WO2011123918A1 - Способ бестраншейной прокладки коммуникаций в грунте и устройство для его реализации - Google Patents

Способ бестраншейной прокладки коммуникаций в грунте и устройство для его реализации Download PDF

Info

Publication number
WO2011123918A1
WO2011123918A1 PCT/BY2011/000004 BY2011000004W WO2011123918A1 WO 2011123918 A1 WO2011123918 A1 WO 2011123918A1 BY 2011000004 W BY2011000004 W BY 2011000004W WO 2011123918 A1 WO2011123918 A1 WO 2011123918A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
anvil
shock
housing
working
communication
Prior art date
Application number
PCT/BY2011/000004
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Сергей Дмитриевич ШАТАЛИН
Сергей Михайлович МАЛЫШЕВ
Original Assignee
Shatalin Siarhei D
Malyshav Siarhei M
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shatalin Siarhei D, Malyshav Siarhei M filed Critical Shatalin Siarhei D
Publication of WO2011123918A1 publication Critical patent/WO2011123918A1/ru

Links

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
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/20—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes
    • E21B7/205—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes without earth removal
    • 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
    • E21B4/00—Drives for drilling, used in the borehole
    • E21B4/06—Down-hole impacting means, e.g. hammers
    • E21B4/14—Fluid operated hammers

