Устройство для образования скважин с уширениями Советский патент 1987 года по МПК E21B7/30 

установленный на подшипнике на средней В 19. Подвижно относительно вала 1 установлена В 2 с фигурными выступами 5. Установлена В 2 во внутренних полостях В 13, 9 и 19. При этом В 2 имеет эксцентричную ступицу 3 с продольным каналом 7 и направляющим винтовым пазом 4 для размещения пальца 21, прикрепленного к В 19. Винтовая линия паза 4 имеет угол подъема больше угла трения между стенками паза 4 и пальца 21. На В 2 выполнены дополнительные прямолинейные пазы, сообщающиеся с концами паза 4. Через канал 7 проходит тяга 8, скрепляющая вал 1 и В 9. Нижняя часть вальца 10 выполнена конической формы, а на наружной его поверхности закреплена щнековая спираль 11. На наружной поверхности вальца 14 закреп1

Изобретение относится к горному делу и строительству, а конкретно к конструкция.м для образования скважин с ущирениями методом уплотнения грунта для создания свайных фундаментов и анкерных устройств.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей путем образования скважин с ущирениями.

На фиг. 1 изображено устройство, продольный разрез, при образовании скважины; на фиг. 2 - то же, при раскатке уши- рения; на фиг. 3- разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 2; на фиг. 6- разрез Г-Г на ,фиг. 2; на фиг. 7 - разрез Д-Д на фиг. 5; на фиг. 8 - разрез Е-Е на фиг. 6; на фиг. 9 - разрез Ж-Ж на фиг. 8; на фиг. 10 -- разрез И-И на фиг. 8; на фиг. 11 - разрез К-К на фиг. 8.

Устройство для образования скважин с уширениями включает приводной вал 1, в полость которого входит верхняя часть подвижной относительно вала втулки 2, имеющей эксцентричную ступицу 3 с направляющим пазом 4 в виде винтовой линии и дополнительных прямолинейных участков в начале и конце, направленных по образую- щей цилиндра эксцентричной ступицы 3 подвижной втулки 2. В верхней и нижней части подвижной втулки 2 выполнены фигурные выступы 5, коптактирующие с фиксато- ра.ми 6. Подвижная втулка 2 имеет расположенный по ее оси продольный канал 7, че- рез который проходит тяга 8, скрепляющая вал 1 и нижнюю втулку 9 нижнего центрирующего вальца 10, установленного на втулке 9 с возможностью вранления посредством

лена шнековая спираль 15, являющаяся продолжением спирали 11. Для скрепления вальцов 14 и 10 с их В служат механизмы фиксации, выполненные в виде зубцов 12 и 16 на внутренних поверхностях вальцов 14 и 10, выступов 5 на В 2 и фиксаторов с зубцами на концах. Фиксаторы перемещаются радиально в В 13 и 9. Вращают вал 1 по линии спирали 11. После достижения необходимой глубины прекращают вращение и подают вверх В 2. Она пазом 4 скользит по пальцу 21. Совпадение направлений вращения устройства и перемещения пальца 21 снижает усилие на приводе В 2. Совмещение вращения вала 1 и увеличение эксцентриситета В 19 с вальцом 20 обеспечивает ущире- ние с уплотнением грунта в стенки. 2 з. п. ф-лы, 11 ил.

0 5

5 0

0

подшипников (не показаны). Нижняя часть нижнего центрирующего вальца 10 выполнена конической фор.мы, а на наружной его поверхности закреплена шнековая спираль 11. На конце шнековая спираль может иметь забурник (не показан). На внутренней поверхности нижнего центрирующего вальца расположены зубцы 12.

