УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОХОДКИ СКВАЖИНЫ БЕЗ ВЫЕМКИ ГРУНТА Российский патент 2018 года по МПК E21B11/02 

Изобретение относится к строительству, а более конкретно к устройствам для проходки скважин без выемки грунта, и может быть использовано при проходке наклонных и горизонтальных скважин и бестраншейной прокладки коммуникаций под землей, в частности под дорогами, водоемами, зданиями.

Известно техническое решение «Устройство для перемещения под землей», описанное в статье журнала «Техника молодежи», выпуск 12, 1955 г., стр. 34-36, которое содержит цилиндрический корпус, конусообразный рабочий орган-бур в передней части, обеспечивающий разрыхление и уплотнение грунта при его вращении двигателем рабочего органа, двигатель рабочего органа-бура, установленный в корпусе устройства, вдавливающий аппарат со шнеком на цилиндрической части корпуса, расположенной за рабочим органом-буром, толкатели в задней части корпуса устройства, выполненные с возможностью выдвижения из корпуса устройства, с приводами, расположенными в корпусе устройства, а также плоские стабилизаторы в задней части устройства.

Передвижение устройства в скважине и ее проходка без выемки грунта осуществляются следующим образом. Толкатели выдвигаются из задней части корпуса устройства с помощью приводов, упираются в стенку скважины и при продолжении выдвижения создают усилие, передающееся через корпус устройства на бур и забой. Бур при вращении двигателем разрыхляет грунт, при этом за счет усилия, создаваемого домкратами-толкателями, устройство продвигается вперед, а разрыхленный грунт уплотняется конусообразным буром и расположенным за буром вдавливающим аппаратом со шнеком. Вдавливающий аппарат со шнеком вращается, за счет чего одновременно с уплотнением грунта осуществляется ввинчивание устройства в скважину и создание дополнительного осевого усилия для продвижения устройства в скважине. Реактивный вращению бура и вдавливающего аппарата момент компенсируется плоскими стабилизаторами при их контакте с уплотненным грунтом стенки скважины. После выдвижения толкателей на максимальную длину и передвижения устройства вдоль оси скважины на соответствующее расстояние толкатели возвращаются в исходное положение с помощью приводов и цикл повторяется. Таким образом, с помощью толкателей в задней части корпуса устройства реализован шаговый механизм передвижения устройства в скважине.

Устройство может быть оборудовано несколькими группами толкателей, поочередно выдвигающихся из задней части корпуса устройства, что обеспечивает практически непрерывное создание давления бура устройства на забой, а следовательно и непрерывное передвижение устройства в скважине и ее проходку без выемки грунта.

При движении устройства под землей образуется скважина, проходка которой осуществлена без выемки грунта, за счет его уплотнения и формирования тем самым стенки скважины.

Известное устройство-прототип имеет низкую надежность вследствие того, что при проходке скважины может потерять работоспособность по следующим причинам.

Толкатели, выдвигающиеся из задней части корпуса устройства упираются в стенку уже образованной скважины, грунт которой не подкреплен, что может привести к разрушению стенки скважины, осыпанию грунта и даже потере возможности создания упорного усилия домкратами-толкателями, кроме этого стабилизаторы, выступающие за поверхность корпуса устройства для создания реактивного вращению бура и вдавливающего аппарата момента, также разрушают стенку скважины из уплотненного грунта, что повышает риск невозможности создания требуемого упорного усилия толкателями и, следовательно, повышает риск обездвиживания устройства в скважине и невозможности выполнения им своей задачи.

Толкатели подвержены действию изгибающих моментов при их выдвижении из корпуса устройства и упоре в стенку скважины, что может привести к их деформации и заклиниванию, вследствие чего устройство может лишиться возможности перемещения.

Реализация обратного хода устройства крайне сложна, а в некоторых случаях невозможна, так как толкатели, выдвигающиеся из задней части корпуса устройства, не обеспечат достаточного усилия при контакте с не подкрепленной стенкой скважины, работа толкателей на обратный ход приведет к разрушению стенки скважины и их работе с пробуксовкой. Кроме этого, стабилизаторы, выступающие из корпуса, будут создавать упор, затрудняющий движение устройства в обратном направлении. Потеря возможности обратного хода устройства в скважине может привести к его застреванию и необходимости применения дополнительных средств для его извлечения из грунта.

