RU4776U1

RU4776U1 - PNEUMATIC DEVICE FOR DRILLING WELLS IN LOOSE WATERFILLED SOILS

Info

Publication number: RU4776U1
Application number: RU96110983/20U
Authority: RU
Inventors: С.К. Тупицын; А.А. Репин; С.Ю. Фетисов; В.В. Каменский; В.А. Григоращенко; В.Д. Плавских; В.А. Харькин
Original assignee: Институт горного дела СО РАН
Priority date: 1996-05-29
Filing date: 1996-05-29
Publication date: 1997-08-16

Abstract

1. Пневматическое устройство для проходки скважин в рыхлых и обводненных грунтах, включающее полый корпус, размещенный в нем ударник и воздухораспределитель с центральным каналом, установленный в корпусе с возможностью занимать положение, обеспечивающее устойчивую работу устройства, и трубу, прикрепленную к устройству, отличающееся тем, что воздухораспределитель выполнен с возможностью под действием осевого усилия занимать положение, при котором устройство прекрашает работу.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что воздухораспределитель выполнен с поперечной перегородкой в центральном канале, радиальными каналами с разных сторон перегородками и расточкой в корпусе, обращенной к радиальным каналам.3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что воздухораспределитель соединен с трубой.4. Устройство по пп.1 - 3, отличающееся тем, что в корпусе выполнена дополнительная расточка, отнесенная от расточки вдоль оси на расстояние, большее расстояния вдоль оси между радиальными каналами.1. Pneumatic device for driving holes in loose and flooded soils, including a hollow body, a hammer placed in it and an air distributor with a central channel installed in the body with the ability to occupy a position that ensures stable operation of the device, and a pipe attached to the device, characterized in that the air distributor is configured to, under the action of axial force, occupy a position in which the device stops working. 2. The device according to claim 1, characterized in that the air distributor is made with a transverse partition in the central channel, radial channels from different sides by partitions and a bore in the housing facing the radial channels. The device according to claims 1 and 2, characterized in that the air distributor is connected to the pipe. 4. The device according to claims 1 to 3, characterized in that an additional bore is made in the housing, spaced apart from the bore along the axis by a distance greater than the distance along the axis between the radial channels.

Description

СКВАЖШ в РЫХЖХ ОШОДНЕНШХ ГРУНТАХWELL DEPLOYED IN REDDER

Предлагаемая полезная модель относится к области строительной техники и предназначена для проходки скважин в рыхлш грунтах преимущественно при бестраншейной прокладке подземных коммуникаций, а также разведочных скважин.The proposed utility model relates to the field of construction equipment and is intended for drilling holes in loose soils, mainly when trenchless laying of underground utilities, as well as exploratory wells.

Известно устройство для бестраншейной прокладки трубопроводов в грунте по а.с. № 618503, включающее пневмопробойник, трубу, присоединенцр) к его хвостовой части с помощью тяги и винтового домкрата. Недостатком устройства является малая надежность из-за возможности разрушения трубы ударными нагрузками, передаваемыми на нее от пневмопробойника через тягу и домкрат. Другой недостаток - возможность прекращения перемещения устройства при работе в сильно обводненных Г:рунтах из-за малых сил трения меядоу корцусом устройства и грунтом. одним недостатком является отсутствие у устройства режимов работы автоматической остановки и режима, при котором происходит извлечение устройства из скважины.A device is known for trenchless laying of pipelines in the soil by as No. 618503, including a pneumatic punch, a pipe, an attachment) to its tail part by means of a rod and a screw jack. The disadvantage of this device is its low reliability due to the possibility of destruction of the pipe by shock loads transmitted to it from the pneumatic punch through traction and a jack. Another disadvantage is the possibility of stopping the movement of the device when working in heavily flooded G: runes due to the low friction forces of the meadow with the corus of the device and soil. One drawback is the lack of automatic shutdown modes and the mode in which the device is removed from the well.

