Устройство для образования скважин в грунте Советский патент 1984 года по МПК E02F5/18 

Изобретение относится к строительной технике и может быть использовано при проведении горизонтальных или наклонных скважин заданного направления, например при бестраншейной прокладке труб, кабелей и т. д. Известно устройство для бестраншейной прокладки трубопроводов, включающее защитный кожух, в котором размещена силовая установка, связанная с режущим органом, механизмом загрузки и механизмом транспортирования грунта 1. Закрепление на валу режущего органамотовила с ковщами вызывает большие динамические нагрузки на трансмиссию устройства и режущем инструменте, возникающие при взаимодействии ковшей с грунтом и вследствие неуравновешенности врашаемой массы, что приводит к снижению надежности работы устройства. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для образования скважин в грунте, включающее режущий рабочий орган, редуктор в цилиндрическом корпусе, двигатель,. механизм перемещения и систему управления 2 Недостатком указанного устройства является возможность отклонения устройства от заданной траектории ввиду неравномерного выдвижения распорных элементов из-за неодинаковой плотности грунта по сечению скважины. Так как для перепуска грунта через корпус устройства сечение скважины больше сечения устройства, то скопление разбуренного грунта на дне скважины под корпусом отклоняет устройство в произвольном направлении от заданной траектории движения. Недостатком устройства является также возможность проворота корпуса в сечении скважины, так как ребра корпуса взаимодействуют с массой разбуренного грунта, не обладающего достаточным сопротивлением сдвигу, что снижает надежность и производительность работы. Известное устройство не предусматривает транспортирование разбуренного грунта за пределы скважины, что требует дополнительного использования специальных транспортирующих устройств. Цель изобретения - повышение точности .перемещения устройства по заданной траектории. Поставленная цель достигается тем, что устройство для образования скважин в грунте, включающее режущий рабочий орган, редуктор в цилиндрическом корпусе, двигатель, механизм перемещения и систему управления, снабжено шнековыми движителями, корпус редуктора выполнен с возможностью вращения вокруг продольной оси устройства и закрыт неподвижными торцевыми крышками с опорами, в которых установлены по окружности, эксцентричной оси устройства, валы движителей, при этом шнековые лопасти расположены по касательной внутри окружности, диаметр которой равен диаметру рабочего органа, а шнековые движители связаны с двигателем фрикционными муфтами через ступени редуктора с разным передаточным отношением. Кроме того, режущий рабочий орган выполнен в виде полого кольцевого инструмента, жестко закрепленного на корпусе редуктора, причем внутри инструмента установлен цилиндрический бункер, закрепленный на передней крышке редуктора, а на внутренней поверхности бункера на противоположных его концах диаметрально друг другу в направлении к оси устройства выполнены выступы. На фиг. 1 показана принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - вид со стороны шнековых движителей. Устройство выполнено в виде цилиндрического корпуса 1 редуктора 2. Входной вал 3 редуктора 2 связан с валом 4 двигателя 5. В опорах 6 и 7 передней 8 и задней 9 крышек редуктора 2, размещенных по окружности, эксцентричной оси устройства, установлены валы 10 шнековых движителей 11 и 12, выполненных таким образом, что их внешние поверхности описываются окружностью радиусом, равным радиусу внешней окружности по сечению инструмента 13, закрепленного на свободном торце корпуса 1. Корпус 1 снабжен по внешней поверхности шнековой навивкой 14 и установлен на подшипниках 15 крышек 8 и 9 редуктора 2 с возможностью врашения. На внутренней поверхности корпуса 1 между крышками 8 и 9 закреплен зубчатый венец 16, связанный через трансмиссию 17 с валом редуктора 2. Валы 10 шнековых движителей 11 и 12 через ступени редуктора с меньшим 18 и большим 19 передаточным числом и управляемые фрикционные муфты 20 и 21 связаны с валом 3 редуктора 2. Внутри корпуса 1 в передней его части установлен бункер 22, жестко связанный с передней крышкой 8 редуктора 2. На внутренней поверхности бункера 22 на противоположных его концах диаметрально друг другу установлены в направлении к оси устройства меньший 23 и больший 24 выступы. Вершина выступа 23 расположена на уровне внутренней кромки кольцевого инструмента 13. Устройство работает в двух режимах: транспортном (перемещение устройства по скважине от устья к забою и обратно) и рабочем (перемещение устройства с его забуривание.