РУЧНОЙ БУР ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ОТВЕРСТИЙ В ГРУНТЕ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2005 года по МПК E21B10/44 

Предлагаемая группа изобретений относится к конструкции ручного бура, предназначенного для формирования отверстий в грунте, в частности, при установке столбов, заборов и ограждений, для откачки воды глубинными насосами, при взятии проб грунта, при установке свай для фундаментов, при посадке кустов и деревьев, при формировании горизонтальных и наклонных скважин под коммуникации: трубопроводы, кабели и т.д.

Известен ручной бур для формирования отверстий в почве или грунте, содержащий штангу, имеющую заостренный наконечник в ее нижней части и снабженную рукояткой, закрепленной в ее верхней части, и режущий узел, расположенный в нижней части штанги над наконечником и выполненный из двух полудисков с заточенными прямолинейными кромками, закрепленных на штанге таким образом, что их плоскости образуют между собой угол в 30° (см. А.Мишин. Для сада и огорода. Поделки и советы: М.: «Московская правда», 1989 г., с.55, 91).

Недостаток известного бура состоит в том, что для внедрения его в грунт требуются значительные усилия. Производительность труда при использовании известного бура недостаточно высока. Кроме того, при извлечении известного бура из скважины вместе с разрыхленным грунтом также требуется приложение значительных усилий. Не представляется возможным осуществлять известным буром бурение скважин большого диаметра, т.к. усилий пользователя для этого недостаточно. Нерегулируемая длина штанги не позволяет бурить скважины глубиной более длины штанги, нет стабилизации бура в грунте.

Настоящая группа изобретений представлена двумя вариантами исполнения ручного бура для формирования отверстий в грунте.

Техническим результатом, обеспечиваемым каждым из вариантов данной группы изобретений, является повышение производительности труда и удобства пользования при ручном бурении скважин за счет снижения усилий при бурении и извлечении бура из скважины с грунтом, а также обеспечение возможности бурения скважин глубиной более длины штанги при стабилизации выбранного направления бура в грунте.

В первом варианте выполнения устройства технический результат достигается за счет того, что в ручном буре для формирования отверстий в грунте, содержащем штангу, имеющую заостренный наконечник в ее нижней части и снабженную рукояткой, закрепленной в ее верхней части, и режущий узел, расположенный в нижней части штанги над наконечником, согласно изобретению штанга выполнена с регулируемой длиной, наконечник штанги выполнен в виде перового сверла, а режущий узел образован, по меньшей мере, двумя рабочими органами, закрепленными один под другим на штанге, каждый из которых выполнен в виде витка шнека с углом захода 6-15°, два радиальных граничных участка которого образуют верхнюю и нижнюю режущие лопасти с радиальными режущими кромками, при этом диаметр рабочего органа, находящегося ближе к наконечнику штанги, меньше диаметра вышерасположенного рабочего органа, причем витки шнеков соседних рабочих органов ориентированы таким образом, что нижние режущие лопасти одного витка развернуты на угол в 180° по отношению к нижним режущим лопастям другого витка.

Вышеуказанные преимущества заявленной конструкции бура достигаются за счет организации ступенчатого резания грунта разнесенными на 180° режущими кромками. При бурении скважины реакции грунта, силы резания и объемы срезаемой стружки на каждой режущей кромке по отношению к оси пробуриваемой скважины симметричны и равны между собой, что обеспечивает стабилизацию бура в грунте. Это также достигается за счет вышеуказанных соотношений параметров бура.

Кроме того, отношение диаметра рабочего органа, расположенного ближе к наконечнику штанги, к диаметру вышерасположенного рабочего органа может составлять 1: (1,35-3).

Радиальные режущие кромки могут быть выполнены зубчатыми.

Диаметр перового сверла может быть больше диаметра штанги.

Отношение диаметра штанги к диаметру перового сверла может составлять 0,28: 0,47.

Отношение диаметра перового сверла к диаметру рабочего органа, расположенного непосредственно за сверлом, может составлять 0,47: (1-1,3).

Шаг между рабочими органами может составлять 0,65 от диаметра рабочего органа, расположенного к наконечнику штанги.