Известно устройство (а.с. № 539129) для проходки скважин в гщнтах, содержащее пневмопробойник, выполненный в виде полого корпуса, размещенного в нем ударника и воздухораспределителя, и соединенную с пневмопробойником трубу, прижимаемую силой веса к пневмопробойнику. Недостатком устройства является возможность разрушения трубы под действием ударных нагрузок, передаваемых от пневмопробойника на трубу,в том случае, когда труба зажмется грунтом и отстанет от пневмопробойника, и соединение станет жестким. Другим недостатком устройства является отсутствие режимов работы, обеспечиващих автоостановку и возможность извлечения устройства из скважины.A device is known (a.s. No. 539129) for drilling holes in wells containing a pneumatic punch made in the form of a hollow body, a striker and an air distributor placed in it, and a pipe connected to the pneumatic punch, pressed by the force of weight to the pneumatic punch. The disadvantage of this device is the possibility of destruction of the pipe under the influence of shock loads transmitted from the pneumatic punch to the pipe, in the case when the pipe is clamped with soil and leaves the pneumatic punch, and the connection becomes rigid. Another disadvantage of the device is the lack of operating modes that provide auto-stop and the ability to remove the device from the well.

yCTPOlGIBO ДЛЯ ПРОХОДКИ yCTPOlGIBO FOR PASSING

Технической задачей, решаемой данным изобретением, является создание такой конструкции устройства, включающего пневмопробойник и присоединенную к нему трубу, которая исключает воздействие ударнж нагрузок на трубу, что позволит исключить возможность ее разштнения и повысить надежность работы. Другой задачей является обеспечение такого решения, при котором устройство извлекается из скважины, т.е. расширение эксплуатационных возможностей устройства.The technical problem solved by this invention is the creation of such a device design, including a pneumatic punch and a pipe attached to it, which eliminates the impact of stress loads on the pipe, which will eliminate the possibility of its razshtivaniya and improve reliability. Another objective is to provide such a solution in which the device is removed from the well, i.e. expanding the operational capabilities of the device.

Поставленнае задачи решатся тем, что в пневматическом устройстве для проходки скважин в рыхлых обводненных грунтах, включащем полый корпус, размещенный в нем ударник и воздухораспределитель с центральным каналом и установленный в корпусе с возможностью занимать положение,обеспечивающее устойчивую работу устройства; трубу, прикрепленную к устройству, воздухораспределитель выполнен с возможностью под действием осевого усилия занимать положение, при котором устройство останавливается (прекращает работу). Такое выполнение устройства повышает надежность его работы, так как устройство останавливается всякий раз, как только пневмопробойник опережает при своем движении трубу, и соединение трубы с устройством станет жестким, и удары могут разрушить трубу.The tasks will be solved in that in a pneumatic device for drilling holes in loose watered soils, including a hollow body, a hammer placed in it and an air distributor with a central channel and installed in the body with the ability to occupy a position that ensures the stable operation of the device; the pipe attached to the device, the air distributor is made with the possibility under the action of axial forces to occupy a position in which the device stops (stops working). This embodiment of the device increases the reliability of its operation, since the device stops whenever the pneumatic punch ahead of the pipe during its movement, and the connection of the pipe to the device becomes rigid, and impacts can destroy the pipe.

Целесообразно воздухораспределитель выполнить с поперечнойIt is advisable to perform the air distributor with a transverse

перегородкой в центральном канале, радиальными каналами с разных сторон перегородки и расточкой в корпусе, обращенной к радиальным каналам. Такве выполнение устройства являет собой вариант констукции, обеспечивающей подачу сжатого воздуха в рабочие камеры вцутри корпуса устройства для обеспечения его работы, когда расточка находится HQft радиальными каналами, и прекращение подачи сжатого воздуха в рабочие камеры корпуса устройства для прекращения его работы, когда расточка не находится над радиальными каналами. za partition in the central channel, radial channels on opposite sides of the partition, and a bore in the housing facing the radial channels. So the implementation of the device is a variant of the design, providing compressed air to the working chambers inside the device casing to ensure its operation when the bore is located HQft radial channels, and stopping the compressed air supply to the working chambers of the device casing to stop it when the bore is not above radial channels. z

