RU2134745C1 - Percussive-action machine for driving bore-holes in ground - Google Patents
Percussive-action machine for driving bore-holes in ground Download PDFInfo
- Publication number
- RU2134745C1 RU2134745C1 RU97113573/03A RU97113573A RU2134745C1 RU 2134745 C1 RU2134745 C1 RU 2134745C1 RU 97113573/03 A RU97113573/03 A RU 97113573/03A RU 97113573 A RU97113573 A RU 97113573A RU 2134745 C1 RU2134745 C1 RU 2134745C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pair
- tip
- machine
- intermediate element
- housing
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к строительству, а именно к бестраншейной прокладке и ремонту подземных коммуникаций для проходки скважин в грунте и их корректировке, очистки труб и выправления их деформированных участков, разрушения отслуживших срок труб при прокладке новых и других подобных работ. The invention relates to the construction, namely to trenchless laying and repair of underground utilities for drilling holes in the soil and adjusting them, cleaning the pipes and straightening their deformed sections, destroying the old pipes when laying new and other similar works.
Известна машина ударного действия для проходки скважин в грунте и им подобных работ, выполненная в виде пневмопробойника (см. патент Польши N 41749, 1958 г.), состоящая из заостренного спереди корпуса с размещенными в нем с возможностью возвратно-поступательного движения ударником для нанесения ударов по передней части корпуса, продвижения его в грунте и получения скважины. Недостатком этой машины является часто встречающиеся отклонения скважин от прямолинейности из-за рикошета корпуса от встречающихся по пути препятствий и неравномерного строения грунта. A well-known percussion machine for driving holes in the ground and the like, made in the form of a pneumatic punch (see Polish patent N 41749, 1958), consisting of a pointed body in front with a drummer for reciprocating movement for striking along the front of the body, moving it in the ground and getting a well. The disadvantage of this machine is the frequent deviations of the wells from straightness due to the rebound of the body from obstacles encountered along the way and uneven soil structure.
Известна машина ударного действия для проходки скважин в грунте и им подобных работ (см. К.С. Гурков и др. Пневмопробойники. Новосибриск, 1990, с. 153), в которой для повышения точности проходки на корпус известного пневмопробойника одет удлинитель (труба). Здесь за счет более жесткой фиксации корпуса в скважине отклонения ее меньше, но все же имеют место. Кроме того, у этой машины снижается скорость проходки из-за увеличения ее поперечного сечения и сил трения корпуса о грунт. При ее применении требуются приямки больших размеров. A well-known percussion machine for drilling holes in the ground and similar works (see KS Gurkov and other Pneumatic punch. Novosibrisk, 1990, p. 153), in which to increase the accuracy of penetration on the body of a known pneumatic punch, an extension cord (pipe) is worn . Here, due to more rigid fixation of the body in the well, deviations are less, but they still occur. In addition, this machine has a reduced penetration rate due to an increase in its cross section and the friction forces of the body against the ground. At its application pits of the big sizes are required.
Известна машина ударного действия для проходки скважин в грунте и им подобных работ (см. выложенная заявка Германия N 2558685 A1 по кл. E 02 D 17/146 от 24.12.75), выполненная также в виде пневмопробойника, включающая корпус с расположенным в нем с возможностью возвратно-поступательного движения ударником для нанесения ударов по промежуточному элементу (оправке), установленному в передней части корпуса с возможностью ограниченного осевого перемещения, и передачи их наконечнику, жестко закрепленному на конце промежуточного элемента. Передняя часть наконечника имеет конусообразную форму с кольцевыми выступами (ножами). Точность проходки скважин здесь возрастает за счет срезания встречающихся по пути препятствий выступами наконечника и более жесткой фиксации корпуса в скважине, так как по нему наносится в несколько раз меньше ударов, чем по наконечнику, и поэтому скважина меньше "разрабатывается" в поперечном сечении и машина не теряет сцепления с грунтом. Однако при встрече со значительными препятствиями отклонения скважины от прямолинейности все же происходят. A known percussion machine for drilling holes in the ground and similar works (see German application laid out N 2558685 A1 in class E 02 D 17/146 of 12.24.75), also made in the form of a pneumatic punch, including a housing with the possibility of reciprocating movement by the striker for striking an intermediate element (mandrel) mounted in front of the housing with the possibility of limited axial movement, and transferring them to the tip, rigidly fixed to the end of the intermediate element. The front of the tip has a conical shape with annular protrusions (knives). The accuracy of drilling here increases due to cutting off the obstacles encountered along the path with the protrusions of the tip and more rigid fixation of the body in the well, since several times less blows are applied to it than to the tip, and therefore the well is less “developed” in cross section and the machine does not loses traction. However, when faced with significant obstacles, deviations of the well from straightness still occur.
