Устройство для сооружения дренажных скважин Советский патент 1989 года по МПК E02F5/18 

1

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройствам для сооружения дренажных скважин.

Цель изобретения - повышение эффективности проходки и производительности работ по сооружению дренажных скважин.

На фиг.1 изображено устройство, общий вид; на фиг.2 - секция трубопровода, продольный разрез; на фиг.З - сечение А-А на фиг.2; на фиг.4 - то же, при максимальном давлении рабочего агента; на фиг.З - гидроимпульсатор, продольный разрез; на фиг.6 - секция трубопровода с упругими стенками, армированного упругими пластинчатыми спиралевидными элементами, поперечное сечение; на фиг.7 - спиральное армирование.

Устройство для сооружения дренажных скважин состоит из секции трубопровода 1, торец которой посредством фланцевого соединения 2 соединен с гидроимпульсатором 3 механизма циклического нагнетания рабочей среды, с поршневым насосом 4, который магистралью 5 связан с гидроимпульсатором 3. При этом корпус насоса 4 посредством соединения 6 связан с корпусом гидроимпульсатора 3, на котором также закреплен электродвигатель 7 с редуктором. Кроме того, на корпусе гидроимпульсатора 3 установлена электролебедка 8 для сматывания

удерживающего троса 9 механизма подачи. Электродвигатель кабелем 10 соединен с генератором 11 электроэнергии, установленным на транспортном средстве 12, на котором также установлен резервуар 13 (один или несколько) для рабочего агента 14, перемещаемого по магистрали 15 посредством насоса 4.

Пространственное закрепление секционного трубопровода 1 обеспечивает- ся его установкой одним концом через гидроимпульсатор 3 на поддерживающий пантограф 16, закрепленный на транспортном средстве 12, ас другой стороны вводом в роликовую батарею 17, укрепленную на опоре 18. Последняя состоит из двух шарнирно соединенных платформ: верхней 19 и нижней

20, Угол у их взаимного поворота регулируется взаимно фиксируемыми секторами 21 и 22. Нижняя платформа 20 снабжена лыжами 23, фиксируемыми на грунте откоса 24 насыпи 25 посредством забивных кольев 26.

Кроме того, для поддержания секционного трубопровода используется названный удерживающий трос 9, ко- торый выбирается с одного конца электролебедкой 8, а другим концом закрепляется на анкере 27, забиваемом в грунт.

Указанный удерживающий трос 9 используется в качестве дополнитель3- 1

ного средства для продвижения /грубо- провода 1. Последний продвигается вперед, в основном, за счет приводного ролика 28, соединенного через редуктор с электродвигателем 29, соединенным кабелем 30 с генератором 11

Секции трубопровода 1 выполнены упругими, на внешней поверхности которого установлен трубчатый элемент 31 из тонколистовой стали или подобного материала. Между собой они могут склеиваться. Секция трубопровода 1 может быть образована вулканизацией внутренних стенок трубчатого элемента 31. Один конец трубчатого элемента выполняется с соединительным фланцем 32. Секция трубопровода 1 может быть составлена из свинчивающихся труб со стопором против развинчивания.

На трубчатом элементе 31 выполнены сквозные прорези (одна или несколько) 33 для возможности его радиального расширения под действием внутреннего давления в полости трубопровода, в который подается рабочи агент 14. Его подача осуществляется двумя параллельными путями: от поршневого насоса 4, который создает пульсирующий поток, выкачивая рабочий агент из резервуара 13, либо от гид- роимпульсатора 3, выстрел которого вгоняет с большой скоростью порцию жидкости в полость трубопровода. В качестве рабочего агента 14 могут использоваться газ, жидкости, газожидкостные смеси. Для работы с различными средами подбираются соответствующие насосы. Гидроимпульсатор используется в основном для жидкостей.

Формы прорезей 33 могут быть различными. В качестве наиболее рационального варианта предусмотрена непрерывная прорезь в виде спиральной линии, которая обеспечивает при повышении давления от Р1 до Р не только уширение сечения тр-убы, но и некоторое ее закручивание, что вызывает поворот трубы в скважине.

Трубопровод 1 выполнен сплошным. Сплошность сохраняется при малом давлении Р1.

