БУРОВАЯ МАШИНА И СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ В ГРУНТЕ НАБИВНОЙ СВАИ Российский патент 2009 года по МПК E02D7/00 E21B7/02 

Область техники

Изобретение относится к буровой машине для возведения в грунте набивной сваи в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения, содержащей мачту, салазки, установленные на мачте с возможностью перемещения, расположенный на салазках буровой привод для вращательного привода буровой трубы и подсоединяемый к буровой трубе трубчатый бункер с накопительным пространством для заполнителя, предназначенного для заполнения буровой скважины при вытягивании буровой трубы.

Изобретение относится также к способу возведения в грунте набивной сваи в соответствии с ограничительной частью пункта 10 формулы изобретения, при котором буровую трубу подают в грунт с вращением посредством бурового привода, который расположен на салазках, установленных с возможностью перемещения вдоль мачты в направлении бурения, и после достижения желаемой глубины буровую трубу вытягивают обратно, а образованное при этом полое пространство заполняют заполнителем из трубчатого бункера через буровую трубу.

Уровень техники

Буровая машина указанного типа известна, например, из патентного документа ЕР 1580325 А1. В этой известной буровой машине сверху на составной секционной буровой трубе предусмотрен трубчатый бункер для приема бетона для заполнения скважины. В свою очередь трубчатый бункер удерживается сверху на вращательном приводе, который с помощью салазок может перемещаться вдоль мачты. При бурении скважины трубчатый бункер приводится во вращение вращательным приводом, причем трубчатый бункер передает это вращение на буровую трубу. Для заполнения пробуренной скважины в нее вводится бетон из трубчатого бункера через буровую трубу.

Другая буровая машина с трубчатым бункером, который расположен на верхней стороне буровой трубы, известна из патента США №5647690.

Раскрытие изобретения

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании буровой машины указанного типа и соответствующего способа работы, которые обеспечивают высокую эффективность эксплуатации и универсальность рабочего процесса.

В соответствии с изобретением решение поставленной задачи достигается за счет создания буровой машины, обладающей признаками по пункту 1, и способа, обладающего признаками по пункту 10 формулы изобретения. Предпочтительные примеры осуществления защищены в зависимых пунктах.

Предложена буровая машина для возведения в грунте набивной сваи, содержащая мачту, салазки, установленные на мачте с возможностью перемещения, и буровой привод. Буровой привод расположен на салазках и предназначен для приведения во вращение буровой трубы, к которой подсоединен трубчатый бункер с накопительным пространством для заполнителя, предназначенного для заполнения буровой скважины при вытягивании буровой трубы. Буровая машина по изобретению отличается тем, что трубчатый бункер установлен на салазках с возможностью осевого перемещения относительно салазок.

Первая основная идея изобретения заключается в том, чтобы трубчатый бункер обеспечил возможность осевого перемещения трубчатого бункера относительно салазок, то есть чтобы трубчатый бункер мог быть перемещен относительно салазок в направлении оси и зафиксирован в различных осевых положениях. При этом создается возможность изменять расстояние вдоль оси между трубчатым бункером и салазками, при этом буровая труба может оставаться в кинематической связи с буровым приводом для ее вращательного привода. Таким образом, например, для загрузки заполнителя трубчатый бункер может быть перемещен в положение, особенно удобное для доступа. В особенности за счет осевого перемещения трубчатого бункера может быть увеличен осевой ход при заглублении или вытягивании буровой трубы.

Под трубчатым бункером может подразумеваться в особенности емкость для заполнителя, к которой может подсоединяться буровая труба. Удобным образом трубчатый бункер расположен в осевом направлении сверху, то есть на конце буровой трубы, удаленном от бурового наконечника. В соответствии с изобретением трубчатый бункер может быть расположен в продолжение буровой трубы. В контексте изобретения под осевым направлением имеется в виду продольное направление буровой трубы и/или направление перемещения салазок на мачте.

Далее, в соответствии с изобретением трубчатый бункер совместно с буровой трубой установлен с возможностью осевого перемещения относительно салазок. Соответствующим образом буровая труба установлена неподвижно в осевом направлении относительно трубчатого бункера. В частности, на трубчатом бункере может быть предусмотрено трубчатое соединение для разъемного подсоединения буровой трубы. Буровая труба выгодным образом выполнена составной из секций.

В примере выполнения особенно компактной буровой машины с большим рабочим ходом бурения трубчатый бункер расположен в осевом направлении над буровым приводом и/или салазками, а буровая труба, по меньшей мере частично, расположена в осевом направлении под буровым приводом и/или салазками. В таком решении комплексный узел трубчатого бункера и буровой трубы проходит по оси насквозь через буровой привод и/или салазки.