Известна машина ударного действия для проходки скважин в грунте и им подобных работ (см. а.с. СССР N 1767101 A1 по кл. E 02 F 5/18, E 21 B 7/26 от 15.12.87), выполненная также в виде пневмопробойника, включающая корпус с расположенным в нем с возможностью возвратно-поступательного движения ударником для нанесения ударов по промежуточному элементу (отправке), установленному в передней части корпуса с возможностью ограниченного углового перемещения и передачи их наконечнику, жестко закрепленному на конце промежуточного элемента, причем между торцами корпуса и наконечника образован гарантированный зазор. При встрече этой машины с препятствием наконечник отклоняется и одновременно поворачивает промежуточный элемент (оправку). При этом соударения ударника с промежуточным элементом становится внецентренными, что создает момент импульсного характера, приложенный к наконечнику и способствующий разрушению препятствия или его отодвиганию в сторону, поддерживая тем самым прямолинейность скважины. Недостатком этой машины является "разрабатывание" скважины в поперечном сечении из-за значительной поперечной вибрации корпуса, вызванной внецентренными ударами при встрече ее с препятствием. Это ведет к потере сцепления машины с грунтом и тем самым к остановке процесса проходки скважины. A well-known percussion machine for driving holes in the ground and similar works (see AS USSR N 1767101 A1 according to class E 02 F 5/18, E 21 B 7/26 from 12.15.87), also made in the form pneumatic punch, including a housing with a drummer located therein with the possibility of reciprocating movement to strike at an intermediate element (sending) mounted in front of the housing with the possibility of limited angular movement and transfer to their tip, rigidly fixed to the end of the intermediate element, and between the ends enclosures and tip formed a guaranteed clearance. When this machine meets an obstacle, the tip deviates and at the same time rotates the intermediate element (mandrel). In this case, the impact of the striker with the intermediate element becomes eccentric, which creates a moment of a pulsed nature applied to the tip and contributes to the destruction of the obstacle or its movement to the side, thereby maintaining the straightness of the well. The disadvantage of this machine is the "development" of the well in cross section due to significant transverse vibration of the body caused by eccentric shock when it encounters an obstacle. This leads to loss of adhesion of the machine to the ground and thereby to a halt in the process of sinking the well.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к данному изобретению является машина ударного действия для проходки скважин в грунте и им подобных работ (см. международный патент WO 87/03924 по кл. E 21 B 7/06 от 20.12.85), выполненная в виде пневмопробойника, включающая корпус с расположенным в нем с возможностью возвратно-поступательного движения ударником для нанесения ударов по промежуточному элементу (корпусу) и передачи их наконечнику, закрепленному на его передней части с возможностью ограниченного углового перемещения, причем указанные промежуточный элемент и наконечник при взаимодействии между собой имеют две пары функционально различных контактирующих между собой поверхностей, первая из которых предназначена для центрирования наконечника относительно промежуточного элемента и образована их сферическими поверхностями равной кривизны, а вторая пара - для передачи и восприятия ударов от промежуточного элемента наконечнику и образована их обращенными друг к другу торцеобразными поверхностями в виде упомянутых сферических поверхностей равной кривизны. Между корпусом и наконечником у этой машины размещено корректирующее устройство в виде плунжеров, приводимых в действие гидроприводом. При проходке скважины этой машиной в однородном грунте корректирующее устройство выключено, а наконечник занимает положение, соосное с корпусом. Отклонения наконечника, вызванные незначительными препятствиями, автоматически компенсируются неравномерной реакцией грунта, приложенной к наконечнику. При встрече с существенными препятствиями необходимо включение корректирующего устройства для поддержания соосности наконечника и корпуса и поддержания тем самым прямолинейности скважины. Однако, наличие корректирующего устройства требует дополнительного привода, что значительно усложняет конструкцию машины и снижает надежность ее в работе. The closest in technical essence and the achieved result to this invention is a percussion machine for drilling holes in the ground and similar works (see international patent WO 87/03924 according to class E 21
Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является упрощение конструкции при повышении надежности в работе машины ударного действия для проходки скважин в грунте и им подобных работ, способной автоматически поддерживать прямолинейность проходимой скважины без наличия дополнительных устройств и также быть эффективной при других видах подобных работ. The technical problem solved by the invention is to simplify the design while increasing the reliability of the percussion machine for driving wells in the ground and the like, which can automatically maintain the straightness of the well being passed without additional devices and also be effective in other types of such work.
Это достигается тем, что в машине ударного действия для проходки скважин в грунте и им подобных работ, включающей корпус с расположенным в нем с возможностью возвратно-поступательного движения ударником, промежуточный элемент с закрепленным на его передней части с возможностью ограниченного углового перемещения наконечником, первую пару поверхностей указанных промежуточного элемента и наконечника, охватываемая из которых выполнена сферической, и вторую пару поверхностей этих элементов, образованную при контакте их торцов, согласно изобретению, наконечник закреплен на промежуточном элементе с возможностью самоустановки, для чего охватывающая поверхность первой пары поверхностей выполнена цилиндрической, а, по меньшей мере, одна из поверхностей второй пары, выполнена с радиусом кривизны, центр которой смещен по оси машины относительно центра сферической поверхности первой пары поверхностей. This is achieved by the fact that in a percussion machine for drilling holes in the ground and the like, including a body with a drummer located in it with the possibility of reciprocating movement, an intermediate element with a tip fixed to its front part with the possibility of limited angular movement, the first pair the surfaces of these intermediate element and the tip, covered from which is made spherical, and a second pair of surfaces of these elements formed by the contact of their ends, according to and to the invention, the tip is mounted on the intermediate element with the possibility of self-installation, for which the covering surface of the first pair of surfaces is cylindrical, and at least one of the surfaces of the second pair is made with a radius of curvature, the center of which is offset along the axis of the machine relative to the center of the spherical surface of the first pair surfaces.