Definitions

  • the invention involves the drilling of soil, in particular, to shock drilling by the pressure of air, steam or gas, and can be used for trenchless laying of casings from various materials by shock method. It can also be used for driving piles, etc.
  • the disadvantages of this method are the need to remove soil from the clogged pipe, the inability to control and adjust the direction of the underground communication.
  • An increase in the mass of the clogged pipe directly proportionally reduces the installation efficiency and imposes restrictions on the length of the laid pipeline. Obstruction or heterogeneity of the soil may damage the clogged pipe or make it impossible to lay underground communications in a particular place. It is not possible to make adjustments to the well being laid during operation.
  • the disadvantage of this method is the inability to control the working body, which does not allow for adjustment of the well being laid or for laying communications in indirect directions. Due to the constant contact of the pipeline being laid with the working body, part of the impact energy applied to the working body is spent on pipe advancement, and these costs increase in direct proportion to the volume of the pipeline already laid.
  • the aim of the invention is to increase the efficiency of the shock system and the possibility of laying communications in a given rectilinear and / or curvilinear direction. As well as the possibility of laying housing communications of various materials.
  • a device for forming a well in the soil including a hollow body with a hammer placed in it with a central through channel dividing the body cavity into working and idle chambers, a tube with a longitudinal channel interacting with the central through channel of the striker a foot with a constantly open inlet channel and a hose for supplying compressed air from the network. It is equipped with a cover with a radial bypass channel and a through central hole for the passage of a tube formed between the foot and the cover of the pre-chamber of the main air and the shank that enters the idle chamber. [3].
  • the disadvantage of this device is that the shank acts on the ground through the body. This absorbs part of the impact energy at the placement of the building itself and associated communications.
  • the through channel reduces the area of air impact on the hammer, which also leads to additional power loss.
  • part of the supplied air enters the idle chamber - which leads to preliminary braking of the projectile before contact with the shank.
  • An open cycle of using compressed air leads to a significant air flow, which limits the working air pressure to the power of the compressor used.
  • the device cannot be used for laying indirect wells.
  • Curved wells can be obtained using a device consisting of a pneumatic punch and a tip, the tip is deviated to the desired direction directly in the well by briefly reversing the stroke of the pneumatic punch from direct to reverse and again to direct using a ratchet mechanism.
  • the point of application of the shock pulse transmitted by the pneumatic punch to the tip changes [4].
  • the disadvantage of this device is that the shank acts on the ground through the body. This absorbs part of the energy of the impact on the movement of the body itself and associated communications.
  • the angle of rotation of the tip is discrete and not adjustable, and to adjust the angle of inclination of the tip it is necessary to stop drilling the well, to replace either the entire device or part of it. Striking while turning off-center of the tip reduces the impact efficiency. Cannot adjust the shock parameters of the device.
  • the device itself is complex, expensive and time-consuming to manufacture and repair.
  • the aim of the invention is to increase work efficiency, simplify and reduce the cost of the design of the device, the ability to adjust shock parameters and the direction of laying communications during operation.
  • the task is achieved due to the fact that the method of trenchless laying of communications in the soil is used, according to which the anvil is moved in the soil mass by applying the shock load from the shock system to it, using the anvil they form a well by shock compaction of the soil.
  • the anvil is an unsecured part of the impact system with the possibility of free penetration into the ground upon impact.
  • anvil is an unfastened part of the impact system with the possibility of free penetration into the ground upon impact.
  • the absence of a rigid connection between the anvil and the body of the shock system allows the kinetic energy of the striker to be directed to the incubation of the anvil in the ground and will increase the efficiency of the entire shock system.
  • the ratio of the masses of the anvil and the striker is constant and does not decrease by the mass of the laid communication building
  • a variant of the invention is possible in which a laid communication housing is moved next to the well formed, to which a force is applied to move it after the working body.
  • the movement of communications after the shock system speeds up and simplifies the entire process of laying communications.
  • An embodiment of the invention is possible in which a change in the direction of well formation occurs due to the deviation of the shock system body from the axis of the communication body by an angle of up to 25 °. This allows you to change the direction of the communication housing being laid in the operating mode, without stopping the shock system. Moreover, the deviation is not only However, the shock, but also of the entire shock system, eliminates the loss of power of the shock system since the direction of application of the blow coincides with the direction of movement of the striker.
  • a variant of the invention is also possible in which the deflection of the body of the shock system occurs with the help of a deflecting system resting on the inner surface of the communication housing being laid. Reliance on the inner surface of the communication housing being laid provides a sufficient force of the angular deviation of the shock system housing relative to the axis of the communication housing.
  • a device for solving this problem including an anvil, a hollow body with a rear end and a striker placed in it, dividing the body cavity into a working chamber and a booster chamber, and a system for supplying compressed air to the working chamber.
  • an anvil rigidly loose with the case, with the possibility of horizontal movement of the incipient part of the anvil outside the case, and the rear end is adjoined by a grip with a striking device to the working position.
  • New in the present invention is that in the front end of the hull there is an anvil rigidly loose with the hull, with the possibility of horizontal movement of the implanted part of the anvil outside the hull, and the grip with the striker cocking device adjoins the rear end in the working position.
  • the absence of a rigid connection between the anvil and the body of the strike system allows increasing the efficiency of the entire strike system.
  • the capture of the striker with the device for striking into the shock position allows the striker to be brought into working position by any known method without loss of compressed air in the working chamber, which allows the use of air pre-compressed to the required pressure.
  • An embodiment of the invention is possible in which a hydraulic system with a control system is installed as a cocking device. Hydraulics provides sufficient force and a sufficient reaction speed to bring the striker into the shock position with the general compactness of the hydraulic system and the possibility of adjusting the number of strikes of the striker per unit time by the control system.
  • a variant of the invention is possible in which a part of the body of the shock system on the rear end side is closed by the outer body, while a deflecting system is located between the rear end of the body and the inner surface of the outer body.
  • the location of the deflecting system between the housing and the inner surface of the outer housing allows the outer housing to be used as a support for the angular deviation of the shock system housing relative to the axis of the communication housing and provides an adjustment to the movement of the communication housing being laid.
  • a variant of the invention is possible in which the end of the communication housing opposite the working part has a clamping system, and the platoon device is not connected to the striker to the beginning of the working stroke.
  • the absence of a rigid connection between the striker and the platoon device allows the use of all kinetic energy of the striker without loss of movement of the platoon device.
  • the body of the shock system is also protected from destruction during the passage of soils of different densities, because when the anvil is immersed in the soil more than a certain size, the striker does not capture and the percussion device automatically switches to idle mode until the necessary pressing of the striking system body to the anvil.
