RU2787661C1 - Screw drill for frozen soils - Google Patents
Screw drill for frozen soils Download PDFInfo
- Publication number
- RU2787661C1 RU2787661C1 RU2022112786A RU2022112786A RU2787661C1 RU 2787661 C1 RU2787661 C1 RU 2787661C1 RU 2022112786 A RU2022112786 A RU 2022112786A RU 2022112786 A RU2022112786 A RU 2022112786A RU 2787661 C1 RU2787661 C1 RU 2787661C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blade
- section
- screw
- helical
- destructive
- Prior art date
Links
- 239000002689 soil Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 230000001066 destructive Effects 0.000 claims description 38
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 5
- 238000005553 drilling Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 238000005296 abrasive Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к производству земляных работ, в частности, к устройствам для образования скважин.The invention relates to the production of earthworks, in particular, to devices for the formation of wells.
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.Known design of the working body for the formation of wells, including a drill rod having a conical and cylindrical sections, which is a continuous helical blade [1]. To facilitate the process of screwing the working body into the ground, the blade also has a conical traction and cylindrical destructive sections. Moreover, the pitch of the destroying blade is greater than the pitch of the traction blade, and its diameter is equal to the base of the cone described by the edge of the traction blade.
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.Its disadvantage is the high energy intensity of the process of drilling solid frozen soils, and, in addition, the inability to screw into highly abrasive brittle soils, for example, frozen sands, due to the fact that when interacting with the blade, the geometry of which does not correspond to these soil conditions, their brittle fracture occurs, and the conical section of the blade loses traction.
Наиболее близким к предлагаемому является винтовой бур для мерзлых грунтов, который включает конический сердечник с винтовой лопастью, состоящей из тягового участка с постоянным шагом витков лопасти и разрушающего участка с шагом витков лопасти, имеющим постоянное приращение относительно шага витков тягового участка лопасти; винтовая лопасть выполнена с одинаковым количеством витков на разрушающем и тяговом участках, равным не более двух; угол наклона образующей верхней поверхности винтовой лопасти на разрушающем участке к оси вращения меняет свое значение от 42° до 90°; угол поворота радиуса винтовой лопасти, при котором происходит его приращение, находится в диапазоне от 90° до 270°, отношение радиуса винтовой поверхности в конце разрушающего участка винтовой лопасти к радиусу винтовой поверхности в начале разрушающего участка винтовой лопасти составляет от 1,5 до 1,7 [2].Closest to the present invention is a screw drill for frozen soils, which includes a conical core with a helical blade, consisting of a traction section with a constant pitch of the turns of the blade and a destructive section with a pitch of the turns of the blade, having a constant increment relative to the pitch of the turns of the traction section of the blade; the helical blade is made with the same number of turns on the destructive and traction sections, equal to no more than two; the angle of inclination of the generatrix of the upper surface of the helical blade in the destructive area to the axis of rotation changes its value from 42° to 90°; the angle of rotation of the radius of the helical blade, at which its increment occurs, is in the range from 90° to 270°, the ratio of the radius of the helical surface at the end of the destructive section of the helical blade to the radius of the helical surface at the beginning of the destructive section of the helical blade is from 1.5 to 1, 7 [2].
Основным недостатком рассмотренного инструмента является повышенная энергоемкость процесса разрушение грунта из-за того, что процесс вдавливания тягового участка осуществляется с повышенными энергозатратами и не эффективно.The main disadvantage of the considered tool is the increased energy intensity of the process of soil destruction due to the fact that the process of pressing the traction section is carried out with increased energy consumption and is inefficient.
Техническая проблема настоящего изобретения заключается в необходимости снижения энергоемкости бурения скважин в мерзлых грунтах.The technical problem of the present invention lies in the need to reduce the energy consumption of drilling wells in frozen soils.
Техническим результатом является создание инструмента, с расположением в нижней части забурника с углом заострения в диапазоне от 30° до 40° и отношением диаметра винтовой поверхности в конце разрушающего участка винтовой лопасти к диаметру забурника, составляет от 3,2 до 3,9.The technical result is the creation of a tool located in the lower part of the bit with a sharpening angle in the range from 30° to 40° and the ratio of the diameter of the helical surface at the end of the destructive section of the helical blade to the diameter of the bit is from 3.2 to 3.9.