Расположение толкателей в задней части корпуса приводит к невозможности управления траекторией движения устройства в грунте и траекторией образуемой скважины. Это, вместе со сложно реализуемой возможностью обратного хода устройства в скважине, может привести к его застреванию в грунте при обнаружении на пути устройства непреодолимого препятствия.

Известно техническое решение по авторскому свидетельству СССР SU 386052 «Устройство для образования скважины в грунте методом раскатки» (21.01.1971), в котором описано устройство для образования скважины в грунте методом раскатки, включающее корпус, привод, установленные с возможностью осевого перемещения основной и дополнительный шпиндели, на которых посредством клиньев закреплены раскатывающие вальцы, а с целью обеспечения возможности шагового перемещения, на корпусе смонтированы имеющие выдвижные эксцентрики опорные плиты, одна из которых жестко закреплена и на ее торцовой поверхности установлен привод, а другая имеет возможность осевого перемещения посредством закрепленного на корпусе качающегося рычага, взаимодействующего с шайбами, размещенными на дополнительном шпинделе.

Устройство обладает низкой надежностью по следующим причинам. Шаговое перемещение при непрерывном вращении раскатывающих вальцов приводит к пробуксовке всего устройства в скважине во время возврата опорной плиты в исходное положение, что может повлечь нарушение целостности грунта уплотненной стенки скважины и смещение устройства относительно заданной траектории скважины. Шаговый принцип перемещения обеспечивает низкую скорость проходки скважины. Также зазор между опорными плитами механизма шагового перемещения при эксплуатации может забиваться грунтом, что может привести к заклиниванию и даже поломке механизма шагового перемещения устройства, его обездвиживанию в скважине, прекращению проходки скважины и необходимости его извлечения с помощью дополнительных средств.

Известно техническое решение по авторскому свидетельству СССР SU 1809046 «Устройство для перемещения зарядного шланга в скважине» (14.12.1990), в котором описано устройство для перемещения зарядного шланга в скважине, включающее концентрически установленные с возможностью взаимного продольного перемещения несущие зарядный шланг элементы с захватами, первый из которых жестко закреплен с зарядным шлангом, исполнительный механизм, источник энергии и канал из связи, а с целью повышения надежности в работе и улучшения условий труда, исполнительный механизм выполнен в виде имеющих возможность продольного расширения камер, одна из которых выполнена сквозной, расположена между элементами и своим выходным отверстием сообщена с камерой, установленной во втором элементе, и выполнена с наименьшей рабочей поверхностью, а другая заполнена сжатым газом и установлена в герметичной полости, выполненной в первом элементе, при этом герметичная полость и камеры, за исключением камеры со сжатым газом, через канал связи сообщены с источником пульсирующего давления, а привод захватов выполнен в форме двухзвенного шарнирно-рычажного механизма, первые их звенья связаны с корпусом элемента, в котором они установлены, вторые - соответственно с камерами с наименьшей рабочей поверхностью и заполнены сжатым газом.

Устройство обладает недостаточной надежностью вследствие того, что элементы его механизма перемещения расположены в открытых полостях, не имеющих надлежащих уплотнений, которые при эксплуатации могут забиваться грунтом, что приводит к повышенному износу трущихся частей и может привести к заклиниванию механизма и потере работоспособности. По этой причине устройство может не выполнить своего назначения в скважине. Кроме этого устройство имеет возможность перемещения только вдоль оси скважины, а механизм перемещения имеет относительно сложное устройство.

Известно техническое решение по авторскому свидетельству СССР SU 142337 «Устройство для прокладки трубопровода протаскиванием» (26.04.1961), в котором описано устройство для прокладки трубопровода протаскиванием его в прокалываемую скважину, включающее систему домкратов с опорными колодками и монтированных в головной части трубопровода, а с целью повышения степени надежности упора устройства в стенки скважины к его горизонтальному домкрату с двух сторон перпендикулярно смонтированы двухпоршневые домкраты, обеспечивающие шаговое его перемещение, причем к концу одного из них, в свою очередь, прикреплены механизм захвата трубопровода, раздвижные колодки которого опираются на внутреннюю поверхность трубы.

