L международная выставка-презентация
научных, технических, учебно-методических и литературно-художественных изданий
УШИРИТЕЛЬ СКВАЖИНЫ
| Название | УШИРИТЕЛЬ СКВАЖИНЫ |
|---|---|
| Разработчик (Авторы) | Преснов Олег Михайлович, Евгенова Валентина Сергеевна |
| Вид объекта патентного права | Изобретение |
| Регистрационный номер | 2716628 |
| Дата регистрации | 13.03.2020 |
| Правообладатель | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" |
| Область применения (класс МПК) | E21B 7/30 (2006.01) E21B 10/32 (2006.01) |
Описание изобретения
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при создании уширений в скважинах под буронабивные сваи, возводимые преимущественно в слабых грунтах. Технический результат заключается в упрощении и облегчении конструкции уширителя. Уширитель скважины содержит породосжимающие элементы, установленные с возможностью формирования уширения скважины уплотнением грунта посредством вдавливания породосжимающих элементов при передаче им усилия. Уширитель содержит штангу с рукояткой и несущей пятой, передаточный стержень, жестко закрепленный на штанге, опорный диск, размещенный на несущей пяте с возможностью поворота вокруг штанги, на опорном диске шарнирно установлены два диаметрально расположенных дугообразных породосжимающих элемента и ограничители их поворота относительно осей шарниров. Дугообразные породосжимающие элементы выполнены в виде двойных металлических дуг, включающих каплеобразные замкнутые части с перемычками жесткости, контактирующие с грунтом, и хвостовые дугообразные части, взаимодействующие с передаточным стержнем при его повороте. В зоне перехода каплеобразной замкнутой части в хвостовую дугообразную часть к ним присоединены с вогнутой стороны втулки шарниров. 7 ил.
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при создании уширений в скважинах под буронабивные сваи, возводимые преимущественно в слабых грунтах.
Известен фундаментный бур, выполненный с возможностью бурения и уширения скважины, содержащий раздвижную штангу с верхней перекладиной, две породоразрушающие пластины, диаметрально расположенные и фиксируемые на штанге с возможностью изменения угла наклона пластин в вертикальной плоскости по отношению к горизонтальному их положению с помощью шарнирно закрепленных на штанге тяг, накопитель грунта и бур, при этом выдвижная часть штанги соединена с накопителем грунта (патент РФ №167751 U1, дата приоритета 11.07.2016, дата публикации 10.01.2017, автор Родионов А.В., RU).
Недостатками аналога являются: нарушение структуры грунта основания резанием породы, что влечет за собой потерю несущей способности околосвайного грунта и самой буронабивной сваи, а также повышенные трудозатраты для поднятия и опускания бура.
Известен расширитель скважин, содержащий два коаксиально расположенных вала с размещенными на них скользящей и фиксированной на внутреннем валу муфтами, к которым шарнирно прикреплен пантографный механизм, снабженный элементами, формирующими уширение скважины, и стабилизаторы осевого положения. Оба коаксиально расположенных вала выполнены с возможностью взаимной фиксации и соединения с бурильным валом буровой установки. Пантографный механизм содержит породосжимающие элементы в виде шаровых сегментов, установленные с возможностью формирования уширения скважины уплотнением грунта посредством вдавливания породосжимающих элементов при продольном перемещении от гидропривода наружного вала (патент РФ №2655280 С1, дата приоритета 06.07.2017, дата публикации 24.05.2018, авторы: Преснов О.М. и др., RU).
Недостатками прототипа являются высокая энергозатратность и сложность устройства, обусловленные наличием пантографного механизма, а также использованием буровой установки для передачи поворотных и поступательно направленных усилий.
Технической проблемой, решаемой изобретением, является создание упрощенной облегченной конструкции уширителя скважины, обеспечивающей выполнение уширений путем уплотнения грунта без использования буровой установки и пантографного механизма.
Для решения технической проблемы предложен уширитель скважины, содержащий породосжимающие элементы, установленные с возможностью формирования уширения скважины уплотнением грунта посредством вдавливания породосжимающих элементов при передаче им усилия. Новым является то, что уширитель содержит штангу с рукояткой и несущей пятой, передаточный стержень, жестко закрепленный на штанге, опорный диск, размещенный на несущей пяте с возможностью поворота вокруг штанги, на опорном диске шарнирно установлены два диаметрально расположенных дугообразных породосжимающих элемента и ограничители их поворота относительно осей шарниров, при этом дугообразные породосжимающие элементы выполнены в виде двойных металлических дуг, включающих каплеобразные замкнутые части с перемычками жесткости, контактирующие с грунтом, и хвостовые дугообразные части, взаимодействующие с передаточным стержнем при его повороте, а в зоне перехода каплеобразной замкнутой части в хвостовую дугообразную часть к ним присоединены с вогнутой стороны втулки шарниров.
