RU2026935C1

RU2026935C1 - Gear to form boreholes in ground

Info

Publication number: RU2026935C1
Authority: RU
Inventors: Д.Э. Абраменков; Э.А. Абраменков; А.А. Надеин
Original assignee: Новосибирский инженерно-строительный институт
Priority date: 1991-07-24
Filing date: 1991-07-24
Publication date: 1995-01-20

Abstract

FIELD: mining industry. SUBSTANCE: gear to form boreholes in ground includes hollow cylindrical body, striking mechanism and fixture reducing backward movement of body made in the form of through longitudinal grooves. Grooves are located in side outer surface of body. Cross-section area of each groove grows towards rear butt of body. EFFECT: improved reliability and efficiency. 5 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к области машин ударного действия, предназначенных для проходки вертикальных и горизонтальных скважин при устройстве подземных коммуникаций. The invention relates to the field of percussion machines designed for sinking vertical and horizontal wells when installing underground utilities.

Известен реверсивный пневмопробойник ИП 4605 (Бондарь М.В. и др. Применение пневмопробойников в СССР и за рубежом. Обзор. Сер. IV. Механизированный инструмент и отделочные машины. М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1974, с. 11-12, рис. 6), состоящий из корпуса с расширителем, гильзы, наковальни, ступенчатого ударника, патрубка, амортизатора, клапана и стабилизатора на передней части корпуса для выдерживания заданного направления движения. Known reversible pneumatic punch IP 4605 (Bondar MV and others. The use of pneumatic punch in the USSR and abroad. Overview. Ser. IV. Mechanized tools and finishing machines. M: TsNIITEstroymash, 1974, p. 11-12, Fig. 6 ), consisting of a body with an expander, a sleeve, an anvil, a step striker, a pipe, a shock absorber, a valve and a stabilizer on the front of the body to withstand a given direction of movement.

Достоинство данного пневмопробойника - его небольшая масса и повышенная удельная мощность, позволяющие получать более высокие скорости проходки. The advantage of this pneumatic punch is its small weight and increased specific power, which allows to obtain higher penetration speeds.

Недостаток данного пневмопробойника - наличие стабилизатора, увеличивающего площадь поперечного сечения и, следовательно, лобовое и боковое сопротивления грунта движению пневмопробойника. The disadvantage of this pneumatic piercer is the presence of a stabilizer that increases the cross-sectional area and, therefore, frontal and lateral resistance of the soil to the movement of the pneumatic piercer.

При извлечении такого и подобных пневмопробойников из скважины стабилизатор и расширитель остаются (теряются) в грунте и будут помехой в случае восстановления скважины. Такие пневмопробойники хотя и называются реверсивными, как правило, вынимаются из скважины посредством троса, ранее закрепленного на гайке, или посредством воздухопроводящего шланга. When removing such and similar pneumatic punch from the well, the stabilizer and expander remain (are lost) in the ground and will interfere with the restoration of the well. Although these pneumatic punch holes are called reversible, they are usually removed from the well by means of a cable previously attached to the nut, or by means of an air-conducting hose.

Известен реверсивный пневмопробойник (Пневмопробойники в строительном производстве (Костылев А.Д., Григоращенко В.А., Козлов В.А. и др. Новосибирск : Наука, 1987, с. 5. рис. 1), состоящий из корпуса, ударника, воздухораспределительного патрубка, установленного с возможностью перемещения в гайке, и шланга. На корпусе может размещаться съемный трубчатый расширитель. Known reversible pneumatic punch (pneumatic punch in the construction industry (Kostylev A.D., Grigorashchenko V.A., Kozlov V.A. and others. Novosibirsk: Nauka, 1987, p. 5. Fig. 1), consisting of a body, drummer, air distribution pipe installed with the possibility of movement in the nut, and a hose.A removable tubular expander can be placed on the body.

Указанный пневмопробойник как без расширителя, так и с расширителем, с гладкой поверхностью конуса и цилиндрической части как корпуса, так и расширителя, является наиболее близким по технической сущности и конструктивному исполнению и принят в качестве прототипа. The specified pneumatic punch, both without an expander and with an expander, with a smooth surface of the cone and the cylindrical part of both the body and the expander, is the closest in technical essence and design and adopted as a prototype.