Поставленная проблема решается следующим образом. В винтовом буре для мерзлых грунтов, содержащем конический сердечник с винтовой лопастью, состоящей из тягового участка с постоянным шагом витков лопасти и разрушающего участка с шагом витков лопасти, имеющим постоянное приращение относительно шага витков тягового участка лопасти, винтовая лопасть выполнена с одинаковым количеством витков на разрушающем и тяговом участках, равным не более двух, угол наклона образующей верхней поверхности винтовой лопасти на разрушающем участке к оси вращения меняет свое значение от 42° до 90°, а угол поворота радиуса винтовой лопасти, при котором происходит его приращение находится в диапазоне от 90° до 270°, отношение радиуса винтовой поверхности в конце разрушающего участка винтовой лопасти к радиусу винтовой поверхности в начале разрушающего участка винтовой лопасти, составляет от 1,5 до 1,7, в нижней части бура располагается забурник с углом заострения в диапазоне от 30° до 40° и отношением диаметра винтовой поверхности в конце разрушающего участка винтовой лопасти к диаметру забурника, составляет от 3,2 до 3,9.The problem posed is solved in the following way. In a helical drill for frozen soils, containing a conical core with a helical blade, consisting of a traction section with a constant pitch of the turns of the blade and a destructive section with a pitch of the turns of the blade, having a constant increment relative to the pitch of the turns of the traction section of the blade, the helical blade is made with the same number of turns on the destructive and traction sections, equal to no more than two, the angle of inclination of the generatrix of the upper surface of the helical blade on the destructive section to the axis of rotation changes its value from 42 ° to 90 °, and the angle of rotation of the radius of the helical blade, at which its increment occurs, is in the range from 90 ° up to 270°, the ratio of the radius of the helical surface at the end of the destructive section of the helical blade to the radius of the helical surface at the beginning of the destructive section of the helical blade is from 1.5 to 1.7; 40° and the ratio of the diameter of the helical surface at the end of the destructive section screw blade to the diameter of the burner is from 3.2 to 3.9.
На чертеже - представлен предлагаемый винтовой бур для мерзлых грунтов, общий вид, на котором приняты следующие обозначения:The drawing shows the proposed screw drill for frozen soils, a general view, which adopted the following designations:
r1 - радиус винтовой поверхности в начале разрушающего участка винтовой лопасти;r 1 - the radius of the helical surface at the beginning of the destructive section of the helical blade;
r2 - радиус винтовой поверхности в конце разрушающего участка винтовой лопасти;r 2 - radius of the helical surface at the end of the destructive section of the helical blade;
D - диаметр винтовой поверхности в конце разрушающего участка винтовой лопасти;D is the diameter of the helical surface at the end of the destructive section of the helical blade;
d - диаметр забурника;d is the diameter of the burner;
γ - угол заострения забурника.γ - sharpening angle of the burner.
Предлагаемый бур состоит из конического сердечника 2, на котором размещена непрерывная винтовая лопасть 3, включающая тяговый и разрушающий участки. Винтовая лопасть выполнена с одинаковым количеством витков на разрушающем и тяговом участках, равным не более двух. Тяговый участок имеет постоянные шаг и радиус винтовой лопасти. Разрушающий участок в свою очередь имеет форму винтовой поверхности с приращением радиуса относительно шага витков тягового участка лопасти. Угол наклона образующей верхней поверхности винтовой лопасти на разрушающем участке к оси вращения меняет свое значение от 42° до 90°. Угол поворота радиуса винтовой лопасти на разрушающем участке, при котором происходит его приращение находится в диапазоне от 90° до 270°, в зависимости от типа грунта. Отношение радиуса винтовой поверхности в конце разрушающего участка винтовой лопасти к радиусу винтовой поверхности в начале разрушающего участка винтовой лопасти, составляет от 1,5 до 1,7, в зависимости от типа грунта. В нижней части винтовой бура располагается забурник 1 с углом заострения в диапазоне от 30° до 40°. При этом 30° является минимальным оптимальным значением угла заострения забурника, полученным при длительных исследованиях. Максимальное значение угла заострения забурника, при котором происходит его приращение, ровняется 40°. Отношение диаметра винтовой поверхности в конце разрушающего участка винтовой лопасти к диаметру забурника, составляет от 3,2 до 3,9. При этом 3,2 является минимальным оптимальным значением для соотношения диаметра винтовой поверхности в конце разрушающего участка винтовой лопасти к диаметру забурника полученным при длительных исследованиях. Это минимальное значение соотношения, при котором будет происходить образование лидерной скважины без потерь тяговой способности винтовой лопасти. Максимальное значение соотношения диаметра винтовой поверхности в конце разрушающего участка винтовой лопасти к диаметру забурника ровняется 3,9. При больших значениях будет повышена энергоемкость в процессе работы тягового участка винтового бура.The proposed drill consists of a
Работает предлагаемый винтовой бур следующим образом.The proposed screw drill works as follows.
