RU2726751C1 - Винтовой бур для образования скважин в мерзлых грунтах - Google Patents
Винтовой бур для образования скважин в мерзлых грунтах Download PDFInfo
- Publication number
- RU2726751C1 RU2726751C1 RU2020105080A RU2020105080A RU2726751C1 RU 2726751 C1 RU2726751 C1 RU 2726751C1 RU 2020105080 A RU2020105080 A RU 2020105080A RU 2020105080 A RU2020105080 A RU 2020105080A RU 2726751 C1 RU2726751 C1 RU 2726751C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blade
- section
- conical
- turns
- cylindrical
- Prior art date
Links
- 239000002689 soil Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 10
- 238000005553 drilling Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 abstract 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/44—Bits with helical conveying portion, e.g. screw type bits; Augers with leading portion or with detachable parts
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/003—Drilling with mechanical conveying means
- E21B7/005—Drilling with mechanical conveying means with helical conveying means
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/008—Drilling ice or a formation covered by ice
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Изобретение относится к производству земляных работ, в частности к устройствам для образования скважин. Винтовой бур для образования скважин в мерзлых грунтах содержит конический сердечник с винтовой лопастью, состоящей из конического участка с постоянным шагом витков лопасти и цилиндрического участка с шагом витков лопасти, имеющим постоянное приращение относительно шага витков конического участка лопасти. Винтовая лопасть выполнена с одинаковым количеством витков на цилиндрическом и коническом участках, равным не более двух. Диаметр витка лопасти на цилиндрическом участке больше диаметра основания конуса, описанного кромкой витков лопасти конического участка, более чем в два раза. Конический участок расположен под углом относительно оси вращения бура и соединен с цилиндрическим участком с помощью водила и подшипникового узла, размещенного внутри конического участка. Обеспечивается создание разных частот вращения на цилиндрическом и на коническом участках. 1 пр., 1 ил.
Description
Изобретение относится к производству земляных работ, в частности, к устройствам для образования скважин.
Известна конструкция рабочего органа для образования скважин, включающая буровую штангу, имеющую конический и цилиндрический участки, на которых расположена непрерывная винтовая лопасть [1]. Для облегчения процесса завинчивания рабочего органа в грунт лопасть также имеет конический тяговый и цилиндрический разрушающий участки. Причем шаг разрушающей лопасти больше шага тяговой, а ее диаметр равен основанию конуса, описанного кромкой тяговой лопасти.
Недостатком его является большая энергоемкость процесса бурения прочных мерзлых грунтов, а, кроме того, неспособность завинчиваться в высокоабразивные хрупкие грунты, например, мерзлые пески, вследствие того, что при взаимодействии с лопастью, геометрия которой не соответствует данным грунтовым условиям, происходит их хрупкое разрушение, и конический участок лопасти теряет тяговую способность.
Наиболее близким к предлагаемому является винтовой бур для проходки скважин в прочных и мерзлых грунтах, который включает сердечник, имеющий конический сердечник с винтовой лопастью, состоящей из конического участка с постоянным шагом витков и цилиндрического участка с шагом витков, имеющим постоянное приращение относительно шага витков конического участка лопасти, отличающийся тем, что диаметр лопасти на цилиндрическом участке больше диаметра основания конуса, описанного кромкой витков конического участка лопасти, более чем в два раза [2].
Основным недостатком рассмотренного инструмента является повышенная энергоемкость процесса разрушение грунта из-за того, что при малых оборотах цилиндрический участок недееспособен по причине налипания грунта в межвитковом пространстве, а при больших оборотах достаточной для цилиндрического участка, конический участок теряет тяговую способность по причине разрушения грунта.
Техническая проблема настоящего изобретения заключается в необходимости создания разных частот вращения на цилиндрическом и коническом участках.
Техническим результатом является создание инструмента, с коническим участком, который располагается под углом относительно оси вращения и при этом частота вращения конического и цилиндрического участков разная.
Поставленная проблема решается следующим образом. В винтовом буре для проходки скважин в прочных и мерзлых грунтах, содержащем конический сердечник с винтовой лопастью, состоящей из конического участка с постоянным шагом витков и цилиндрического участка с шагом витков, имеющим постоянное приращение относительно шага витков конического участка лопасти, винтовая лопасть выполнена с одинаковым количеством витков на цилиндрическом и коническом участках, равным не более двух, при этом диаметр лопасти на цилиндрическом участке больше диаметра основания конуса, описанного кромкой. витков конического участка лопасти более чем в два раза, а так же конический участок располагается под углом относительно оси вращения и соединяется с цилиндрическим участком с помощью водило и подшипникового узла, размещенного внутри конического участка, при этом частота вращения цилиндрического и конического участков разные.