Для бурения горизонтальных скважин бур может быть снабжен цилиндрической юбкой, окружающей режущий узел в зоне второго в направлении от наконечника штанги к рукоятке рабочего органа и выше и соединенной своим нижним краем с витком указанного рабочего органа по его наружному периметру.

Во втором варианте выполнения устройства технический результат достигается за счет того, что в ручном буре для формирования отверстий в грунте, содержащем штангу, имеющую заостренный наконечник в ее нижней части и снабженную рукояткой, закрепленной в ее верхней части, и режущий узел, расположенный в нижней части штанги над наконечником, согласно изобретению штанга выполнена с регулируемой длиной, наконечник штанги выполнен в виде перового сверла, а режущий узел образован, по меньшей мере, четырьмя витками шнека постоянного наружного диаметра с углом захода 6-15°, его два радиальных граничных участка расположены один над другим, при этом нижний граничный участок имеет режущую кромку.

Этот бур используют для бурения скважин в грунтах малой плотности.

Кроме того, радиальная режущая кромка может быть выполнена зубчатой.

Диаметр перового сверла может быть больше диаметра штанги.

Отношение диаметра штанги к диаметру перового сверла может составлять 0,28: 0,47.

Отношение диаметра перового сверла к диаметру шнека может составлять 0,47: (1-1,3).

Шаг между рабочими органами может составлять 0,65 от наружного диаметра шнека.

Благодаря заявленной совокупности существенных признаков достигается снижение усилия на рукоятке бура при бурении скважин, появляется возможность ручного бурения скважин большего диаметра, горизонтальных скважин и скважин повышенной глубины.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен первый вариант выполнения бура с двумя рабочими органами; на фиг.2 изображен бур по первому варианту выполнения с цилиндрической юбкой; на фиг.3 изображен второй вариант выполнения бура с витками шнека постоянного наружного диаметра.

На фиг.1 изображен бур, содержащий цилиндрическую штангу 1, выполненную из трубы, на верхнем конце которой имеется резьба 2 для крепления рукоятки 3 или удлинителя 4 штанги 1. На нижнем конце штанги 1 жестко закреплено перовое сверло 5. В нижней части штанги 1 закреплен режущий узел, который образован, по меньшей мере, двумя рабочими органами, закрепленными один под другим на штанге 1, каждый из которых выполнен в виде витка шнека 6 и 7 с углом захода 6-15°. Виток шнека 6 меньшего диаметра расположен под витком шнека 7 большего диаметра. Радиальные граничные участки витков шнеков 6 и 7 образуют соответственно нижнюю 9 и верхнюю 8 режущие лопасти с радиальными режущими кромками 10, наплавленными твердым сплавом. Витки шнека соседних рабочих органов ориентированы таким образом, что нижняя режущая кромка 10 лопасти 9 развернута на угол 180° по отношению к режущей кромке 10 лопасти 8. Режущие кромки 10 имеют режущие зубья 11.

Отношение диаметра рабочего органа, выполненного в виде витка шнека 6, расположенного ближе к наконечнику штанги, к диаметру вышерасположенного рабочего органа, выполненного в виде витка шнека 7, может составлять 1: (1,35-3). Диаметр перового сверла 5 может быть больше диаметра штанги 1. Отношение диаметра штанги 1 к диаметру перового сверла 5 может составлять 0,28: 0,47. Отношение диаметра перового сверла 5 к диаметру рабочего органа, выполненного в виде шнека 6 и расположенного непосредственно за сверлом, может составлять 0,47: (1-1,3). Шаг между большим 7 и малым 6 витками шнека одинаковый и может составлять 0,65 от диаметра малого шнека 6.

На фиг.2 изображен бур с установленной на нем цилиндрической юбкой 12, высота которой равна не менее двух диаметров большого шнека 7, диаметр равен диаметру большого шнека 7. Юбка 12 жестко зафиксирована на шнеке 7 по его наружному диаметру, для чего нижняя кромка юбки 12 выполнена по винтовой линии, соответствующей винтовой линии наружного диаметра шнека 7, окружающей режущий узел в зоне второго рабочего органа, выполненного в виде витка шнека 7, в направлении от перового сверла 5 к ручке 3 и выше и соединенной своим нижним краем с витком указанного рабочего органа по его наружному диаметру.