На фиг. 1 схематично представлена конструкция заявляемого уширителя скважины в состоянии покоя, общий вид; на фиг. 2 - то же, при выполнении уширения, общий вид; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4а, 4б, 4в - уширитель в промежуточных рабочих состояниях, разрез; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 2.
Заявляемый уширитель скважины выполнен облегченной конструкцией с возможностью формирования уширения скважины уплотнением грунта посредством вдавливания дугообразных породосжимающих элементов 1 при передаче усилия от крутящего момента. При этом уширитель скважины содержит штангу 2 с рукояткой 3 и несущей пятой 4, передаточный стержень 5, жестко закрепленный на штанге 2, опорный диск 6, размещенный на несущей пяте 4 с возможностью поворота вокруг штанги 2. На опорном диске шарнирно установлены два диаметрально расположенных дугообразных породосжимающих элемента 1 и ограничители 7 их поворота относительно осей шарниров 8, выполненных, например, в виде шпилек с гайками. Дугообразные породосжимающие элементы 1 выполнены в виде двойных металлических дуг, жестко соединенных с шарнирными втулками 9 и имеющих каплеобразные замкнутые части 10 с перемычками жесткости 11, контактирующие с грунтом, и хвостовые дугообразные части 12, взаимодействующие с передаточным стержнем 5 при его повороте. При этом шарнирная втулка 9 соединена с дугообразным породосжимающим элементом 1 в зоне перехода каплеобразной замкнутой части 10 в хвостовую дугообразную часть 12.
Заявляемый уширитель скважины используется следующим образом. Уширитель опускают в пробуренную скважину в положении, показанном на фиг. 1 и фиг. 3, на необходимую для выполнения уширения глубину. Передаточный стержень 5, жестко закрепленный на штанге 2, при ее повороте с помощью рукоятки 3 давит на внутреннюю поверхность каплеобразной замкнутой части 10 дугообразных породосжимающих элементов 1, поворачивая их против часовой стрелки вокруг оси Б шарнира 8. За этим следует движение каждой каплеобразной замкнутой части 10 в сторону грунта и уплотнение породы. В определенный момент времени передаточный стержень 5 перестанет контактировать с внутренней поверхностью каплеобразной замкнутой части 10 и провернется вокруг оси А штанги 2, как показано на фиг. 4а, пока не упрется во внешнюю поверхность хвостовой дугообразной части 12 породосжимающего элемента 1. В этом положении уплотнение грунта возобновится. Когда поворот дугообразного породосжимающего элемента 1 вокруг оси Б шарнира 8 ограничится упором в ограничитель 7, как показано на фиг. 4б, усилие при повороте передаточного стержня 5 перераспределится на поворот самого диска 6. Диск 6 вместе с дугообразными породосжимающими элементами 1 повернется вокруг оси А штанги 2, как показано на фиг. 4в, что также повлечет за собой уплотнение грунта с уширением скважины. После полного поворота диска 6 вокруг оси А штанги 2 уширение будет завершено (фиг. 5). Затем следует повернуть передаточный стержень 5 против часовой стрелки. Передаточный стержень 5 надавит на внутреннюю поверхность хвостовой дугообразной части 12 и повернет дугообразные породосжимающие элементы 1 по часовой стрелке вокруг оси Б шарнира 8, пока не вернется в исходное состояние (фиг. 3). Уплотнение грунта может быть выполнено за один цикл, который состоит из поворота сначала по часовой стрелке (для уплотнения грунта), а затем против часовой стрелки (для возвращения уширителя в исходное состояние). После этого цикла уширитель может быть извлечен из скважины.
Технический результат, получаемый при использовании изобретения, заключается в расширении арсенала технических средств, используемых для уширения скважин путем уплотнения грунта без использования сложных механизмов за счет создания упрощенной облегченной конструкции уширителя скважины.
Формула изобретения
Уширитель скважины, содержащий породосжимающие элементы, установленные с возможностью формирования уширения скважины уплотнением грунта посредством вдавливания породосжимающих элементов при передаче им усилия, отличающийся тем, что уширитель содержит штангу с рукояткой и несущей пятой, передаточный стержень, жестко закрепленный на штанге, опорный диск, размещенный на несущей пяте с возможностью поворота вокруг штанги, на опорном диске шарнирно установлены два диаметрально расположенных дугообразных породосжимающих элемента и ограничители их поворота относительно осей шарниров, при этом дугообразные породосжимающие элементы выполнены в виде двойных металлических дуг, включающих каплеобразные замкнутые части с перемычками жесткости, контактирующие с грунтом, и хвостовые дугообразные части, взаимодействующие с передаточным стержнем при его повороте, а в зоне перехода каплеобразной замкнутой части в хвостовую дугообразную часть к ним присоединены с вогнутой стороны втулки шарниров.
Медаль Альфреда Нобеля