В заявляемой комбинации признаков две функционально разные по назначению пары поверхностей: для центрирования наконечника на промежуточном элементе и для передачи и восприятия ударов от промежуточного элемента наконечнику образованы и двумя конструктивно разными парами поверхностей с соответствующими видоизменениями поверхностей второй пары. Это ведет к тому, что при отклонении наконечника (встреча с препятствием) смещается в поперечном направлении относительно оси машины точка передачи ударов от промежуточного элемента наконечнику. При этом на наконечник действует момент импульсного характера, противоположный по направлению отклоняющемуся моменту, и наконечник ударным способом возвращается в исходное положение, т.е. всегда самоустанавливается по оси машины, что способствует надежному сохранению прямолинейности скважины. "Разработка" скважины в поперечном направлении практически не наблюдается, так как соударения ударника с корпусом всегда центральны и поперечная вибрация последнего отсутствует. Нецентральные соударения же промежуточного элемента с наконечником вызывают лишь незначительную поперечную вибрацию корпуса из-за существенной разницы значений их масс, что на "разработке" скважины не сказывается. In the claimed combination of features, two pairs of surfaces functionally different in purpose: for centering the tip on the intermediate element and for transmitting and perceiving impacts from the intermediate element to the tip, two structurally different pairs of surfaces with corresponding modifications of the surfaces of the second pair are formed. This leads to the fact that when the tip deviates (encountering an obstacle), the point of impact transmission shifts from the intermediate element to the tip in the transverse direction relative to the machine axis. In this case, the tip is affected by a moment of a pulsed nature, which is opposite in direction to the deviating moment, and the tip is shock-loaded to return to its original position, i.e. always self-aligning along the axis of the machine, which contributes to the reliable preservation of the straightness of the well. The "development" of the well in the transverse direction is practically not observed, since the collisions of the hammer with the body are always central and the transverse vibration of the latter is absent. Off-center collisions of the intermediate element with the tip cause only a slight transverse vibration of the body due to a significant difference in their mass values, which does not affect the "development" of the well.
Можно в машине ударного действия для проходки скважин в грунте промежуточный элемент выполнять в виде оправки, установленной в передней части корпуса с возможностью ограниченного осевого перемещения, при этом сферическую поверхность первой пары поверхностей выполнить на передней части оправки, скользяще входящей во внутреннюю полость наконечника, образованную цилиндрической поверхностью первой пары поверхностей, а вторую пару поверхностей образовать передним торцом оправки и дном полости наконечника, что позволяет создать конструкцию пневмопробойника с ударным лидером для более точной проходки скважин. In an impact machine for drilling holes in the soil, the intermediate element can be made in the form of a mandrel mounted in front of the housing with limited axial movement, while the spherical surface of the first pair of surfaces can be made on the front of the mandrel, which slides into the inner cavity of the tip formed by a cylindrical the surface of the first pair of surfaces, and the second pair of surfaces to form the front end of the mandrel and the bottom of the cavity of the tip, which allows you to create a design pnevmoproboynika tion with a shock leader for more accurate penetration wells.
Кроме того, в машине ударного действия для проходки скважин в грунте промежуточным элементом может служить корпус с выполненной в передней его части внутренней полостью, образованной цилиндрической поверхностью первой пары поверхностей, при этом сферическую поверхность этой пары поверхностей можно выполнить на задней части наконечника, скользяще входящей в указанную полость корпуса, а вторую пару поверхностей образовать дном полости корпуса и задним торцом наконечника. Это исполнение повышает герметичность конструкции машины и тем самым надежность в работе. In addition, in a percussion machine for drilling holes in the soil, an intermediate element can be a body with an internal cavity formed in its front part formed by a cylindrical surface of the first pair of surfaces, while the spherical surface of this pair of surfaces can be made on the back of the tip, which is slipping into the specified cavity of the body, and the second pair of surfaces to form the bottom of the cavity of the body and the rear end of the tip. This design increases the tightness of the design of the machine and thereby the reliability in operation.
А также в машине ударного действия для проходки скважин в грунте промежуточным элементом может служить корпус со ступенью меньшего диаметра на передней части, при этом сферическую поверхность первой пары поверхностей можно выполнить на указанной ступени корпуса, скользяще входящей во внутреннюю полость наконечника, образованную цилиндрической поверхностью первой пары поверхностей, а вторую пару поверхностей образовать передним торцом корпуса и дном полости наконечника, что при повышении герметичности и надежности пневмопробойника упрощает технологию изготовления за счет более простой формы корпуса. As well as in a percussion machine for drilling holes in the soil, an intermediate element can be a body with a step of a smaller diameter on the front part, while the spherical surface of the first pair of surfaces can be performed on the specified step of the body, sliding into the inner cavity of the tip formed by the cylindrical surface of the first pair surfaces, and the second pair of surfaces to form the front end of the body and the bottom of the cavity of the tip, which, while increasing the tightness and reliability of the pneumatic punch simplifies manufacturing technology due to a simpler body shape.
