Буровая машина Советский патент 1980 года по МПК E21B7/26 E21D1/06 

I

Изобретение относится к области буровой техники и может быть использовано для бурения скважин большого диаметра при устройстве фундаментов глубокого заложения и строительства столбчатых опор мостов.

Известна установка СО-2, выполненная в виде навесного бурового оборудования и предназначена для вращательного бурения скважин, многовитковым шнековым буром с лопастным долотом CiJ

Недостатком этих установок являет ся малая мощность установки для разработки грунтов различной прочности. Известна другая установка, позволяющая вести работы по бурению скважин в разнообразных грунтовых условиях.

Буровая машина включает станину, гидравлический привод, состоящий из зажимного хсмута и механизмов качательного и продольного движений, обсадную трубу и грейдер С2ТНедостатком указанной буровой машины является маломощное оборудование для разработки грунтов. Встречаясь с твердыми глинами и гравелистьми грунтами, особенно с включением булыжников, с вечномерзлыми грунтами и со скальными: грунтами, станки теряют своюэффективность и производительность. Недостаточная мощность буровых устройств не позволяет также

5 увеличить и диаметр скважин.

Цель изобретения - повышение эффективности разработки грунтов, обеспечение возможности разработки тяжелых грунтов, а также увеличение диаметра разрабатываемых скважин.

Указанная цель достигается тем, что буровая машина, включающая станину, гидроприйод, состоящий из зажимного хомута и механизмов качатель15 ного и продольного движения, обсадную трубу с расположенным .в ней грунтоувлекающим механизмом, снабжена буровой колонной со съемным рабочим органом на конце и механизмом преобразования качательного движения во вращательное, который размещен между зажимным хомутом и буровой колонной, при этом обсадная труба имеет выступы для периодического зацепления с

25 рабочим органом. .;

Креме того, для бурения -наклонных скважин зажимной хомут шарнирно прикреплен к механизмам качательного и 30 продольного движений.

Привлечение непосредственно к разработке забоя мощного гидраелического привода будет способствовать достижению поставленной цели. -Kpcwe того, использование гидравлического привода не только для погружения и извлечения обсадных труб, но и для разработки грунта повысит его собственный коэффициент полезного действия .

На фиг. 1 представлена предлагаема буровая машина, предназначенная для бурения сквгикин диаметром до 3 м и глубиной в несколько десятков метров, общий вид на фиг. 2 - показана разработка грунта и извлечение его из скважины грейфером; на фиг. 3 - подъемка рабочего органа от забоя и зацепление его с обсадной трубой для последующего погружения обсадной трубы; на фиг. 4 - погружение обсадной трубы; на фиг. 5 - отцепление рабочего органа от обсадной трубы и посадка его на забой; на фиг. 6-11 - гидравлический привод и механизм преобразования качательнсго движения во вращательное простейшего типа, при этом на фиг. 6 - вид по фасаду при разработке вертикальных скважин} на фиг.7то же, наклонных скважин; на фиг. 8 и 9 - вид сверху при взаимодействии храпового колеса с правой (относительно буровой машины) собачкой. Левая ,собачка из работы выключена; на фиг. 8 - при движении гидроцилиндра качательного движения налево и повороте зажимного хомута и буровой колонны по часовой стрелке; на фиг. 9при движении гидроцилиндра качательного движения направо, повороте зажимного против часовой стрелки и неподвижном положении буровой колонны.на фиг. 10 - узел А на фиг.8; на фиг. 11 - узел Б на фиг. 9.

Буровая машина состоит из станины 1, ходовой части 2, силовой установки, гидравлических насосов и систем, мачты 3, передних и задних гидравлических опор 4 и 5 соответственно (аутригеров), грейфера 6 с грейферной лебедкой, других необходимых механизмов для извлечения грунта, гидравлического привода 7, состоящего в свою очередь из зажимного хомута 8, механизма 9 качательного (вращательного попеременно в противоположных направлениях) движения и механизма 10 продольного задавливающего или извлекающего движения.

Зажимной хомут 8 выполнен раскрывающимся . Механизм 9 качательного движения состоит из подвижного гидроцйлиндра 11, передвигающегося по штоку 12, и вилки 13, шарнирно прикрепленной к зажимному хомуту и соединенной с гидроцилиндром 11 с помощью шарнира-компенсатора 14, дающего возможность вилке удлиняться и поворачиваться . Механизм 10 продольного

движения вь4полнен в виде гидроцилиндра, шарнирНо прикрепленного к станине 1 и зажимному хомуту 8.

