Известно, устройство для прокладки скважин в грунте, включающее корпус с прикрепленными к его поверхности эластичными оболочками и толкающий привод (см. например, авторское свидетельство 521381, 1976 г.). Поступательное движение в данном устройстве осуществляется при помощи толкающего привода попеременным закреплением в скважине двух корпусов, посредством увеличения диаметра корпуса под действием гидравлического давления в эластичных оболочках. Причем, давление в эластичных оболочках корпуса создается подачей в них рабочей жидкости по трубам от насоса.
Основными недостатками данного устройства являются:
- необходимость обеспечения полной герметичности конструкции;
- использование высоких давлений;
- малое продавливающее усилие из-за слабого закрепления опорного корпуса в скважине;
- малая скорость продвижения.
Описанная конструкция принята в качестве прототипа, так как она является наиболее близкий к предлагаемой конструкции по назначению и принципу построения шагово-поступательного движения.
Целью настоящего работы является увеличение скорости продвижения и повышения надежности работы устройства.
Указанная цель достигается тем, что закрепление корпуса в стенках прокладываемой скважины производится посредством выдвигающихся лопаток. Выдвижение и обратная задвижка лопаток, поступательное движение всего устройства обеспечивается вращением одного приводного коленчатого вала через штоки.
На рис. 1 изображено предлагаемое устройство: а – вид сбоку, в разрезе; б – вид сбоку, в разрезе.
На рис. 2 показан принцип построения шагово -поступательного движения.
На рис. 3 показано преобразование вращательного движения в возвратно-поступательное.
Устройство для прокладки скважин в грунте ( рис. 1, 2, 3 ) состоит из трех корпусов : головного – I, среднего – II и заднего - III. Головной корпус – I выполнен в форме цилиндра, передняя часть которого переходит в конце и содержит подвижной шток – 4, с направляющим стержнем – 5, со стопорным кольцом – 6 и шарнирно закрепленными лопатками – 7, выдвигающимися в окна – 8. Средний корпус – II имеет форму цилиндра и содержит подвижный шток – 9, с направляющим стержнем – 10, со стопорным кольцом - 11 и шарнирно закрепленным лопатками – 12, выдвигающимися в окна – 13. Через средний корпус проходит шток – 4. Задний корпус – III имеет форму цилиндра и содержит двигатель – 15, который через редуктор – 16, цепную передачу – 19 и звездочки – 17 и 18, вращает колен вал – 14, который в свою очередь передвигает штоки 4 и 9 через их фигурные части 20 и 21 возвратно-поступательно между роликами 22 и 23.
При вращении колен вала – 14, возвратно-поступательное движение штоков 4 и 9 имеют противоположные направления и общая сумма их перемещений за один оборот равна четырем диаметрам колен вала и составляет один цикл работы, за который устройство продвигается вперед на расстояние равное половине диаметра. Остальные слагаемые перемещений следующие: на выдвижение и обратную задвижку лопаток головного корпуса приходится расстояние в один диаметр; лопаток среднего корпуса – два диаметра и на продвижение среднего корпуса вперед – половина диаметра. Перемещается устройство шагово-паступательным движением.
Устройство работает следующим образом (рис. 1 и рис. 2).
Двигатель - 15, через редуктор - 16, цепную передачу - 19 вращает колен вал - 14,
при этом штоки 4 и 9 приводится в возвратно-поступательное движения. Сначала с исходного положения - а шток - 4 движется в направлении вперед, шток - 9 назад, т.е. они расходятся. Движением штока 4 вперед производится задвижка лопаток - 7, а движением штока 9 назад производится выдвижение лопаток 12. Последовательность этапов обеспечивается конструкцией и различным сопротивлением грунта выдвижению и обратной задвижке лопаток и показана по рисунке 2.
Выдвижением лопаток 12 происходит закрепление среднего корпуса II в скважине. Дальнейшее расхождение штоков 4 и 9 приводит к повреждению головного корпуса - I вперед относительно среднего корпуса II, т.е. головной корпус I продвигается вперед, опираясь на лопатки 12, вдавливается в грунт и прокладывает скважину на длину 4.
Дальнейшее вращение колен вала 14 приводки к изменению направления поступательного движения штока 4 и 9 на обратное, т.е. они начинают сходится. При
этом сначала штоком 9 задвигаются лопатки 12, затем шток 4 выдвигает лопатки 7, закрепляя тем самым головной корпус I в стенках скважины. Далее движением штока 9 вперед средний корпус продвигается вперед, подтягивается к головному корпусу I, опираясь на лопатки 7.
На этом цикл движения замыкается и снова начинается с этапа 2.
За один цикл устройства продвигается вперед в скважине на расстояние равное радиусу колен вала. Задний корпус III в процессе работы устройства перемещается возвратно-поступательно с продвижением вперед.
Конструкцией предусмотрена краткость расстояний как между лопатками одного корпуса, так и между лопатками головного и среднего корпусов. Это расстояние связано с расстоянием поступательного перемещения – 4 так, что по ходу устройства все лопатки идут след в след.
Предлагаемая конструкция «Устройство для прокладки скважин в грунте» относится к области строительства дренажных систем, в частности, к строительству рисовых мелиоративных систем с вертикальным дренажом, преимущественно для прокладки кротовых дрен.
Преимуществами предложенного устройства для прокладки скважин в грунте являются:возможность использования данного устройства на грунтах разного механического состава;повышение надежности устройства т.к. отпадает необходимость следить за обеспечением полной герметичности конструкции.
Экономический эффект от использования предлагаемого устройства определить не представляется возможным т.к. заявляемое изобретение находится в стадии разработки эскизной технической документации.
Устройства для прокладки скважин в грунте, включающее толкающий привод и перемещающееся шагово-поступательным движением, отличающееся тем, что с целью увеличения скорости проходки и повышения надежности работы устройства закрепления корпуса в стенках прокладываемой скважины производится с помощью выдвигающихся из корпуса лопаток, причем выдвижение и обратная задвижка лопаток, а также поступательное движение всего устройства обеспечивается вращением одного приводного коленчатого вала через штоки.
Литература:
- Устройство для образования скважин в грунте - Официальный бюллетень «Открытия, изобретения, промышленные образцы и товарные знаки». - МКИ: ЕО215/18, а.. с. 523164, за 1976 г.
- Устройство для скважин в грунте, Официальный бюллетень «Открытия, изобретения, промышленные образцы и товарные знаки». - МКИ УО215/18, а.с.502097 за 1976 г.
- Устройство для образования скважин в грунте. Официальный бюллетень «Открытия, изобретения, промышленные образцы и товарные знаки». - МКИ ЕО 215/18, а.с. 717235 за 1980 г.