  • a variant of the invention is possible in which a part of the housing is located inside the communication housing to be laid, the middle part of the housing resting on the working end of the communication housing, and between the rear end of the housing and the inner surface of the communication housing
  • the system is equipped with a deflection system.
  • the location of the deflecting system between the housing and the inner surface of the communication housing provides sufficient support for the required effort of angular deflection of the shock system housing relative to the axis of the communication housing and provides movement of the communication housing in the predetermined direction.
  • a variant of the invention is possible in which the deflection of the shock system housing occurs with the help of a hydraulic deflection system based on the inner surface of the communication housing to be laid.
  • the hydraulic deflection system allows for a sufficient deflection force with small dimensions.
  • a variant of the invention is possible in which seals are installed between the cylindrical surfaces of the striker and the anvil and the inner surface of the body of the shock system, and a check valve is installed in the body of the shock system on the anvil side to remove air from the booster chamber.
  • the tightness of the contact between the anvil and the striker with the shock body allows the striker to form a discharge in the booster chamber at the moment of cocking, which increases the efficiency of the shock system as a whole and can significantly increase the impact force.
  • the non-return valve automatically releases air from the booster chamber during the working stroke of the striker, which avoids the compression of air in the working chamber during the working stroke and excludes braking of the striker.
  • An embodiment of the invention is possible in which air is supplied to the compressed air supply system through a device for adjusting the air pressure in the working chamber.
  • the described allows the operator to widely vary the air pressure in the working chamber and thereby regulate the impact energy depending on the ground conditions.
  • a variant of the invention is possible in which the front end of the body of the shock system and the non-implantable end of the anvil have end limiters, the diameter of the end limiter of the anvil being larger than the diameter of the hole of the end limiter of the body of the shock system. This prevents the anvil from knocking out of the body of the shock system during the passage of soils of various densities.
  • a variant of the invention is possible in which a system for controlling the location of the axis of the communication housing in space is installed on the body of the shock system. This allows you to control and / or change the direction of the communication housing being laid in real time, taking into account the actual location of the communication housing in the ground.
  • a variant of the invention is possible in which the diameter of the anvil exceeds the diameter of the front end of the body of the shock system, and a diametrical protrusion is made along the edge of the inoperative surface of the anvil, the height of which exceeds the length of the anvil's stroke.
  • the described prevents soil from clogging the gap between the anvil and the front end of the shock system body.
  • FIG. 1 shows a schematic longitudinal section of the device in the middle position of the striker at the moment of movement from the platoon device to the anvil.
  • Figure 2 shows a schematic longitudinal section of a device with the middle position of the striker at the moment of movement from the platoon device to the anvil with the support of the deflecting system on the inner surface of the communication housing.
  • the method of trenchless laying of communications in the soil is as follows. According to the design direction of laying the housing, at the beginning and at the end of the transition under construction, work and reception pits are arranged accordingly.
  • the shock system is moved from the working pit along the design direction of laying the communication building and, using the anvil, form a well in the soil by shock compaction of the soil.
  • the laid communication housing moves along the well formed after the shock system.
  • the shock system body is deflected from the axis of the communication body or the external body of the shock system until the communication body reaches the specified elevations. Deviation occurs due to the force applied by the deflecting system to the inner surface of to the external body of the shock system or the communication housing to be laid.
  • a device for trenchless laying of communications in the ground contains a communication housing 1 and an impact system 2 including an anvil 3, a hollow body 4 with a rear end 5 and a lively b placed therein, dividing the body cavity into a working 7 and an accelerating chamber 8 and a system for supplying compressed air 9 to the working chamber 7.
  • a grab 10 with a platoon device 1 1 striker b in the shock position adjoins the rear end 5 of the housing.
  • the frequency of movement of the capture 1 0 (the number of strokes per unit time) is controlled by the control system 12 by means of the hydraulic system 1 3.
  • Any known compression system 14 of the communication building 1 is installed in the working pit.
  • a hydraulic deflecting system 1 5 is located between the housing 2 and the outer housing of the impact system 16 on the opposite side of the hinge joint 1 7.
  • a check valve 21 is installed on the side of the end limiter 19 of the housing 4, but outside the area of movement of the end limiter 20 of the anvil.
  • the adjustment device 22 of the air pressure in the working chamber 7 is located in the working pit and is connected to the working chamber 7 by means of the compressed air supply system 9.
  • the control system 23 of the location of the axis of the communication housing 24 in space is installed on the housing 4 of the shock system 2 coaxially with the axis of the working body 25.
  • Seals 26 are located on the cylindrical surfaces of the striker b and the anvil 3 at the point of contact with the surface of the body of the impact system 4.
  • a diametrical protrusion 28 is made along the diameter of the anvil.
  • Impact system 2 is launched from the working pit. There are options for using shock system 2 in combination with communication building 1, or separately for punching wells.
  • the operator Before starting work, the operator has the ability to adjust the stroke length of the striker b depending on the nature of the soil.
  • Air is pumped into the compressed air supply system 9 to a pressure of 1-200 atm and is supplied to the working chamber 7 through the air pressure adjustment device in the working chamber 22.
  • the compressed air pressure affects the entire cross-sectional area of the striker b, accelerates and it strikes the anvil 3, at the same time displacing air from the booster chamber 8 through the check valve 21.
  • Capture 10 is moved by the platoon device 1 1 until it contacts and closes with the striker 6.
  • the oil working pressure can reach 350 atm.
  • the striker 6 cocked into the shock position, and in the booster chamber 8 creates a vacuum of air.
  • the strikers 6 detaches and accelerates, striking the anvil 3.
  • the cycle repeats.
  • the operator For the destruction of stones, etc. in soil, the operator increases the pressure in the working chamber 7 with the device for adjusting 22 air pressures in the working chamber.
  • the control system of the hydraulic system 12 controls the number of strokes per unit time.
  • Impact system 2 remains in an unveiled position until the entire impact system 2 is pressed by the preload system 14 to the anvil 3 by communication housing 1 and this does not allow the destruction of the impact system from idling.
  • the deflecting system 1 5 changes the angle between the axes 24 and 25, which rotates the shock system 2 on the hinge 1 7 and changes the direction of impacts and the direction of movement of the communication housing 1.
  • the operator monitors the deviations of the communication housing 1 by the axis control system of the communication housing 23.
  • the efficiency of the entire shock system has been increased, and the speed of laying the communication housing has been increased. It is possible to control the frequency of striking, the energy of strikes, the direction of laying the communication housing.
  • the length of the communication housing to be laid is limited only by the power of the compression system and the fracture limit of the communication housing material to compression. Tests of the prototype device showed that the speed of laying the housing of the communication is limited only by the speed of work to build up the housing of communications and pneumatic / hydraulic communications. Which is an order of magnitude higher than the peers.
  • the invention can be performed on known industrial equipment.