Целесообразно воздухораспределитель соединить с трубой, чтобы приложением к трубе осевого усилия обеспечить запуск устройства в работу после его остановки путем установки радиальных каналов против расточки корпуса, что обеспечивает подачу сжатого воздуха в рабочие камеры внутри кордуса устройства.It is advisable to connect the air distributor to the pipe so that an axial force is applied to the pipe to start the device after stopping it by installing radial channels against the housing bore, which ensures the supply of compressed air to the working chambers inside the device’s cord.

Целесообразно в корпусе устройства выполнить дополнителы- /ю расточку, отнесенную от расточки вдоль оси на расстояние,большее расстояния вдоль оси между радиальными каналами воздухораспределителя. Такое выполнение обеспечивает такой режим работы устройства, когда радиальные каналы воздухораспределителя находятся против дополнительной расточки в корпусе устройства. Устройство самостоятельно будет выходить из скважины, то есть расширятся эксплуатационные возможности устройства.It is advisable to make additional bore in the body of the device, separated from the bore along the axis by a distance greater than the distance along the axis between the radial channels of the air distributor. This embodiment provides such a mode of operation of the device when the radial channels of the air distributor are against an additional bore in the device body. The device will independently exit the well, that is, the operational capabilities of the device will expand.

Предлагаемое устройство иллюстрируется рисунками.The proposed device is illustrated by drawings.

На рис.1 изображен продольный разрез устройства в режиме работы прямой ход - проходка скважины.Fig. 1 shows a longitudinal section of the device in direct operation mode - well sinking.

На рис.2 - продольный разрез устройства в момент его остановки.In Fig. 2 - a longitudinal section of the device at the time of its stop.

На рис.3 - продольный разрез устройства в режиме работы обратный ход - извлечение устройства из скважины.In Fig. 3 - a longitudinal section of the device in reverse operation mode - removing the device from the well.

Устройство (рис.1) состоит из полого кордуса I, внутри которого размещен с возможностью возвратно-поступательного перемещения ударник Е, образующий с корцусом рабочую камеру А. Ударник выполнен с полостью 3 и поперечными каналами 4. Воздухораспределитель 5 одним концом установлен в полости 3 ударника 2, а другим установлен в корцусе I с возможностью осевого перемещения относительно него. Воздухорасцределитель 5 имеет две воздухораспределительные кромки Б и В, продольные каналы 6 и 7, перегородку 8, поперечные каналы 9 и 10 и жестко соединен с переходником II, имеющим продольные каналы 12. Воздуховод 13 присоединен к воздухораспределителю 5.The device (Fig. 1) consists of a hollow cordus I, inside which a reciprocating drum E is placed with the possibility of reciprocating, forming a working chamber A with the corusa. The drummer is made with a cavity 3 and transverse channels 4. An air distributor 5 is installed at one end in the cavity 3 of the drummer 2, and the other is installed in corus I with the possibility of axial movement relative to it. The air distributor 5 has two air distribution edges B and C, longitudinal channels 6 and 7, a partition 8, transverse channels 9 and 10 and is rigidly connected to an adapter II having longitudinal channels 12. The air duct 13 is connected to the air distributor 5.

