Устройство для вытрамбовывания скважин в грунте Советский патент 1993 года по МПК E02D7/20 

Изобретение относится к фундэменто- строению и может быть использовано при вытрамбовывании скважин под набивные сваи в промышленности и гражданском строительстве.

Целью изобретения является повышение производительности.

На фиг.1 показан общий вид устройства для вытрамбовывания скважин в фунте, находящегося в исходном положении; на фиг.2 - увеличенный фрагмент этого устройства, иллюстрирующий момент передачи ударной нагрузки рабочему наконечнику; на фиг.З - схема коммутации силовых обмоток линейного импульсного двигателя устройства, показанного на фиг. 1.

Устройство для вытрамбовывания скважин в грунте содержит корпус 1 с верхней крышкой 2. снабженной сверху парой рым- болтов 3 для присоединения талевой системы. В корпусе размещен ударник 4 в виде перевернутого стакана с верхним вертикальным кольцевым выступом, снабженный

с нижнего конца бойком 5 меньшего диаметра. Во внутреннюю расточку ударника 4 введена центральная труба 6, проходящая через отверстие его верхней торц евой части и через отверстие в крышке 2 корпуса 1. Труба 6 с верхнего конца снабжена торцевым стопорным козырьком 7, а с нижнего конца скреплена с выступающим из корпуса рабочим наконечником 8, по наружному диаметру которого выполнен направленный вверх кольцевой выступ 9, находящийся во фрикционном контакте с наружной поверхностью корпуса 1. В кольцевую фаску, выполненную на внутренней поверхности верхней части выступа 9. уложено уплотнение 10. Между ударником 4 и рабочим наконечником 8 вокруг бойка 5 помещена пружина сжатия 11, при этом боек 5 установлен с зазором относительно рабочего наконечника 8. Между крышкой 2 и торцевой частью ударника 4 вокруг трубы 6 помещена пружина сжатия 12. На наружной поверхности трубы 4 размещен якорь 13 линейного

ё

00

00

ел

импульсного двигателя, а на внутренней поверхности ударника - реактор 14 этого двигателя, В пазы магнитопровода якоря 13 помещена многополюсная обмотка 15 из ряда катушек, причем направление намотки соседних катушек противоположно, а участки магнитопровода якоря 13, смежные с пазами, образуют полюса 16, в пазы магнитопровода реактора 14 помещена многополюсная обмотка 17 из ряда катушек, причем направление: намотки соседних катушек противоположно, а участки магнитопровода реактора, смежные с пазами, образуют полюса 18.

Как видно из фиг.З, обмотка 15 якоря связана с источником электропитания 19, выполненным в виде емкостного накопителя (схема его заряда не показана), через тиристор 20, а обмотка 7 реактора связана с ним через тиристорный инверторный мост, состоящий из тиристоров 21, 22, 23, 24.

Устройство для вытрамбовывания скважин в грунте работает следующим образом. Пружина 11 уравновешивает вес ударника 4 и усилие предварительного сжатия пружины 12, при этом ударник 4 установлен с зазором относительно рабочего наконечника 8, удерживаемого в вертикальном положении относительно грунта полой обоймой (не показано), а катушки обмотки 15 якоря в обмотки 17 реактора сдвинуты на половину полюсного деления относительно друг друга.

С пульта управления (не показан) подают управляющий сигнал на управляющие электроды тиристоров 20, 21, 23, тиристоры открываются, и емкостный накопитель 19 разряжается через тиристор 20 и обмотку 15 якоря и параллельно через тиристор 23, обмотку 17 реактора, тиристор 21. При подаче импульса тока в обмотку 15 якоря и обмотку 17 реактора взаимодействие магнитного тока, проходящего через полюса 18 реактора 14, и тока, пропускаемого через катушки обмотки 15 якоря 13, создает электродинамическую силу, перемещающую якорь 13 вниз вместе с трубой 6 и рабочим наконечником 8, а реактор 14 вместе с ударником 4 под действием этой силы, сжимая пружины 12, движется вверх (направление перемещения указано стрелками на фиг.1), при этом рабочий наконечник 8 производит механическое воздействие на грунт, в результате чего грунт разрушается, и наконечник 8 заглубляется на некоторую величину, а за ним под действием веса опускается корпус 1. После прекращения импульса тока ударник 4 продолжает по инерции двигаться вверх, сжимая пружину 12, а затем останавливается и отбрасывается пружиной вниз. при этом сжимается пружина 11 и боек 5 наносит удар по торцевой части рабочего наконечника 8, который в результате этого

разрушает грунт и производит дальнейшее заглубление в грунт.