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 бурению грунта, в частности, к ударному бурению давлением воздуха, пара или газа и может быть использовано для бестраншейной прокладки ударным способом кожухов из различных материалов. Также может быть использовано для забивания свай и т.п. Способ бестраншейной прокладки коммуникаций в грунте, согласно которому в грунтовом массиве перемещают наковальню приложением к ней ударной нагрузки от ударной системы, с помощью наковальни образуют скважину путем ударного уплотнения грунта. При этом наковальня является незакрепленной частью ударной системы с возможностью свободного внедрения в грунт при ударе.

Description

СПОСОБ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКИ КОММУНИКАЦИЙ В ГРУНТЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
Изобретение предполагает бурение грунта, в частности, к ударное бурение давлением воздуха, пара или газа и может быть использовано для бестраншейной прокладки ударным способом кожухов из различных ма- териалов. Может быть использовано также для забивания свай и т.п.
Известен способ бестраншейной прокладки подземных коммуника- ций методом прокола при котором происходит забивание стальных труб открытым концом [ 1 ].
Недостатками данного способа являются необходимость удаления грунта из забиваемой трубы, невозможность управления и корректировки направления прокладки подземной коммуникации. Увеличение массы за- битой трубы прямо пропорционально уменьшает эффективность установ- ки и накладывает ограничения по длине прокладываемого трубопровода. Препятствие или неоднородность грунта может привести к повреждению забиваемой трубы или сделать невозможной прокладывание подземной коммуникации в конкретном месте. Невозможно производить корректи- ровку прокладываемой скважины в процессе работы.
Необходимость удаления грунта из забиваемой трубы и высокие требования к прочности трубы удалось устранить в способе бестраншей- ной прокладки в грунте трубопровода включающем перемещение в грун- товом массиве рабочего органа с приложением к нему ударной нагрузки. С помощью рабочего органа образуют скважину радиальным уплотнением грунта. В образованной скважине размещают прокладываемый трубопро- вод, к которому прикладывают осевое усилие для его перемещения по об- разованной скважине вслед за рабочим органом. В процессе образования скважины к рабочему органу прикладывают дополнительное осевое уси- лие для предотвращения его перемещения в направлении, противополож- ном направлению проходки, при этом в процессе образования скважины поддерживают постоянный контакт прокладываемого трубопровода с ра- бочим органом [2].
Последний способ является наиболее близким к заявленному и по- этому принят в качестве прототипа.
Недостатком данного способа является невозможность управления рабочим органом, что не позволяет производить корректировку проклады- ваемой скважины или прокладывать коммуникации по непрямолинейным направлениям. Из-за постоянного контакта прокладываемого трубопрово- да с рабочим органом часть энергии удара наносимого по рабочему органу тратится на продвижение трубы, причем эти затраты возрастают прямо пропорционально объему уже проложенного трубопровода.
Целью изобретения является повышение КПД ударной системы и возможность прокладывания коммуникаций в заданном прямолинейном и/или криволинейном направлении. А также возможность прокладки кор- пусов коммуникаций из различных материалов.
Известно устройство для образования скважины в грунте включаю- щее полый корпус с размещенным в нем ударником с центральным сквоз- ным каналом, разделяющим полость корпуса на камеры рабочего и холо- стого хода, трубку с продольным каналом, взаимодействующую с цен- тральным сквозным каналом ударника, футорку с постоянно открытым каналом впуска и шлангом для подачи сжатого воздуха из сети. Оно снаб- жено крышкой с радиальным каналом перепуска и сквозным центральным отверстием для пропуска трубки, образованной между футоркой и крыш- кой предкамерой сетевого воздуха и хвостовиком, входящим в камеру хо- лостого хода. [3].
Недостатком данного устройства является то, что хвостовик воздей- ствует на грунт через корпус. Это поглощает часть энергии удара на пере- мещение самого корпуса и сопутствующих коммуникаций. Сквозной ка- нал уменьшает площадь воздействия воздуха на ударник, что также при- водит к дополнительной потери мощности. По периферийному каналу часть подаваемого воздуха попадает в камеру холостого хода - что приво- дит к предварительному торможению ударника до контакта с хвостови- ком. Разомкнутый цикл использования сжатого воздуха приводит к значи- тельному расходу воздуха, что ограничивает рабочее давление воздуха мощностью используемого компрессора. Устройство не возможно исполь- зовать для прокладки непрямолинейных скважин.
Криволинейные скважины можно получить с помощью устройства, состоящего из пневмопробойника и наконечника, отклонение наконечника в нужную сторону производится непосредственно в скважине путем крат- ковременного реверсирования хода пневмопробойника с прямого на об- ратный и снова на прямой ход посредством храпового механизма. При по- вороте изменяется точка приложения ударного импульса, передаваемого пневмопробойником наконечнику [4].
Последнее устройство является наиболее близким к заявленному и поэтому принят в качестве прототипа.
Недостатком данного устройства является то, что хвостовик воздей- ствует на грунт через корпус. Это поглощает часть энергии удара на пере- мещение самого корпуса и сопутствующих коммуникаций. Угол поворота наконечника является дискретным и не регулируется, а для регулировки угла наклона наконечника необходимо останавливать бурение скважины, производить замену либо всего устройства, либо его части. Нанесение удара при повороте не по центру наконечника снижает эффективность удара. Невозможно регулировать ударные параметры устройства. Само устройство является сложным, дорогостоящим и трудоемким в изготовле- нии и ремонте. Целью изобретения является повышение эффективности работы, уп- рощение и удешевление конструкции устройства, возможность регулиров- ки ударных параметров и направления прокладки коммуникаций во время работы.
Поставленная задача достигается за счет того, что используется спо- соб бестраншейной прокладки коммуникаций в грунте, согласно которому в грунтовом массиве перемещают наковальню приложением к ней ударной нагрузки от ударной системы, с помощью наковальни образуют скважину путем ударного уплотнения грунта. При этом наковальня является неза- крепленной частью ударной системы с возможностью свободного внедре- ния в грунт при ударе.