Приводной вал I скреплен с верхней втулкой 13. Верхний центрирующий валец 14 установлен посредством подщипников (не показаны) на верхней втулке 13. На наружной поверхности верхнего вальца 14 закреплена шнековая спираль 15, имеющая одинаковый шаг со щнековой спиралью 11 и являющаяся ее продолжением. На внутренней поверхности верхнего центрирующего вальца 14 расноложены зубцы 16. Подвижная втулка 2 расположена зо внутренних полостях верхней 13 и нижней 9 втулок на шпонках соответственно 17 и 18. Эксцентричная ступица 3 подвижной втулки 2 расположена во внутренней полости средней втулки 19. Раскатывающий валец 20 посредством подщипников установлен на средней втулке 19 и расположен между вальцами 10 и 14. Во втулке 19 закреплен палец 21, входящий в направляющий паз 4. Тяга 8 соединена с вало.м 1 стержнем 22, установленным в поперечном пазу 23 подвижной втулки 2. Длина паза 23 равна величине перемещения подвижной втулки 2 вдоль устройства. С нижней втулкой 9 тяга 8 соединена на резьбе посредством гайки 24.

Зубцы 12 и 16, фигурные выступы 5 и фиксаторы 6, имеющие на концах зубцы (не показаны) образуют фиксирующие механизмы (не показаны). Фиксаторы 6 снабжены пружинами 25 для вывода их зубцов из зацепления с зубцами 12 и 16. Фиксаторы 6 установлены с возможностью радиального перемещения в верхней 13 и нижней 9 втулках и состоят из двух частей, подпружиненных между собой пружиной 26, обеспечивающей надежную фиксацию и компенсирующей зазоры и допуски на изготовление. Все подвижные соединения устройства, контактирующие с грунтом, снабжены уплотнениями (не показаны). Винтовая линия направляющего паза 4 подвижной втулки 2 имеет уг.ол подъема больще угла трения пальца 21 о стенки паза для снижения усиления выдвижения раскатывающего вальца 20. Кроме того, устройство имеет два реверсируемых привода: для вращения вала 1 и для осевого перемещения подвижной втулки 2. Эти приводы расположены на базовой мащине (не показаны).

Устройство для образования скважины с ущирениями работает следующим образом.

Режим работы устройства выбирают в зависимости от свойств грунта. На грунтах с невысокой несущей способностью скважину образуют только уплотнением грунта в стенки. В этом случае устройство работает следующим образом.

Устройство устанавливают на грунт и вращением вала 1 по направлению винтовой линии щнековой спирали 11, а затем спирали 15 ввинчивают устройство, уплотняя грунт в стенки скважины. При необходимости может быть приложено вдавливающее усилие, способствующее ввинчиванию устройства в грунт. После достижения необходимой глубины скважины прекращают вращение вала 1 и начинают подачу вверх подвижной втулки 2, которая пазом 4 скользит по пальцу 21. Фигурные выступы 5 подвижной втулки 2 освобождают фиксаторы 6, зубцы которых под действием пружин 25 выходят из зацепления с зубцами 16 и 12, освобождая вальцы 10 и 14, при этом паз 4 скользит по пальцу 21 прямолинейным участком и раскатывающий валец 20 остается неподвижным. После освобождения от фиксаторов 6 вальцов 10 и 14 снова сообщают вращение валу 1 и продолжают подачу вверх подвижной втулки 2. Как только паз 4 приходит на лалец 21 винтовой частью, начинается выдвижение раскатывающего вальца 20, эксцентриситет которого увеличивается по мере продольного смещения вверх подвижной втулки 2, при этом вальцы 10 и 14 остаются неподвижными в грунте, удерживаемые силами трения их о грунт. Эти вальцы как бы превращаются в подщип- никовые опоры для вращающихся частей устройства. Совпадение направлений вращения устройства и перемещения пальца 21 по пазу 4, вызванного подачей вверх подвижной втулки 2, снижает усилие на приво0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

де продольного перемещения подвижной втулки 2.

Совмещение вращения вала 1 и увеличения эксцентриситета средней втулки 19 с раскатывающим вальцом 20 обеспечивает ущирение скважины уплотнением грунта в стенки, при этом и.меет также уплотнение и у неподвижных вальцов 10 и 14 за счет выдавливания грунта в стороны. Уптрение производят до заданной прочности стенок из условий отпора грунта радиальному перемещению раскатывающего вальца 20, что обеспечивается задаваемой величиной усилия осевой подачи подвижной втулки, поэтому ущирение можно закончить до максимального выдвижения раскатывающего вальца. При отсутствии отказа выводу раскатывающего вальца 20 ущирение заверщают при полном его выводе в сторону.

