Рабочий орган для раскатки скважин Советский патент 1981 года по МПК E02F5/18 

(54) РАБОЧИЙ ОРГАН ДЛЯ РАСКАТКИ СКВАЖИН

1

Изобретение относится к технике строительства подземных коммуникаций, а именно к устройствам для раскатки скважин, и может использоваться для проходки скважин в грунтах. Известно устройство для раскатки скважин в грунте, содержащее эксцентриковый вал с установленными на нем коническими катками 1.

Недостатком этого устройства является ненадежное уплотнение зазоров между катками, которое способствует попаданию грунта внутрь устройства.

Известен рабочий орган для раскатки скважин, в котором вал представляет собой конус овального сечения, на который через тела качения-ролики или шарики-надета гибкая оболочка. При вращении и осевой подаче вала оболочка обкатывается по стенке скважины, раздвигая и уплотняя грунт 2

Недостаток рабочего органа заключается в необходимости прилагать осевое усилие для осуществления его подачи.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является рабочий орган для раскатки скважин, содержащий винтообразный конический вал и эластичную оболочку, надетую на него. При этом вал и оболочка скручены относительно продольной оси так, что угол скручивания обратно пропорционален диаметрам сечений вала. Подача такого устройства осуществляется только от крутящего момента, приложенного к его валу 3.

Недостаток устройства заключается в том, что при прямом ходе возникают ощутимые осевые силы, стремящиеся вытолкнуть конический вал из оболочки назад и растянуть ее вдоль оси вследствие упора в основание вала, а при прямой подаче, например от веса щтанг при вертикальной раскатке скважин, конический вал, вследствие малого угла при его вершине, заклинивает в оболочке. Кроме того, овальная форма сечения вала дает ограниченную площадь пятка контакта рабочего органа с грунтом, и ее желательно увеличить без уменьщения эксцентриситетов вала.

Цель изобретения - повыщение надежности устройства и качества стенки скважины. Указанная цель достигается тем, что ня валу в поперечном направлении выполнены канавки, расположенные параллельно друг другу и нормально к винтообразной поверхности вала, а на вн.утренней стороне оболочки напротив канавок выполнены кольцевые выступы, при этом контур поперечного сечения каждой канавки концентричен контуру поперечного сечения вала. Кроме того, поперечные сечения вала имеют асимметричную форму; закругление фигуры сечения в направлении вращения при его прямом ходе имеет меньший радиус, чем закругление в направлении, противоположном вращению. Последнее выполнено радиусом раскатываемой скважины. Контуры поперечных сечений по канавкам вала и по наружной поверхности являются концентричными. Эти.м достигается надежная фиксация оболочки относительно вала в осевом направлении по всей образующей вала, невозможность заклинивания оболочки на валу, повыщение качества стенки скважины вследствие увеличения пятна контакта, и ста новится возможным раскатка скважин в более влажных грунтах. На фиг. 1 изображен рабочий орган в скважине с продольным разрезом оболочки, общий вид; на фиг. 2 -- сечение А--А на фиг. 1; па фиг. 3 - сечение Б - Б на фиг. . Стрелкой показано направление вращения вала рабочего органа при его прямом ходе, которому соответствуют расположения радиусов закругления фигуры сечения г и R. Рабочий орган содержит конусообразный вал 1 (фиг. Г) с двумя диаметрально расположенными винтообразно скрученными лысками. Угол скручивания вала d{ (фиг. 3) обратно пропорционален диаметрам сечений вала, т.е. прогрессирует к его BepnjHHe. Количество лысок может быть больн1е двух. Угол скручивания у основания вала не преБыщает полуградуса, у верп1ины --- 15 градусов. На поверхности вала выполнены поперечные канавки 2, расположенные нормально к его винтовой поверхности, т.е. в проекции на продольную плоскость они представляют собой восьмерки. Сечения по канавкам 3 (фиг. 2) концентричны сечения.м по поверхности вала. На вал 1 свободно-поворотно надета гибкая оболочка 4, на внутренней стороне которой выполнены кольцевые выступы 5, входящие в соответственные канавки 2 вала 1. Оболочка может быть изготовлена из эластичного синтетического материала, например капрона. Высота кольцевых выступов и глубина канавок выбираются из расчета упругих свойств оболочки. С помощью щтанг или вала 6 погружного двигателя рабочий орган приводится во вращение. Поперечные сечения вала (фиг. 2, 3) образованы винтовыми лысками 7, сходящимися к верщине под углом конуса вала, и радиуса.ми г и R, при это.м сторона, в которую осуществляется вращение при прямом ходе W , сопряжена малым радиусом г, а противоположная сторона сечения - радиусом R, равным радиусу раскатываемой скважины в каждом сенении рабочего органа. Это увеличивает площадь контакта рабочего органа с грунтом без уменьщения его эксцентриситетов 6 . Эксцентриситет выбирается минимальным,при котором возможен процесс раскатки или при котором резко не падает гюдача на один оборот враП1ения вала. Рабочий орган действует {у-йедукощим образомПри вращении вала 1 оболочка 4, как гусеница, обкатывается по забою скважины, и, вследствие винтообразной поверхности вала 1 и его канавок 2, обе половины оболочки 4, контактирующие с грунтом, катятся по CTeiiKC забоя под некоторым угло.м вперед, осуществляя завинчивание рабочего органа в грунт и формируя стенку скважины. Осевая составляющая сила Q от нормальной Р, действующей со стороны грунта, стремится вытолкнуть вал 1 из оболочки 4, чему препятствуют торцы кольцевых выступов 5 и канавок 2. Количество выступов и канавок выбирается из условия обеспечения нормального удельного давления на выступы от осевых усилий. Вращение вала в оболочке может происходить в масляной ванне, если не будет подобрана антифрикционная пара материалов вал-оболочка. Предложенный рабочий ор:-ан позволяет повысить надежность его действия, улучп ить качество стенки образованной скважины и расширить диапазон использования способа раскатки для образования скважин в рунте. Формул а из обретения 1.Рабочий орган для раскатки скважин, содержащий винтообразный конический вал и эластичную оболочку, надетую на него, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности устройства и качества стенки скважины, на валу выполнены канавки, расгюложенные параллельно друг другу и нормально к винтообразной поверхности вала, а на внутренней стороне оболочки напротив канавок выполнены кольцевые выступы , при этом контур поперечного сечения каждой канавки концентричен контуру поперечного сечения вала. 2.Орган по п. 1, отличающийся тем, что контуры поперечных сечений вала имеют асимметричную форму.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 502097, кл. Е 02 F 5/18, 1970.

А -А

6- В

(риг. 5