устройство грунтопроходное для образования скважин

Формула изобретения

Устройство грунтопроходное для образования скважин, включающее мотор-редуктор, выходной вал которого связан с рабочим органом, выполненным в виде консольного вала с последовательно установленными на нем эксцентриковыми коническими и цилиндрическими секциями, имеющими свободно вращающиеся вальцы, смещенные под углом к продольной оси вала с возможностью контактирования с грунтом, расположенные между вальцами уплотнительные элементы, отличающееся тем, что вальцы установлены с возможностью вращения при контакте с грунтом в сторону, противоположную направлению вращения вала рабочего органа, с одинаковым передаточным отношением, а эксцентриситеты цилиндрических секций равны наибольшему эксцентриситету конических секций.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для устройства скважин без выемки грунта.

Известно устройство для образования скважин в грунте, включающее двигатель, рабочий орган, выполненный в виде последовательно установленных на валу конических и цилиндрических секций с возможностью винтового обкатывания по стенке скважины [1]

Недостатком известного устройства является отсутствие в секциях свободно вращающихся вальцов, контактирующих с грунтом. Это является причиной разрушения стенок скважины.

Наиболее близким техническим решением к предполагаемому является устройство для образования скважин в грунте, включающее мотор-редутор, выходной вал которого связан с рабочим органом, выполненным в виде консольного вала с последовательно установленными на нем эксцентриковыми коническими и цилиндрическими секциями, имеющими свободно вращающиеся вальцы, смещенные под углом к продольной оси вала и контактирующие с грунтом, расположенные между вальцами уплотнительные элементы [2]

Недостатком известного устройства является то, что величина эксцентриситетов цилиндрических вальцов (секций) больше, чем наибольший эксцентриситет конических вальцов (секций), что приводит к увеличению угла конусности вальцов и крутящего момента на валу рабочего органа.

Другим недостатком известного устройства является то, что при контакте с грунтом вальцы вращаются неравномерно в направлении, противоположном направлению вращения вала рабочего органа. Это является причиной неравномерности шага завинчивания и снижает устойчивость устройства.

Указанные недостатки снижают эксплуатационные качества устройства.

Цель изобретения повышение эксплуатационных качеств устройства путем стабилизации шага завинчивания вальцов и уменьшения углов их конусности.

Указанный технический результат достигается тем, что при контакте с грунтом вальцы вращаются противоположно направлению вращения вала рабочего органа с одинаковым передаточным отношением, равным передаточному отношению конической секции с наибольшим диаметром, а эксцентриситет каждой цилиндрической секции равен наибольшему эксцентриситету конических секций.

При завинчивании в грунт каждая коническая и цилиндрическая секция работает как волновой редуктор, а именно как одноволновая фрикционная передача с неподвижным жестким колесом: вал рабочего органа играет роль генератора, вальцы -подвижного гибкого колеса, грунт неподвижного жесткого колеса. В этом случае передаточное отношение i волновой передачи определяется выражением i= d/2e, где d и e соответственно средний диаметр и эксцентриситет вальца. В известных технических решениях секции рабочего органа имеют разные передаточные отношения и неустойчивый шаг завинчивания. Соблюдение для всех секций условия i=n/n₁=(d/2e)_max=const стабилизирует шаг рабочего органа.

Цилиндрические вальцы (секции) играют роль направляющего, обеспечивая прямолинейность проходки. Они также служат для обратного хода, имея постоянный контакт со стенкой скважины: при реверсировании рабочего органа конические секции работают вхолостую, так как не контактируют с грунтом.

Увеличение эксцентриситета цилиндрических секций по сравнению с наибольшим эксцентриситетом конических секций приводит к увеличению угла конусности рабочего органа, так как при одинаковом диаметре скважины длина конусной части рабочего органа уменьшается на величину, равную суммарной длине цилиндрических секций. Это приводит к увеличению крутящего момента на валу рабочего органа и потребляемой энергии.

При сравнении известного технического решения с предложенным последнее имеет следующие отличительные признаки все конические и цилиндрические секции имеют одинаковое передаточное отношение, равное передаточному отношению конической секции с наибольшим диаметром; эксцентриситет каждой цилиндрической секции равен наибольшему эксцентриситету конической секции.

На фиг. 1 показан общий вид устройства, на фиг. 2 схема работы конических и цилиндрических секций.

Устройство грунтопроходное для образования скважин включает мотор-редуктор 1, рабочий орган в виде консольного вала 2, установленные на валу 2 конические 3 и цилиндрические 4 секции с вальцами 5, смещенные под углом к продольной оси вала 2 и контактирующие с грунтом 6, расположенные между вальцами уплотнительные элементы 7.

Устройство работает следующим образом.

Крутящий момент от редуктора 1 передается валу 2 рабочего органа. При вращении вала 2 конические 3 и цилиндрические 4 секции формируют скважину 6. При этом вальцы 5 вращаются противоположно направлению вращения вала 2 с постоянным передаточным отношением.

Испытания опытных образов грунтопроходных машин показали возможность осуществления предложенного технического решения.

Источники информации

Устройство для образования скважин в грунте. А.с. СССР N 606957 кл. E 02 F 5/18, 15.05.1978.

Устройство для образования скважин в грунте. А.с. СССР N 1765313 кл. E 02 F 5/16, 30.09.1992.