Поскольку заполненный трубчатый бункер, как правило, имеет относительно высокий момент инерции, может быть выгодно установить его на салазках без возможности относительного вращения. За счет этого может использоваться низкая мощность бурового привода и обеспечивается особенно легкая возможность заполнения трубчатого бункера.

Однако для достижения особенно простого в конструктивном отношении и эффективного решения буровой машины может быть также предусмотрено, что трубчатый бункер установлен с возможностью вращения относительно салазок и в особенности с возможностью совместного вращения с буровой трубой. В этом случае для обеспечения простой загрузки трубчатого бункера в трубчатом бункере предусмотрено устройство для подачи заполнителя, которое расположено без возможности вращения относительно салазок и/или мачты. Это устройство для подачи может содержать, например, шланговое соединение для подачи бетона.

В особенности в том случае, когда трубчатый бункер установлен без возможности вращения относительно салазок, вращение буровой трубы отделено от трубчатого бункера. Предпочтительно для этого предусмотрено поворотное соединение, расположенное в осевом направлении над буровым приводом. Такое поворотное соединение может быть названо также вертлюгом.

Дополнительно или альтернативно может быть предусмотрено поворотное соединение между устройством для подачи заполнителя и трубчатым бункером.

В особенно выгодном примере выполнения на салазках предусмотрена опорная стойка или консоль для восприятия крутящего момента для жесткой в отношении вращения опоры трубчатого бункера и/или предусмотрено устройство для подачи заполнителя в трубчатый бункер.

Далее, в предпочтительном примере выполнения трубчатый бункер и/или устройство для подачи направляются на опорной стойке или консоли восприятия крутящего момента с возможностью осевого перемещения. В качестве примера опорная стойка восприятия крутящего момента может содержать проходящую в осевом направлении штангу, на которой трубчатый бункер и/или устройство для подачи направляются для осевого перемещения с помощью ползуна или направляющей втулки.

В принципе, возможно трубчатый бункер, зафиксированный относительно салазок, перемещать в осевом направлении, например, под действием силы тяжести и/или путем перемещения салазок. Однако в особенно предпочтительном примере выполнения предусмотрено приводное устройство для активного осевого перемещения трубчатого бункера, в особенности расположенное на салазках. В качестве примера может быть предусмотрен линейный привод, связанный с одной стороны с трубчатым бункером и с другой стороны с салазками. Предпочтительно приводное устройство расположено на опорной стойке восприятия крутящего момента.

Далее, в соответствии с изобретением между буровой трубой и трубчатым бункером предусмотрен удлинительный патрубок, который жестко соединен с приводным валом бурового привода для совместного вращения, но с возможностью осевого перемещения. Для этого удлинительный патрубок может быть снабжен, например, шлицевым венцом. Удлинительный патрубок выгодным образом проходит в осевом направлении насквозь через буровой привод к салазкам. Удлинительный патрубок может быть выполнен, например, телескопическим, в частности в виде ведущей буровой трубы (Kellystange) с продольными ребрами для передачи крутящего момента и запорными карманами для передачи осевых усилий. Согласно изобретению на нижнем конце удлинительного патрубка может быть предусмотрено соединительное устройство для подсоединения буровой трубы.

Далее, в предпочтительном примере выполнения приводной вал бурового привода выполнен в виде полого вала, на одной стороне которого расположен трубчатый бункер, а на другой стороне, по меньшей мере частично, проходит буровая труба. В частности, удлинительный патрубок и/или буровая труба могут проходить внутри полого вала с возможностью относительного осевого перемещения.

Кроме того, предпочтительно, чтобы было предусмотрено запорное устройство, посредством которого может быть закрыт проход для заполнителя от трубчатого бункера к буровой трубе. Запорное устройство может содержать заслонку, предусмотренную снизу на трубчатом бункере, на удлинительном патрубке и/или сверху на буровой трубе. Такое запорное устройство особенно целесообразно в буровой машине, работающей с составной многосекционной буровой трубой.

Предложен также способ возведения в грунте набивной сваи, в особенности с помощью выше описанной буровой машины. В этом способе буровую трубу подают в грунт с вращением посредством бурового привода, который расположен на салазках. Салазки установлены с возможностью перемещения вдоль мачты в направлении бурения, и после достижения желаемой глубины буровую трубу вытягивают обратно, а образованное при этом полое пространство заполняют через буровую трубу заполнителем из трубчатого бункера, расположенного на буровой трубе. Способ по изобретению отличается тем, что при заглублении буровой трубы трубчатый бункер вместе с буровой трубой перемещают относительно салазок к земле. За счет этого может быть увеличен осевой ход буровой машины и особенно простым образом может производиться сооружение глубоких набивных свай. Соответствующим образом при обратном вытягивании буровой трубы трубчатый бункер вместе с буровой трубой вновь отводят от земли относительно салазок, то есть в направлении вверх.