Поставленную техническую задачу можно решить и в варианте машины ударного действия для проходки скважин в грунте и им подобных работ, включающей корпус с расположенным в нем с возможностью возвратно-поступательного движения ударником, промежуточный элемент с закрепленным на его передней части с возможностью ограниченного углового перемещения наконечником, первую пару поверхностей указанных промежуточного элемента и наконечника, охватываемая из которых выполнена сферической, и вторую пару поверхностей этих элементов, образованную при контакте их торцов, в которой, согласно изобретению, наконечник закреплен на промежуточном элементе с возможностью самоустановки, для чего охватывающая поверхность первой пары поверхностей выполнена цилиндрической, а, по меньшей мере, одна из поверхностей второй пары - плоской. The stated technical problem can be solved also in the embodiment of a percussion machine for drilling holes in the ground and the like, including a body with a drummer located in it with the possibility of reciprocating movement, an intermediate element with a tip fixed to its front part with the possibility of limited angular movement, the first pair of surfaces of these intermediate element and the tip, covered from which is made spherical, and the second pair of surfaces of these elements formed by At the contact of their ends, in which, according to the invention, the tip is fixed on the intermediate element with the possibility of self-installation, for which the covering surface of the first pair of surfaces is cylindrical, and at least one of the surfaces of the second pair is flat.
Здесь также две функционально разные по назначению пары поверхностей (для центрирования наконечника на промежуточном элементе и для передачи и восприятия ударов от промежуточного элемента наконечнику) образованы двумя конструктивно разными парами поверхностей. Это также ведет к тому, что при отклонении наконечника (встреча с препятствием) смещается в поперечном направлении относительно оси машины точка передачи ударов от промежуточного элемента наконечнику, что вызывает появление момента импульсного характера, приложенного к наконечнику в направлении, противоположном отклоняющего момента. При этом наконечник также ударным способом возвращается в исходное положение, т. е. всегда самоустанавливается по оси машины, что способствует надежному поддержанию прямолинейности скважины. There are also two pairs of surfaces that are functionally different in purpose (for centering the tip on the intermediate element and for transmitting and perceiving impacts from the intermediate element to the tip) are formed by two structurally different pairs of surfaces. This also leads to the fact that when the tip is deviated (encountering an obstacle), the point of impact transmission from the intermediate element to the tip is shifted in the transverse direction relative to the axis of the machine, which causes the appearance of a moment of a pulsed nature applied to the tip in the opposite direction of the deflecting moment. At the same time, the tip also returns to its original position by the shock method, i.e., it always sets itself along the axis of the machine, which contributes to the reliable maintenance of the straightness of the well.
Можно при этом в машине ударного действия для проходки скважины в грунте промежуточный элемент выполнить в виде оправки, установленной в передней части корпуса с возможностью ограниченного осевого перемещения и снабженной в средней части буртиком, при этом сферическую поверхность первой пары поверхностей выполнить на передней части оправки, скользяще входящей во внутреннюю полость наконечника, образованную цилиндрической поверхностью первой пары поверхностей, а вторую пару поверхностей образовать передним торцом буртика оправки и задним торцом наконечника. Это наиболее рационально для конструкции пневмопробойников с ударным лидером, так как здесь стабилизирующий момент имеет максимальное значение из-за максимальной величины эксцентриситета смещения точки приложения ударов к наконечнику при его отклонении. In this case, in an impact machine for drilling a well in the ground, the intermediate element can be made in the form of a mandrel mounted in front of the housing with the possibility of limited axial movement and provided with a shoulder in the middle part, while the spherical surface of the first pair of surfaces can be made on the front of the mandrel, sliding entering the inner cavity of the tip, formed by the cylindrical surface of the first pair of surfaces, and form the second pair of surfaces with the front end of the mandrel flange and adnim end tip. This is most rational for the design of pneumatic perforators with a shock leader, since here the stabilizing moment has a maximum value due to the maximum eccentricity of the displacement of the point of impact application to the tip when it is deflected.
Кроме того, в машине ударного действия для проходки скважин в грунте промежуточным элементом может служить корпус, с выполненной в передней части внутренней полостью, образованной цилиндрической поверхностью первой пары поверхностей, при этом сферическую поверхность первой пары поверхностей можно выполнить на ступени меньшего диаметра наконечника со стороны его задней части, скользяще входящей в указанную полость корпуса, а вторую пару поверхностей образовать передним торцом корпуса и торцом ступени большего диаметра наконечника. Это наиболее рационально для конструкции пневмопробойника закрытого типа с максимальным стабилизирующим эффектом, аналогичным ранее описанному. In addition, in a percussion machine for drilling holes in the soil, an intermediate element can be a body with an internal cavity formed in front of it and formed by the cylindrical surface of the first pair of surfaces, while the spherical surface of the first pair of surfaces can be made on the steps of a smaller diameter of the tip from its side the back part, which is slipping into the indicated cavity of the body, and form the second pair of surfaces with the front end of the body and the end of the step of a larger diameter of the tip. This is most rational for the design of a closed type air piercer with a maximum stabilizing effect similar to that previously described.
Также в машине ударного действия для проходки скважин в грунте промежуточным элементом может служить корпус со ступенью меньшего диаметра на передней части, при этом сферическую поверхность первой пары поверхностей можно выполнить на указанной ступени корпуса, скользяще входящей во внутреннюю полость наконечника, образованную цилиндрической поверхностью этой пары поверхностей, а вторую пару поверхностей образовать торцом ступени большего диаметра корпуса и задним торцом наконечника, что наиболее целесообразно для создания максимального стабилизирующего момента ранее описанным способом. Also, in a percussion machine for drilling holes in the soil, a body with a step of a smaller diameter on the front part can serve as an intermediate element, while the spherical surface of the first pair of surfaces can be performed on the specified step of the body, which slides into the inner cavity of the tip formed by the cylindrical surface of this pair of surfaces and form the second pair of surfaces with the end face of the step of a larger diameter of the body and the rear end of the tip, which is most suitable for creating a maxim nogo stabilizing moment the manner previously described.
