Гидравлический аппарат для проходки скважин и размыва пород струёй воды Советский патент 1942 года по МПК E21C25/60 E21C45/00 

Произведенные в иоследкее время опыты и теоретические исследования указывают на значительное повышение эффективности размыва грунта при приближении рабочей струи к забою. Однако это по условиям техники безопасности недопустимо без применения специальной конструкции размывающих приспособлений.

Для приближения размывающей струи вплотную к забою без опасности повреждений лри обрушении грунта в предлагаемом аппарате так же, как и в известных т.идравлических проходческих машинах, подача головки гидромонитора к забою производится при помощи гидравлического цилиидра. Для получения более широкой скважины в гидромониторе применены общеизвестные боковые насадки.

В предлагаемом аппарате осевая насадка головки гидромонитора выполнена, согласно изобретению, в виде двух концентрических .полых конусов. Внутренний конус, кроме главного отверстия для выхода воды, в Осевом направлении снабжен еще боковыми отверстиями, которые она выходит также в кольцевое пространство между конусами, а отсюда расходящимся кольцевым потоком наружу, в противоположном главному осевому потоку направлении. Поэтому одновременно с образованием в забое отверстия главная струя направленным обратно кольцевым потоком расширяет его.

Аппарат снабжен боковыми насадками обычного типа, которые приводятся в действие для дальнейшего размыва породы, причем для направления воды в осевую или боковые насадки (по желанию) применен цилиндрический золотник, установленный в несущей боковые насадки муфте и управляемый штурвалом, расположенным на верхнем конце аппарата.

На фиг. 1 показан общий вид аппарата; на фиг. 2 - то же, в плане; на фиг. 3-вертикальный разрез осевой насадки, состоящей из двух полых конусов; на фиг. 4 и 5 - продольный и поперечный разрезы золотника для подачи воды по желанию в осевую или боковые насадки; на фиг. 6 - герметическое уплотнение; на фиг. 7 и 8 - поперечный п продольный разрезы телескопического вала, слунсащего для поворачивания золотника; на фиг. 9 - разрез по оси верхнего конца аппарата со штурвалом, при помощи которого производится поворот золотника, управляющего подачей воды в осевую и боковые пасадки.

Аппарат состоит из ствола / гидромонитора с головкой 6 и двумя боковыми насадками 9 и гидравли53

ческого цилиндра 2 для подачи головки к забою. Ствол 1 входит в цилиндр 2, из которого он гидравлическим давлением направляется в грунт.

Головка гидромонитора состоит из конуса 6 (фиг. 2), переходящего в цилиндрическую часть 7, которая снова переходит в конус 8.

Осевая насадка головки состоит из двух концентрически расположенных конусов и 5 (фиг. 3), образующих кольцевой, сверху закрытый, а снизу открытый, зазор.

В стенках внутреннего конуса 3 имеется по окружности несколько отверстий 4, сообщающих внутренний осевой канал гидромонитора с кольцевым зазором.

Вода, поступающая в головку, разделяется на две части-одну, образующую главную струю, вытекающую через отверстие конуса 3, и другую, проходящую через отверстие 4 в кольцевой зазор конусами 5 и 5 и образующую направленную назад кольцевую струю.

Вытекающая из конуса 3 по направлению его оси вперед струя размывает в породе скважину, достаточную для прохода осевой насадки головки, а кольцевая, направленная назад, струя расширяет скважину и омывает коническую часть 6 головки, ее цилиндрическую часть 7 и обратный конус 8. Диаметр цилиндрической части 7 выбирается так, чтобы боковые насадки 9 своими концами занил1али меньший поперечный габарит, чем часть 7. Боковые насадки 9 привернуты к муфте 10, соединяющей головку со стволом /. Внутри муфты 10 установлен цилиндрический золотник // (фиг. 4 и 5), посаженный на шпонке на вал 12. В золотнике прорезаны два отверстия 13 (пунктир на фиг. 5), которые ири повороте золотника могут совмещаться с отверстиями в муфте 10 для подачи воды в насадки 9. Золотник 11 удерживается от перемещения в осевом направлении установочным болтом 14, входящим в канавку на поверхности золотника. Диск 15, составляющий одно целое со 16, при помощи пружины 17, прижимаемой контргайкой

54T5J

18, плотно соприкасается с донышком золотника }1 В диске 5 и в донышке золотника // просверлено по четыре отверстия 19 равного диаметра, совпадающих друг с другом, когда золотник подвернут на положе. ние закрытия отверстий 13.

Ствол / вместе с валом 12 образует телескопический вал.

Вал 12 проходит по всей длине ствола 1 (Внутри него и при большой длине поддерживается раснор-ными промежуточными опорами. На задней части вала 12 устроена шпоночная канавка (фиг. 7 и 8), в которую входит цтпонка 21, приваренная к трубчатому стволу /, проходящему внутри гидравлического цилинд1ра 2 по всей его длине и выходящему на заднем конце гидравлического цилиндра 2 через сальник 23 (фиг. 9), набивка в котором поджимается грунДбуксой 24 и кол1паком 25 с резьбой. Сальник 23 ириварен к фланцу 26, в который ввернут указатель 27. Внутрь трубчатого ствола / входит скрепленный с ним короткий валик 28, на котором посажены штурвал 29 и диск 30 с дел-ениями.