Недостаток прототипа - относительно невысокая скорость проходки скважины, так как гладкая наружная поверхность корпуса или расширителя не препятствует перемещению корпуса при обратном ходе ударника. Следовательно, величина отхода корпуса назад относительно велика по сравнению с величиной прямого хода корпуса. Величина энергии единичного удара, расходуемая на преодоление в новом цикле предыдущего значительного участка отхода, также относительно велика по сравнению с величиной энергии единичного удара, расходуемой на преодоление участка прямого хода корпуса. Следовательно, значительные значения величин участка отхода корпуса и энергии единичного удара, расходуемой на его преодоление, обусловливают относительно невысокую скорость проходки скважины. The disadvantage of the prototype is the relatively low speed of penetration of the well, since the smooth outer surface of the casing or expander does not impede the movement of the casing during the reverse stroke of the hammer. Therefore, the amount of backward movement of the housing is relatively large compared to the forward stroke of the housing. The magnitude of the energy of a single blow spent on overcoming the previous significant section of the retreat in a new cycle is also relatively large compared to the magnitude of the energy of a single shock spent on overcoming the section of the forward stroke of the hull. Consequently, the significant values of the section of the body’s exit and the energy of a single impact, spent on overcoming it, determine the relatively low speed of well penetration.

Недостатки прототипа существенно уменьшаются, если на наружной поверхности цилиндрической части корпуса или расширителя пневмопробойника выполнить продольные пазы с переменным сечением, увеличивающимся в направлении к заднему торцу корпуса. The disadvantages of the prototype are significantly reduced if the longitudinal grooves with a variable cross section increasing towards the rear end of the housing are made on the outer surface of the cylindrical part of the casing or expander of the pneumatic punch.

Сущность предлагаемого технического решения устройства для образования скважины в грунте заключается в следующем. Устройство для образования скважин в грунте, включающее полый цилиндрический корпус с конической передней частью, размещенный во внутренней полости корпуса ударный механизм с установленным с возможностью продольного перемещения ударником и приспособление для снижения обратного перемещения корпуса, снабжено приспособлением для снижения обратного перемещения корпуса, выполненного в виде расположенных на боковой наружной поверхности корпуса сквозных продольных пазов, площадь поперечного сечения каждого из которых увеличивается в направлении к заднему торцу корпуса. Целесообразно использование закрепленного на наружной боковой поверхности корпуса трубчатого расширителя с конической и цилиндрической частями. Расширитель выполнен с расположенными на его наружной боковой поверхности сквозными продольными пазами, площадь поперечного сечения каждого из которых увеличивается в направлении к заднему торцу расширителя. The essence of the proposed technical solution of the device for the formation of wells in the soil is as follows. A device for forming wells in the ground, including a hollow cylindrical body with a conical front part, a percussion mechanism with a hammer installed with the possibility of longitudinal movement and a device for reducing the reverse movement of the body, is equipped with a device for reducing the reverse movement of the body, made in the form on the lateral outer surface of the body of the through longitudinal grooves, the cross-sectional area of each of which increases in n board to the rear end of the housing. It is advisable to use a tubular expander fixed on the outer side surface of the housing with a conical and cylindrical parts. The expander is made with through longitudinal grooves located on its outer side surface, the cross-sectional area of each of which increases towards the rear end of the expander.

Целесообразно расположение боковых стенок каждого продольного паза к продольной оси паза под углом, вершина которого ориентирована в сторону передней части соответственно корпуса или расширителя. It is advisable to arrange the side walls of each longitudinal groove to the longitudinal axis of the groove at an angle whose apex is oriented toward the front of the housing or expander, respectively.

Дно каждого продольного паза расположено к продольной оси паза под углом, вершина которого ориентирована в сторону передней части соответственно корпуса или расширителя. The bottom of each longitudinal groove is located to the longitudinal axis of the groove at an angle whose apex is oriented towards the front of the housing or expander, respectively.

Боковые стенки и дно каждого продольного паза расположены к продольной оси под углом, вершина которого ориентирована в сторону передней части соответственно корпуса или расширителя. The side walls and the bottom of each longitudinal groove are located to the longitudinal axis at an angle whose apex is oriented towards the front of the housing or expander, respectively.

