Шнековый бур Советский патент 1980 года по МПК E21B3/00 

(54) ШНЕКОВЫЙ БУР

1

Изобретение относится к строительной и горной технике, предназначенной для прокладки труб способогу шнекового бурения, преимущественно труб устьевых сооружений на закрытых горизонтальных дренах бестраншейным способом.

Известен шнековый бур, снабженный шарнирными ножами и опережающей пикой, которые раскрываются в процессе бурения скважины принудительно от осевых усилий подачи шнекового бура в забой скважины через опережающую пику 1.

Такой бур обладает существенными преимуществами: простотой исполнения (не требуется специального привода для раскрытия шарнирных ножей) и надежность раскрытия шарнирных ножей в процессе бурения, причем на перевод их в рабочее положение не влияют такие факторы, как центробежная сила или силы трения резцов о стенки скважины, которые находятся в прямой зависимости от числа оборотов шнекового бура и физико-механилеских свойств разрабатываемого грунта. Опережающая пика, являясь важным звеном кинематической связи, посредством которого передаются усилия для раскрытия шарнирных ножей, уменьшает отклонение оси скважины от заданного направления, так как является Дополнительной опорой шнекового бура, препятствующей уводу переднего его конца от оси скважины. Это существенно влияет на усилия стока дренажной воды, т. е. на работоспособность дренажной линии.

Однако такой щнековый бур не обеспечивает возможность регулирования диаметра буримой скважины.

Наиболее близким к изобретению из известных технических решений является шнековый бур, содержащий опережающую пику, состоящую из корпуса с хвостовиком, и упоры, кинематически связанные с раздвижньши ножами, шарнирно закрепленными на шнековой штанге, имеющей гнездо с внутренней ведущей поверхностью, в котором с возможностью ограниченного осевого перемещения установлен хвостовик, имеющий ответную форму гнезда 2.