На фиг.3. изображен бур, содержащий цилиндрическую штангу 1, выполненную из трубы, на верхнем конце которой имеется резьба для крепления ручки 3 или удлинителя 4 штанги 1. На нижнем конце штанги 1 жестко закреплено перовое сверло 5, диаметр которого больше диаметра штанги 1. В нижней части штанги 1 закреплен режущий узел, который образован, по меньшей мере, четырьмя витками шнека 13 постоянного наружного диаметра с углом захода 6-15°, при этом его два радиальных граничных участка 14 и 15 расположены один над другим. Нижний радиальный граничный участок 14 имеет радиальную режущую кромку 16, наплавленную твердым сплавом, и имеет режущие зубья 11.

Отношение диаметра штанги 1 к диаметру перового сверла 5 составляет 0,28: 0,47, а отношение диаметра перового сверла 5 к диаметру шнека 13 составляет 0,47: (1-1,3), при этом шаг витков шнека 13 составляет 0,65 от его наружного диаметра.

Бур, по первому варианту выполнения (см. фиг.1), устанавливают перовым сверлом 5 по оси бурения скважины и вращают вокруг штанги 1 рукояткой 3. Перовое сверло 5 разрыхляет грунт по диаметру, большему диаметра штанги 1, тем самым уменьшая сопротивление заглублению бура особенно в плотных грунтах. Далее резание грунта осуществляется режущей кромкой 10 с зубьями 11 шнека 6 малого диаметра. При дальнейшем вращении бура он погружается в грунт до соприкосновения с режущей кромкой 10 витка шнека 7 большего диаметра. Режущая кромка 10 лопасти 8 витка шнека 7 большего диаметра начинает резать грунт и внедряется в него в тот момент, когда он уже разрыхлен режущей кромкой 10 лопасти 9 витка шнека 6 малого диаметра, которая режет неразрыхленный грунт. Это приводит, с учетом разворота кромок 10 нижней 9 и верхней 8 режущих лопастей на 180° по отношению друг к другу, к уменьшению усилия вращения бура и его вертикальной стабилизации. Погрузив бур на нужную глубину, его вращение прекращают и вертикальным усилием вытаскивают бур из скважины вместе с разрыхленным грунтом. Грунт отряхивают с бура и повторяют процесс бурения до достижения нужной глубины скважины. В случае, если глубина скважины превышает длину штанги 1, между штангой 1 и рукояткой 3 монтируют необходимое количество удлинителей 4. Наличие на режущих зубчатых кромках 10 твердосплавной наплавки существенно увеличивает стойкость инструмента и снижает усилия резания плотных грунтов.

При горизонтальном бурении и бурении в грунтах малой плотности используют бур, см. фиг.2, оснащенный цилиндрической юбкой 12. Наличие юбки 12 позволяет более эффективно бурить скважины за счет сбора внутри нее разрыхленного грунта, а также повышает точность бурения. Юбка 12 позволяет бурить наклонные и горизонтальные скважины с повышенной точностью за счет предотвращения увода бура от оси бурения пробуриваемой скважины.

Работу буром, по второму варианту выполнения с многовитковым шнеком постоянного диаметра, осуществляют аналогично буру, работа которого описана выше.

Заявленная конструкция бура позволяет повысить производительность труда при ручном бурении, снизить утомляемость и обеспечить стабилизацию бура в грунте.