Новым в предлагаемом изобретении является то, что наковальня яв- ляется незакрепленной частью ударной системы с возможностью свобод- ного внедрения в грунт при ударе.
Отсутствие жесткой связи между наковальней и корпусом ударной системы позволяет всю кинетическую энергию бойка направить на вне- дрение наковальни в грунт и увеличит КПД всей ударной системы. Соот- ношение масс наковальни и бойка является величиной постоянной и не уменьшается массой проложенного корпуса коммуникации
Возможен вариант изобретения, в котором следом в образованной скважине перемещают прокладываемый корпус коммуникации, к которо- му прикладывают усилие для его перемещения вслед за рабочим органом. Перемещение коммуникаций вслед за ударной системой ускоряет и упро- щает весь процесс прокладки коммуникаций.
Возможен вариант изобретения, в котором изменение направления образования скважины происходит за счет отклонения корпуса ударной системы от оси корпуса коммуникации на угол до 25°. Это позволяет из- менять направление прокладываемого корпуса коммуникации в рабочем режиме, не останавливая ударную систему. При этом отклонение не толь- ко бойка, но и всей ударной системы позволяет исключить потери мощно- сти ударной системы т.к. направление приложения удара совпадает с на- правлением движения бойка.
Так же возможен вариант изобретения, в котором отклонение корпу- са ударной системы происходит с помощью отклоняющей системы опи- рающейся на внутреннюю поверхность прокладываемого корпуса комму- никации. Опора на внутреннюю поверхность прокладываемого корпуса коммуникации обеспечивает достаточное усилие углового отклонения корпуса ударной системы относительно оси корпуса коммуникации.
Возможно устройство для решения поставленной задачи, включаю- щее наковальню, полый корпус с задним торцом и размещенным в нем бойком, разделяющим полость корпуса на рабочую и разгонную камеры, и системой для подачи сжатого воздуха в рабочую камеру. При этом в пе- реднем торце корпуса расположена наковальня жестко незакрепленная с корпусом, с возможностью горизонтального перемещения внедряемой части наковальни вне корпуса, а к заднему торцу примыкает захват с уст- ройством взвода бойка в рабочее положение.
Новым в предлагаемом изобретении является то, что в переднем торце корпуса расположена наковальня жестко незакрепленная с корпу- сом, с возможностью горизонтального перемещения внедряемой части на- ковальни вне корпуса, а к заднему торцу примыкает захват с устройством взвода бойка в рабочее положение.
Отсутствие жесткой связи между наковальней и корпусом ударной системы позволяет увеличить КПД всей ударной системы. Захват с уст- ройством взвода бойка в ударное положение позволяет любым известным способом приводить боек в рабочее положение без потерь сжатого воздуха в рабочей камере, что позволяет использовать воздух, предварительно сжатый до необходимого давления. Возможен вариант изобретения, в котором в качестве устройства взвода установлена гидравлическая система с системой управления. Гид- равлика обеспечивает достаточное усилие и достаточную скорость реаги- рования для приведения бойка в ударное положение при общей компакт- ности гидравлической системы и возможности регулировки системой управления количества ударов бойка в единицу времени.
Возможен вариант изобретения, в котором часть корпуса ударной системы со стороны заднего торца закрыта наружным корпусом, при этом между задним торцом корпуса и внутренней поверхностью наружного корпуса расположена отклоняющая система. Расположение отклоняющей системой между корпусом и внутренней поверхностью наружного корпуса позволяет использовать наружный корпус как опору углового отклонения корпуса ударной системы относительно оси корпуса коммуникации и обеспечивает корректировку движения прокладываемого корпуса комму- никации.
Возможен вариант изобретения, в котором противоположный рабо- чей части торец корпуса коммуникации имеет систему поджима, а устрой- ство взвода не соединено с бойком к началу рабочего хода. Отсутствие жесткой связи между бойком и устройством взвода позволяет использо- вать всю кинетическую энергию бойка без потерь на перемещение устрой- ства взвода. Также предохраняется корпус ударной системы от разруше- ния при прохождении грунтов различной плотности, т.к. при погружении наковальни в грунт больше определенной величины, захват бойка не про- исходит и ударное устройство автоматически переходит в холостой режим до необходимого поджима корпуса ударной системы к наковальне.
Возможен вариант изобретения, в котором часть корпуса располо- жена внутри прокладываемого корпуса коммуникации, при этом средняя часть корпуса опирается на рабочий торец корпуса коммуникации, а меж- ду задним торцом корпуса и внутренней поверхностью корпуса коммуни- кации расположена отклоняющая система. Расположение отклоняющей системой между корпусом и внутренней поверхностью корпуса коммуни- кации обеспечивает достаточную опору для требуемого усилия углового отклонения корпуса ударной системы относительно оси корпуса коммуни- кации и обеспечивает движение прокладываемого корпуса коммуникации в заданном направлении.
Возможен вариант изобретения, в котором отклонение корпуса ударной системы происходит с помощью гидравлической отклоняющей системы опирающейся на внутреннюю поверхность прокладываемого корпуса коммуникации. Гидравлическая отклоняющая система позволяет обеспечить достаточное усилие отклонения при малых габаритах.
Возможен вариант изобретения, в котором между цилиндрическими поверхностями бойка и наковальни, и внутренней поверхностью корпуса ударной системы установлены уплотнения, а в корпусе ударной системы со стороны наковальни установлен обратный клапан для удаления воздуха из разгонной камеры.
Герметичность контакта наковальни и бойка с корпусом ударной по- зволяет в момент взвода бойка образовывать в разгонной камере разряже- ние, что повышает КПД ударной системы в целом и позволяет значитель- но увеличить силу удара. Обратный клапан автоматически выпускает воз- дух из разгонной камеры при рабочем ходе бойка, что позволяет избежать сжатия воздуха в рабочей камере при рабочем ходе и исключает торможе- ние бойка.
Возможен вариант изобретения, в котором воздух в систему подачи сжатого воздуха подается через устройство регулировки давления воздуха в рабочей камере. Описанное позволяет оператору в широких пределах изменять давление воздуха в рабочей камере и этим регулировать энергию удара в зависимости от грунтовых условий. Возможен вариант изобретения, в котором передний торец корпуса ударной системы и невнедряемый торец наковальни имеют торцевые ог- раничители, причем диаметр торцевого ограничителя наковальни больше диаметра отверстия торцевого ограничителя корпуса ударной системы. Это позволяет предотвратить выбивание наковальни из корпуса ударной системы при прохождении грунтов различной плотности.