Бур вводят в соприкосновение с грунтом, после чего посредством бурового оборудования ему сообщают осевое залавливающее усилие и крутящий момент. Происходит погружение бура в грунт. При вращении забурника 1 с углом заострения в диапазоне от 30° до 40° мерзлый грунт разбуривается, образуя лидерную скважину. При этом в лидерную скважину внедряется конический сердечник 2 и тяговый участок винтовой лопасти 3 постоянного шага и уплотняется в направлениях, нормальных к образующим их поверхностям. В результате уплотнения грунт в межвитковом пространстве упрочняется и дает возможность тягового участка винтовой лопасти развить тяговую способность, не разрушаясь под ее воздействием. Данный процесс происходит за счет того, что отношение диаметра винтовой поверхности в конце разрушающего участка винтовой лопасти к диаметру забурника, составляет от 3,2 до 3,9. Следом за тяговым участком винтовой лопасти в контакт с грунтом вступает разрушающий участок винтовой лопасти, работающий как винтовой клин. Благодаря углу наклона образующей верхней поверхности винтовой лопасти на разрушающем участке к оси вращения, а также благодаря значительному ее вылету, за счет угла поворота радиуса винтовой лопасти, при котором происходит его увеличение, относительно последнего витка тяговой части лопасти кромка разрушающей части лопасти происходит разрушение грунта, преобладающее в большей степени деформацией сдвигом.The drill is brought into contact with the ground, after which the axial catching force and torque are imparted to it by means of the drilling equipment. The drill sinks into the ground. When the
Таким образом был разработан винтовой бур для мерзлых грунтов, с расположенным в нижней части бура забурником с углом заострения в диапазоне от 30° до 40° и отношением диаметра винтовой поверхности в конце разрушающего участка винтовой лопасти к диаметру забурника, составляет от 3,2 до 3,9. Диаметр в конце разрушающего участка винтовой лопасти равен 300 мм, при этом диаметр забурника соответствует 85 мм. Угол заострения забурника будет равен 35°.Thus, a helical drill for frozen soils was developed, with a bit located in the lower part of the drill with a taper angle in the range from 30° to 40° and the ratio of the diameter of the helical surface at the end of the destructive section of the helical blade to the diameter of the bit is from 3.2 to 3 ,nine. The diameter at the end of the destructive section of the helical blade is 300 mm, while the diameter of the bit corresponds to 85 mm. The angle of sharpening of the burner will be equal to 35°.
В итоге получили винтовой рабочий орган с возможностью снижения энергоемкости бурения скважин в мерзлых грунтах, что подтвердило заявленный ранее технический результат.As a result, a screw working body was obtained with the possibility of reducing the energy intensity of drilling wells in frozen soils, which confirmed the previously announced technical result.
Источники информацииSources of information
1. А. с. №975924 (СССР), МКИ3 Ε02F 5/20. Рабочий орган для образования скважин / М.И. Артемьев, В.Ф. Миронов // Б.и. - 1982. - №43.1. A. s. No. 975924 (USSR), MKI 3 Ε02F 5/20. Working body for the formation of wells / M.I. Artemiev, V.F. Mironov // B.i. - 1982. - No. 43.