На фиг. 1 показан пневмопробойник без расширителя; на фиг. 2 - то же, с расширителем; на фиг. 3 - фрагмент паза переменного сечения, боковые стенки которого расположены к продольной оси паза под углом, вершина которого ориентирована в сторону передней части соответственно корпуса или расширителя; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3; на фиг. 5 - фрагмент паза переменного сечения паза, дно которого расположено к продольной оси под углом, вершина которого ориентирована в сторону передней части соответственно корпуса или расширителя; на фиг. 6 - разрез Б-Б на фиг. 5; на фиг. 7 - фрагмент паза переменного сечения, боковые стенки и дно которого расположены к продольной оси под углом, вершина которого ориентирована в сторону передней части соответственно корпуса или расширителя; на фиг. 8 - разрез В-В на фиг. 7. In FIG. 1 shows a pneumatic punch without an expander; in FIG. 2 - the same with the expander; in FIG. 3 - a fragment of a groove of variable cross section, the side walls of which are located to the longitudinal axis of the groove at an angle, the apex of which is oriented towards the front of the housing or expander, respectively; in FIG. 4 is a section AA in FIG. 3; in FIG. 5 is a fragment of a groove of variable cross-section of the groove, the bottom of which is located at an angle to the longitudinal axis, the apex of which is oriented toward the front of the housing or expander, respectively; in FIG. 6 is a section BB in FIG. 5; in FIG. 7 is a fragment of a groove of variable cross-section, the side walls and the bottom of which are located at an angle to the longitudinal axis, the apex of which is oriented towards the front of the housing or expander, respectively; in FIG. 8 is a section BB of FIG. 7.

Устройство для образования скважин в грунте состоит из корпуса 1 с цилиндрической и конической частями и внутренней полостью 2, ударника 3 с внутренней полостью 4, радиальными впускными-выпускными каналами 5, проточкой 6 и продольным пазом 7, разделяющего внутреннюю полость 2 на камеру холостого хода 8 и впускную камеру 9, ступенчатого патрубка 10 с воздухоподводящими каналом 11, образующего с полостью 4 в ударнике 3 камеру сетевого давления воздуха (она же камера рабочего хода), трубчатого расширителя 12 с конической и цилиндрической частями, устанавливаемого с фиксацией на корпусе 1, наковальни 13 и гайки 14 с воздухоотводящими каналами 15. На наружной боковой поверхности корпуса 1 и расширителя 12 выполнены продольные пазы 16 и 17 переменного сечения, увеличивающегося в сторону кайки 14. Сечение изменяется за счет того, что боковые стенки каждого продольного паза расположены и продольной оси паза под углом, вершина которого ориентирована в сторону передней части соответственно корпуса или расширителя, либо того, что дно каждого продольного паза расположено к продольной оси паза под углом, вершина которого ориентирована в сторону передней части соответственно корпуса или расширителя, либо того, что боковые стенки дно каждого продольного паза расположены к продольной оси паза под углом, вершина которого ориентирована в сторону передней части соответственно корпуса или расширителя. A device for the formation of wells in the soil consists of a housing 1 with a cylindrical and conical parts and an internal cavity 2, a hammer 3 with an internal cavity 4, radial inlet-outlet channels 5, a groove 6 and a longitudinal groove 7 that separates the internal cavity 2 into the idle chamber 8 and an inlet chamber 9, a stepped pipe 10 with an air supply channel 11, forming with a cavity 4 in the hammer 3 a network air pressure chamber (it is also a working chamber), a tubular expander 12 with a conical and cylindrical parts, mouth screwed onto the housing 1, the anvil 13 and the nut 14 with the air channels 15. The longitudinal grooves 16 and 17 of variable cross section are made on the outer side surface of the housing 1 and expander 12, increasing towards the flange 14. The cross section changes due to the side walls of each longitudinal groove are located and the longitudinal axis of the groove at an angle whose top is oriented towards the front of the housing or expander, respectively, or that the bottom of each longitudinal groove is located to the longitudinal axis of the groove at an angle m, the apex of which is oriented towards the front of the housing or respectively the expander, or of the side wall of the bottom of each longitudinal groove are arranged to the longitudinal axis of the groove at an angle, the vertex of which is oriented towards the front of the housing or respectively the expander.

Устройство для образования скважин в грунте работает следующим образом. При подаче воздуха через воздухоподводящий канал 11 ступенчатого патрубка 10 ударник 3 приводится в возвратно-поступательное движение, периодически нанося по наковальне 13 удары и вынуждая корпус 1 совершать направленное движение при рабочем ходе ударника с частичным отходом корпуса 1 назад при холостом ходе ударника 3. A device for the formation of wells in the soil works as follows. When air is supplied through the air supply channel 11 of the stepped pipe 10, the striker 3 is driven back and forth, periodically striking the anvil 13 with strikes and forcing the body 1 to make a directed movement during the working stroke of the striker with a partial departure of the body 1 back when the striker 3 is idle.