Возможен вариант изобретения, в котором на корпусе ударной сис- темы установлена система контроля расположения оси корпуса коммуни- кации в пространстве. Указанное позволяет контролировать и /или изме- нять направление прокладываемого корпуса коммуникации в реальном масштабе времени с учетом реального расположения корпуса коммуника- ции в грунте.
Приведенное позволяет многократно увеличить эффективность ударной системы. Упрощена конструкция ударной системы. Регулировка ударных параметров позволяет проходить различные категории грунта. Возможны регулировка направления прокладывания корпуса коммуника- ции во время работы и контроль расположения ударной системы в грунте. Из-за отсутствия воздействия ударных нагрузок на корпус коммуникации возможна прокладка корпусов коммуникаций из различных материалов.
Возможен вариант изобретения, в котором диаметр наковальни пре- вышает диаметр переднего торца корпуса ударной системы, причем по краю нерабочей поверхности наковальни выполнен диаметральный вы- ступ, высота которого превышает длину рабочего хода наковальни. Опи- санное предотвращает забивание грунтом зазора между наковальней и пе- редним торцом корпуса ударной системы.
Изобретение поясняется чертежом.
На фиг. 1 показан схематический продольный разрез устройства при среднем положении бойка в момент движения от устройства взвода к на- ковальне. На фиг.2 показан схематический продольный разрез устройства при среднем положении бойка в момент движения от устройства взвода к наковальне с опорой отклоняющей системы на внутреннюю поверхность корпуса коммуникации.
На фиг.1 приняты следующие обозначения:
1 - корпус коммуникации;
2- ударная система;
3- наковальня;
4- корпус ударной системы;
5- задний торец корпуса ударной системы;
6- боёк;
7- рабочая камера;
8- разгонная камера;
9- система подачи сжатого воздуха;
1 0- захват;
1 1 - устройство взвода;
1 2- системой управления гидравлической системой;
1 3- гидравлическая система;
1 4- система поджима;
1 5- отклоняющая система;
1 6- наружный корпус ударной системы;
1 7- шарнирное соединение;
1 8- рабочий торец корпуса коммуникации; 1 9- торцевой ограничитель корпуса;
20- торцевой ограничитель наковальни;
2 1 - обратный клапан;
22- устройство регулировки давления воздуха в рабочей камере;
23- система контроля оси корпуса коммуникации;
24- ось корпуса коммуникации;
25- ось рабочего органа;
26- уплотнения;
27- передний торец корпуса ударной системы;
28- диаметральный выступ;
Способ бестраншейной прокладки коммуникаций в грунте осущест- вляется следующим образом. По проектному направлению прокладки кор- пуса коммуникации в начале и конце строящегося перехода обустраивают соответственно рабочий и приемный котлованы. Из рабочего котлована по проектному направлению прокладки корпуса коммуникации перемещают ударную систему и с помощью наковальни образуют в грунте скважину путем ударного уплотнения грунта. По мере образования в грунтовом мас- сиве скважины, с помощью расположенного в рабочем котловане системы поджима прокладываемый корпус коммуникации перемещается по обра- зованной скважине вслед за ударной системой. В точке поворота скважи- ны или при необходимости корректировки направления производится от- клонение корпуса ударной системы от оси корпуса коммуникации или на- ружного корпуса ударной системы до тех пор, пока корпус коммуникации не выйдет на заданные отметки. Отклонение происходит за счет усилия прикладываемого отклоняющей системой к внутренней поверхности на- ружному корпусу ударной системы или прокладываемого корпуса комму- никации.
Устройство для бестраншейной прокладки коммуникаций в грунте (фиг. 1 ) содержит корпус коммуникации 1 и ударную систему 2 включаю- щую наковальню 3, полый корпус 4 с задним торцом 5 и размещенным в нем бойком б, разделяющим полость корпуса на рабочую 7 и разгонную 8 камеры и систему для подачи сжатого воздуха 9 в рабочую камеру 7. К заднему торцу 5 корпуса примыкает захват 10 с устройством взвода 1 1 бойка б в ударное положение. Частота перемещений захвата 1 0 (количест- во ударов в единицу времени) регулируется системой управления 12 по- средством гидравлической системы 1 3. В рабочем котловане установлена любая известная система поджима 14 корпуса коммуникации 1 . Гидрав- лическая отклоняющая система 1 5 расположена между корпусом 2 и на- ружным корпусом ударной системы 16 с противоположной от шарнирного соединения 1 7 стороны.
Возможна опора гидравлической отклоняющей системы 15 на внут- реннюю поверхностью корпуса коммуникации 1 , по возможности, ближе к заднему торцу 5 корпуса ударной системы (фиг.2). Это дает максимальное плечо рычага относительно рабочего торца 1 8 корпуса коммуникации 1 .
Со стороны торцевого ограничителя 19 корпуса 4, но вне зоны пере- мещеиия торцевого ограничителя 20 наковальни установлен обратный клапан 21 . Устройство регулировки 22 давления воздуха в рабочей камере 7 расположено в рабочем котловане и соединено с рабочей камерой 7 по- средством системы 9 подачи сжатого воздуха. Система контроля 23 рас- положения оси корпуса коммуникации 24 в пространстве установлена на корпусе 4 ударной системы 2 соосно с осью рабочего органа 25.
Уплотнения 26 расположены на цилиндрических поверхностях бой- ка б и наковальни 3 в месте контакта с поверхностью корпуса ударной системы 4. По диаметру наковальни выполнен диаметральный выступ 28. Пример работы устройства.
Ударная система 2 запускается из рабочего котлована. Возможны варианты использования ударной системы 2 в комплексе с корпусом ком- муникации 1 , либо отдельно для пробивки скважин.
Перед началом работы оператор имеет возможность регулировки длины хода бойка б в зависимости от характера грунта.
Воздух нагнетается в системе подачи сжатого воздуха 9 до давления 1 -200 атм и через устройство регулировки давления воздуха в рабочей ка- мере 22 подается в рабочую камеру 7. В рабочей камере 7 давление сжа- того воздуха воздействует на всю площадь сечения бойка б, разгоняет его и наносит удар по наковальне 3, одновременно вытесняя воздух из разгон- ной камеры 8 через обратный клапан 21 . Захват 10 перемещается устрой- ством взвода 1 1 до контакта и замыкания с бойком 6. Рабочее давление масла может достигать 350 атм. Боёк 6 взводится в ударное положение, причем в разгонной камере 8 создается разряжение воздуха. При контакте бойка б с задним торцом корпуса ударной системы 5 боек 6 отсоединяется и разгоняясь наносит удар по наковальне 3. Цикл повторяется.