Можно в машине ударного действия для проходки скважин в грунте наконечник выполнить со сквозным осевым каналом. Это повышает скорость проходки скважины за счет того, что большая часть энергии удара передается от промежуточного элемента через указанный канал непосредственно на грунт и тем самым уменьшаются потери ее в контакте пары поверхностей для передачи и восприятия ударов. It is possible to perform a tip with a through axial channel in a percussion machine for drilling holes in the ground. This increases the rate of penetration of the well due to the fact that most of the impact energy is transmitted from the intermediate element through the specified channel directly to the ground and thereby its loss in the contact of a pair of surfaces for transmission and perception of impacts is reduced.
И наконец можно в машине ударного действия для проходки скважин в грунте в корпусе выполнить, по меньшей мере, один канал, сообщенный с пространством перед наконечником и выходящий на наружную поверхность корпуса. Это позволит увеличить скорость проходки за счет снижения трения корпуса о грунт подачей через указанный канал размягченного ударами грунта на наружную поверхность корпуса. And finally, it is possible to perform at least one channel in communication with the space in front of the tip and facing the outer surface of the housing in a percussion machine for drilling holes in the ground in the housing. This will increase the penetration rate by reducing the friction of the casing against the ground by feeding through the specified channel softened by impacts of soil to the outer surface of the casing.
Сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется примерами конкретного исполнения и чертежами, из которых на:
- фиг. 1 - показана машина ударного действия для проходки скважин в грунте и им подобных работ, выполненная в виде превмопробойника, в продольном разрезе с частичным обрывом;
- фиг. 2 - вариант машины ударного действия для проходки скважин в грунте и им подобных работ в продольном разрезе с частичным обрывом;
- фиг. 3, 5 - исполнения машины по фиг. 1;
- фиг. 4, 6 - исполнения машины по фиг. 2;
- фиг. 7 - схема, поясняющая принцип работы прототипа;
- фиг. 8 - схема, поясняющая принцип работы машины по фиг. 1, 5;
- фиг. 9 - схема, поясняющая принцип работы машины по фиг. 2, 4, 6;
- фиг. 10 - схема, поясняющая принцип работы машины по фиг. 3 (нумерация идентичных элементов на фиг. 1 - 10 одинаковая).The essence of the invention is illustrated by examples of specific performance and drawings, of which:
- FIG. 1 - shows a percussion machine for drilling holes in the ground and the like, made in the form of a perforator, in a longitudinal section with a partial break;
- FIG. 2 is an embodiment of a percussion machine for driving holes in the ground and the like in a longitudinal section with a partial break;
- FIG. 3, 5 - execution of the machine of FIG. 1;
- FIG. 4, 6 - execution of the machine of FIG. 2;
- FIG. 7 is a diagram explaining the principle of operation of the prototype;
- FIG. 8 is a diagram explaining the principle of operation of the machine of FIG. fifteen;
- FIG. 9 is a diagram explaining the principle of operation of the machine of FIG. 2, 4, 6;
- FIG. 10 is a diagram explaining the principle of operation of the machine of FIG. 3 (the numbering of identical elements in Figs. 1-10 is the same).
Предлагаемая машина ударного действия для проходки скважин в грунте и им подобных работ (см. фиг. 1), выполненная в виде пневмопробойника (как и все последующие примеры исполнения), состоит из корпуса 1, в котором с возможностью возвратно-поступательного движения расположен ударник 2. В передней части корпуса 1 скользяще установлена оправка 3 со сферической поверхностью 4 на передней части и гайкой 5 на задней, удерживающей ее от выпадания из корпуса 1. На поверхности 4 оправки 3 установлен наконечник 6, для чего в нем выполнена полость 7, образованная цилиндрической поверхностью 8 и дном 9. Цилиндрическая поверхность 8 наконечника 6 и сферическая поверхность 4 оправки 3 образуют пару скользящих между собой поверхностей для центрирования наконечника 6 на оправке 3, которые удерживаются между собой штифтами 10. Оправка 3 является промежуточным элементом для передачи ударов наконечнику 6 и они образуют вторую пару находящихся между собой в контакте поверхностей для передачи и восприятия ударов. Первой из них является также сферическая поверхность 4 оправки 3, а второй - сферическое дно 9 наконечника 6, радиус кривизны которого больше радиуса кривизны поверхности 4, т.е. его центр кривизны смещен по оси машины относительно центра кривизны указанной сферической поверхности 4. Размеры, форма и взаимное расположение деталей машины подобраны таким образом, чтобы обеспечить ограниченное угловое перемещение наконечника 6 на оправке 3 и ограниченное осевое перемещение последней в корпусе 1. The proposed percussion machine for drilling holes in the ground and similar works (see Fig. 1), made in the form of a pneumatic punch (like all subsequent examples of execution), consists of a