Недостатком известного устройства является сложность механизма шагового перемещения и прокола скважины, состоящего из системы домкратов: двух пар распорных и одного проталкивающего. Кроме этого шаговый механизм перемещения имеет незащищенные части, подверженные налипанию грунта и повышенному трению, что может негативно влиять на надежность устройства. Недостаточная надежность устройства обусловлена и тем, что при выдвижении проталкивающего домкрата с одновременным проколом скважины устройство не обеспечивает удержания уплотненного грунта, который может осыпаться на выдвинутую часть проталкивающего домкрата, что может привести при возврате домкрата в исходное положение к заклиниванию механизма перемещения и даже выходу устройства из строя. Также устройство обеспечивает прокол только прямолинейной скважины и не имеет возможности огибать непреодолимые препятствия в грунте, что сильно сужает область его применения.

Известно техническое решение «Устройство для перемещения под землей», описанное в статье журнала «Техника молодежи», выпуск 12, 1955 г., стр. 34-36, которое содержит цилиндрический корпус, конусообразный рабочий орган-бур в передней части, обеспечивающий разрыхление и уплотнение грунта при его вращении двигателем рабочего органа, двигатель рабочего органа-бура, установленный в корпусе устройства, вдавливающий аппарат со шнеком на цилиндрической части корпуса, расположенной за рабочим органом-буром, толкатели в задней части корпуса устройства, выполненные с возможностью выдвижения из корпуса устройства, с приводами, расположенными в корпусе устройства, а также плоские стабилизаторы в задней части устройства.

Известно техническое решение по патенту US 7055625 «Самоходная система глубокого бурения» («Self-propelled instrumented deep drilling system», патент от 06.06.2006, заявлен 27.01.2004). Устройство, описанное в данном патенте, имеет цилиндрический корпус, конусообразные рабочие органы с обоих концов и две группы радиальных упоров. Вращение рабочего органа обеспечивает разбуривание грунта, а перемещение осуществляется шаговым методом: фиксируют один конец устройства посредством выдвижения в грунт одной группы радиальных упоров и продвижения второго конца устройства вдоль его оси, после чего вторая группа упоров фиксирует второй конец устройства в новом положении в грунте, а первый конец устройства подтягивается ко второму при задвинутых упорах первой группы. Недостатком устройства является недостаточная надежность радиальных упоров, которые могут выйти из строя при попадании грунта под них, что может привести к застреванию устройства в грунте и потере им работоспособности.

В качестве прототипа выбрано наиболее близкое по совокупности существенных признаков техническое решение - устройство по патенту на полезную модель РФ №173195 «Устройство для проходки скважины без выемки грунта» (приоритет от 22.05.2017 г., авторы: Ентель А.И., Яцкевич А.А.)