Для разрушения камней и т.п. в грунте оператор увеличивает давле- ние в рабочей камере 7 устройством регулировки 22 давления воздуха в рабочей камере. Системой управления гидравлической системой 12 регу- лируется число ударов в единицу времени.
Если после удара боек 6 погрузил наковальнюЗ в грунт на столько, что захват 1 0 с устройством взвода 1 1 не дотягивается до задней стенки бойка б, то захвата бойка 6 не происходит. Ударная система 2 остается в невзведеином положении до тех пор, пока вся ударная система 2 не будет поджата системой поджима 14 к наковальне 3 корпусом коммуникации 1 и этим не допускается разрушения ударной системы от работы в холостом режиме. При изменении направления отклоняющая система 1 5 изменяет угол между осями 24 и 25, что поворачивает ударную систему 2 на шарнире 1 7 и изменяет направление ударов и направление движения корпуса комму- никации 1 .
Оператор контролирует отклонения корпуса коммуникации 1 систе- мой контроля оси корпуса коммуникации 23.
Повышена эффективность всей ударной системы, увеличена ско- рость прокладки корпуса коммуникации. Имеется возможность регули- ровки частоты нанесения ударов, энергии ударов, направления прокладки корпуса коммуникации. Длина прокладываемого корпуса коммуникации ограничивается только мощностью системы поджима и пределом разру- шения материала корпуса коммуникации на сжатие. Испытания опытного образца устройства показали, что скорость прокладки корпуса коммуни- кации ограничена только скоростью работ по наращиванию корпус ком- муникации и пневно/гидро коммуникаций. Что на порядок превышает по- казатели аналогов.
Изобретение может быть выполнено на известном промышленном оборудовании.
Источники информации, принятые во внимание:
1 . патент RU М> 2334058, МКИ E02F5/18. приоритет 01 .08.2006 г., опубл. 20.09.2008.
2. патент RU 2 1 42536, МКИ E02F5/1 8. приоритет 09. 1 2.1 997 г., опубл. 1 0. 1 2. 1 999.— прототип
3. патент RU М> 2334057, МКИ E02F5/18. приоритет 24.07.2006 г., опубл. 27.01 .2008.
4. патент RU « 2084590, МКИ E02F5/1 8. Е21 В7/00 приоритет 1 1 .05.1 994 г., опубл. 20.07. 1 997.— прототип.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ бестраншейной прокладки коммуникаций в грунте, со- гласно которому в грунтовом массиве перемещают наковальню приложе- нием к ней ударной нагрузки от ударной системы, с помощью наковальни образуют скважину путем ударного уплотнения грунта, о тл и ч а ю - щ и й с я тем, что наковальня является незакрепленной частью ударной системы с возможностью свободного внедрения в грунт при ударе.
2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с тем, что следом в обра- зованной скважине перемещают прокладываемый корпус коммуникации, к которому прикладывают усилие для его перемещения вслед за рабочим органом
3. Способ по п.2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что изменение на- правления образования скважины происходит за счет отклонения корпуса ударной системы от оси корпуса коммуникации на угол до 25°.
4. Способ по п. 3, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что отклонение корпуса ударной системы происходит с помощью отклоняющей системы опирающейся на внутреннюю поверхность прокладываемого корпуса коммуникации или наружного корпуса ударной системы.
5. Устройство для бестраншейной прокладки коммуникаций в грун- те. включающее наковальню, полый корпус с задним торцом и размещен- ным в нем бойком, разделяющим полость корпуса на рабочую и разгон- ную камеры, и системой для подачи сжатого воздуха в рабочую камеру, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в переднем торце корпуса расположена наковальня жестко незакрепленная с корпусом, с возможностью горизон- тального перемещения внедряемой части наковальни вне корпуса, а к зад- нему торцу примыкает захват с устройством взвода бойка в рабочее поло- жение.
6. Устройство по п.5, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в качестве устройства взвода использована гидравлическая система с системой управ- ления.
7. Устройство по п.5, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что часть кор- пуса ударной системы со стороны заднего торца закрыта наружным кор- пусом ударной системы, причем между задним торцом корпуса и внутрен- ней поверхностью наружного корпуса расположена отклоняющая система.
8. Устройство по п.5, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что противопо- ложный рабочей части торец корпуса коммуникации имеет систему под- жима, а устройство взвода не соединено с бойком к началу рабочего хода.
9. Устройство по п.8, о т л и а ю щ е е с я тем, что часть кор- пуса расположена внутри прокладываемого корпуса коммуникации, при- чем средняя часть корпуса опирается на рабочий торец корпуса коммуни- кации, а между задним торцом корпуса и внутренней поверхностью кор- пуса коммуникации расположена отклоняющая система.
10. Устройство по п. 9, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что отклоне- ние корпуса ударной системы происходит с помощью гидравлической от- клоня ющей системы опирающейся на внутреннюю поверхность прокла- дываемого корпуса коммуникации.
11. Устройство по п.5, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что между ци- линдрическими поверхностями бойка и наковальни, и внутренней поверх- ностью корпуса ударной системы установлены уплотнения, а в корпусе ударной системы со стороны наковальни установлен обратный клапан для удаления воздуха из разгонной камеры.
12. Устройство по п.5, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что воздух в систему подачи сжатого воздуха подается через устройство регулировки давления воздуха в рабочей камере.
13. Устройство по п.5, о т л и ч аю щ е е с я тем, что передний торец корпуса ударной системы и невнедряемый торец наковальни имеют торцевые ограничители, причем диаметр торцевого ограничителя нако- вальни больше диаметра отверстия торцевого ограничителя корпуса удар- ной системы.
14. Устройство по п.5, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что на корпу- се ударной системы установлена система контроля расположения оси кор- пуса коммуникации в пространстве.
15. Устройство по п. 5, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что диаметр наковальни превышает диаметр сечения переднего торца корпуса ударной системы, при этом по краю нерабочей поверхности наковальни выполнен диаметральный выступ, длина которого превышает длину рабочего хода наковальни.
PCT/BY2011/000004 2010-04-05 2011-04-04 Способ бестраншейной прокладки коммуникаций в грунте и устройство для его реализации WO2011123918A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BY20100515 2010-04-05
BYA20100515 2010-04-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011123918A1 true WO2011123918A1 (ru) 2011-10-13

