УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОКАЛЫВАНИЯ ПИЛОТНОЙ СКВАЖИНЫ Российский патент 2005 года по МПК E02F5/18 

Изобретение относится к горному делу и строительству, в частности к оборудованию для бестраншейной прокладки труб под дорогами и другими инженерными сооружениями.

Известно устройство для прокола горизонтальной скважины, содержащее блок с силовыми гидроцилиндрами, напорную траверсу и нажимную штангу в виде трубы с рабочим наконечником, опорные плиты, смонтированные в приямке, а управление штангой осуществлено двумя штырями с гидроцилиндрами и винтами с рукоятками (см. авторское свидетельство СССР №242057, E 02 F 5/18, 1967 г.).

Недостатками этого устройства являются большая мощность гидроцилиндров, необходимая для продвижения в грунте трубы, сложность конструкции, трудности в монтаже - демонтаже и управлении работой.

Известно устройство для бестраншейной прокладки трубопроводов статическим проколом, состоящее из конусного наконечника, трубы-патрона, силового цилиндра и упорной стенки, размещенные в приямке (см. авторское свидетельство СССР №876877, E 02 F 5/18, 1980 г.).

Однако в этом устройстве конусный наконечник имеет дополнительный гидроцилиндр, шланги к которому проходят через всю длину прокладки трубы, что усложняет конструкцию, а упорная стенка, воспринимающая усилия прокола, громоздка, материалоемка и неудобна для монтажа и перевозок.

Известно также устройство для обнаружения конического наконечника в грунте, состоящее в том, что в наконечнике или рядом с ним в скважине устанавливают излучатель радиоволн, а на поверхности земли помещают воспринимающее устройство, которое воспроизводит координаты наконечника, необходимые для направленной прокладки трубы (см. патент России №2132428, E 02 F 5/18, 1997 г.).

Такое устройство обеспечивает быстрое и надежное определение пространственных координат наконечника, его угол наклона и повышает производительность прокола скважины.

Известна принятая за прототип установка для прокалывания пилотной скважины, содержащая опущенные в приямок силовой цилиндр с полым штоком и с опорой, тяговый механизм, связанный с цилиндром и рабочим органом, взаимодействующим с грунтом и выполненным в виде связанного между собой конического наконечника и штанги, разделенной на отсеки и пропущенной через полость штока, устройство управления работой установки (см. патент США №4694913, НКИ 175/61, 1987 г.).

Недостатками этой установки является сложность конструкции, большие габариты приямка, трудности в управлении работой из-за отсутствия кабины управления.

Технический результат данного изобретения состоит в создании установки для прокалывания пилотной скважины, которая имеет упрощенную и надежную конструкцию, малые габариты и хорошую управляемость.

Сущность изобретения как технического решения выражается в совокупности следующих существенных признаков.

Установка для прокалывания пилотной скважины, содержащая опущенные в приямок силовой цилиндр с полым штоком и с опорой, тяговый механизм, связанный с цилиндром и рабочим органом, взаимодействующим с грунтом и выполненным в виде связанного между собой конического наконечника и штанги, разделенной на отсеки и пропущенной через полость штока, устройство управления работой установки, отличается тем, что силовой цилиндр выполнен гидравлическим, тяговый механизм состоит из шайбы с пазом, ползуна, размещенного в пазу, причем шайба установлена на штоке поворотно и ограничена от продольных перемещений, ползун имеет ручку управления и в нем выполнено фигурное отверстие в виде соединенных между собой шестигранника и круга, на каждом отсеке штанги выполнена наружная проточка, имеющая в поперечном сечении шестигранник, ответный шестиграннику ползуна, на периферии шайбы размещен ролик, а на опоре закреплен копир, установленный с возможностью контакта с роликом, установка снабжена транспортабельным контейнером, последний установлен в приямке и имеет корпус, дно и крышку на шарнирах, а корпус - отверстие для штанги и ее направляющую, размещенную внутри корпуса.

Кроме того, каждый отсек штанг имеет на одном конце наружную коническую резьбу, с противоположной стороны - внутреннюю резьбу, ответную наружной.

Устройство управления работой установки снабжено пультом, конический наконечник имеет передатчик радиосигнала положения в грунте, а над поверхностью земли установлен воспринимающий сигнал прибор, связанный с пультом.

На фиг.1 представлена схема установки в вертикальной плоскости, на фиг.2 - схема тягового механизма, на фиг.3 показана схема ползуна с фигурным пазом, а на фиг.4 приведен разрез А-А по фиг.3.