В корпусе I выполнены расточки 14 и 15, каналы 16 и бурт 17. К переходнику II крепятся секции 18 обсадной трубы.In case I, boring 14 and 15, channels 16 and shoulder 17 are made. Casing sections 18 are attached to adapter II.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При положении деталей, показанных на рис.1, сжатый воздух, подаваемый по воздуховоду 13 через каналы 7,10 воздухораспределителя 5, расточку 14 корпуса, каналы 9 и 6 воздухораспределителя 5, полость 3 и каналы 4 ударника 2, поступает в рабочую камеру А. Благодаря разнице рабочих площадей со стороны камеры А и полости В ударника 2 последний под действием сжатого воздуха перемещается назад (по чертежу вправо) до тех пор, пока кромками В воздухораспределителя 5 не откроются каналы 4 ударника 2. Воздух из камеры А через каналы 4 ударника, каналы 16 корпуса и каналы 12 переходника внхлопывается в атмосферу. Ударник 2 давлением воздуха в полости 3 ударника 2 останавливается и разгоняется вперед (по чертежу влево) и наносит удар по головной части корпуса (на рис.1 показан момент удара). Перед ударом кромками Б воздухораспределителя 5 открываются каналы 4 ударника 2, и цикл повторяется. Под действием ударов корпус I устройства перемещается в грунте, образую скважину. При этом переходник и секции обсадной трубы должны постоянно перемещаться вслед за корпусом с помощью осевого усилия,приложенного к заднему торцу обсадной трубы (на чертеже не показанного). В том случае, когда по каким-либо причинам обсадная труба отстает от корцуса (например, при обжатии обсадной трубы грунтом так, что осевого усилия недостаточно для синхронного перемещения обсадной трубы и корцуса устройства), детали устройства займут положение, изображенное на рис.2. Каналы 9 и 10 воздухораспределителя 5 закрыты, сжатый воздух не поступает в рабочую камеру А, и устройство прекращает работу, предотвращая нанесение ударов буртом 17 корцуса I по переходнику II и обсадной трубе 18. 4In the position of the parts shown in Fig. 1, compressed air supplied through duct 13 through channels 7.10 of the air distributor 5, the bore 14 of the housing, channels 9 and 6 of the air distributor 5, cavity 3 and channels 4 of the hammer 2, enters the working chamber A. Due to the difference in the working areas from the side of the chamber A and the cavity B of the hammer 2, the latter moves backward (according to the drawing to the right) until the channels 4 of the hammer 2 open with the edges B of the air distributor 5. Air from the chamber A through the channels 4 of the hammer channels 16 of the housing and Naly 12 adapter slams into the atmosphere. Drummer 2 by air pressure in the cavity 3 of the drummer 2 stops and accelerates forward (according to the drawing to the left) and strikes the head of the body (Fig. 1 shows the moment of impact). Before hitting the edges B of the air distributor 5, the channels 4 of the hammer 2 open, and the cycle repeats. Under the action of impacts, the housing I of the device moves in the soil, forming a well. At the same time, the adapter and casing sections must constantly move after the casing using axial force applied to the rear end of the casing (not shown in the drawing). In the case when, for some reason, the casing lags behind the casing (for example, when the casing is compressed with soil so that the axial force is not enough to synchronously move the casing and the device corsus), the device parts will occupy the position shown in Fig. 2. The channels 9 and 10 of the air distributor 5 are closed, the compressed air does not enter the working chamber A, and the device stops working, preventing blows from the shoulder 17 of the corusus I against the adapter II and the casing 18. 4

Для повторного запуска устройства необходимо увеличить осевое усилие, передаваемое на обсадцую трубу, и сместить ее в положение, изображенное на рисЛ. Каналы 9 и 10 откроются, и устройство вновь запускается в работу.To restart the device, it is necessary to increase the axial force transmitted to the casing pipe and shift it to the position shown in Fig. Channels 9 and 10 open, and the device starts up again.