Однако известный шнековый бур также не обеспечивает регулирование диаметра буримой скважины в зависимости от толщины стенки прокладываемых труб или физико-механических свойств грунта. Так как Проталкивание прокладываемой тру0ы,,.в ..образуемую шнековым буром скважину с . большим натягом, т. е. при отсутствии кольцевого зазора между стенкой скважины и наружным диаметром трубы, требует применения больших осевых усилий подачи, резко снижается длина и точность прокладки . В сШйГ1)№ре;тСпТо «лаЖа др ёШЖ1Ь1 х труб с большим кольцевым зазором приводит к разрушению дренажной линии в интенсивный период -полива сель ЬзКулКтур из-за размыва водой полости затрубного пространства. В связи с этим, а также учи--тывая низкие прочностные характеристики асбоцементных труб, применяемых в практике строительства закрытого горизонталь Mf6rI|)№a:JKt; ДбИусКаёмУе Значйт лкяыё отклонения толщины стенок этих труб по сушествуюшим стандартам и физико-механические свойства трунтЬв, такиекак влажность и способность к набуханию, появляется необходимость выбора оптимальной посадки прокладываемых труб в скважине на каждом новом объекте работ, т. е. нужно регулировать диаметр разработки скважины шарнирными ножами шнекового бура. Целью изобретения является обеспечение 7/1 -Г ЩможиоСти регулировать диаметр буримой скважины., . Эта цель достигается тем, что кинематическая связь упоров с раздвижными ножами выполнена из промежуточных элементов, закрепленных на ножах, и наклонных пазов на упорах, в которых располо.женьт свободные КОНЦЫ промежуточных элементов, а хвое.товик пики выполнен в виде втулки, установленной на ее корпусе с возможностью.установочного перемещения относительно его в осевом направлении, при этом упоры закреплены на втулке. Кроме того, шнековый бур может иметь приспособление для установочного перемещения втулки относ ительно корпуса пики, которое выполнено из резьбового соединени связывающего втулку с корпусом, и фиксатора, который целесообразно выполнять в виде втулки с торцовыми паз,ами для заЦеплёния с передними кромками упоров, которая установлена на корпусе пики свозможностью осевого перемещения и подпружинена в сторону упоров. На фиг. 1 изображен предлагаемый щнековый бур, вид сбоку; на фиг. 2 - сечение на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б--Б на фиг. 1. Шнековый бур содержит щнековую штанГУ 1, раздвижные ножи 2, шарнирно прикреп ленные к кронштейнам 3, жестко установленным на наружной поверхностипереднего конца шнековой штанги, и 6пережа бщей пики, на корпусе 4 который с возможностью вращения смонтирован полый наконечник 5. Для восприятия осевых усилий, возникающих при подаче рнекрвбго бура в забой скйажиНы, внутри пблбТо наконечника 5 на его переднем конце установлен упорный подшипник 6. Хвостовик 7 опережаюшей пики выполнен разъемным, в виде посаженной посредством резьбы на корпус 4 втулки, задняя часть которой имеет многогранное поперечное сечение, а передняя - круглое. Этими частыми хвостовик 7 ПоСажен в гнездо 8 шнековой штанги 1, выполненное с внутренней ведушей поверхностью. Хвостовик 7, имеюш;ий ответную форму гнезда, установлен в нем с возможностью осевого перемешения на длину паза 9, в который входит фиксатор 10, выполненный в виде болта, ввернутого в тело трубы 11 шнековой штанги 1. Задний конец корпуса 4, пропущенного через хвостовик 7, в процессе бурения .скважины взаимодействует с ограничительным упором 12, выполненным в гнезде 8. Чтобы предотвратить попадание грунта в посадочные места гнезда 8 на переднем его конце выполнена кольцевая канавка, в которую вставлено уплотнительное кольцо 3. Упоры 14 представляют собой ножи-стойки, приваренные к наружной поверхности хвостовика 7, причем передние их кромки выступают за его торец. Упоры 14 кинематически связаны посредством наклонных пазов 15 с шарнирными раздвижными ножами 2, а выступающие за торец шнековой штанги 1 передние кромки упоров 14 находятся в зацеплении с торцовыми пазами 16 фиксатора 17, который стопорит хвостовик 7 на корпусе 4 и предохраняет его от проворачивания в процессе бурения скважины. Фиксатор 17 представляет собой втулку, посаженную на корпус 4 с возможностью осевого перемещения и подпружиненную пружиной 18 в сторону упоров 14, что обеспечивает постоянное зацепление пазов 16 с передними кромками упоров 14. Посадочное место фиксатора 17 на корпусе 4 выполнено шестигранным, а для регулирования угла максимального раскрытия шарнирных ножей 2 путем регулирования длины осевого перемешения опережающей пики в гнезде 8, на наружной поверхности его имеются лыски 19 под гаечный ключ. Режущие кромки упоров 14 и шарнирных ножей 2 армиррвань п.ластинками 20 из твердого сплава. Прокладка дренажных труб бестраншейным способом с помощью предлагаемого бура осуществляется следующим образом. Перед началом бурения в зависимости от наружного диаметра прокладываемой трубы и физико-механических свойств грунта на данном объекте строительства, определенных из взятых на анализ проб, выбирают оптимальный диаметр разработки скважины, т. е. посадку трубы 21 в скважине. Затем производится настройка шнекового бура под выбранный диаметр скважииы путем регулирования угла раскрытия шарнирных ножей 2. Это достигается путем вывода из зацепления фиксатора 17 с хвостовнком 7 опережающей пики (его оттягивают в сторону переднего конца пики) и вращения, например гаечным ключом, в нужную сторону. Для уменьщения диаметра разработки скважины необходимо ввертывать корпус 4 опережающей пики в хвостовик 7. При этом хвостовик 7 начинает выходить из гнезда 8 за счет упора заднего конца корпуса 4 в ограничительный упор 12. При выходе хвостовика 7 из гнезда 8 уменьшается расстояние от фиксатора 10 до заднего конца паза 9, что соответственно уменьшает величину осевого перемещения опережающей пики и угол раскрытия шарнирных ножей 2. Чтобы увеличить углз раскрытия шарнирных ножей 2, необходимо вывертывать корпус 4 опережающей пики из хвостовика 7. После настройки щнекового бура надо отвести опережающую пику из гнезда 8 шнековой штанги 1 на максимальную величину его перемещения. При этом упоры 14 наклонными пазами 15 увлекают за собой шарнирные ножи 2 и складывают их, обеспечивая тем самым беспрепятственный пропуск щнекового бура внутрь прокладываемой трубы 21. Вращением шнекового бура и одновременной его подачей с трубой 21 в забой скважины достигается прокладка, в процессе которой опережающая пика, вдвигаясь в гнездо 8 щнековой щтанги от реактивных осевых усилий внедрения полого наконечника 5 в грунт, раскрывает шарнирные ножи 2 упорами 14 через наклонный паз 15. Раскрытые шарнирные ножи разрабатывают грунт в скважине до необходимого диаметра, который транспортируется Шнековым буром к устью скважины. После проходки скважины шнековый бур извлекают из полости трубы 21, при этом раскрытые шарнирные ножи 2, взаимодействуя задними кромками с торцом проложенной трубы 21, складываются и обеспечивают беспрепятственное извлечение. Формула изобретения 1. Шнековый бур, содержащий опережающую пику, состоящую из корпуса с хвостовиком, и упоры, кинематически связанные с раздвижными ножами, шарнирно закрепленными на щнековой штанге, имеющей гнездо с внутренней ведущей поверхностью, в котором с возможностью ограниченного осевого перемещения установлен хвостовик, имеющий ответную форму гнезда, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности регулировать диаметр буримой скважины, кинематическая связь упоров с раздвижными ножами выполнена из промежуточных элементов, закрепленных на ножах, и наклонных пазов на упорах, в которых расположены свободные концы промежуточных элементов, а хвостовик пики выполнен в виде втулки, установленной на ее корпусе с возможностью установочного перемещения относительно его в осевом направлении, при этом упоры закреплены на втулке. 2.Бур по п. 1, отличающийся тем, что он имеет приспособление для установочного перемещения втулки относительно корпуса пики, которое выполнено из резьбового соединения, связывающего втулку с корпусом, и фиксатора. 3.Бур по п. 1, отличающийся тем, что фиксатор выполнен в виде втулки с торцовыми пазами для зацепления с передними кромками упоров, которая установлена на корпусе пики с возможностью осевого перемещения и подпружинена в сторону упоров. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3938598, кл. 175-99, публик. 1976. 2.Патент Японии № 43-28156, кл. 86 F25, публик. 1968 (прототип). 7 ;g ,