Установка для прокалывания пилотной скважины содержит силовой цилиндр 1 с опорой 2, опущенные в приямок 3, тяговый механизм, связанный с цилиндром 1 и рабочим органом, взаимодействующим с грунтом, и устройство управления работой установки.

Силовой цилиндр 1 выполнен в виде гидроцилиндра со штоком 4, и последний имеет внутреннюю сквозную полость, рабочий орган представляет связные между собой конический наконечник 5 и штангу 6, пропущенную через полость штока 4. Тяговый механизм состоит из шайбы 7 с пазом 8, ползуна 9, размещенного в пазу 8, причем шайба 7 установлена на штоке 4 поворотно и ограничена от продольных перемещений, ползун 9 имеет ручку управления 10, и в ползуне выполнено фигурное отверстие в виде соединенных между собой шестигранника и круга, штанга 6 разделена на отсеки 11, и на каждом отсеке 11 выполнена наружная проточка, имеющая в поперечном сечении шестигранник, ответный шестиграннику ползуна 9 и взаимодействующий с ним с ограничением ползуна 9 от продольных перемещений, на периферии шайбы 7 размещен ролик 12, а на опоре 2 закреплен копир 13, контактирующий с роликом 12, установка снабжена транспортабельным контейнером 14, последний установлен в приямке 3 и имеет корпус 15, дно 16 и крышку на шарнирах 17, а корпус 15 - отверстие 18 для штанги 6 и ее направляющую 19, размещенную внутри корпуса 15.

Кроме того, каждый отсек 11 штанги 6 имеет на одном конце наружную коническую резьбу 20, а с противоположной стороны - внутреннюю резьбу 21, ответную наружной, а каждая наружная проточка ограничена буртиками 22, выполненными с возможностью контактирования с ползуном 9, причем диаметр круга ползуна 9 больше диаметра буртика 22 отсека 11 штанги 6.

Устройство управления работой установки снабжено пультом 23, конический наконечник 5 имеет передатчик радиосигнала (не показан) положения в грунте, а над поверхностью земли установлен воспринимающий радиосигнал прибор 24, связанный с пультом 23.

Внутри корпуса 15 размещено сидение 25 для оператора (не показан) и закреплены по вертикали ступеньки 26.

Для обеспечения работы силового гидроцилиндра 1 снаружи размещена, например, маслостанция 27, от которой в приямок 3 и далее к гидроцилиндру 1 проложены напорные шланги (не показаны). На фиг.1 изображено также препятствие (дорога) 28, под которым осуществляют сооружение скважины.

Установка для прокалывания пилотной скважины работает следующим образом.

При необходимости сооружения скважины под препятствием 28 выкапывают два приямка 3 (один приямок не показан) и в один из них опускают при помощи грузоподъемного крана контейнер 14. На поверхности земли рядом с приямком 3 устанавливают гидравлический привод установки от гидросистемы трактора, экскаватора, автокрана или маслостанции 27, а также датчик 24, который находится в руках помощника оператора.

Вначале оператор кладет на направляющую 19 отсек 11 штанги 7, поднимает ползун 9 вверх при помощи ручки 10 и вставляет отсек 11 в круглое отверстие ползуна 9, опускает ползун вниз, и тогда происходит процесс совмещения обеих шестигранников отсека 11 и ползуна 9. Затем конический наконечник 5 соединяют с отсеком 11 при помощи резьбы, и оператор включает гидроцилиндр 1, перемещая при этом шток 4 с шайбой 7 и ползуном 9 вправо, что также вызывает перемещение наконечника 5 с отсеком 11 вправо, поскольку буртик 22 входит в контакт с ползуном 9. Вследствие этого наконечник 5 усилием штока 4 гидроцилиндра 1 внедряется в грунт, который при этом раздвигается в стороны, уплотняется и упрочняет стенки образуемой горизонтальной скважины. После окончания рабочего хода гидроцилиндра 1 на направляющую 19 кладут другой отсек 11, ручкой 10 поднимают ползун 9, возвращают шток 4 с шайбой 7 обратно, соединяют при помощи конической резьбы отсеки 11, опускают ползун 9 и снова передвигают шток 4 вправо. Происходит дальнейший прокол скважины.