Способ по изобретению может осуществляться в особенности с помощью буровой машины по изобретению с получением описанных преимуществ.

Краткий перечень фигур чертежей

Далее со ссылками на прилагаемые чертежи будут подробно описаны примеры осуществления изобретения. На чертежах:

фиг.1 изображает буровую машину по изобретению для осуществления способа по изобретению,

фиг.2 изображает часть буровой машины по фиг.1 в области салазок,

фиг.3 изображает альтернативный вариант выполнения трубчатого бункера для использования в буровой машине по изобретению.

Осуществление изобретения

На фиг.1 и 2 показана буровая машина по изобретению в первом примере выполнения. Она содержит шасси 1, на котором с возможностью поворота установлена мачта 2. На мачте 2 предусмотрены салазки 22, которые установлены на мачте 2 с возможностью направляемого перемещения вдоль мачты.

На салазках 22 установлен буровой привод 11, который вместе с салазками 22 может перемещаться вдоль мачты 2 и приводиться во вращение вместе с буровой трубой 6, которая проходит вдоль мачты 2 и снабжена распорной буровой головкой 80. Буровой привод 11 содержит верхний приводной блок 12, в котором размещен непоказанный приводной мотор, и расположенный снизу передаточный блок 13. На этом передаточном блоке снизу имеется выходной вал 19, выполненный в виде полого вала.

На верхней стороне буровой трубы 6 в продолжение к ней предусмотрен удлинительный патрубок 40. Этот удлинительный патрубок 40 жестко соединен с буровой трубой 6 с помощью трубчатой муфты 18 для совместного вращения и осевого перемещения. Удлинительный патрубок 40 проходит насквозь через буровой привод 11 в осевом направлении. На верхнем конце удлинительного патрубка 40 над буровым приводом 11 и в продолжении удлинительного патрубка 40 и буровой трубы 6 расположен трубчатый бункер 30. Трубчатый бункер 30 служит для приема заполнителя, который через удлинительный патрубок 40 может подаваться через буровой привод 11 в буровую трубу 6.

Трубчатый бункер 30 вместе с расположенным на нем удлинительным патрубком 40 и буровой трубой 6 установлен таким образом, что может перемещаться относительно бурового привода 11 и салазок 22 в осевом направлении, то есть по стрелке А. В примере выполнения по фиг.1 и 2 трубчатый бункер 30 находится в верхнем положении, в котором он находится на относительно большом расстоянии от бурового привода 11. Из этого положения он вместе с буровой трубой 6 может быть перемещен вниз к земле с увеличением длины буровой трубы 6 под салазками 22 и буровым приводом 11.

Для передачи крутящего момента между буровым приводом 11 и буровой трубой 6, перемещаемой относительно него в осевом направлении, на удлинительном патрубке 40, который жестко соединен с буровой трубой 6, имеется наружный шлицевой венец, взаимодействующим с внутренним шлицевым венцом в приводном валу 19.

Для фиксации осевого положения трубчатого бункера 30 относительно салазок 22 на буровом приводе 11 предусмотрено непоказанное удерживающее устройство, которое удерживает удлинительный патрубок 40, например, с кинематическим силовым и/или геометрическим замыканием.

Со стороны земли на трубчатом бункере 30 предусмотрено поворотное соединение 60, которое отсоединяет вращение буровой трубы 6 и расположенного на ней удлинительного патрубка 40 от трубчатого бункера.

На салазках 22 предусмотрена опорная стойка 50 восприятия крутящего момента, которая жестко соединяет трубчатый бункер 30 с салазками 22. Опорная стойка 50 восприятия крутящего момента содержит штангу 52, проходящую в осевом направлении, вдоль которой трубчатый бункер 30 с помощью поперечного кронштейна направляется с возможностью осевого перемещения. С помощью другого поперечного кронштейна поворотное соединение 60, в особенности его неподвижная часть, направляется вдоль штанги 52 с возможностью осевого перемещения, но без относительного вращения. Проходящая в осевом направлении штанга 52 опорной стойки 50 восприятия крутящего момента может быть, например, выполнена телескопической.

Трубчатый бункер 30 содержит по существу цилиндрическую накопительную часть 33, которая посредством расположенной снизу конической части 34 соединена с удлинительным патрубком 40.

Трубчатый бункер 30 для буровой машины по изобретению в альтернативном примере выполнения показан на фиг.3. Трубчатый бункер 30 по фиг.3 на верхнем конце цилиндрической накопительной части 33 закрыт по существу конической крышкой 36. В крышке 36 предусмотрены несколько загрузочных отверстий 37 для подачи заполнителя во внутреннее пространство трубчатого бункера 30. На крышке 36 предусмотрены также различные проушины 38, 38' для подъема трубчатого бункера 30 с помощью вспомогательных устройств.