Прототип - устройство для проходки скважины без выемки грунта, содержит цилиндрический корпус, конусообразный рабочий орган в передней части, обеспечивающий уплотнение грунта при его вращении двигателем рабочего органа, установленным в корпусе устройства, содержит две отдельные группы толкателей, выполненных с возможностью выдвижения из корпуса устройства, с приводами, расположенными в корпусе устройства, одна из которых обеспечивает движение устройства вперед, а другая - обратно, группы толкателей расположены на цилиндрической части корпуса устройства, толкатели каждой группы распределены равномерно по окружности корпуса устройства и в исходном положении расположены заподлицо с наружным диаметром носового конусообразного рабочего органа, каждый толкатель состоит из гидроцилиндра с выдвижным штоком, пятки и каретки, причем каретка выполнена в виде изогнутой пластины, прилегающей к поверхности корпуса, содержит отверстие для пятки и установлена с возможностью перемещения по направляющим корпуса устройства вдоль его оси по его поверхности, не выходя за габариты максимального диаметра конусообразного рабочего органа, пятка выполнена в виде изогнутой пластины, с радиусом изгиба равным радиусу изгиба наружной поверхности каретки, установлена в отверстии каретки с возможностью выдвижения из нее под углом к оси устройства, а в исходном положении наружная поверхность пятки расположена заподлицо с наружной поверхностью каретки, причем выдвижение пятки осуществляется под острым углом к образующей корпуса устройства в месте установки пятки, вершина которого для каждой пятки из отдельной группы толкателей обращена по направлению движения, которое обеспечивает данная отдельная группа толкателей, каждая пятка с внутренней стороны шарнирно соединена с приводом толкателя в виде гидроцилиндра, шарнирно закрепленного в корпусе устройства, шток которого проходит через вырез в корпусе устройства, причем вырез в корпусе устройства выполнен таким, что во всех положениях каретки остается перекрытым ей, что предотвращает попадание грунта внутрь корпуса устройства, гидроцилиндр со штоком выполнен и установлен с возможностью обеспечения выдвижения пятки из каретки под углом к оси устройства до крайнего положения, при котором сохраняется уплотнение между пяткой и кареткой, то есть наружная боковая поверхность пятки не выходит за наружную поверхность каретки, и смещения каретки вдоль оси корпуса устройства по его направляющим в ее конечное положение и возврата пятки и каретки в исходные положения, при которых наружная поверхность пятки расположена заподлицо с наружной поверхностью каретки, устройство содержит гидростанцию с электроприводом, соединенную трубопроводами с гидроцилиндрами толкателей через блок управления клапанами подачи рабочей жидкости, выполненный с возможностью обеспечения раздельной подачи рабочей жидкости в каждый из потребителей, причем блок управления клапанами выполнен с возможностью управления им с пульта управления устройством.

Устройство обладает не высокой надежностью по следующим причинам. Уплотнение пяток в каретках является сложным в изготовлении и не надежно в работе. Это может привести к заклиниванию подвижных частей механизма устройства при попадании грунта в корпус при нарушении целостности уплотнения или дефектах при его изготовлении. Кроме этого, усилие гидроцилиндров для продольного перемещения устройства направлено под углом к оси устройства, что может привести к срыву грунта в местах опоры пяток на определенных грунтах и застреванию устройства в скважине.

Основным техническим результатом заявленного изобретения является повышение надежности устройства при его работе.

Технический результат достигается за счет использования в устройстве для проходки скважины надежной конструкции каретки, представляющей собой цельную трубу со скользящей посадкой с уплотнением между корпусом устройства и кареткой, выполненной с возможностью перемещения по поверхности корпуса устройства вдоль его оси, и надежной конструкции приводного механизма устройства.

Сущность предлагаемого решения заключается в следующем.

Устройство для проходки скважины без выемки грунта, содержащее цилиндрический корпус, конусообразный рабочий орган в передней части, обеспечивающий уплотнение грунта при его вращении двигателем рабочего органа, установленным в корпусе устройства, толкатели, выполненные с возможностью выдвижения из корпуса устройства, с приводами, расположенными в корпусе устройства, гидростанцию с электроприводом, соединенную трубопроводами с гидроцилиндрами через блок управления клапанами подачи рабочей жидкости, выполненный с возможностью обеспечения раздельной подачи рабочей жидкости в каждый из потребителей, причем блок управления клапанами выполнен с возможностью управления им с пульта управления устройством, по изобретению, устройство содержит четыре толкателя, расположенных на цилиндрической части корпуса устройства, толкатели распределены по окружности корпуса устройства и в исходном положении расположены заподлицо с наибольшим наружным диаметром носового конусообразного рабочего органа, каждый толкатель состоит из распорного гидроцилиндра с выдвижным штоком, расположенного внутри корпуса устройства, и пятки, установленной в каретке, причем каретка выполнена в виде трубы, установлена на цилиндрической части корпуса со скользящей посадкой с уплотнением к поверхности корпуса в торцах и содержит отверстия с уплотнениями для прохода штоков распорных гидроцилиндров, закрепленных на каретке с ее внутренней стороны, каретка установлена с возможностью перемещения вдоль оси устройства по направляющей на корпусе устройства, предотвращающей поворот каретки вокруг оси устройства, который может возникнуть вследствие вращения во время работы носового рабочего органа, каретка имеет на наружной поверхности продольные направляющие и торцевые фланцы, образующие замкнутые бурты, внутренние поверхности которых являются направляющими для наружных боковых и торцевых поверхностей пяток, поверхности выполнены с обеспечением скольжения с уплотнением при радиальном выдвижении пяток из каретки, в корпусе устройства выполнены продольные вырезы, длина и ширина которых позволяет перемещаться каретке по корпусу с сохранением уплотненного перекрытия вырезов кареткой во всех ее рабочих положениях относительно корпуса, пятка выполнена в виде изогнутой пластины, с радиусом изгиба равным максимальному радиусу носового рабочего органа, закреплена к штоку распорного гидроцилиндра, и в исходном положении наружная поверхность пятки не выступает за наружный диаметр носового рабочего органа устройства, распорный гидроцилиндр со штоком выполнен и установлен с возможностью обеспечения выдвижения пятки из каретки до крайнего положения, при котором сохраняется уплотнение между ними, то есть наружная боковая и торцевая поверхности пятки не выходят за внутреннюю поверхность буртов каретки, устройство содержит ходовой гидроцилиндр для продольного перемещения, установленный в корпусе устройства и обеспечивающий продольное перемещение каретки вдоль корпуса устройства.