На фиг.- представлен предлагаемый винтовой бур для образования скважин в мерзлых грунтах, общий вид, на котором приняты следующие обозначения:
1 - сердечник;
2 - винтовая лопасть;
3 - конический участок;
4 - цилиндрический участок;
5 - водило;
6 - подшипниковый узел;
α - угол наклона, под которым располагается конический участок относительно оси вращения бура;
n1 - оптимальная частота вращения конического участка;
n2 - оптимальная частота вращения цилиндрического участка.
Предлагаемый бур состоит из конического сердечника 1 (фиг.), на котором размещена непрерывная винтовая лопасть 2, включающая конический тяговый и цилиндрический разрушающий участки. Винтовая лопасть выполнена с одинаковым количеством витков на цилиндрическом 3 и коническом 4 участках, равным не более двух. Конический участок 3 имеет постоянные шаг и радиус винтовой лопасти. Цилиндрический участок 4 в свою очередь имеет форму винтовой поверхности с постоянным приращением радиуса на один поворот относительно шага витков конического участка лопасти. Диаметр витка лопасти на цилиндрическом участке больше диаметра основания конуса, описанного кромкой витков лопасти конического участка более чем в два раза. Вслед за этим происходит увеличение шага винтового рабочего органа, относительно конической тяговой части. Конический участок 3 располагается под углом (α) относительно оси вращения и соединяется с цилиндрическим участком 4 с помощью водила 5 и подшипникового узла 6, размещенного внутри конического участка 3.
Работает предлагаемый винтовой бур следующим образом.
При взаимодействии цилиндрического участка 4 винтовой лопасти, работающая как винтовой клин, благодаря значительному ее вылету за счет увеличения радиуса, относительно последнего витка конического участка 3 винтовой лопасти, кромка цилиндрического участка 4 лопасти производит разрушение грунта, преобладающее в большей степени деформацией сдвигом. При погружении винтового бура происходит за счет конического участка 3, располагающегося под углом (α) относительно оси вращения, и соединяется с цилиндрическим участком 4 с помощью водила 5 и подшипникового узла 6, размещенного внутри конического участка 3. При этом конический участок 3, вращается вокруг своей оси, при контакте с грунтом перекатывается по нему без скольжения, что приводит к уплотнение грунта. В результате уплотнения грунт в межвитковом пространстве упрочняется и дает возможность коническому участку 3 лопасти развить тяговую способность, не разрушаясь под ее воздействием.
Взаимодействие водила 5, подшипниковый узла 6 и конического участка 3 приводит к тому, что конический 3 и цилиндрический участки 4 вращаются в противоположные стороны с разными скоростями. Тем самым, это приводит к наибольшему эффекту при процессе образования скважин в мерзлых грунтах винтовым буром. Так как тяговый участок 3 вращается с наиболее оптимальной для него частотой вращения n1, в тоже время цилиндрический участок 4 вращается с наиболее оптимальной для него частотой вращения n2.
Пример. Таким образом был разработан винтовой бур для образования скважин в мерзлых грунтах с конический участок расположенным под углом относительно оси вращения и при этом частота вращения цилиндрического и конического участков разные. Угол наклона (α), под которым располагается конический участок относительно оси вращения бура, равен 10°. При этом частота вращения цилиндрического участка 100 об/мин, а конического участка 40 об/мин.
В итоге получили винтовой бур с коническим участком, который располагается под углом относительно оси вращения и при этом частота вращения конического и цилиндрического участков разная, что подтвердило заявленный ранее технический результат.
Источники информации
1. А. с. №975924 (СССР), МКИ3 E02F 5/20. Рабочий орган для образования скважин / М.И. Артемьев, В.Ф. Миронов // Б.И. - 1982. - №43.
2. Патент на полезную модель Российской Федерации 49844 RU МПК E02F 5/20. Винтовой бур для проходки скважин в прочных и мерзлых грунтах: 29.06.2005/ опубликовано: 10.12.2005 / И.Г. Мартюченко, Р.В. Южаков, В.В. Борисов (прототип).