Группа изобретений относится к конструкции ручного бура, предназначенного для формирования отверстий в грунте, в частности, при установке столбов, заборов, ограждений, при установке свай для фундаментов, при посадке кустов и деревьев, при формировании горизонтальных и наклонных скважин под коммуникации: трубопроводы, кабели и т.д. Обеспечивает повышение производительности труда и удобства пользования при ручном бурении скважин, возможность бурения скважины глубиной более длины штанги. Сущность: ручной бур содержит штангу, имеющую заостренный наконечник в ее нижней части и снабженную рукояткой, закрепленной в ее верхней части, и режущий узел, расположенный в нижней части штанги над наконечником. Штанга выполнена с регулируемой длиной, наконечник штанги выполнен в виде перового сверла. В первом варианте исполнения режущий узел образован, по меньшей мере, двумя рабочими органами, закрепленными один под другим на штанге. Каждый из них выполнен в виде витка шнека с углом захода 6-15°, два радиальных граничных участка которого образуют верхнюю и нижнюю режущие лопасти с радиальными режущими кромками. Диаметр рабочего органа, находящегося ближе к наконечнику штанги, меньше диаметра вышерасположенного рабочего органа. Витки шнеков соседних рабочих органов ориентированы таким образом, что нижние режущие лопасти одного витка развернуты на угол в 180° по отношению к нижним режущим лопастям другого витка. Во втором варианте исполнения режущий узел образован, по меньшей мере, четырьмя витками шнека постоянного наружного диаметра с углом захода 6-15°. Его два радиальных граничных участка расположены один над другим. Нижний граничный участок имеет режущую кромку. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Ручной бур для формирования отверстий в грунте, содержащий штангу, имеющую заостренный наконечник в ее нижней части и снабженную рукояткой, закрепленной в ее верхней части, и режущий узел, расположенный в нижней части штанги над наконечником, отличающийся тем, что штанга выполнена с регулируемой длиной, наконечник штанги выполнен в виде перового сверла, а режущий узел образован, по меньшей мере, двумя рабочими органами, закрепленными один под другим на штанге, каждый из которых выполнен в виде витка шнека с углом захода 6-15°, два радиальных граничных участка которого образуют верхнюю и нижнюю режущие лопасти с радиальными режущими кромками, при этом диаметр рабочего органа, находящегося ближе к наконечнику штанги, меньше диаметра вышерасположенного рабочего органа, причем витки шнеков соседних рабочих органов ориентированы таким образом, что нижние режущие лопасти одного витка развернуты на угол в 180° по отношению к нижним режущим лопастям другого витка.2. Бур по п.1, отличающийся тем, что соотношение диаметра рабочего органа, расположенного ближе к наконечнику штанги, и диаметра вышерасположенного рабочего органа составляет 1 : (1,35-3).3. Бур по п.1, отличающийся тем, что радиальные режущие кромки выполнены зубчатыми.4. Бур по п.1, отличающийся тем, что диаметр перового сверла больше диаметра штанги.5. Бур по п.1, отличающийся тем, что соотношение диаметра штанги и диаметра перового сверла составляет 0,28 : 0,47.6. Бур по п.1, отличающийся тем, что соотношение диаметра перового сверла и диаметра рабочего органа, расположенного непосредственно за сверлом, составляет 0,47 : (1-1,3).7. Бур по п.1, отличающийся тем, что шаг между рабочими органами составляет 0,65 диаметра рабочего органа, расположенного ближе к наконечнику штанги.8. Бур по п.1, отличающийся тем, что он снабжен цилиндрической юбкой, окружающей режущий узел в зоне второго в направлении от наконечника штанги к рукоятке рабочего органа и выше и соединенной своим нижним краем с витком указанного рабочего органа по его наружному периметру.9. Ручной бур для формирования отверстий в грунте, содержащий штангу, имеющую заостренный наконечник в ее нижней части и снабженную рукояткой, закрепленной в ее верхней части, и режущий узел, расположенный в нижней части штанги над наконечником, отличающийся тем, что штанга выполнена с регулируемой длиной, наконечник штанги выполнен в виде перового сверла, а режущий узел образован, по меньшей мере, четырьмя витками шнека постоянного наружного диаметра с углом захода 6-15°, его два радиальных граничных участка расположены один над другим, при этом нижний граничный участок имеет режущую кромку. 10. Бур по п.9, отличающийся тем, что радиальная режущая кромка выполнена зубчатой.11. Бур по п.9, отличающийся тем, что диаметр перового сверла больше диаметра штанги.12. Бур по п.9, отличающийся тем, что соотношение диаметра штанги и диаметра перового сверла составляет 0,28 : 0,47.13. Бур по п.9, отличающийся тем, что соотношение диаметра перового сверла и диаметра шнека составляет 0,47 : (1-1,3).14. Бур по п.9, отличающийся тем, что шаг между рабочими органами составляет 0,65 наружного диаметра шнека.