Между пяткой и кареткой и между кареткой и корпусом вне зоны их уплотнений друг к другу может присутствовать зазор.

В частном случае реализации устройства в качестве рабочего органа может быть использован конусообразный раскатчик, который может иметь разрыхляющую насадку на конце.

В частном случае реализации устройства на наружной поверхности пяток по их периметру могут быть установлены скребки, упруго прилегающие к наружной поверхности буртов каретки.

В частном случае реализации устройства продольные направляющие и торцевые фланцы на наружной поверхности каретки образуют замкнутые бурты в виде контура со скругленными углами, при этом боковая поверхность пяток повторяет форму внутренней поверхности контура, что в собранном виде обеспечивает эквидистантное расположение этих поверхностей.

В частном случае реализации устройства расстояние, на которое пятка имеет возможность быть выдвинутой из каретки, не превышает длины боковой уплотнительной поверхности пятки, соприкасающейся с внутренней поверхностью наружных буртов каретки.

В частном случае реализации устройство содержит уплотнители между кареткой и корпусом, пяткой и кареткой, между рабочим органом и корпусом устройства, а на торцах каретки могут быть установлены пластинчатые скребки, упруго прилегающие к поверхности корпуса, для сбрасывания налипшего на корпус устройства грунта. В качестве уплотнителей могут быть использованы уплотнительные манжеты или иные изделия из упругого материала. Причем уплотнители между кареткой и корпусом находятся в контакте с поверхностью корпуса во всех положениях каретки, тем самым предотвращая попадание грунта внутрь корпуса.

В частном случае реализации устройства двигателем рабочего органа является гидромотор, приводимый в движение гидростанцией, соединенной с гидромотором через блок управления клапанами, обеспечивающий управление работой гидромотора.

В частном случае реализации устройства двигателем рабочего органа является электрический мотор-редуктор.

Управление работой устройства, в том числе подача управляющих сигналов на блок управления клапанами, управляющий подачей рабочей жидкости на потребители, и другие элементы устройства, может осуществляться оператором с пульта управления устройством, расположенным на поверхности земли, например, у начальной точки скважины, и соединенным с устройством посредством электрического кабеля.

В частном случае реализации устройство содержит модуль навигации, обеспечивающий возможность определения расположения устройства под землей. Модуль навигации передает данные на пульт управления устройством и служит для контроля положения устройства. Модуль навигации позволяет определить точное расположение устройства под землей и может быть реализован, например, в виде аналога известной системы - SNS200-PRO, при использовании которой модуль навигации представляет собой зонд, установленный в устройстве. Расположение зонда определяют наземным приемником, полученные данные передают на пульт управления устройства. По расположению зонда определяют положение устройства под землей и осуществляют контроль движения устройства вдоль необходимой траектории скважины.

В частном случае реализации устройство выполнено с возможностью подвода электроэнергии по кабелю с поверхности земли, например, от действующей электрической сети или мобильного дизель- или бензо-электрогенератора.

В частном случае реализации устройство содержит электрический аккумулятор, обеспечивающий электроэнергией элементы устройства.