Claims (1)
- Винтовой бур для образования скважин в мерзлых грунтах содержит конический сердечник с винтовой лопастью, состоящей из конического участка с постоянным шагом витков лопасти и цилиндрического участка с шагом витков лопасти, имеющим постоянное приращение относительно шага витков конического участка лопасти; винтовая лопасть выполнена с одинаковым количеством витков на цилиндрическом и коническом участках, равным не более двух; диаметр витка лопасти на цилиндрическом участке больше диаметра основания конуса, описанного кромкой витков лопасти конического участка, более чем в два раза, отличающийся тем, что конический участок расположен под углом относительно оси вращения и соединен с цилиндрическим участком с помощью водила и подшипникового узла, размещенного внутри конического участка, при этом конструкция цилиндрического и конического участков обеспечивает разную частоту вращения.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020105080A RU2726751C1 (ru) | 2020-02-03 | 2020-02-03 | Винтовой бур для образования скважин в мерзлых грунтах |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020105080A RU2726751C1 (ru) | 2020-02-03 | 2020-02-03 | Винтовой бур для образования скважин в мерзлых грунтах |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2726751C1 true RU2726751C1 (ru) | 2020-07-15 |
Family
ID=71616526
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020105080A RU2726751C1 (ru) | 2020-02-03 | 2020-02-03 | Винтовой бур для образования скважин в мерзлых грунтах |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2726751C1 (ru) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU343030A1 (ru) * | Институт горного дела А. А. Скочинского | Кардан для шнеков | ||
SU150452A1 (ru) * | 1961-12-21 | 1962-11-30 | Н.А. Лапин | Винтовой бур дл проходки скважин способом уплотнени породы |
SU975924A1 (ru) * | 1981-01-19 | 1982-11-23 | Sib Nii Gidrotekhniki Meliorat | Рабочий орган для образования скважин 1 |
SU1254123A1 (ru) * | 1982-07-09 | 1986-08-30 | Хабаровский институт инженеров железнодорожного транспорта | Винтовой рабочий орган дл разработки мерзлого грунта |
JP3404680B2 (ja) * | 1993-10-19 | 2003-05-12 | 成幸工業株式会社 | 掘削機における掘削作業ロッドの掘進方向修正装置 |
RU49844U1 (ru) * | 2005-06-29 | 2005-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Саратовский государственный технический университет (СГТУ) | Винтовой бур для проходки скважин в прочных и мерзлых грунтах |
UA75309C2 (ru) * | 2005-09-16 | 2006-03-15 | Борис Михайлович Пресняков | Шнековый бур |
CN2811537Y (zh) * | 2005-04-22 | 2006-08-30 | 徐州鹏达基桩工程机械研究所 | 长螺旋钻孔机用无排土钻具 |
-
2020
- 2020-02-03 RU RU2020105080A patent/RU2726751C1/ru active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU343030A1 (ru) * | Институт горного дела А. А. Скочинского | Кардан для шнеков | ||
SU150452A1 (ru) * | 1961-12-21 | 1962-11-30 | Н.А. Лапин | Винтовой бур дл проходки скважин способом уплотнени породы |
SU975924A1 (ru) * | 1981-01-19 | 1982-11-23 | Sib Nii Gidrotekhniki Meliorat | Рабочий орган для образования скважин 1 |
SU1254123A1 (ru) * | 1982-07-09 | 1986-08-30 | Хабаровский институт инженеров железнодорожного транспорта | Винтовой рабочий орган дл разработки мерзлого грунта |
JP3404680B2 (ja) * | 1993-10-19 | 2003-05-12 | 成幸工業株式会社 | 掘削機における掘削作業ロッドの掘進方向修正装置 |
CN2811537Y (zh) * | 2005-04-22 | 2006-08-30 | 徐州鹏达基桩工程机械研究所 | 长螺旋钻孔机用无排土钻具 |
RU49844U1 (ru) * | 2005-06-29 | 2005-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Саратовский государственный технический университет (СГТУ) | Винтовой бур для проходки скважин в прочных и мерзлых грунтах |
UA75309C2 (ru) * | 2005-09-16 | 2006-03-15 | Борис Михайлович Пресняков | Шнековый бур |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1318723C (zh) | 用于钻入地质岩层内的装置和方法 | |
US6942045B2 (en) | Drilling with mixed tooth types | |
JPH05239982A (ja) | ディスクドリルビット | |
RU2360096C1 (ru) | Долото для бурения горизонтальных скважин | |
EP3207283B1 (en) | Boring apparatus and method | |
US3285349A (en) | Method and apparatus for vibratory drillings | |
RU2726751C1 (ru) | Винтовой бур для образования скважин в мерзлых грунтах | |
JP5511063B2 (ja) | シールドマシンの発進方法 | |
RU2758920C1 (ru) | Винтовой бур для мерзлых грунтов | |
RU2726753C1 (ru) | Винтовой бур для мерзлых грунтов | |
US2221242A (en) | Drill | |
SU628830A3 (ru) | Ледостойка морска бурова платформа | |
RU2787661C1 (ru) | Винтовой бур для мерзлых грунтов | |
CN107740697B (zh) | 单回次浅钻、多回次组合、全断面破碎的顶管碎岩方法 | |
US7658244B2 (en) | Device for advancing drillings in the ground | |
US3142347A (en) | Drill bit | |
RU2174583C1 (ru) | Планетарный бур | |
SU1719613A1 (ru) | Буровое шарошечное долото | |
SU989021A2 (ru) | Устройство дл разработки скважин | |
WO1981000736A1 (en) | Borehole drive for rock crushing instrument | |
CN208184666U (zh) | Pdc钻头 | |
RU2167992C1 (ru) | Одношарошечное качающееся долото | |
JP2013133630A (ja) | 掘削ロッドおよび施工方法 | |
JP2003155743A (ja) | 縦歯とプロペラ状の歯を有する杭先端取り付け用構造体 | |
RU2620108C1 (ru) | Долото для реактивно-турбинного бурения |