Для получения дополнительных эффектов предусмотрен разрыв сплошности внутреннего в зоне прорезей 33 секции трубопровода 1 при максимальном давлении Bj. Для этого в

78 4

стенках секции трубопровода 1 пыпол- нены радиальные каналы 14, которые при малом давлении закрыты за счет упругости стенок трубопровода. Ппм достижении определенного давления каналы 34 открываются с выбрасыванием струи 35 рабочего агента, который подается в межтрубное пространство в качестве смазки, либо для закрепления окружающего скважину грунта, либо для образования дренажной трубы (при инъектировании пено- цементного раствора).

Конец секционного трубопровода 1 , связан с коническим наконечником 36 посредством продольно упругой муфты 37, изготовленной из резины и армированной расположенными в ее теле

спиралевидными нитями 38. Возможны и другие варианты исполнения муфты, например в виде гофрированной трубки, вулканизированной снаружи и внутри. Целесообразно применение спирально гофрированной трубки. При подаче в полость 39 рабочего агента под давлением муфта удлиняется от длины 1} до длины 1-. При этом в случае армирования спиралевидными нерастяжимыми нитями она обладает свойствами закручивания по длине. В муфте выполняется продольная прорезь 40 для разрушения грунта гидрорезкой. Предусмотрен также вариант исполнения секций трубопровода 1 с армированными, расположенными в его теле пластинчатыми спиралевидными элемен- тами. Гидроимпульсатор 3 представляет собой цилиндрический корпус 41, в

полости которого размещен гидроударный боек 42, перекрывающий при своем движении канал 43 для поступления рабочего агента от поршневого насоса. В исходном положении (от западания)

боек удерживается пружиной 44 небольшой жесткости, достаточной для противодействия давлению, создаваемому насосом. Боек 42 имеет также штифт 45, проходящий в пазу 46, служащий

для исключения выхода бойка из корпуса 41. С бойком взаимодействует массивный ударник 47, который перемещается посредством подпружиненного пружинами 48 ползуна 49, соединенного

с шатуном 50 кривошипно-шатунного

привода, образованного с помощью приводного колеса 51. При воздействии ударника 47 на боек 42 последний перекрывает канал 43 поступления ра5

Оочего агента и, двигаясь под деист- ином удара, мгновенно сжимает порцию жидкости, отправляя ее в виде ударной волны в полость трубопровода.

Устройство для сооружения дренажных скважин работает следующим обраг- зом.

После транспортировки на место работ приводят в рабочее положение секционный трубопровод 1 и соответствующим его ориентированием относительно откоса 24. Осуществляют это в следующей последовательности. С транспортного средства 12 снимают опору 18 и оставляют ее у подножия откоса 24. В соответствии с заданным углом наклона ц бурения относительно линии откоса устанавливают угол раскрытия платформ 19 и 20 посредством взаимной фиксации секторов 21 и 22. Затем устанавливается наверху на насыпи анкер 27 и через его блок пропускается удерживающий трос 9, который цепляется к лыжам 23. Включением электролебедки 8 опора 18 подтягивается к оси скважины и закрепляется на откосе 24 кольями 26. Затем секционный трубопровод 1 ориентируется в пространстве посредством пантографа 16с помощью растяжек При этом ветви пантографа, соединенные пружинами, обеспечивают уравновешивание в пространстве трубопровода 1, поэтому для ориентирования больших усилий не требуется. В процессе ориентирования конец трубопровода 1 вставляется в роликовую батарею 17 и дополнительно удерживается удерживающим тросом 9 и усилием от пантографа 16.

Далее осуществляется процесс проходки скважины. Для этого включается электродвигатель 29 и посредством включения приводного фрикционного ролика 28 трубопровод прокалывает насыпь на начальном участке скважины. Как только начинается проскальзывание роликов, включается поршневой насос 4 и тросовый привод от электролебедки 8. При циклической подаче рабочей среды насосом 4 осуществляется сначала удлинение муфты 37 с коническим наконечником на величину д1, а затем продвижение секции трубопровода 1. Благодаря витой форме прорези он удлиняется, сужаясь в сечении с поворотом, либо при прямолинейной форме прорези происходит

20

795786

уплотнение боковых стенок скважины. В любом варианте в процессе работы поршневого насоса наблюдается вибрационное сужение и расширение сечения бура, способствующее снижению сопротивления вдавливанию. При этом упруго закрытые каналы 34, герметичное закрытие которых полностью не

0 обеспечивается, служат для смазки стенок скважины и способствуют снижению сопротивления бурения. Насос

-4 оборудован клапанами для выпуска жидкости при отсутствии возможности

5 закачки в полость трубопровода.