Вариант машины ударного действия (см. фиг. 2) в общем идентичен описанной (см. фиг. 1) и отличается наличием буртика 11 на средней части оправки 3 между корпусом 1 и наконечником 6. Передний торец 12 буртика 11 и задний торец 13 наконечника 6 образует пару поверхностей для передачи и восприятия ударов и выполнены плоскими, т.е. радиусы их кривизны равны бесконечности и центры их смещены по оси машины относительно центра сферической поверхности 4. A variant of the impact machine (see Fig. 2) is generally identical to that described (see Fig. 1) and is distinguished by the presence of a
Вариант машины ударного действия (см. фиг. 3) в общем идентичен описанному (см. фиг. 1) и отличается тем, что промежуточным элементом для передачи ударов от ударника 2 наконечнику 6 является корпус 1 (как и в далее описываемых вариантах исполнения), что позволяет повысить герметичность машины. Первая пара поверхностей для центрирования наконечника 6 в корпусе 1 образована цилиндрической поверхностью 8 полости 7, выполненной в передней части корпуса 1, и сферической поверхностью 4 на задней части наконечника 6. Вторая пара поверхностей для передачи и восприятия ударов образована дном 9 полости 7 сферической формы и задним торцем 14 наконечника 6 тоже сферической формы, радиусы кривизны которых равны между собой и больше радиуса кривизны поверхности 4, т.е. их центры также смещены по оси машины относительно центра последней поверхности. Передняя часть наконечника 6 выполнена в виде инструмента для пробивания тел, более прочных чем грунт. A variant of a percussion machine (see Fig. 3) is generally identical to that described (see Fig. 1) and differs in that the intermediate element for transmitting strokes from the
Вариант машины ударного действия (см. фиг. 4) в общем идентичен описанным (см. фиг. 1, 3) и отличается тем, что сферическая поверхность 4 выполнена на ступени 15 меньшего диаметра наконечника 6. Поверхность для передачи ударов служит передний торец 16 корпуса 1, а поверхностью для восприятия ударов - торец 17 ступени большего диаметра наконечника 6. Торцы 16, 17 выполнены плоскими, радиусы их кривизны равны бесконечности, т.е. их центры смещены по оси машины относительно центра сферической поверхности 4. Наконечник 6 выполнен со сквозным осевым каналом 18, который отверстиями 19 в корпусе 1 сообщен с закорпусным пространством. Передняя часть наконечника 6 выполнена цилиндрической с ножеобразной передней кромкой. A variant of the impact machine (see Fig. 4) is generally identical to the described ones (see Fig. 1, 3) and differs in that the
Вариант машины ударного действия (см. фиг. 5) также в основном идентичен описанным (см. фиг. 1, 3, 4) и отличается тем, что сферическая поверхность 4 выполнена на ступени 20 меньшего диаметра корпуса 1 в его передней части. Поверхностью для передачи ударов служит передний торец 21 корпуса 1, а поверхностью для восприятия ударов - дно 22 полости 7 наконечника 6. Торцы 21, 22 выполнены сферическими, радиусы кривизны которых равны между собой и больше радиуса кривизны поверхности 4, т.е. их центры смещены по оси машины относительно центра сферической поверхности 4. В передней части корпус 1 снабжен серьгой 23 для крепления к тяговому органу (не показан). A variant of the impact machine (see Fig. 5) is also basically identical to those described (see Figs. 1, 3, 4) and differs in that the
Вариант машины (см. фиг. 6) в общем идентичен описанным (см. фиг. 1, 5) и отличается тем, что поверхностью для передачи ударов служит торец 24 ступени большего диаметра корпуса 1, а поверхностью для восприятия ударов - задний торец 25 наконечника 6. Торцы 24, 25 выполнены плоскими, радиусы их кривизны равны бесконечности, т.е. их центры смещены по оси машины относительно центра сферической поверхности 4. Наконечник 6 выполнен со сквозным осевым каналом 18, который через расточку 26 в ступени 20 корпуса 1 и отверстия 27 в нем сообщен с закорпусным пространством. Наконечник 6 имеет трубообразную форму с ножевидной передней кромкой. The machine variant (see Fig. 6) is generally identical to those described (see Figs. 1, 5) and differs in that the surface for transmitting the blows is the
В сочетании с заявляемой комбинацией ограничительных признаков могут быть и другие варианты исполнения данного изобретения, в частности другая форма поверхностей для передачи и восприятия ударов и другие их сочетания между собой, однако при соблюдении условия: кривизна, по меньшей мере, одной из указанных поверхностей имеет центр, смещенный по оси машины относительно центра кривизны сферической поверхности для центрирования наконечника относительно промежуточного элемента. In combination with the claimed combination of restrictive features, there may be other versions of the present invention, in particular, a different shape of the surfaces for transmitting and receiving impacts and other combinations thereof, however, subject to the condition: the curvature of at least one of these surfaces has a center offset along the axis of the machine relative to the center of curvature of the spherical surface to center the tip relative to the intermediate element.
