Шнековый бур для проходки скважин Советский патент 1981 года по МПК E21B7/24 E02F5/20 

(54) ШНЕКОВЫЙ БУР ДЛЯ ПРОХОДКИ СКВАЖИН

Изобретение относится к строитель ству, в частности к машинам для образования скважин в мерзлых грунтах и может быть использовано в строительстве для проходки скважин в мер лых грунтах под опоры линий коммуникаций. Известно устройство для разрушени грунта высоким импульсным давлением газа, содержащее винтовую лопасть, трубчатую штангу с радиальными выхлопными отверстиями и средства для оодачи сжатого газа, включающие емкость, образованную внутри штанги, и подпружиненный управляющий клапан 1 . Недостатком устройства является невозможность его применения для бурения цилиндрических скважин и удаления из них разрушенного грунта так как данное устройство обеспечивает только ямное разрушение грун та в виде воронки конической формы Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство, включающее забурник, шнековую буровую полую штангу, средства для пода чи сжатого газа, сообщающиеся с полостью шнековой буровой штанги, воз духоподводящие каналы с выхлопными отверстиями 2. Недостатке устройства является низкая производительность проходки скважин большого диаметра в мерзлых грунтах, так как при этом большая .часть подводимой энергии затрачивается не на транспортировку разрушенного грунта винтовыми лопастями, а на скалывание грунта буровой коронкой. Цель изобретения - повышение производительности процесса бурения скважин большого диаметра в мерзлых грунтах путём импульсного разрушения грунта сжатым газом высокого давления , Указанная цель достигается тем, что устройство, включающее забурник, шнековую буровую полую штангу, средства для подачи сжатого газа, сообщающиеся с полостью шнековой буровой штанги, воздухоподводящие трубопроводы с выхлопными отверстиями, снабжено шнековой трубой меньшего диаметра, чем шнековая штанга, к которой она присоединена, и механизмом разрушения грунта высоким импульсным давлением газа, встроенньм в шнековую трубу над забурником , при этом воздухоподводящие трубопроводы распо ложены радиально снизу на шнековых лопастях трубы противоположно друг другу и сообщены с механизмом разрушения грунта высоким импульсным давлением газа. Кроме того, механизм разрушения грунта высоким импульсным давлением газа выполнен из подпружиненного клапана, установленного в шнековой трубе над забурником с возможностью ограниченного перемещения и перекрытия выходных отверстий воздухоподводящих трубопроводов, и опорных плас тин, Жестко закрепленнвах на концах шнековыхлопастей трубы под углом к продольной оси шнекового бура, на которых .выполнены отверстия, совпадающие с выхлопйыми отверстиями воздухоподводящих трубопроводов. На фиг. 1 показан шнековый бур для проходки скважин, общий вид; на фиг. 2 - то же, продольный разрез; на фиг. 3 - вид А на фиг. 1. . Шнековый бур для проходки скважин содержит буровую штангу 1 со шнеко.выми .лопастями 2, образующими двухзаходный шнек, и забурник 3 в нижней части. Над забурником 3 на трубе 4 смонтированы шнековые лопасти 5 уменьшенного по сравнению со шнековой штангой 2 диаметра, которые так же образуют двухзаходный шнек. На тыльной образующей поверхности шнековых лопастей 5 трубы 4 смонтирова ны радиальные трубопроводы 6 с выхлопными отверстиями 7, образованным в опорных пластинах 8, жестко закре ленных на концах шнековых лопастей под углом oL к продольной оси бура (фиг. 1). Внутри штанги 1 образована полость 9, соединенная через дву ходовой кран 10 с источником сжатог газа, например компрессором высоког давления (не показан) . В нижней час ти полость 9 соединена с трубопрово дами 6 и снабжена подвижным клапаном 11. Подклапанное пространство 1 в котором установлэна пружина сжати 13, соединено осевым трубопроводом 14 с трехходовым краном 15, который в свою очередь соединен с полостью и атмосферой. Радиальные трубопрово ды б смонтированы под углом |i к ра диусу штанги 1, равным углу подъема дополнительных винтовых лопастей 5 (фиг. 2). в нижней части полости 9 уст|ановлено стопорное кольцо 16. я1роходка скважин посредством шне кового бура производится следующим образом. Посредством приводного механизма (не показан) обеспечивается вращени и вертикальное внедрение шнекового бура в массив мерзлого грунта. Забурник 3 скалывает грунт, который попадает на шнековые лопасти 5 и транспортируется ими вверх. При заглублении шнекового бура происход асклинивание пластин 8 в стенкикважины, оставленной забурником 3, и герметизация выхлопных отверстий 7. дновременно полость 9 заполняется ерез кран 10 сжатым газом высокого давления.. Через кран 15 сжатый газ поступает также в подклапанное пространство 12. Клапан 11, поднимаясь о упора в кольцо 16, перекрьшает трубопроводы 6. Затем поворотом крана 15 подклапанное пространство 12 сообщается с атмосферой; давление сжатого газа в полости 9 практически мгновенно перемегЦает вниз клапан 11, сжимая пружину 13 и обеспечивая выпуск .сжатого газа из полости 9 через выхлопные отверстия 7 под углом |Ь вверх в виде кратковременного импульса, разрушающего мерзлый грунт. Фрагменты разрушенного грунта захватываются шнеком штанги и транспортируются на поверхность. После дальнейшего заглубления шнекового бура цикл работы повторяется. Изобретение позволяет снизить энергоемкость и повысить в 1,5-2 раза производительность процесса бурения скважин большого диаметра в мерзлых грунтах за счет того, что механическим способом образуется скважина малого диаметра, диаметр которой увеличивается затем посредством импульсного газодинамического воздействия. Ориентированные под углом |i вверх трубопроводы с выхлопными отверстиями обеспечивают передачу на буровую коронку усилий реактивной отдачи при импульсном газодинамическом разрушении грунта и способствуют выбросу фрагментов разрушенного грунта на винтовые лопасти транспортирующего шнека. Формула изобретения 1.Шнековый бур для проходки скважин, включающий забурник, шнековую буровую полую штангу, средства для подачи сжатого газа, сообщающиеся с полостью шнековой буровой штанги воздухоподводящие трубопроводы с выхлопными отверстиями, о т л и чающийс я тем, что, с целью повышения производительности бурения в мерзлых грунтах, он снабжен шнековой трубой меньшего диаметра, чем шнековая штанга, к которой она присоединена, и механизмом разрушения грунта высоким импульсным давлением газа, размещенным над забурником, при этом воздухоподводящие трубопроводы расположены радиально снизу на шнековых лопастях трубы противоположного друг другу и сообщены с механизмом разрушения грунта высоким импульсным давлением газа. 2.Бур по п. 1, отличающийся тем, что механизм разру