При значительных сопротивлениях проходке скважины включается гидро- импульсатор 3. Отличительной особенностью работы гидроимпульсатора является большая мощность ударной волны, пробегающей вдоль трубопровода. При этом достигаются большие величины давлений десятки и сотни атмосфер. При действии гидроимпульсатора

25 каналы 34 открываются и струя 35 рает роль гидрорежущего инструмента. В первую очередь открывается канал

34 в наконечнике 36.

При пульсациях трубопровод 1 и 30 стенки скважины образуют одновременно насос, откачивающий лишнюю жидкость из скважины.

При использовании в качестве рабочей среды клеев или цементного У молока в процессе работы секционного трубопровода 1 достигается одновременное формирование грунтоцементной трубы.

4С Формула изобретения

1. Устройство для сооружения дренажных скважин, включающее механизм подачи, связанный с установленным

4Ј в направляющих секционным трубопроводом с коническим наконечником, по оси которого выполнен канал для подачи рабочего агента в затрубное пространство, отличающееся

50 тем, что, с целью повышения эффективности проходки и производительности работ по сооружению дренажных

скважин, механизм циклического нагнетания рабочего агента выполнен с

ее гидроимпульсатором, который связан с торцом трубопровода, а секции последнего выполнены упругими и связаны посредством продольно упругой муфты с коническим наконечником.

2.Устройство по п.1, отличающееся тем, что гидроим- пульсатор выполнен в виде размещенного в цилиндрическом корпусе с возможностью возвратно-поступательного перемещения и периодического взаимодействия с бойком ударника, причем боек установлен с возможностью периодического перекрытия канала, выполненного в стенке корпуса для нагнетания рабочего агента.

3.Устройство по п.отличающееся тем, что секции трубопровода армированы расположенными в его теле упругими пластинчатыми спиралевидными элементами.

4.Устройство по п.1, отличающееся тем, что на внешней поверхности трубопровода установлен трубчатый элемент, выполненный со сквозной продольной прорезью.

jr///////////7//:

/////// /У/////(//Л /ff//////// ЪЖЯЮОУУЖХЖЯУХНЗЖ

j ОебэДбаООФугаДбОрСОрфФЭООФу tS/sSssssssssffsss//ss/s/s///////sfsss 77/7sS/7A

10

15

20

Л

5.Устройство по п.1, от л и - чающееся тем, что внутренняя поверхность конического наконечника выполнена с упругим предварительно деформируемым покрытием, имеющим продольную прорезь, соосную с каналом наконечника.

6.Устройство по пп.1 ИЗ, отличающееся тем, что в стенках секций трубопровода выполнены радиальные каналы, расположенные оп- позитно прорези трубчатого элемента.

7.Устройство по пп.1 и 3, отличающееся тем, что прорезь трубчатого элемента выполнена по спиральной линии.

8.Устройство по п.1, отличающееся тем, что продольно упругая муфта армирована расположенными в ее теле спиралевидными нитями.

-/

jr///////////7//:

f////////

-+

51 39

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устр-вам для сооружения дренажных скважин. Цель - повышение эффективности проходки и производительности работ по сооружению дренажных скважин. Устр-во включает трубопровод (ТП)1, торец которого соединен с гидроимпульсатором 3 механизма циклического нагнетания рабочей среды. Секции ТП 1 выполнены упругими и на внешней поверхности ТП 1 установлен трубчатый элемент с прорезями. Секции ТП 1 армированы упругими пластинчатыми спиралевидными элементами. Конец ТП 1 связан с коническим наконечником (КН) 36 посредством продольно упругой муфты 37, армированной расположенными в ее теле спиралевидными нитями. Внутренняя поверхность КН 36 выполнена с упругим предварительно деформируемым покрытием, имеющим продольную прорезь, соосную каналу КН 36. В стенках секций ТП 1 выполнены радиальные каналы 34. Пространственное закрепление ТП 1 обеспечивается его установкой одним концом через гидроимпульсатор 3 на поддерживающий пантограф 16, закрепленный на транспортном средстве. С другой стороны ТП 1 вводится в роликовую батарею 17, укрепленную на опоре 18, состоящей из верхней и нижней платформ 19, 20. Подача рабочего агента 14 осуществляется двумя путями: от поршневого насоса 4, который создает пульсирующий поток, выкачивая рабочий агент 14 из резервуара 13, либо гидроимпульсатора 3. 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

Фиг. 2

А-А

Фиг.З

31

Фиг.1/

51

cpus.5

фие.6

з/

фие.7