Кроме того, трубчатый бункер по фиг.3 на участке между выпускной частью 34 и удлинительным патрубком снабжен запорным устройством 71, выполненным в виде заслонки. С помощью запорного устройства может быть заперт проход заполнителя между трубчатым бункером 30 и внутренней полостью удлинительного патрубка 40, а следовательно, и буровой трубы 6.

Группа изобретений относится к буровой машине для возведения в грунте набивной сваи и способу возведения в грунте набивной сваи. Буровая машина содержит мачту, салазки, установленные на мачте с возможностью перемещения, расположенный на салазках буровой привод для вращательного привода буровой трубы и подсоединяемый к буровой трубе трубчатый бункер с накопительным пространством для заполнителя, предназначенного для заполнения буровой скважины при вытягивании буровой трубы. Трубчатый бункер установлен на салазках с возможностью осевого перемещения относительно салазок. Способ заключается в том, что буровую трубу подают в грунт с вращением посредством бурового привода, который расположен на салазках, установленных с возможностью перемещения вдоль мачты в направлении бурения, и после достижения желаемой глубины буровую трубу вытягивают обратно, а образованное при этом полое пространство заполняют через буровую трубу заполнителем из трубчатого бункера, расположенного на буровой трубе. При заглублении буровой трубы трубчатый бункер вместе с буровой трубой перемещают относительно салазок к земле. Обеспечивает высокую эффективность эксплуатации и универсальность бурового процесса. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Буровая машина для возведения в грунте набивной сваи, содержащая мачту (2), салазки (22), установленные на мачте (2) с возможностью перемещения, расположенный на салазках (22) буровой привод (11) для вращательного привода буровой трубы (6) и подсоединяемый к буровой трубе (6) трубчатый бункер (30) с накопительным пространством для заполнителя, предназначенного для заполнения буровой скважины при вытягивании буровой трубы (6), отличающаяся тем, что трубчатый бункер (30) установлен на салазках (22) с возможностью осевого перемещения относительно салазок (22).

2. Буровая машина по п.1, отличающаяся тем, что трубчатый бункер (30) совместно с буровой трубой (6) установлен с возможностью осевого перемещения относительно салазок (22).

3. Буровая машина по п.1, отличающаяся тем, что трубчатый бункер расположен в осевом направлении над буровым приводом (11), а буровая труба (6), по меньшей мере, частично расположена в осевом направлении под буровым приводом (11).

4. Буровая машина по п.1, отличающаяся тем, что между трубчатым бункером (30) и буровой трубой (6) предусмотрено поворотное соединение (60), которое отсоединяет вращение буровой трубы (6) от трубчатого бункера (30).

5. Буровая машина по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что на салазках (22) предусмотрена опорная стойка (50) восприятия крутящего момента для жесткой опоры трубчатого бункера (30) и/или предусмотрено устройство для подачи заполнителя в трубчатый бункер (30).

6. Буровая машина по п.5, отличающаяся тем, что трубчатый бункер (30) и/или устройство для подачи направляются на опорной стойке (50) восприятия крутящего момента с возможностью осевого перемещения.

7. Буровая машина по любому из пп.1-4, 6, отличающаяся тем, что между буровой трубой (6) и трубчатым бункером (30) предусмотрен удлинительный патрубок (40), который жестко соединен с приводным валом (19) бурового привода (11) для совместного вращения и осевого перемещения.

8. Буровая машина по п.7, отличающаяся тем, что удлинительный патрубок (40) выполнен в виде ведущей буровой трубы с продольными пазами для передачи крутящего момента и запорными карманами для передачи осевых усилий.

9. Буровая машина по любому из пп.1-4, 6, 8, отличающаяся тем, что предусмотрено запорное устройство (71), посредством которого может быть закрыт проход для заполнителя от трубчатого бункера (30) к буровой трубе (6).

10. Способ возведения в грунте набивной сваи в особенности с помощью буровой машины по любому из пп.1-9, при котором буровую трубу (6) подают в грунт с вращением посредством бурового привода (11), который расположен на салазках (22), установленных с возможностью перемещения вдоль мачты (2) в направлении бурения, и после достижения желаемой глубины буровую трубу (6) вытягивают обратно, а образованное при этом полое пространство заполняют через буровую трубу (6) заполнителем из трубчатого бункера (30), расположенного на буровой трубе, отличающийся тем, что при заглублении буровой трубы (6) трубчатый бункер (30) вместе с буровой трубой (6) перемещают относительно салазок (22) к земле.