Конусообразный рабочий орган может быть выполнен в виде раскатчика, обеспечивающего при его вращении двигателем раскатку скважины и ввинчивание в нее, способствующее продольному перемещению устройства в скважине, а также может иметь шнек на конусообразной поверхности и разрыхляющую насадку на носовой оконечности.

Задняя часть корпуса устройства может быть выполнена конусообразной, причем с максимальным диаметром, не превышающим максимальный диаметр конусообразного рабочего органа в передней части устройства.

Наружная поверхность пяток может иметь выступающие ребра для обеспечения большей силы трения при контакте с грунтом.

Кроме описанного выше, к устройству при эксплуатации может быть подсоединен страховочный трос, за который устройство может быть вытянуто из скважины, например, в аварийной ситуации.

Поскольку устройство в частном случае реализации должно быть подключено к источнику электрической энергии и на устройство должны передаваться управляющие сигналы с пульта управления устройством, то для повышения надежности и упрощения эксплуатации устройства кабели передачи электрической энергии и управляющих сигналов, а также страховочный трос могут быть соединены друг с другом в одном многофункциональном кабель-тросе.

Заявленный технический результат изобретения - устройства для проходки скважины без выемки грунта, а именно - повышение надежности устройства, обеспечивается тем, что: надежная конструкция каретки в виде трубы со скользящей посадкой с уплотнением на корпусе и расположение пяток на каретке повышают надежность устройства за счет снижения риска попадания грунта скважины внутрь корпуса устройства и заклинивания движущихся частей устройства; ходовой гидроцилиндр, расположенный в отличие от прототипа вдоль оси устройства, в совокупности с распорными гидроцилиндрами, обеспечивающими радиальное перемещение пяток, позволяют создать большее продольное усилие и повысить надежность перемещения устройства в грунте.

Сущность изобретения поясняется рисунками:

Фиг. 1, на которой представлен разрез корпуса устройства в плоскости перпендикулярной его оси в области установки распорных гидроцилиндров,

Фиг. 2, на которой представлен фрагмент разреза корпуса устройства в продольной плоскости в области установки пятки и каретки, и

Фиг. 3, на которой схематично изображена криволинейная скважина, проходка которой выполнена предложенным устройством.

В частном случае реализации, изображенном на Фиг. 1 и Фиг. 2, устройство для проходки скважины без выемки грунта, содержит цилиндрический корпус 1, конусообразный рабочий орган в передней части, обеспечивающий уплотнение грунта при его вращении двигателем рабочего органа, установленным в корпусе устройства, гидростанцию с электроприводом, соединенную трубопроводами с гидроцилиндрами через блок управления клапанами подачи рабочей жидкости, выполненный с возможностью обеспечения раздельной подачи рабочей жидкости в каждый из потребителей, причем блок управления клапанами выполнен с возможностью управления им с пульта управления устройством, четыре толкателя, состоящих из распорного гидроцилиндра 2 с выдвижным штоком 3, расположенного внутри корпуса 1 устройства, и пятки 4, установленной в каретке 5, выполненной в виде трубы и установленной на цилиндрической части корпуса 1 со скользящей посадкой с уплотнением 6 к поверхности корпуса 1 в торцах и содержит отверстия с уплотнениями 7 для прохода штоков 3 распорных гидроцилиндров 2, закрепленных на каретке 5 с ее внутренней стороны, каретка 5 установлена с возможностью перемещения вдоль оси устройства по направляющим 8 и 9 на корпусе 1 устройства, предотвращающим поворот каретки 5 вокруг оси устройства, который может возникнуть вследствие вращения во время работы носового рабочего органа. Каретка 5 имеет на наружной поверхности продольные направляющие 10 и торцевые фланцы 11, образующие замкнутые бурты, внутренние поверхности которых являются направляющими для наружных боковых и торцевых поверхностей пяток 4, поверхности выполнены с обеспечением скольжения с уплотнением 12 при радиальном выдвижении пяток 4 из каретки 5. В корпусе 1 устройства выполнены продольные вырезы 13, длина и ширина которых позволяет перемещаться каретке 5 по корпусу с сохранением уплотненного перекрытия вырезов кареткой 5 во всех ее рабочих положениях относительно корпуса 1, пятки 4 выполнены в виде изогнутой пластины, с радиусом изгиба равным максимальному радиусу носового рабочего органа, закреплена к штоку 3 распорного гидроцилиндра 2, и в исходном положении наружная поверхность пятки не выступает за наружный диаметр носового рабочего органа устройства, распорный гидроцилиндр 2 со штоком 3 выполнен и установлен с возможностью обеспечения выдвижения пятки 4 из каретки 5 до крайнего положения, при котором сохраняется уплотнение 12 между ними, то есть наружная боковая и торцевая поверхности пятки 4 не выходят за внутреннюю поверхность буртов 10 и 11 каретки 5, устройство содержит ходовой гидроцилиндр (на рисунке не показан) для продольного перемещения, установленный в корпусе 1 устройства и обеспечивающий продольное перемещение каретки 5 вдоль корпуса 1 устройства, между пяткой 4 и кареткой 5 и между кареткой 5 и корпусом 1 вне зоны их уплотнений друг к другу присутствуют зазоры 14 и 15 соответственно.