2. Винтовой бур для мерзлых грунтов: пат. 2758920 Рос. Федерация. №2020136304 / Мартюченко И.Г., Зенин М.И.; заявл. 03.11.2020; опубл. 03.11.2021, Бюл. №31, 11 с.2. Screw drill for frozen soils: Pat. 2758920 Ros. Federation. No. 2020136304 / Martyuchenko I.G., Zenin M.I.; dec. 03.11.2020; publ. 03.11.2021, Bull. No. 31, 11 p.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2787661C1 true RU2787661C1 (en) | 2023-01-11 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU228352U1 (en) * | 2023-12-20 | 2024-08-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Screw auger with wear-resistant coating of the screw blade |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU205766A1 (en) * | Д. А. Лозовой, В. А. Запускалов , В. А. Лозовой Саратовский политехнический институт | DEVICE FOR DESTRUCTION OF A FROZEN GROUND | ||
SU446659A1 (en) * | 1971-10-21 | 1974-10-15 | Упрвление Геологии Совета Министров Туркменской Сср | Drill for driving holes |
RU2262579C1 (en) * | 2004-04-20 | 2005-10-20 | Степанов Игорь Николаевич | Hand drill for hole perforation in ground (variants) |
CN208473715U (en) * | 2018-06-13 | 2019-02-05 | 威海市水利岩土工程有限公司 | A kind of spiral soil compaction drill bit |
RU193458U1 (en) * | 2019-05-15 | 2019-10-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | WELL EDUCATION EQUIPMENT |
RU2758920C1 (en) * | 2020-11-03 | 2021-11-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Screw drill for frozen soils |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU205766A1 (en) * | Д. А. Лозовой, В. А. Запускалов , В. А. Лозовой Саратовский политехнический институт | DEVICE FOR DESTRUCTION OF A FROZEN GROUND | ||
SU446659A1 (en) * | 1971-10-21 | 1974-10-15 | Упрвление Геологии Совета Министров Туркменской Сср | Drill for driving holes |
RU2262579C1 (en) * | 2004-04-20 | 2005-10-20 | Степанов Игорь Николаевич | Hand drill for hole perforation in ground (variants) |
CN208473715U (en) * | 2018-06-13 | 2019-02-05 | 威海市水利岩土工程有限公司 | A kind of spiral soil compaction drill bit |
RU193458U1 (en) * | 2019-05-15 | 2019-10-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | WELL EDUCATION EQUIPMENT |
RU2758920C1 (en) * | 2020-11-03 | 2021-11-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Screw drill for frozen soils |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU228502U1 (en) * | 2023-12-08 | 2024-08-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Screw auger with wear-resistant coating of the screw blade |
RU228352U1 (en) * | 2023-12-20 | 2024-08-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Screw auger with wear-resistant coating of the screw blade |
RU228497U1 (en) * | 2023-12-20 | 2024-08-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Screw auger with wear-resistant coating of the screw blade |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5417292A (en) | Large diameter rock drill | |
AU634150B2 (en) | Drills for piles and soil stabilization | |
US3885638A (en) | Combination rotary and percussion drill bit | |
RU2585777C2 (en) | Rolling drilling bit for rotary drilling of rock | |
RU2360096C1 (en) | Cone bit for boring horizontal boreholes | |
EP1892425A2 (en) | Fastening element for hard substrates | |
US20110229272A1 (en) | Drill tip for foundation pile | |
CN110295849A (en) | Weathering crushed zone bored grouting method and drilling sub-assembly in shallow rock | |
RU2787661C1 (en) | Screw drill for frozen soils | |
US20150233075A1 (en) | Full Displacement Pile Tip and Method for Use | |
US8721226B2 (en) | Helical rock tip | |
CN109811765A (en) | A kind of anchor rod device and its application method | |
RU2758920C1 (en) | Screw drill for frozen soils | |
RU2726753C1 (en) | Screw drill bit for frozen soils | |
RU49844U1 (en) | SCREW DRILL FOR DRILLING WELLS IN STRONG AND FROZEN SOILS | |
GB2075409A (en) | Drills | |
US6988856B2 (en) | Large scale soil processing tool for use with a preformed sacrificial guide | |
US4844186A (en) | Replaceable well drill bit | |
EP1251238A1 (en) | Percussion rock drill | |
RU2726751C1 (en) | Screw drill for formation of wells in frozen soils | |
EP3361040B1 (en) | Soil processing tool and method for creating a hole in the soil | |
RU2317373C1 (en) | Method for bored pile erection in ground | |
RU228352U1 (en) | Screw auger with wear-resistant coating of the screw blade | |
RU228504U1 (en) | Screw auger with wear-resistant coating of the screw blade | |
RU228503U1 (en) | Screw auger with wear-resistant coating of the screw blade |