Устройство для образования скважин в грунте Советский патент 1986 года по МПК E02F5/18 

Изобретение относится к устройствам для раскатки скважин в грунте и может быть использойано при строительстве подземных коммуникаций закрытым способом без выемки грунта.

Цель изобретения - повьшение эксплуатационной надежности устройства.

На фиг, 1 представлена схема устройства для образования скважин в грунте; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 1(для случая с гофрированным корпусом-оболочкой) .

Устройство состоит из корпуса-обо- is связанный с последними. Интенсивное

охлаждение секций, в которых вьлключен элемент для нагрева, обеспечивается их контактом со стенками скважины. Это обеспечивает быстрое изменение 20 формы корпуса оболочки и, следовательно, скорость обкатки скважины.

В качестве материала корпуса-оболочки может быть использован никелид титана (54-56% никеля, остальное тилочки 1 с изолированными секциями из и-образных скорлуп 2 с элементами 3 для нагрева, капиллярно-пористого материала 4, покрывающего стенки и- образных скорлуп и пропитанного легкоиспаряющейся жидкостью, полого цилиндра 5, торцовой гибкой крьппки 6, источника 7 энергии, блока 8 управления и подвижных связей 9.

Дополнительное введение полого Kop-js тан), обладающий эффектом памяти фор- пуса в виде цилиндра необходимо для д,,. Напряжения, необходимые для гене- размещения в нем источника энергии рации усилий обкатки скважины корпусом- и блока управления. Связь с торцовой оболочкой,генерируются самим материа- гибкой крышкой и с корпусом посредством подвижных связей обеспечивает устойчивое положение полого цилиндра при изменении геометрии торца корпуса-оболочки от окружности до овала.

Выполнение корпуса-оболочки из материала с эффектом обратимой памяти

35

30

формы и деление внутреннего пространства, примыкающего к корпусу-оболочке, и-образными гибкими секциями на изолированные одна от другой герметичные и прикрепленные к корпусу по спирали секции, каждая из которых снабжена нагревательным элементом, необходимо для обеспечения последовательного нагрева полос поверхности корпуса-оболочки, изолированных U- образньми секциями, до температуры проявления эффекта памяти формы.

Нагреваясь, корпус-оболочка в месте нагрева увеличивает свой диаметр, образуя в сечении овал, оси которого при приближении к носовой части в каждом поперечном сечении смещаются на угол закручивания спиралей, размещенных на поверхности секций, образуя в каждый момент времени подобие винтового вала, вращакяцегося вокруг продольной оси и обеспечивающего самозавинчивание устройства в грунт. Причем для образования овала необхо40

45

лом корпуса.

Выполнение U-образных секций гибки ми и облицовка стенок гибким капиллярно-пористым материалом, позволяет им легко приспосабливаться к изменениям размеров корпуса-оболочки в мо-. мент нагрева « обеспечивает равномерный его нагрев за счет быстрого испарения легкоиспаряющейся жидкости и перел ачи тепла полосе корпуса, изолированной и-обратной секцией. При этом каждая секция выполняет роль радиальной тепловой трубы.

В качестве нагревателей, расположенных на внутренней поверхности корпуса-оболочки, могут быть использованы гибкие пленочные электронагреватели .

50

Для получения требуемой при нагреве формы, при изготовлении корпусу- оболочке придают под нагрузкой, равной сопротивлению грунта при его раскатке в скважине, форму конуса, имеющего диаметр основания равный длине большей оси овала того же основания. Затем при + 40°С и ниже (для 55 указанного состава сплава никеля титана) его пластически деформируют до конуса с диаметром основания, пока- зан11Ы1ч пунктиром на фиг. 2.

димо последовательно нагревать диаметрально противоположные секции. При этом секции, примыкающие с двух сторон к нагреваемым секциям, также должны нагреваться, но до температур, обеспечивающих неполное восстановление формы, придавая таким образом плавную овальность корпусу в каждом конкретном сечении. Это достигается, например, градацией температурного интервала нагрева соседних секций через 10-15 С. Процессом нагрева и выключения элементов для нагрева управляет блок управления, электрически

охлаждение секций, в которых вьлключен элемент для нагрева, обеспечивается их контактом со стенками скважины. Это обеспечивает быстрое изменение формы корпуса оболочки и, следовательно, скорость обкатки скважины.

В качестве материала корпуса-оболочки может быть использован никелид титана (54-56% никеля, остальное титан), обладающий эффектом памяти фор- д,,. Напряжения, необходимые для гене- рации усилий обкатки скважины корпусом- оболочкой,генерируются самим материа-

тан), обладающий эффектом памяти фор- д,,. Напряжения, необходимые для гене- рации усилий обкатки скважины корпусом- оболочкой,генерируются самим материа-

лом корпуса.

Выполнение U-образных секций гибкими и облицовка стенок гибким капиллярно-пористым материалом, позволяет им легко приспосабливаться к изменениям размеров корпуса-оболочки в мо-. мент нагрева « обеспечивает равномерный его нагрев за счет быстрого испарения легкоиспаряющейся жидкости и перел ачи тепла полосе корпуса, изолированной и-обратной секцией. При этом каждая секция выполняет роль радиальной тепловой трубы.

В качестве нагревателей, расположенных на внутренней поверхности корпуса-оболочки, могут быть использованы гибкие пленочные электронагреватели .

Для получения требуемой при нагреве формы, при изготовлении корпусу- оболочке придают под нагрузкой, равной сопротивлению грунта при его раскатке в скважине, форму конуса, имеющего диаметр основания равный длине большей оси овала того же основания. Затем при + 40°С и ниже (для указанного состава сплава никеля титана) его пластически деформируют до конуса с диаметром основания, пока- зан11Ы1ч пунктиром на фиг. 2.

3

Устройство для образования скважин в грунте работает следующим образом.

Устройство заводят в предварително образованное конусообразное уг- лубление в грунте. Затем через блок 8 управления включаются несколько, например 3-5, диаметрально расположенных элементов 3 для нагрева. Причем средний элемент нагревается до температуры мартенситного перехода, ним - до температуры н

а соседние с 10 - 15 с ниже.

После нагрева полос корпуса-оболочки, ограниченных секциями 2, до Температуры мартенситного превращен и принятия корпусом овалообразной формы включаются следующие нагреватли и столько же с противоположной направлению движения волны нагрева стороны выключается. Так как в нагртом состоянии корпус-оболочка имеет форму конуса с основанием, диаметр которого равен длине большей оси

овала, а нагрев осуществляется только25 корпуса в обратном порядке.

А-А

в диаметрально противоположных частях корпуса, последний в каждый момент времени принимает форму овального вала, закрученного по спирали. При смещении зоны нагрева осуществляется обкатка скважины по спирали, в результате чего устройство самоввинчивается в образуемую скважину, продвигаясь по ней вперед.

В качестве блока управления может служить любое известное управляющее устройство, обеспечивающее последовательное переключение элементов для нагрева.

Устройство для образования скважин в грунте, выполненное с гофрированными корпусом-оболочкой 9 (фиг. 4) и нагревателями 3 в вице пленок, размещенных на поверхности корпуса-оболочки, вьшолненных в виде радиальных труб, работает аналогично Для обеспечения реверса устройству достаточно производить нагрев (включение элементов для нагрева секций).

5-5

Л-А

о в

(ЧШЕ л «

. ...,. « . .в

Фиг.г

2

Фиг.З

Редактор И. Касарда

Составитель О. Робатень

Техред О,Сопко Корректор Е. Сирохман

Заказ 2961/36Тираж 641Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4