Описание работы устройства представлено ниже.

Устройство для проходки скважины без выемки грунта К, как показано на Фиг. 3, размещают на поверхности земли в начальной точке В скважины А в заранее подготовленной выемке G в грунте, имеющей диаметр, соответствующий наружному диаметру устройства, и глубину h, позволяющую вместить рабочий орган и толкатели устройства. Также на поверхности земли расположены пульт 16 управления устройством, электрический генератор 17, соединенные многофункциональным кабель-тросом 18 с устройством К. Скважина А от начальной точки В до конечной точки С имеет криволинейные участки «е» с радиусом R и непреодолимое препятствие D на участке f.

Для проходки скважины А с пульта 16 управления подают сигналы блоку управления с клапанами подачи рабочей жидкости на включение гидромотора, обеспечивающего вращение конусообразного рабочего органа, и включение распорных гидроцилиндров 2 и ходового гидроцилиндра, обеспечивающих продольное движение устройства вперед.

В исходном состоянии каретка 5 расположена в крайнем положении в носу устройства К, пятки 4 утоплены в каретке 5 и находятся заподлицо с максимальным диаметром носового рабочего органа устройства К.

Для осуществления перемещения в грунте и образования скважины А подают давление в распорные цилиндры 2 для распора пяток 4 в заходной части скважины А, обеспечивая упор устройству К. После этого в работу включают носовой рабочий орган и одновременно ходовой гидроцилиндр, при этом корпус 1 устройства К перемещается вперед относительно каретки 5 закрепленной в грунте распертыми пятками 4, носовой рабочий орган вворачивается в грунт, одновременно смещая его в радиальном направлении от оси скважины и образуя ее уплотненные стенки. По окончанию рабочего хода ходового цилиндра прекращает работу носовой рабочий орган, пятки 4 возвращаются в исходное состояние в каретке 5, после чего ходовой цилиндр возвращает каретку 5 в крайнее положение в носу устройства К, при этом устройство остается неподвижным в скважине за счет фиксации его в скважине носовым рабочим органом. Для продолжения движения вперед цикл повторяется.

Для обратного хода устройства К в скважине А, например, для обхода непреодолимого препятствия D на участке f, исходным положением является кормовое положение каретки 5 с выдвинутыми пятками 4. Работа устройства К осуществляется аналогично работе при движении вперед, при этом носовой рабочий орган может вращаться в обратную прямому ходу сторону.

Для прохождения криволинейных участков «е» скважины А осуществляют раздельное управление гидроцилиндрами 2 и выдвижением пяток 4.

При работе устройства К, при всех положениях пяток 4 относительно каретки 5 и каретки 5 относительно корпуса 1 уплотнения 12 и 6 не позволяют попадать грязи, пыли и жидкости внутрь корпуса 1 устройства К.

