Строительный бур Советский патент 1992 года по МПК E02F5/20 

Изобретение относится к области бурильной техники и может быть использовано при выполнении земляных работ, связанных с бурением скважин, особенно выполняемых вручную, без применения буровых машин.

Известно устройство с буровым наконечником по авт. св. СССР № 631652, кл. Е 21 В 10/36, 1978, содержащее корпус с посадочным гнездом треугольной формы в продольном сечении, породоразрушающие вставки, подвижные в осевом направлении. Каждая вставка выполнена в виде трехгранной призмы, две боковые грани которой контактируют с внутренней поверхностью посадочного гнезда, а ребро пересекаетесь корпуса и перпендикулярно ей. В отверстиях вставок с зазором размещен ограничи- тель, предохраняющий вставки от выпадания. Кроме подвижных породоразру- шающих вставок буровой наконечник имеет

неподвижные породоразрушающие элементы.

Недостатком данного устройства является необходимость приложения больших усилий при бурении, обусловленное отсутствие грунтосборника, поскольку грунт в процессе бурения из скважины не удаляется. Это определяет необходимость применения при выполнении скважин бурильных агрегатов большой мощности.

Известен бур по авт. св. СССР № 202818, кл. Е 21 В 10/42, 1967, содержащий центральный стержень с приводной рукояткой, винтообразный конусный наконечник, две режущие лопасти, соединенные с винтообразным хвостовиком и с центральным стержнем, и ребра жесткости.

Недостатками бура являются1

невысокая производительность, связанная с тем, что бур осуществляет рыхление грунта, но при этом грунт в буре не собирается и из скважины не удаляется, что

VI VI

О

VI

hO 00

требует дополнительных усилий и времени для выемки грунта из скважины (с применением другого инструмента, например, лопаты);

невозможность выполнения скважин со строго заданным первоначальным направлением, поскольку бур не имеет ограничений для перемещения в перпендикулярном направлению бурения направлении и в процессе бурения не сохраняет устойчивого по- ложения в скважине, что приводит к существенным отклонениям от ее оси и требует непрерывных усилий к поддержанию заданного направления бурения, особенно в начальной стадии.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сути является устройство для образования цилиндрических ям в грунте по авт. св. СССР Mr 290092, кл. Е 02 F 5/20, 1970, содержащее центральный стержень с приводной рукояткой и с винтообразным конусным забурником, к которому прикреплен грунтосборник с крышкой и с днищем, рыхлящие ножи, скоба, дополнительные ножи и клапан.

Недостатками данного устройства являются:

невысокая надежность в работе, обусловленная креплением корпуса к центральному стержню через малопрочную скобу и конструктивным выполнением ножей;

необходимость приложения значительных нагрузок при бурении вследствие выполнения грунтосборника цилиндрической формы.

Целью изобретения является повышение надежности бура в работе пи одновременном обеспечении стабилизации направления бурения,

Поставленная цель достигается тем, что в буре, содержащем центральный стержень с приводной рукояткой и с винтообразным конусным забурником, к которому прикреплен грунтосборник с крышкой и с днищем, грунтосборник выполнен в виде усеченного конуса, обращенного большим основанием к днищу, днище грунтосборника выполнено из двух ножей, режущая кромка каждого из которых расположена радиально и выполнена пилообразной, продолжение режущей кромки по отношению к продольной оси грунтосборника составляет угол менее 90°, а центральный стержень жестко соединен с винтообразным конусным забурником и с крышкой грунтосборника.

На фиг. 1 представлена компоновочная схема строительного бура; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1.

Бур содержит центральный стержень 1 с приводной рукояткой 2, грунтосборник 3 в

виде усеченного конуса, крышку 4 в виде ребер жесткости (в количестве от трех до шести штук), соединительную муфту 5. винтообразный конусный забурник 6 и днище в

виде двух ножей 7.

Ножи 7 выполнены в форме полукругов с радиальными режущими пилообразными кромками, перпендикулярными к оси„винто- образного конусного забурника 6 в месте

0 его крепления (с помощью сварки) к ножам 7, и со сдвигом режущих зубцов в 0,5 шага относительно друг друга. Продолжение режущей кромки по отношению к продольной оси грунтосборника 3 составляет угол менее

5 90°.

К центральному стержню 1 с одной стороны прикреплена, например, с помощью сварки, приводная рукоятка 2. На другом конце центрального стержня 1 выполнен,

0 например, резьбовой наконечник для соединения его с соединительной муфтой 5 с помощью фиксирующей гайки, предохраняющей от заклинивания резьбовое соединение при вращении бура в скважине.

5 Соединительная муфта 5 закрепляется с помощью крышки 4 в виде ребер жесткости-к меньшему основанию грунтосборника 3, к большему основанию которого приваривается по периферии днище в виде двух ножей

0 7 с радиальными режущими пилообразными кромками.