Если на пульте 23 появится сигнал от прибора 24 об отклонении наконечника 5 от заданного направления, то оператор при помощи ручки 10 вводит в контакт с копиром 13 ролик 12, что при движении штока 4 вызовет поворот штанги 6, и наконечник 5 изменит угол наклона, а штанга 6 займет заданное направление. Таким образом осуществляют проход всей скважины, и наконечник 5 выходит во второй приямок. В дальнейшем, в зависимости от технологии работ, производят расширение скважины последующей обратной протяжкой штанги 6, на которой установлены расширители и трубопроводы. После окончания работ штангу разбирают на отсеки и размещают в контейнере, в котором предусмотрены складские помещения (не показаны), а контейнер при помощи автокрана извлекается из приямка и перевозится на другой объект.

Установка для прокалывания пилотной скважины изготовлена, прошла успешно испытания на фирме «Экопром» и в настоящее время широко применяется при бестраншейной прокладке трубопроводов диаметром 630 мм в грунтах первой-третьей категориях прочности. При помощи данной установки можно прокладывать трубопроводы на глубине до 10 м и по заданной траектории, в т.ч. самотечные, работать без бурового раствора, что особенно важно в зимнее время, работать в очень стесненных условиях, в т.ч. из рабочего котлована диаметром 1,5 м.

Установка проста в устройстве, обслуживании и ремонте.

Изобретение относится к горному делу и строительству, в частности к оборудованию для бестраншейной прокладки труб под дорогами и другими инженерными сооружениями. Установка для прокалывания пилотной скважины содержит опущенные в приямок силовой цилиндр с полым штоком и с опорой, тяговый механизм, связанный с цилиндром и рабочим органом, взаимодействующим с грунтом и выполненным в виде связанного между собой конического наконечника и штанги, разделенной на отсеки и пропущенной через полость штока, устройство управления работой установки. Силовой цилиндр выполнен гидравлическим, тяговый механизм состоит из шайбы с пазом, ползуна, размещенного в пазу. Шайба установлена на штоке поворотно и ограничена от продольных перемещений, ползун имеет ручку управления и в нем выполнено фигурное отверстие в виде соединенных между собой шестигранника и круга, на каждом отсеке штанги выполнена наружная проточка, имеющая в поперечном сечении шестигранник, ответный шестиграннику ползуна. На периферии шайбы размещен ролик. На опоре закреплен копир, установленный с возможностью контакта с роликом, установка снабжена транспортабельным контейнером, последний установлен в приямке и имеет корпус, дно и крышку на шарнирах, корпус - отверстие для штанги и ее направляющую, размещенную внутри корпуса. Каждый отсек штанги имеет на одном конце наружную коническую резьбу, а с противоположной стороны - внутреннюю резьбу, ответную наружной. Устройство управления работой установки снабжено пультом, конический наконечник имеет передатчик радиосигнала положения в грунте, а над поверхностью земли установлен воспринимающий радиосигнал прибор, связанный с пультом управления. Упрощается конструкция и повышается надежность устройства. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Установка для прокалывания пилотной скважины, содержащая опущенные в приямок силовой цилиндр с полым штоком и с опорой, тяговый механизм, связанный с цилиндром и рабочим органом, взаимодействующим с грунтом и выполненным в виде связанного между собой конического наконечника и штанги, разделенной на отсеки и пропущенной через полость штока, устройство управления работой установки, отличающаяся тем, что силовой цилиндр выполнен гидравлическим, тяговый механизм состоит из шайбы с пазом, ползуна, размещенного в пазу, причем шайба установлена на штоке поворотно и ограничена от продольных перемещений, ползун имеет ручку управления и в нем выполнено фигурное отверстие в виде соединенных между собой шестигранника и круга, на каждом отсеке штанги выполнена наружная проточка, имеющая в поперечном сечении шестигранник, ответный шестиграннику ползуна, на периферии шайбы размещен ролик, а на опоре закреплен копир, установленный с возможностью контакта с роликом, установка снабжена транспортабельным контейнером, последний установлен в приямке и имеет корпус, дно и крышку на шарнирах, а корпус - отверстие для штанги и ее направляющую, размещенную внутри корпуса. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что каждый отсек штанги имеет на одном конце наружную коническую резьбу, а с противоположной стороны - внутреннюю резьбу, ответную наружной. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что устройство управления работой установки снабжено пультом, конический наконечник имеет передатчик радиосигнала положения в грунте, а над поверхностью земли установлен воспринимающий радиосигнал прибор, связанный с пультом управления.