Family

ID=44761945

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/BY2011/000004 WO2011123918A1 (ru) 2010-04-05 2011-04-04 Способ бестраншейной прокладки коммуникаций в грунте и устройство для его реализации

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2011123918A1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9115542B1 (en) * 2015-04-14 2015-08-25 GDD Associates, Trustee for Geo-diving device CRT Trust Geo-diving device
RU2675614C1 (ru) * 2018-03-06 2018-12-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук Способ ударного бурения
US11306544B2 (en) 2020-04-14 2022-04-19 Saudi Arabian Oil Company Well pad construction system and methods

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1171587A1 (ru) * 1983-12-21 1985-08-07 Фрунзенский политехнический институт Устройство дл образовани скважин
SU1263770A1 (ru) * 1985-04-10 1986-10-15 Львовский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола Устройство дл проходки горных выработок при бестраншейной прокладке трубопроводов
FR2607531A1 (fr) * 1986-12-02 1988-06-03 Delbaere Gilles Dispositif de forage de sol agissant selon un axe sensiblement horizontal
RU2084590C1 (ru) * 1994-05-11 1997-07-20 Институт горного дела СО РАН Способ проходки криволинейной скважины и устройство для его осуществления

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1171587A1 (ru) * 1983-12-21 1985-08-07 Фрунзенский политехнический институт Устройство дл образовани скважин
SU1263770A1 (ru) * 1985-04-10 1986-10-15 Львовский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола Устройство дл проходки горных выработок при бестраншейной прокладке трубопроводов
FR2607531A1 (fr) * 1986-12-02 1988-06-03 Delbaere Gilles Dispositif de forage de sol agissant selon un axe sensiblement horizontal
RU2084590C1 (ru) * 1994-05-11 1997-07-20 Институт горного дела СО РАН Способ проходки криволинейной скважины и устройство для его осуществления

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9115542B1 (en) * 2015-04-14 2015-08-25 GDD Associates, Trustee for Geo-diving device CRT Trust Geo-diving device
RU2675614C1 (ru) * 2018-03-06 2018-12-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук Способ ударного бурения
US11306544B2 (en) 2020-04-14 2022-04-19 Saudi Arabian Oil Company Well pad construction system and methods

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4707663B2 (ja) 作動流体作動式衝撃装置による工具における応力パルス発生方法および衝撃装置。
FI104961B (fi) Painenestekäyttöinen iskuvasara
WO2011123918A1 (ru) Способ бестраншейной прокладки коммуникаций в грунте и устройство для его реализации
EP1651391B1 (en) Impact device and method for generating stress pulse therein
KR101513843B1 (ko) 공압식 다운-더-홀 드릴
EP0010075B1 (en) A demolition tool for breaking solid materials
KR20050008719A (ko) 해머링 발생 장치
EP3180478B1 (en) Hydraulically operated linear driver
RU2361996C1 (ru) Гидравлическое устройство ударного действия
RU2456424C1 (ru) Гидравлическое устройство ударного действия
CN105209709A (zh) 用于在硬地层中钻进的流动压力驱动的高频率冲击锤
CN113700074B (zh) 一种钎杆非压紧状态即可工作的液压锤
KR20080089733A (ko) 공압타격장치가 구비된 천공기
AU2013295512B2 (en) Hyper-pressure pulse excavator
KR101567835B1 (ko) 에어 바이브레이터 해머를 이용하여 항타 및 항발 작업을 병행하는 오거 크레인
EP4162141A1 (en) Method and system for diagnosing an accumulator in a hydraulic circuit
CN105297725B (zh) 一种新型射桩机及其射桩方法
CN114293915B (zh) 一种快速钻进硬岩的装置及方法
CN105350536B (zh) 一种堤坝溃口射桩机
KR102621502B1 (ko) 2000바(Bar)형 도깨비 방망이 크랙 형성장치 및 이를통한 교량받침 콘크리트구조물용 콘크리트 나비효과형 면접촉 타격력 깨기 공법
CN213330879U (zh) 一种低风压潜孔冲击器
RU2383685C1 (ru) Оголовок сваебойного молота
SU899892A1 (ru) Устройство ударного действи
Wang et al. Design of New-type Impactor Based on Combined Effect by Air-pressure and Electromagnetism
RU134956U1 (ru) Установка для проходки горизонтальных скважин

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11764969

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11764969

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1