцов друг относительно друга.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для образования скважин в грунте, включающее двигатель, выходной вал которого кинематически связан с приводным валом, имеющим последовательно развернутые вокруг продольной оси устройства эксцентриковые вальцы с возможностью автономного вращения, расположенные между вальцами уплотнительные элементы [2]
Недостатком известных устройств является низкая эффективность проходки. В известном техническом решении направления эксцентриситетов вальцов вокруг оси устройства определяются исходя только из условия обеспечения равновесия действующих на рабочий орган сил и моментов. При этом точки, вокруг которых развернуты вальцы, образуют некую винтовую линию с переменным шагом, что приводит к неустойчивому завинчиванию и проскальзыванию рабочего органа.

Цель изобретения повышение эффективности проходки путем стабилизации устройства и исключения его проскальзывания при завинчивании в грунт.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве, включающем мотор-редуктор, выходной вал которого связан с приводным валом, имеющим последовательно развернутые вокруг оси устройства эксцентриковые вальцы с возможностью автономного вращения, расположенные между вальцами уплотнительные элементы, точки, вокруг которых развернуты вальцы, образуют вокруг оси устройства винтовые линии, шаги которых равны шагу винтового обкатывания вальцов по стенке скважины, а углы конусности вальцов равны соответствующим углам конусности конических винтовых линий, образованных точками, вокруг которых развернуты вальцы. В известном техническом решении углы конусности вальцов определяют произвольно, подгоняя их значение под общий контур рабочего органа устройства.

При сравнении известного технического решения с предложенным, последнее имеет следующие отличительные признаки равенство шагов винтовых линий, образованных точками, вокруг которых развернуты вальцы, и винтовой линии обкатывания вальцов по стенке скважины; равенство конусности вальцов и соответствующих конических винтовых линий, образованных точками, вокруг которых развернуты вальцы.

На фиг. 1 показан общий вид устройства; на фиг. 2 винтовые линии, образованные точками, вокруг которых развернуты вальцы и винтовая линия обкатывания вальцов по стенке скважины.

Устройство грунтопроходное для образования скважин включает мотор-редуктор 1, выходной вал которого связан с приводным валом, имеющим последовательно развернутые вокруг оси устройства эксцентриковые конические 2 и цилиндрические 3 вальцы с возможностью автономного вращения, расположенные между вальцами уплотнительные элементы 4. Точки, вокруг которых развернуты вальцы образуют вокруг оси устройства винтовые линии f₁, f₂, f₃, f₄, шаги которых равны шагу винтовой линии f_в обкатывания вальцов по стенке скважины. С учетом этого равенства для каждой пары вальцов (1, 2), (3, 4), (2i-1, 2i) угол наклона их осей относительно оси устройства по формуле
Φ_(2i-1),2i= arctg[A_i/(D+2e)_(2i-1),2i],
где D, e соответственно диаметр и эксцентриситет вальца в точке, вокруг которой развернут валец;
A_i 0,6366 L_i/n_i постоянный коэффициент для вальцов одной пары;
L_i расстояние между точками, вокруг которых развернуты вальцы;
n_i целое нечетное число, определяемое количеством витков винтовой линии между точками, вокруг которых развернуты вальцы.

Углы β_i конусности вальцов равны соответствующим углам конусности конических винтовых линий, образованных точками, вокруг которых развернуты вальцы.

Работает устройство следующим образом.

При вращении вала осуществляется завинчивание устройства в грунт. Конические вальцы 2 формируют скважину, а цилиндрические 3 калибруют ее. Совпадение шагов p винтовых линий f_i, образованных точками, вокруг которых развернуты вальцы, и винтовой линии f_в обкатывания вальцов по стенке скважины, а также углов конусности β_i вальцов и соответствующих конических винтовых линий стабилизируют рабочий орган и исключают его проскальзывание при завинчивании в грунт.

Испытания опытных образцов грунтопроходных машин показали возможность осуществления предложенного технического решения.

Использование: изобретение относится к строительству и может быть использовано для устройства скважин без выемки грунта. Сущность изобретения: устройство включает мотор-редуктор, выходной вал которого связан с приводным валом, имеющим последовательно развернутые вокруг продольной оси устройства эксцентриковые конические и цилиндрические вальцы с возможностью автономного вращения, уплотнительные элементы, расположенные между вальцами. Точки, вокруг которых развернуты вальцы, образуют винтовые линии, шаги которых равны шагу винтовой линии обкатывания вальцов по стенке скважины. Угол наклона осей вальцов относительно оси устройства определяется по математической формуле. Углы конусности вальцов равны соответствующим углам конусности конических винтовых линий, образованных точками, вокруг которых развернуты вальцы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство грунтопроходное для образования скважин, включающее мотор-редуктор, выходной вал которого связан с приводным валом, имеющим последовательно развернутые вокруг продольной оси устройства эксцентриковые конические и цилиндрические вальцы с возможностью автономного вращения, расположенные между вальцами уплотнительные элементы, отличающееся тем, что точки, вокруг которых развернуты оси вальцов, образуют вокруг оси винтовые линии, шаги которых равны шагу винтовой линии обкатывания вальцов по стенке скважины, а углы наклона осей вальцов относительно оси устройства определяются по выражению

где D, e соответственно диаметр и эксцентриситет вальца в точке, вокруг которой развернут валец, м;
постоянный коэффициент для вальцов одной пары;
L_i расстояние между точками, вокруг которых развернуты вальцы, м;
n_i целое нечетное число, определяемое количество витков винтовой линии между точками, вокруг которых развернуты вальцы. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что углы конусности вальцов равны соответствующим углам конусности конических винтовых линий, образованных точками, вокруг которых развернуты вальцы.