Изобретение относится к строительству, а более конкретно к устройствам для проходки скважин без выемки грунта, и может быть использовано при проходке наклонных и горизонтальных скважин и бестраншейной прокладки коммуникаций под землей, в частности под дорогами, водоемами, зданиями. Основным техническим результатом заявленного изобретения является повышение надежности устройства при его работе. Технический результат достигается за счет использования в устройстве для проходки скважины надежной конструкции каретки, представляющей собой цельную трубу со скользящей посадкой с уплотнением между корпусом устройства и кареткой, выполненной с возможностью перемещения по поверхности корпуса устройства вдоль его оси, и надежной конструкции приводного механизма устройства. Надежная конструкция каретки в виде трубы со скользящей посадкой с уплотнением на корпусе и расположение пяток на каретке повышают надежность устройства за счет снижения риска попадания грунта скважины внутрь корпуса устройства и заклинивания движущихся частей устройства. Ходовой гидроцилиндр, расположенный вдоль оси устройства, в совокупности с распорными гидроцилиндрами, обеспечивающими радиальное перемещение пяток, позволяют создать большие, радиальные и продольные усилия и повысить надежность перемещения устройства в грунте. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для проходки скважины без выемки грунта, содержащее цилиндрический корпус, конусообразный рабочий орган в передней части, обеспечивающий уплотнение грунта при его вращении двигателем рабочего органа, установленным в корпусе устройства, толкатели, выполненные с возможностью выдвижения из корпуса устройства, с приводами, расположенными в корпусе устройства, гидростанцию с электроприводом, соединенную трубопроводами с гидроцилиндрами через блок управления клапанами подачи рабочей жидкости, выполненный с возможностью обеспечения раздельной подачи рабочей жидкости в каждый из потребителей, причем блок управления клапанами выполнен с возможностью управления им с пульта управления устройством, отличающееся тем, что содержит четыре толкателя, расположенных на цилиндрической части корпуса устройства, толкатели распределены по окружности корпуса устройства и в исходном положении расположены заподлицо с наибольшим наружным диаметром носового конусообразного рабочего органа, каждый толкатель состоит из распорного гидроцилиндра с выдвижным штоком, расположенного внутри корпуса устройства, и пятки, установленной в каретке, причем каретка выполнена в виде трубы, установлена на цилиндрической части корпуса со скользящей посадкой с уплотнением к поверхности корпуса в торцах и содержит отверстия с уплотнениями для прохода штоков распорных гидроцилиндров, закрепленных на каретке с ее внутренней стороны, каретка установлена с возможностью перемещения вдоль оси устройства по направляющей на корпусе устройства, предотвращающей поворот каретки вокруг оси устройства, каретка имеет на наружной поверхности продольные направляющие и торцевые фланцы, образующие замкнутые бурты, внутренние поверхности которых являются направляющими для наружных боковых и торцевых поверхностей пяток, поверхности выполнены с обеспечением скольжения с уплотнением при радиальном выдвижении пяток из каретки, в корпусе устройства выполнены продольные вырезы, длина и ширина которых позволяет перемещаться каретке по корпусу с сохранением уплотненного перекрытия вырезов кареткой во всех ее рабочих положениях относительно корпуса, пятка выполнена в виде изогнутой пластины, с радиусом изгиба, равным максимальному радиусу носового рабочего органа, закреплена к штоку распорного гидроцилиндра, и в исходном положении наружная поверхность пятки не выступает за наружный диаметр носового рабочего органа устройства, распорный гидроцилиндр со штоком выполнен и установлен с возможностью обеспечения выдвижения пятки из каретки до крайнего положения, при котором сохраняется уплотнение между ними, то есть наружная боковая и торцевая поверхности пятки не выходят за внутреннюю поверхность буртов каретки, устройство содержит ходовой гидроцилиндр для продольного перемещения, установленный в корпусе устройства и обеспечивающий продольное перемещение каретки вдоль корпуса устройства.

2. Устройство для проходки скважины без выемки грунта по п. 1, отличающееся тем, что на наружной поверхности пяток по их периметру установлены скребки, упруго прилегающие к наружной поверхности буртов каретки.

3. Устройство для проходки скважины без выемки грунта по п. 1, отличающееся тем, что на торцах каретки установлены пластинчатые скребки, упруго прилегающие к поверхности корпуса.

4. Устройство для проходки скважины без выемки грунта по п. 1, отличающееся тем, что продольные направляющие и торцевые фланцы на наружной поверхности каретки образуют замкнутые бурты в виде контура со скругленными углами.