За рабочим наконечником 8 под деист вием веса следует корпус 1, при этом при достаточно большой силе удара торцевая

часть наконечника 8 может отрываться от корпуса 1. После нанесения удара ударник 4 под действием разжимающейся пружины 11 движется вверх и уравновешивается в исходном положении пружинами 11 и 12.

5 Затем емкостный накопитель 19 заряжается повторно (схема заряда не показана), подается управляющий сигнал на тиристоры 20. 21, 23 и емкостный накопитель 19 разряжается на обмотки 15 и -17 якоря и реактора.

0 Рабочий цикл вытрамбовывания повторяется. При этом следует отметить, что в случае мягких грунтов основная часть энергии электродинамического взаимодействия идет на перемещение якоря 13 и наконечни5 ка 8 и лишь незначительная ее часть идет на перемещение ударника 4, поэтому сила последующего удара по наконечнику 8 невелика, а в случае жестких грунтов основная часть энергии электродинамического взаи0 модействия идет на перемещение ударника 4, поэтому сила удара по наконечнику 8 имеет большую величину.

После заглубления устройства для вытрамбовывания скважин на заданную вели5 чину осуществляются операции извлечения - устройства из скважины. С пульта управления подаются управляющие сигналы на управляющие электроды тиристоров 20, 22, 24, тиристоры открываются и емкостный на0 копитель 19 разряжается, при этом ток идет через тиристор 20 и обмотку 15 якоря и параллельно через тиристор 24, обмотку 17 реактора, тиристор 22. Соответственно ток через обмотку 17 реактора пропускается в

5 направлении, противоположном показанному на фиг.З, поэтому создаваемая электродинамическая сила действует на якорь 13 и реактор 14 в направлениях, противоположных показанным на фиг.1, при этом

0 якорь 13 с наконечником 8 движется вверх, обрывая связи его сцепления со стенками вытрамбованной скважины, а реактор 14 с ударником 4 - вниз, сжимая пружину 11, которая предотвращает жесткий удар при

5 соприкосновении бойка 5 с рабочим наконечником 8. После завершения электрического импульса пружина 11 возвращает, наконечник в первоначальное положение и совместно с пружиной 12 обеспечивает требуемое исходное положение якоря и реактоpa. При необходимости рабочий цикл разрушения связей наконечника 8 со стенками скважины многократно повторяется. Затем к рым-болтам 3 крышки 2 корпуса 1 присоединяется талевая система и устройство из- влекэется из вытрамбованной скважины.

Таким образом, обеспечивается высокая эффективность вытрамбовывания скважины на грунтах с различными физико-механическими характеристиками при автоматическом обеспечении для грунта каждого типа оптимальных характеристик механического воздействия. На мягких грунтах обеспечиваются механические воздействия максимальной длительности, по- зволяющие разрушить упругие связи, характерные для данного типа грунта. На жестких грунтах обеспечиваются механические воздействия максимальной амплитуды, эффективные при разрушении прочных хрупких связей, характерных для данного типа грунта, Кроме того, устройство обеспечивает реверсирование взаимодействия якоря и реактора, что при наличии в исходном положении зазора между бойком и ра-

бочим наконечником позволяет эффективно прерывать связи, образовавшиеся между наконечником и стенками скважины, и извлекать предложенное устройство с использованием талевой системы.

Формула изобретения Устройство для вытрамбовывания скважин в грунте, содержащее привод и рабочий орган, включающий корпус, рабочий наконечник для разрушения грунта, расположенный у нижнего конца корпуса, направляющую, размещенную знутри корпуса в продольном его направлении, ударник, выполненный с возможностью его перемещения вдоль направляющей, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности, привод выполнен в виде линейного импульсного двигателя, состоящего из реактора и якоря с многополюсными обмотками и импульсного источника питания, причем реактор с многополюсной обмоткой размещен на внутренней поверхности ударника, а якорь с многополюсной обмоткой на наружной поверхности направляющей.

Использование: при вытрамбовывании скважин под набивные сваи в промышленном строительстве. Сущность изобретения: устройство содержит корпус, рабочий наконечник, ударник, привод, выполненный в виде реактора и якоря с многополюсными обмотками. 3 ил.

15