Со стороны, обращенной к головке гидромонитора, гидравлический цилиндр 2 закрыт фланцем 31 (фиг.

1и 2), снабженным сальником, через который проходит ствол /. На заднем конце ствола 1, входящем внутрь гидравлического цилиндра, нарезана резьба, и при помощи двух прижимных колец 35 на резьбе (фиг. 6) и двух скользящих фланцев 36 посажено резиновое уплотнение 37. Детали 35, 36 и 37 образуют поршень (фиг. 6), вплотную соприкасающийся со стенками гидравлического цилиндра 2. С боков к нему примыкают два патрубка 38 (фиг. 2), два колена 39 и тройник 40. Через газовую трубу 32 и штуцер 33 в переднюю часть цилиндра

2подводится вода; по концам он имеет краны 43 и 44, а на трубе 32 - кран 34.

Работа аппарата на проходке горизонтальных скважин производится следующим образом.

Поворотом золотника // совмещают отверстия 19 в диске 15 с соответствующими отверстиями в донышке золотника 11. Вода, выходя из конуса и кольцевого зазора, пробуривает постепенно уширяющуюся скважину, о ст&нки .которой ствол / отирается цилиндр ом 7 и не соприкасается, таким образом, со стенками скважины. Закрывая -вход воды в насадку 3 иовым поворотом золотника //, все давление |Воды через задний кран 44 передают на по,ршень 35, 36 и 57, который подает ствол / вперед, -причем соединение трубчатого ствола / с валом 12 с помощью щпоики 21 допускает движение ствола Биеред без потери сцепления между :валом 12 и стволом. После выхода на полную длину ствол вталкивается обратно в ци. линдр 2 подачей воды по трубке 32 через передний кран 43. На конец ствола / навертывается звено трубы для удлинения ствола 1 (при снятых муфте 10 и головке) и звено для удлинения вала 12. Затем привертывается муфта 10 с головкой .и работа возобновляется. Таким способом можно проходить горизонтальные скважины на глубину до 50-60 м. В некоторых случаях может быть произведена установка дополнительных роликовых опор под ствол 1.

Таким буром можно бурить горизонтальные скважины, а укрепленным на станке - вертикальные и наклонные скважины.

Скорость бурения скважины в плотной глине составляет ориентировочно не менее 0,5 м за 3-5 мин. Давление воды-3-5 ат.

При со(впадении боковых отверстий 13 в золотнике // с входными отверстиями насадок 9 вода подается через насадки 9 в обе стороны от бура. Струи, выбрасываемые из насадок 5, размывают породу в нижней части забоя до обрушения верхних пластов, после чего смыв обрушенной норсды производится обычнЫМи гидромониторами.

При таком устройстве можно применять аппарат на подрезке забоя. Этот способ ведения работы дает знач}ительную экономию, особенно при ра.змыве плотных пород.

При проходке траншей только одной насадкой 9, одновременно с проходкой скважпны давлением воды из этой размывается грунт над скважиной, для чего на ствол 1 надевается хомут, при помощи которого ствол поворачивается около своей горизонтальной оси. Насадка 9, будучи направлена вверх, описывает некоторый угол с гаким расчетом, чтобы выбрасываемая из нее струя размывала откосы траншей.

При проходке штреков работа ведется аналогично работе по проходке траншей, с размывом скважины вперед и боковым размывол через насадку, которая в случае необходимости может быть OTCfHHyTa назад.

Благодаря размыву на близком расстоянии, величина напора может быть выбрана ниже, чем у обычных гидромониторов, так же, как и удельный расход воды.

Предмет изобретения

1.Гидравлический аппарат для проходки скважин и размыва пород струей воды, состоящий из прикрепленной к стволу головкн гидромонитора с осевой и бокО:Выми насадками и гидравлического цилиндра для подачи ствола с головкой к забою, отличающийся тем, что, с целью размыва грунта, осевая насадка головки гидромонитора состоит из двух концентрически расположенных конусов 5 и 5, из которых внутренний конус 5 снабжен боковыми отверстиями 4 для прохода воды и направления ее наружным конусом 5 назад через кольцевой зазор, образуемый конусами, в виде расходящегося кольцевого потока.

2.Форма выполнения аппарата по п. 1, отличающаяся тем, что для направления воды в осевую или же IB боковые на садки при:менен цилиндрический золотник 11, установленный в несущей боковые насадки 9 муфте 10 и имеющий в боковой стенке отверстия 13 для направления воды в насадки 5, а в донышке-отверстия 19 для направления в осевую насадку, для управления которыми золотником служит телескопический вал }2 и / со штурвалом 29 на верхнем конце.

55

W

Е2

35

-а

/..... .. Х

У

б V