Грунтосборник 3 выполняется из стали. Соотношение диаметра меньшего основания грунтосборника 3 и его большего осно5 вания составляет 1 :(1,025-1,05). Это обеспечивает снижение усилия, необходимого на преодоление трения грунтосборника 3 о стенки скважины. Выполнение грунтосборника 3 высотой, равной 1,5 его меньшего ди0 аметра, обеспечивает необходимую устойчивость бура при выдерживании заданного направления бурения и минимальные затраты рабочего времени, необходимые на очистку грунтосборника от грунта.

5 Предлагаемое выполнение ножей 7 с радиально расположенными пилообразными режущими кромками и закрепление второй (нережущей) кромки к забурнику б под углом менее 90° обеспечивают резку

0 грунта с минимальным усилием и забор его в грунтосборник 3 а широком диапазоне значений влажности реальных грунтов. Выполнение режущих пилообразных кромок ножей 7 со сдвигом режущих зубцов в 0,5

5 шага относительно друг друга обеспечивает симметричную нагрузку на лопасти бура и равномерную подачу грунта в грунтосборник 3.

Диаметр большего основания грунтосборника 3 выбран равным 190 мм с целью

обеспечения использования наиболее применяемых для индивидуального строительства асбестоцементных труб с диаметром до 170 мм (20 мм в качестве припуска для подсыпки вокруг песка при строительстве на глинистом грунте).

Строительный бур доставляется к месту работы в разобранном состоянии: центральный стержень 1 отсоединен от приводной рукоятки 2 и от грунтосборника 3, что обеспечиваетудобство его транспортирования. Перед выполнением земляных работ на центральный стержень 1 наворачивается фиксирующая гайка, и затем он вворачивается с помощью резьбового наконечника в соединительную муфту 5.

В процессе бурения при вращении строительного бура осуществляется резка грунта ножами 7, который попадает в грун- тосборник 3 через отверстия, образованные режущими пилообразными кромками. Периодически (через 5-10 оборотов в зависимости от типа и влажности грунта) строительный бур вынимается из скважины и освобождается грунтосборник 3 от грунта, перевернув бур на 180° (забурником вверх). Для выполнения глубоких скважин (глубиной более 2 м)требуется применение допол- нительного удлинителя необходимой длины, подсоединяемого между центральным стержнем 1 и грунтосборником 3.

Анализ патентных источников показал, что имеются технические решения, содержащие отдельные отличительные существенные признаки предложения, но при этом не обнаружены технические решения с предлагаемым сочетанием и конструктивным выполнением существенных признаков.

Для оценки эффективности предложения был разработан опытный образец строительного бура со следующими конструктивными параметрами:

диаметр меньшего и большего оснований грунтосборника соответственно 170.и 190мм;

высота грунтосборника 250 мм: 5длина центрального стержня 1750 мм.

Среднее время прохождения скважины глубиной 2,0 м в сухом глинистом грунте и суглинке составляет 20 мин, при этом отклонение оси скважины от заданного направле0 ния (вертикали) не более 3°. Усилие, прикладываемое к приводной рукоятке, не более 5 кг,

С применением данного строительного бура был выполнен двумя человеками в те5 чение двух недель фундамент в виде 42 столбов для двухэтажного садового домика (с печкой) с общий весом 20 т (глубина скважин 2 м), потребовавший всего 500 кг цемен- та. На один столб приготавливается 3-4 вед0 ра цементного раствора (бетон).

Ленточный фундамент с аналогичными эксплуатационными характеристиками требует выемки и вывоза 10-15 т грунта и при готовления и укладки 20-30 т цементного

5 раствора (бетона).,

Формула изобретения Строительный бур, включающий центральный стержень с приводной рукояткой и с винтообразным конусным забурником, к

0 которому закреплен грунтосборник с крышкой и днищем, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе при одновременном обеспечении стабилизации направления бурения, грунтосборник

5 выполнен в виде усеченного конуса, обращенного большим основанием к днищу, днище грунтосборника выполнено из двух ножей, режущая кромка каждого из которых расположена радиально и выполнена пило0 образной, а продолжение режущей кромки по отношению к продольной оси грунтосборника расположено под углом менее 90°, при этом центральный стержень жестко соединен с забурником и с крышкой грунтос5 борника.

G

IJ

Использование: в ручной бурильной технике. Сущность: бур содержит центральный стержень с приводной рукояткой, грунтос- борник выполнен в виде полого усеченного конуса, обращенного большим основанием к днищу, которое составлено из двух ножей, режущая кромка каждого ножа расположена радиально, продолжение режущей кромки по отношению к продольной оси грунтосборника расположено под углом менее 90°, а центральный стержень жестко соединен с забурником и крышкой грунтосборника. 2 ил.

Линия отгиба ножа

фиг. 2