Устройство для отбора керна Советский патент 1978 года по МПК E21B25/00 E02D17/14 

1

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при сооружении скважин для установки свай в вечномерзлых нескальных грунтах, а также при геологоразведке, осуществляемой скважинами большого диаметра вместо шурфов.

Известно устройство для отрыва и удаления выбуренного керна, совмещенное с буровым снарядом, например, в колонковом снаряде для бурения стволов шахт 1. В этом устройстве обуренный керн подрезается шарошками, смонтированными на подрезных рычагах, которые поворачиваются в горизонтальной плоскости.

Однако при бурении скважин для установки свай диаметром 550-600 мм при ширине кольцевого забоя максимум 60-70 мм такое устройство применять практически невозможно, так как чрезмерно мала ширина кольцевой скважины. Увеличение ширины кольцевого забоя приводит к уменьшению диаметра керна, что влечет за собой потерю технико-экономического эффекта.

Известно также устройство для отбора керна, включающее цилиндрический корпус с верхней крышкой и направляющими на внутренней стенке корпуса и механизм для отрыва и удаления керна 2.

2

Устройство снабжено клином, взаимодействующим с ударником, с помощью которого отрывается керн от забоя. Отколотый керн при помощи цангового устройства закрепляется в корпусе и транспортируется на поверхность.

Недостатком этого устройства является сложность конструкции и невысокая надежность в работе.

Целью изобретения является повыщение наделшости в работе и упрощение конструкции.

Это достигается тем, что устройство снабжено грузовым винтом и подвижной балкой с резьбовым отверстием, в котором размещен винт, при этом механизм для отрыва и удаления керна выполнен в виде клиньев и вертикальных щтанг, закрепленных на них, причем клинья размещены в направляющих корпуса с возможностью осевого перемещения, а штанги жестко закреплены на балке.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Устройство для отбора керна состоит из цилиндрического корпуса 1, длина которого равна или несколько больше высоты извлекаемого керна. Нижняя Часть корпуса опоясана усиливающим стальным поясом 2,

К верхней части корпуса с нарул :ной стороны приварен фланец 3, на котором закреплена крышка корпуса 4. У внутренней стенки корпуса 1 по его длине размещены круглые стальные стержни 5, которые в своей нижней части переходят в клинья. Количество клиньев со стержнями может быть выполнено от двух до шести в зависимости от физико-механических свойств керна.

Направляюшими движения клиньев служат пластины 6, закрепленные на внутренней стенке корпуса.

Круглые стальиые стержни 5 при их возвратно-поступательном движении придерживаются у внутренней стенки цилиндра ограничителями 7, своими верхними концами они свободно проходят через отверстия в крышке 4 и закрепляются в балке 8 гайками 9.

В центре Н-образной балки выполнено отверстие 10 с резьбой. Через это отверстие проходит грузовой винт 11, нижний конец которого в крышке 4 закреплен вращающейся проходной пятой с помощью шплинта 12. Проходная пята состоит из верхней и нижней щайб 13 (подпятников) и нижней гайки 14 с отверстием для шплинта. Гайка 14 навернута на нижний коиец грузового винта И.

Верхний конец грузового винта 11 может быть устроен в виде квадрата (под ключ) или головки с отверстием под стерл ень для вращения этого винта.

Для опускания устройства в скважину и подъема его вместе с керном к стенке корпуса с виешней стороны прикреплены грузовые проущины 15. Такие же проущины 16 застроены несколько выще центра тяжести устройства с размещенным в нем керном.

Устройство работает следующим образом.

При вращении грузового винта 11 против часовой стрелки балка 8 приближается к крыщке 4, при этом одновременно выдвигаются вниз стержни 5 с клиньями. Вращение грузового винта осуществляется до тех пор, пока конусность клиньев полностью не выйдет из нижней части цилиндра. После чего за проущины 16 с помощью строп и полиспастных канатов лебедкой грузоподъемного крана устройство опускается в заранее выбуренную кольцевую скважину иа полную ее гл бину. При этом керн оказывается внутри устройства. Затем вращают по часовой стрелке грузовой виит 11, балка 8 удаляется вверх от крышки 4, стержни 5 поднимаются и втягивают клинья в нижнее пространство между корпусом и керном. В резз льтате конусности клиньев происходит частичное разрущение основания керна и расклинивание оставшейся его части в устройстве.

Далее, используя проушины 15, стропы и полиспастный канат с лебедкой грузоиодъемного крана, производится отрыв кррна от основания и его удаление из скважины вместе с устройством. Затем грузовым винтом И выдвигают клинья из нижней части цилиндра, керн освобождается от заклини вания и при поднятии устройства вверх с помощью крана керн собственным весом удаляется из его внутренней полости.

При незначительной высоте стрелы крана перед разгрузкой керна устройство поднимается вверх стропами за вторые проу шины 16.

После удаления керна из устройства цикл повторяется.

Формула изобретения

Устройство для отбора керна, включающее цилиндрический корпус с верхней крышкой и направляющими на внутренней стенке корпуса и механизм для отрыва и удаления керна, отличающееся тем, что, с целью повышения надел ности в работе и упрощения конструкции, устройство снабжено грузовым винтом и подвижной балкой с резьбовым отверстием, в котором размещен винт, при этом механизм для отрыва и удаления керна выполнен в виде клиньев и вертикальных штанг, закрепленных на них, причем клинья размещены в направляющих корпуса с возможностью осевого перемещения, а штанги жестко закреплены на балке.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Воздвиженский Б. И. и др. Современные способы бурения скважин. М., «Недра, 1970, с. 300, 301.

2.Авторское свидетельство СССР № 324377, кл. Е 2IB 25/00, 1970.

PUS.J

A-л