После заверщения ущирения скважины подвижная втулка 2 подается вниз и посредством взаимодействия пальца 21 и винтовой части паза 4 уменьщают эксцентриситет раскатывающего вальца 20 до полной соосности последнего с центрирующими вальцами 10 и 14 при выходе пальца 21 на прямолинейный участок паза 4. При дальнейщем перемещении вниз подвижной втулки 2 ее фигурные выступы 5 начинают перемещать фиксаторы 6 до их зацепления с зубцами 12 и 16 и центрирующих вальцов 10 и 14. Вращением вала в обратную сторону по сравнению с образованием скважины устройство «вывинчивают из грунта, что может сопровождаться приложением некоторого усилия на извлечение его из скважины. Наличие щнековых спиралей 11 и 15 исключает об- рущение грунта. Если необходимо создать в скважине несколько ущирений, «вывинчивание устройства из грунта производят на заданную величину, и процесс образования ущирения повторяют.

Прямолинейный участок направляющего паза 4 в нижней части эксцентричной ступицы 3 подвижной втулки 2 служит для обеспечения сборки и разборки устройства при его ремонтах.

При работе на грунтах с достаточно высокой прочностью, например суглинках, в которых невозможно пробурить скважину только за счет уплотнения грунта в стенку, с помощью щнековых спиралей 11 и 15 производят бурение с выемкой грунта, а затем - ущирение уплотнением в стенку, при этом одновременно имеет .место и уплотнение стенок скважины у центрирующих валь- цев за счет пластической деформации грунта при изменении его формы.

Формула изобретения

. Устройство для образования скважин с уширениями, включающее приводной вал, верхний и нижний центрирующие вальцы.

установленные на подшипниках соответственно на верхней и нижней втулках, раскатывающий валец, размещенный между верхним и нижним центрирующими вальцами и установленный на подщипнике на средней втулке, и подвижную относительно приводного вала втулку, установленную во внутренних полостях верхней, нижней и средней втулок с эксцентричной ступицей, с продольным каналом и с направляющим винтовым пазом для размещения пальца, прикрепленного к средней втулке, отличающееся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, на подвижной втулке выполнены дополнительные направляющие прямолинейные пазы, сообщающие- ся с концами винтового направляющего паза, приводной вал скреплен с верхней втулкой, а нижняя часть нижнего центрирующего вальца выполнена конической формы, при этом устройство снабжено тягой, концы которой скреплены с приводным валом и с нижней втулкой, размещенной в продольном канале подвижной втулки, шнековой спиралью, закрепленной на наружной поверх

5

0

ности верхнего и нижнего центрирующих вальцов, и фиксирующими механизмами для скрепления верхних и нижних центрирующих вальцов с их втулками при образовании скважины и разъединения их при образовании уширения, выполненными в виде зубцов на внутренних поверхностях верхнего и нижнего центрирующих вальцов, фигурных выступов на подвижной втулке и подпружиненных фиксаторов с зубцами на концах, установленных с возможностью радиального перемещения в верхней и нижней втулках при взаимодействии с фигурными выступами для зацепления с зубцами на внутренних поверхностях верхнего и нижнего центрирующих вальцов.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что угол подъема винтового направляющего паза больше угла трения между стенками паза и пальцем.

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что шнековая спираль верхнего центрирующего вальца является продолжением щне- ковой спирали нижнего центрирующего вальца.

Изобретение относится к горному делу и строительству и позволяет расширить те.х- нологические возможности устройства путем образования скважин с уширениями. Устройство включает приводной вал 1, вер.х- ний 14 и нижний 10 центрирующие вальцы, установленные на подшипниках верхней 13 и нижней 9 втулок (В). Между вальцами 14 и 10 размещен раскатываюш,ий валец 20, 24 гг (Л со о оо оо

а

А-А

Z8

Фиг.з

6-6

19

20

27

Фиг4

Фиг. 5

10

Ц) и г. в

Л-А

/4

сриг.7

Ж

L

L

л

L

±

/г

фиг. 10

к-к

J

фиг.

Редактор М. Келемеш Заказ 2292/26

ВНИИПИ Государствеииого комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

фиг. TI

Составитель Л. Черепенкила

Техред И. ВересКорректор А. Зимокосов

Тираж 532Подписное