Полая буровая колонна 15 имеет улвитель 16 грейфера и удлиняется по мре проходки скважины секциями длиной по 4-6 м. К нижнему концу буровой колонны прикрепляются сменные рабочи органы 17 (фрезы, буры, рыхлители, уширители).

Между зажимным хомутом 8 и бурово колонной 15 встроен механизм 18 преобразования качательного движения во вращательное, главными составными частями которого являются храповое колесо 19 и собачки 20.

Крепление стенок скважины производится обсадной трубой 21, удлиняемой по мере опускания звеньями длиной по 2-4 м. Стык 22 звеньев устраивается на болтах или сварке.

Рабочие органы и ножевая часть обсадной трубы снабжены взаимными зацепс1ми 23 для передачи качательного и продольного задавливающего или извлекающего усилий с рабочего органа на обсадную трубу.

Возможно также крепление стенок скважины с помощью глинистого раствора или избыточного давления воды.

Буровая машина устанавливается на передвижную подставку 24 и прикрепляется передними гидравлическими опорами 4 к поворотным поддерживающим консолям 25. Подставка оснащена направляющей рамой 26 и аутригерами 27.

Разработка грунта и погружение обсадной трубы производится совместными действиями продольных и качательных усилий, передаваемых с зажимного хомута 8 гидропривода на буровую колонну 15. При разработке грунта качательное двихсение, в случае надобности, преобразовывается во вращательное с помощью механизма 18 преобразования.

Сменные рабочие органы 17 (фрезы, буры, рыхлители, уширители) назначаются в зависимости от вида и прочности проходимых грунтов и по ходу могут заменяться .

Извлечение разработанного грунта осуществляется, как правило, грейфером 6 через внутреннюю полость буровой колонны. Возможно применение и другого грунтоизвлекающего оборудования (например, эрлифтов или насосов в случае наличия в скважине воды).

Рабочий цикл состоит из следующих операций:

разработка грунта и извлечение ег из скважины (см. фиг. 2);

подъемка рабочего органа от забоя и зацепление его с обсадной трубой (см. фиг. 3)J

погружение обсадной трубы (см.фиг.

отцепление рабочего органа от обсадной трубы и посадка его на забой (см. фиг. 5) .

За один рабочий цикл скважины разрабатывается на глубину от 20 до 50 с зависящую как от характеристик проходимлх грунтов, так и от конструктивного оформления рабочего органа и гидропривода.

В случае слабых грунтов погружение обсадной трубы может предшествовать разработке и извлечению грунта или производиться одновременно.

Для возможности подачи очередного звена обсадной трубы при ее наращивании зажимной хомут гидропривода раскрывается, и буровая машина отъезжает назад, а консоли 25 подставки 24 поворачиваются параллельно продольной оси подставки.

Оснащение буровых машин специальным устройством, передающим большие крутящие и задавливающие усилия с гадравлического привода непосредственно на забой скважины, позволяет нам- ного увеличить их производительность, предоставляет возможность разработки тяжелых грунтов, в том числе и вечномерзлых, позволяет 2-3 раза увеличить диаметр скважины. Все это вместе взятое может дать большой технико-экономический эффект при сооружении мощных фундаментов глубокого заложения в промышленно-гражданском строительстве, особенно в строительстве мостов.

Так, предварительные проектные проработки показали возможность создания одностолбчатых опор и столбчатых фундс1ментов под опоры мостов со значительными пролетеили .

Формула изобретения

1.Буровая машина, включающая станину, гидропривод, состоящий из зажимного хомута и механизмов качатель ного и продольного движения, обсадну трубу с расположенным в ней грунтоувлекающим механизмом, о т л и ч а юЩ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности разработки грунтов

и увеличения дис метра разрабатываемы скважин, она снабжена буровой колон ной со съемным рабочим органом на конце и механизмом преобразования качательного движения во вращатбльное, который размещен между зажимным хомутсяи и буров&й колонной, при этом обсадная труба имеет выступы для периодического зацепления с рабочим органом .

2.Буровая машина по п. 1, о т личающаяся тем, что, с целью бурения наклонных скважин, зажимной хомут шарнирно прикреплен к механизмам качательного и продольного движения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Скворцов В. Ф. Установка СО-2 для-устройства буронабивных свай . Строительные и дорожные машины,

12,1976, с. 5-6.

2.Ганичев И. А. и др. Производство буровых работ в строительстве. М., Издательство литературы по строительству, 1966, с. 98, рис. 74.

-й

(Риг. fO

CPut. И