При движении устройства в грунте его корпус испытывает сопротивление перемещению: лобовое сопротивление, действующее на коническую часть корпуса, и боковое сопротивление, действующее на цилиндрическую часть корпуса. When the device moves in the ground, its body experiences resistance to movement: frontal resistance acting on the conical part of the body, and lateral resistance acting on the cylindrical part of the body.

При прямом движении корпуса 1 вследствие сопротивления перемещению, как лобового так и бокового, продольные пазы 16 и 17 , расположенные на наружной боковой поверхности цилиндрической части корпуса 1, заполняются грунтом. Поперечное сечение продольных пазов 16 и 17 увеличивается в направлении к заднему торцу корпуса, следовательно, и объем грунта, содержащийся в продольных пазах 16 и 17, увеличивается в ту же сторону. With the direct movement of the housing 1 due to resistance to movement, both frontal and lateral, the longitudinal grooves 16 and 17 located on the outer side surface of the cylindrical part of the housing 1 are filled with soil. The cross section of the longitudinal grooves 16 and 17 increases towards the rear end of the housing, therefore, the volume of soil contained in the longitudinal grooves 16 and 17 increases in the same direction.

При отходе корпуса назад грунт, заполнивший продольные пазы 16 и 17 , деформируясь, образует упругие грунтовые клинья, расположенные на наружной боковой поверхности цилиндрической части корпуса 1, и, тем самым, препятствует отходу корпуса 1. Следовательно, величина отхода корпуса уменьшается. When the housing moves backward, the soil that fills the longitudinal grooves 16 and 17, deforming, forms elastic soil wedges located on the outer lateral surface of the cylindrical part of the housing 1, and, thus, prevents the housing 1 from moving away. Therefore, the housing withdrawal value decreases.

Уменьшение величины отхода корпуса 1 позволит снизить величину расхода энергии, затрачиваемой на возврат корпуса в исходное положение (до начала отхода), и, следовательно, величина расхода энергии, затрачиваемая на преодоление участка прямого хода корпуса возрастает. Reducing the amount of waste of the housing 1 will reduce the amount of energy consumed in returning the housing to its original position (before the start of the departure), and, therefore, the amount of energy spent in overcoming the forward section of the housing increases.

Скорость проходки скважин представляет собой отношение разности величин прямого и обратного (отхода) ходов корпуса 1 к сумме времени, затрачиваемому на их преодоление. Следовательно, уменьшение величины отхода корпус 1 и времени, затрачиваемого на его преодоление, с одной стороны, и увеличение доли расхода энергии на преодоление участка прямого хода корпуса 1, с другой, обусловят увеличение скорости проходки скважины. The rate of penetration of wells is the ratio of the difference between the values of the forward and reverse (withdrawal) strokes of the casing 1 to the sum of the time spent to overcome them. Therefore, a decrease in the withdrawal rate of the casing 1 and the time taken to overcome it, on the one hand, and an increase in the proportion of energy consumption for overcoming the forward section of the casing 1, on the other hand, will lead to an increase in the rate of well penetration.

Claims

1. DEVICE FOR THE FORMATION OF WELLS IN THE SOIL, including a hollow cylindrical body with a conical front part, a shock mechanism located in the inner cavity of the body with a striker installed with the possibility of longitudinal movement and a device for reducing the body reverse movement, characterized in that the device for reducing the body reverse movement made in the form of through longitudinal grooves located on the lateral outer surface of the housing, increasing the cross-sectional area of each of them towards the rear end of the housing.

2. The device according to claim 1, characterized in that it has a tubular expander fixed to the outer side surface of the housing with a conical front and cylindrical parts, the expander is made with through longitudinal grooves located on its outer side surface, the cross-sectional area of each of which increases towards the rear end of the expander.

3. The device according to one of claim 1 or 2, characterized in that the side walls of each longitudinal groove are located to the longitudinal axis of the groove at an angle whose apex is oriented towards the front of the housing or expander.

4. The device according to one of claim 1 or 2, characterized in that the bottom of each longitudinal groove is located to the longitudinal axis of the groove at an angle whose apex is oriented towards the front of the housing or expander.

5. The device according to one of claim 1 or 2, characterized in that the side walls and the bottom of each longitudinal groove are located to the longitudinal axis of the groove at an angle whose apex is oriented towards the front of the housing or expander.