Предлагаемая машина ударного действия для проходки скважин в грунте и им подобных работ (см. фиг. 1) работает следующим образом. При подаче сжатого воздуха ударник 2 известным способом приводится в возвратно-поступательные движения и наносит удары по оправке 3 (промежуточному элементу) по ее оси. Оправка 3 поверхностью 4 через поверхность 9 наконечника 6 передает удары последнему также по его оси, который внедряется в грунт и образует скважину. При продвижении оправки 3 вперед ее гайка 5 входит в контакт с корпусом 1, который под действием ударов также продвигается вперед, далее опять внедряется в грунт наконечник 6 т.д. При проходке скважины в однородном грунте равнодействующая реакция грунта на наконечник 6 приложена к нему по оси машины и проходит через центр его поворота, сила от ударов действует также по его оси и проходит также через центр поворота. Таким образом, на наконечник 6 не действуют никакие силы, способствующие его отклонению, он занимает положение соосное корпусу 1, и скважина имеет прямолинейное направление. При встрече с препятствием (см. фиг. 8), например снизу, появляется отклоняющая сила Pотк, приложенная к наконечнику 6 и в направлении вверх и вызывающая отклоняющий момент Mотк. Наконечник 6 проскальзывает своей цилиндрической поверхностью 8 по сферической поверхности 4 оправки 3 и поворачивается вверх. При скольжении поверхности 8 по поверхности 4 точка контакта поверхности 4 оправки 3 для передачи ударов с поверхностью 9 наконечника 6 смещается вверх на эксцентриситет e1. Это вызывает появление стабилизирующего импульсного момента Mст от сил удара, приложенного к наконечнику 6, в направлении, противоположном Mотк и равному Pуд • e1 (Pуд - сила удара). Этот момент ударным способом возвращается наконечник 6 в исходное положение, соосное оси машины, обеспечивая и поддерживая режим самоустановки наконечника 6 относительно корпуса 1, что способствует поддержанию прямолинейности проходимой скважины. При отклонении наконечника 6 в любую другую сторону аналогичным образом смещается точка удара и возникает от действия ударов стабилизирующий момент, также способствующий самоустановке наконечника 6 и поддержанию, тем самым прямолинейности проходимой скважины описанным способом. Для сравнения (см. фиг. 7) приведена схема, поясняющая принцип работы машины - прототипа. Здесь сила удара, действующая по оси промежуточного элемента (корпуса) 1, также по оси передается наконечнику 6, т.е. смещение точки приложения ударов к наконечнику 6 при отклонении его не происходит, не появляется стабилизирующий момент Mст, нет самоустановки наконечника 6 и не поддерживается прямолинейность скважины ударным способом. При всех режимах работы машины соударения ударника 2 со скалкой 3 (промежуточным элементом) происходят по оси машины, т.е. в системе корпус - ударник практически не возникают поперечные силы, что препятствует "разрабатыванию" скважины в поперечном сечении, способствует надежному сцеплению корпуса с грунтом и повышает эффективность процесса в целом. Внецентренные соударения в системе промежуточный элемент-наконечник практически не оказывают негативного влияния из-за незначительной массы наконечника 6 по сравнению с массой корпуса 1.The proposed percussion machine for drilling holes in the ground and similar works (see Fig. 1) works as follows. When compressed air is supplied, the
Машина ударного действия ( см. фиг. 2, 9) работает аналогично описанной (см. фиг. 1, 8). Здесь также при отклонении наконечника 6 смещается на эксцентриситет e2 точка передачи ударов наконечнику 6 и на него начинает действовать стабилизирующий момент Mст импульсного характера, величина которого максимальна. Под воздействием Mст наконечник 6 ударным способом возвращается в исходное положение, т.е. самоустанавливается, что способствует поддержанию прямолинейности скважины.The percussion machine (see Fig. 2, 9) works similarly to that described (see Fig. 1, 8). Here, when the
Машина ударного действия (см.фиг. 3, 10) работает также аналогично описанной (см. фиг. 1, 8). Здесь также при отклонении наконечника 6 на него начинает действовать стабилизирующий момент Mст импульсного характера из-за смещения точки передачи ударов наконечнику 6 на эксцентриситет e3. Mст ударным способом возвращает наконечник 6 в исходное положение, т.е. способствует его самоустановке и прямолинейному внедрению передней части наконечника 6 в препятствие.The percussion machine (see Fig. 3, 10) also works similarly to that described (see Fig. 1, 8). Here, also, when the
Машина ударного действия (см. фиг. 4, 9) в основном работает как и описанная (см. фиг. 2, 8). Наиболее целесообразно применение этой машины для исправления искривленных скважин. При подходе машины к искривленному участку скважины, например отклонившемуся вверх, наконечник 6 нижней частью передней кромки врезается в грунт и по этой причине отклоняется вверх, точка передачи ударов ему также смещается вверх на эксцентриситет e2. Возникает стабилизирующий момент Mст импульсного характера, приложенный к наконечнику 6 в обратном направлении по отношению к отклоняющему моменту Mотк Наконечник 6 ударным способом возвращается в исходное положение, соосное с корпусом машины, т.е. автоматически самоустанавливается по отношению к нему, что способствует продолжению прямолинейного участка скважины и искривлению ее искривления. Часть грунта при проходке скважины через канал 18 в наконечнике 6 и отверстия 19 в корпусе 1 проходит в зазор между корпусом 1 и стенками скважины, что снижает трение корпуса 1 о грунт из-за снижения коэффициента трения грунта в силу его размягчения. При проходке скважины данной машиной большая часть энергии удара передается грунту непосредственно корпусом 1, так как площадь поперечного сечения канала 18 существенно больше площади поперечного сечения наконечника 6, что сводит потери энергии при передаче ее через поверхности 16, 17 к минимуму. Это способствует при применении стабилизирующего наконечника 6 сохранению скорости проходки скважины.The percussion machine (see. Fig. 4, 9) basically works as described (see. Fig. 2, 8). The most appropriate use of this machine for correcting deviated wells. When the machine approaches a curved section of the well, for example, deviated upward, the