После проходки скважины на заданцуи длицу устройство может быть извлечено из скважины. Для этого к обсадной трубе необходимо приложить осевое усилие (механизм на чертеже не показан), направленное в сторону, противоположную направлению проходки. Детали устройства заШкуу положение, изображенное на рис.3. Каналы 9 и 10 занимают положение против расточки 15 корпуса I. Сжатый воздух, подаваемый через воздуховод 13, каналы 7 и 10 воздухораспределителя 5, расточку 15 корпуса Is каналы 9 и б воздухораспределителя 5, полость 3 и каналы 4 ударника 2, поступает в рабочую камеру А, Под действием сжатого воздуха благодаря разнице рабочих площадей ударника 2 со стороны камеры А и полости 3 ударника 2 последний перемещается назад (на рис.3 вправо) и наносит удар по хвостовой части корпуса I, перемещая его по скважине. Перед ударом кромками В воздухораспределителя открываются каналы 4 ударника и происходит выхлоп из камеры А по каналам 4 ударника, каналам 16 корцуса I и каналам 12 переходника 8. Давлением воздуха в полости 3 ударника последний разгоняется вперед до тех пор, пока кромками Б на откроются каналы 4 ударника 2. Тогда давлением сжатого воздуха в камере А ударник 2 остановится без нанесения удара по головной части корцуса I и разгоняется назад (на рис.3 вправо), и цикл повторяется.After a well has been drilled at a given length, the device can be removed from the well. To do this, an axial force must be applied to the casing (the mechanism is not shown in the drawing), directed in the direction opposite to the direction of penetration. Details of the device for the position shown in Fig. 3. Channels 9 and 10 occupy a position against the bore 15 of the housing I. Compressed air supplied through the air duct 13, channels 7 and 10 of the air distributor 5, the bore 15 of the housing Is channels 9 and b of the air distributor 5, cavity 3 and channels 4 of the hammer 2, enters the working chamber A, Under the influence of compressed air, due to the difference in the working areas of the hammer 2 from the side of chamber A and the cavity 3 of hammer 2, the latter moves backward (to the right in Fig. 3) and strikes the tail of the body I, moving it along the well. Before impact by the edges B of the air distributor, the channels 4 of the hammer open and the exhaust comes from chamber A through the channels 4 of the hammer, channels 16 of the corus I and channels 12 of the adapter 8. The air pressure in the cavity 3 of the hammer is accelerated until the edges 4 open the channels 4 firing pin 2. Then the pressure of compressed air in chamber A, the firing pin 2 will stop without striking the head of the corseus I and accelerates backward (to the right in Fig. 3), and the cycle repeats.

Обсадная труба 18 осевым усилием, постоянно прилагаемым к ней в сторону, противоположную проходке (механизм на рисунке не показан) t 3e/)k: gTcj ( с tf. бCasing 18 with axial force constantly applied to it in the direction opposite to the penetration (mechanism not shown in the figure) t 3e /) k: gTcj (with tf. B

ДЛЯ ее синхронного с корпусом перемещения), детали устройства займут положение, изображенное на рис.2. Каналы 9 и 10 закроются, и устройство прекращает работу, предотвращая тем самым удары корцуса по переходнику/ / и трубе 18. Для повторного запуска устройства необходимо переместить детали устройства в положение рис.3.For its synchronous movement with the housing), the device parts will occupy the position shown in Fig. 2. Channels 9 and 10 are closed, and the device stops working, thereby preventing the corse from hitting the adapter / / and pipe 18. To restart the device, it is necessary to move the device parts to the position of Fig. 3.

Claims

1. Pneumatic device for driving holes in loose and flooded soils, including a hollow body, a hammer placed in it and an air distributor with a central channel installed in the body with the ability to occupy a position that ensures stable operation of the device, and a pipe attached to the device, characterized in that the air distributor is made with the possibility under the action of axial forces to occupy a position in which the device stops working.

2. The device according to claim 1, characterized in that the air diffuser is made with a transverse partition in the Central channel, radial channels from different sides by partitions and a bore in the housing facing the radial channels.

3. The device according to claims 1 and 2, characterized in that the air distributor is connected to the pipe.

4. The device according to claims 1 to 3, characterized in that an additional bore is made in the housing, spaced apart from the bore along the axis by a distance greater than the distance along the axis between the radial channels.