м). В транспортном режиме работы устройства вращение вала 4 от двигатаая 5 передается на вал 3 редуктора 2. Через трансмиссию 17 вращение передается на зубчатый венец 16 корпуса 1, а через замкнутую фрикционную муфту 20 и зубчатую ступень с меньшим передаточным числом 18 - на валы 10 шнековых движителей 11 и 12. Муфта 21 ступени с большим передаточным числом 19 выключена. Так как оси валов 10 установлены по окружности, эксцентричной оси устройства, то под действием реактивного момента шнековые движители 11 и 12 прижимаются к стенкам скважины и перемещают устройство в заданном направлении, чему способствует вес устройства. Дополнительное осевое усилие на устройстве развивается при вращении корпуса 1 от взаимодействия винтовой нарезки со стенкой скважины. Изменение направления движения устройства осуществляется системой управления (не показана) путем реверса привода 7. В рабочем режиме работы вращение от вала 3 редуктора 2 на движители 11 и 12 передается через фрикционную муфту 21 и передачу с больщим передаточным числом 19. Скорость перемещения устройства на забой соответствует рациональному режиму бурения. Вращение корпуса 1 с закрепленным на его торце кольцевым инструментом 13, при его взаимодействии с забоем приводит к разруи ецию-и выбуриванию грунта. Разбуренный грунт попадает в бункер 22, заполняя его. При заполнении бункера 22 монолитным грунтом он расклинивается между выступами 23 и 24 и открывается от массива. Устройство разгружается опрокидыванием (не показано). В предлагаемом устройстве по сравнению с прототипом повышению точности перемещения устройства по заданной траектории способствует механизм перемещения, выполненный в виде шнековых движителей, наружные поверхности которых контактируют со стенкой скважины, удерживают устройство в заданном направлении, так как линия контакта увеличена. Выполнение рабочего органа в виде кольцевого инструмента уменьшает энергоемкость разрушения забоя и повышает КПД. устройства. Размещение шнековых движителей на валах, установленных в опорах крышек редуктора, оси которого размещены на окружности, эксцентричной оси устройства, фиксирует устройство от действия реактивного момента, что повышает надежность работы. Выполнение рабочего органа в виде кольцевого инструмента, жестко связанного с корпусом, имеющим возможность вращения, и размещение в нем бункера с выступами по внутренней поверхности позволяет разбуривать скважину сечением, равным сечению корпуса устройства, что исключает возможность смещения устройства в скважине, обеспечивая перемещение устройства по заданной траектории. Возможность размещения разбуренного грунта в бункере устройства, а также связь движителей через ступени редуктора с различным передаточным отношением, позволяющим регулировать скорость перемещения, позволяет транспортировать грунт по скважине и тем самым расширяет область применения устройства.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ СКВАЖИН В ГРУНТЕ, включающее режущий рабочий орган, редуктор в цилиндрическом корпусе, двигатель, механизм перемещения и систему управления, ртличающееся тем, что, с целью повышения точности перемещения устройства по заданной траектории, устройство снабжено щнековыми движителями, корпус редуктора выполнен с возможностью вращения 2V ff круг продольной оси устройства и закрыт неподвижными торцевыми крыщками с опорами, в которых установлены по окружности, эксцентричной оси устройства, валы движителей, при этом щнековые лопасти расположены по касательной внутри окружности, диаметр которой равен диаметру рабочего органа, а шнековые движители связаны с двигателем фрикционными муфтами через ступени редуктора с разным передаточным отношением. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что режущий рабочий орган выполнен в виде полого кольцевого инструмента, жестко закрепленного на корпусе редуктора, причем внутри инструмента установлен цилиндрический бункер, закрепленный на пере€ дней крыщке редуктора, а на внутренней поверхности бункера на противоположных со его концах диаметрально друг другу в направлении к оси устройства выполнены выступы. 15161819109 15 7 2 S 17 7.010213 li- 512 m±Ji Фиг.1