Машина ударного действия (см. фиг. 5, 8) работает в основном аналогично описанной (см. фиг. 1, 8). Наиболее эффективной областью применения этой машины является разрушение труб из хрупких материалов (керамических, чугунных) при замене их на новые. В этом случае машину за серьгу 23 через канат подсоединяют к лебедке (не показаны) и протягивают ее через разрушаемую трубу. Поскольку труба разрушается неравномерно, то наконечник 6 после каждого удара будет перекошен. Следующим ударом наконечник 6 будет выпрямляться и удар наконечника 6 по трубе будет носить более "радиальный" характер. При этом напряжения в материале трубы будут в основном напряжениями изгиба, а не напряжениями сжатия, как в существующих технологиях, что для разрушения хрупких материалов наиболее эффективно. Также эффективно применение этой машины для исправления деформированных участков труб из пластичных материалов, например стальных). При встрече с вдавленным участком наконечник 6 отклоняется в противоположную сторону и удары по этому участку наносят более "радиальный" характер, что для процесса выпрямления более эффективно. The percussion machine (see. Fig. 5, 8) works basically similar to that described (see. Fig. 1, 8). The most effective area of application of this machine is the destruction of pipes made of brittle materials (ceramic, cast iron) when replacing them with new ones. In this case, the machine is hooked over an
Машина ударного действия (см. фиг. 6, 9) также в основном работает аналогично описанной (см. фиг. 2, 9). Здесь также при проходке прямолинейной скважины при отклонении наконечника 6 препятствием точка передачи ударов ему сдвигается на эксцентриситет e2 и возникает стабилизирующий момент Mст импульсного характера, который ударным способом возвращает наконечник 6 в исходное положение, т.е. наконечник 6 автоматически самоустанавливается относительно корпуса 1 машины, что способствует поддержанию прямолинейности скважины наиболее эффективным способом, так как Mст имеет максимальное значение из-за максимального значения эксцентриситета e2. Часть грунта также через осевой канал 18 в наконечнике 6, расточку 26 и отверстия 27 корпуса 1 вытесняется в зазор между корпусом 1 и стенками скважины, что описанным способом увеличивает скорость проходки. Эффективно применение данной машины и для исправления искривленных скважин и аналогичного ему процесса очистки труб от внутренних отложений так же как у описанных машин. При проходке скважины этой машиной большая часть энергии удара передается грунту непосредственно через торец ступени 26 корпуса 1, что снижает ее потери на поверхностях 25, 26 и способствует поддержанию производительности.The percussion machine (see Fig. 6, 9) also basically works similarly to that described (see Fig. 2, 9). Here, also, when a straight hole is drilled when the
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97113573/03A RU2134745C1 (en) | 1997-07-22 | 1997-07-22 | Percussive-action machine for driving bore-holes in ground |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97113573/03A RU2134745C1 (en) | 1997-07-22 | 1997-07-22 | Percussive-action machine for driving bore-holes in ground |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU97113573A RU97113573A (en) | 1999-06-27 |
RU2134745C1 true RU2134745C1 (en) | 1999-08-20 |
Family
ID=20196130
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97113573/03A RU2134745C1 (en) | 1997-07-22 | 1997-07-22 | Percussive-action machine for driving bore-holes in ground |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2134745C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2770485C1 (en) * | 2021-08-16 | 2022-04-18 | Общество с ограниченной ответственностью "ДИСОН" | Percussion machine for drilling holes in the ground |
-
1997
- 1997-07-22 RU RU97113573/03A patent/RU2134745C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2770485C1 (en) * | 2021-08-16 | 2022-04-18 | Общество с ограниченной ответственностью "ДИСОН" | Percussion machine for drilling holes in the ground |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6588516B2 (en) | Method and apparatus for directional boring under mixed conditions | |
US4732222A (en) | Ram boring machine with impact blade piston | |
US6755593B2 (en) | Pipe replacement method and rotary impact mechanism for pipe bursting | |
EP2069602B1 (en) | Percussion device and rock drilling machine | |
WO2001066900A2 (en) | Method and apparatus for directional boring under mixed conditions | |
RU2134745C1 (en) | Percussive-action machine for driving bore-holes in ground | |
US6125952A (en) | Percussive down-the-hole hammer and a drill bit therefor | |
CA1237420A (en) | Percussive action machine for making holes in the ground | |
CN113631793B (en) | Rock drill bit for percussive drilling | |
US6209666B1 (en) | Percussive down-the-hole hammer and a piston and drill bit therefor | |
CA2127235A1 (en) | Fluid driven down-the-hole drilling machine | |
JP3335207B2 (en) | Downhole drill machine | |
US6273201B1 (en) | Pneumatic ground piercing tool with movable chisel head | |
US4570723A (en) | Machine for driving holes in the ground | |
US4785898A (en) | Device for making holes in soil | |
RU2770485C1 (en) | Percussion machine for drilling holes in the ground | |
WO2008112117A1 (en) | Bit rebounding bumper for down-the-hole rock drilling hammer | |
US4606414A (en) | Percussive air tool | |
RU2135700C1 (en) | Percussive-action machine for driving bore-holes in ground | |
RU2288835C2 (en) | Percussion action machine | |
SU1767100A1 (en) | Apparatus for making holes in ground | |
RU2200801C1 (en) | Gear for directional drilling of holes | |
SU1532678A1 (en) | Arrangement for directional percussion earth-drilling | |
JPH08144675A (en) | Excavating device | |
KR20220078245A (en) | Perforation device that delays abrasion of the strike area |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040723 |