Устройство для разрушения мерзлых грунтов

СОК)3 СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5 И 5 Е 02 Е 5/32 САНИЕ ИЗОБРЕТ К АВТ изобретения - снижение энергоемкости разрушения грунта. Устройство для разрушения мерзлых грунтов содержит рабочии орган для проведения опережающей скважины и кольцевой нож, Рабочий орган выполнен в виде полого корпуса с винтовой нарезкой элементом герметизации скважины и выхлопные отверстия, Полость рабочего органа связана с источником сжатого газа, Кольцевой нож установлен коаксиально относительно рабочего органа. Витки винтовой нарезки выполнены с постоянно увеличивающимся наружным диаметром в направлении от нижнего конца. Выхлопные отверстия размещены непосредственно на предпоследнем витке винтовой нарезки. леднем витке винтовой нарезки 6. В корпусе рабочего органа 2, в месте расположения выхлопных отверстий 7 выполнена полость 8, на уровне которой полая штанга 1 снабжена отверстиями 9, сообщающими источник сжатого газа с полостью 8 посредством коаксиального зазора 10 между полой штангой 1 и трубой 11. В зазоре между внутренней и внешней поверхностями рабочего органа 2 и штанги 1 соответственно расположены жестко связанные с рабочим органом 2 трапецеидальные выступы 12 механизма ограничения величины осевой нагрузки на породоразрушающий наконечник 3. Этот механизм содержит поршеньковые фиксаторы 13 с трапецеидальной верхней частью и с демпфирующими отверстиями 14. Фиксаторы 13 вставлены поршеньковой частью с возможностью вертикального перемещения в цилиндричеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Саратовский политехнический инсти(56) Авторское свидетельство СССРМ 840260, кл, Е 02 Р 5/32, 1981.Авторское свидетельство СССРМ 1089210, кл, Е 02 Г 5/32, 1984.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ(57) Изобретение относится к разработкегрунтов и может быть использовано, в частности, для рыхления грунтов при строительстве различных сооружений. Цель Изобретение относится к разработке грунтов и может быть использовано, в частности, для рыхления грунтов при строительстве различных сооружений.Цель изобретения - снижение энергоемкости разрушения грунта.На фиг.1 изображено устройство, общий вид; на фиг.2 - узел на фиг,1, частичный разрез; на фиг.3 - сечение А - А на фиг.2.Устройство для разрушения мерзлых грунтов состоит иэ штанги 1, рабочего органа 2 с породораэрушающим наконечником 3. Рабочий органа 2 соединен с штангой 1 посредством тел 4 качения и уплотнительных элементов 5 и имеет на внешней поверхности винтовую нарезку 6, витки которой выполнены с постоянно увеличивающимся наружным диаметром в направлении от нижнего конца, а выхлопные отверстия 7 -дазмещены непосредственно на предпосЖ 1654471 А 1ские стаканы 15, жестко закрепленные на штанге 1 и соединенные в нижней части замкнутым трубопроводом 16, и который встроены обратные клапаны 17, разделяющие между собой полости цилиндрических стаканов 15, относящихся к различным поршеньковым фиксатором 13. Все зазоры, полости и замкнутый трубопровод 16 заполнены рабочей жидкостью 18. Количество поршеньковых фиксаторов 13 в два раза превышает количество трапецеидальных выступов 12, Полая штанга 1 установлена по оси обсадной трубы 19 с кольцевым ножом 20.,Устройство для разрушения мерзлых грунтов работает следующим образом.Устройство, полая штанга 1 которого установлена, например, в направляющих с внутренней резьбой под винтовую нарезку рабочего органа 2. опускается на грунт. Прикладывая с помощью привода крутящий момент к полой штанге 1, осуществляют ввинчивание рабочего органа 2, а благодаря создаваемому ей осевому усилию - заглубление породораэрушающего наконечника 3 в грунт, Вращение рабочего органа 2 происходит совместно с полой штангой 1, так как ее трапецеидальные выступы 12 упираются в грапецеидальные верхние части пор пеньковых фиксаторов 13. При осложнении гр нтовых условий. т.е. при встрече рабочим органом, например, скального включени, сопротивление грунта внедрению породо разрушающего наконечника 3 во.:растает, увеличивая трение нарезки б о грунт .1 все более тормозя рабочий орган 2 о 1 носи: ельно полой штанги 1. Выступы 12 рабочего органа 2 сдвигают поршеньковые фиксато ры 13 в крайнее нижнее положение, рабочая жидкость через обратные клапаны 17, настроенные на определенное давление, соответствующе. максимально допустимой осевой нагрузке на породоразрушающии наконечник 3, попадает в полости цилиндрических стаканов 15 последующих поршеньковых фи . аторов 13, переводя их в верхнее положение. На пути к трапецеидальным верхним частям новых поршеньковых фиксаторов 13 выступы 12 рабочего органа 2 стравливают с определенным усилием рабочую жидкость 18 через демпфирующие отверстия 14 в соседние отсеки, чем достигается постоянная осевая нагрузка на породораэрушающий наконечник 3 и плавность работы устройства.При встрече выступов 12 рабочего ар ана 2 с новыми поршеньковыми фиксаторами 13 цикл повторяется, т,е. вращение рабочего органа 2 остается замедленным по сравнению с вращением полой штанги 1,5 10 15 ".0 35 40 45 50 55"ел до.тигается меньшая скорость проходки и снижение осевой нагрузки на породораэрушающий наконечник 3. При ввинчивании рабочего органа 2 в грунт винтовая канавка ма стенке лидерной скважины все более расширяегся и углубляется по мере ввинчивания витков винтовой нарезки 6 с постепенно увеличивающимся наружным диаметром, т.е, повышается напряжение грун та, которое достигает максимальной величины при внедрении последних двух витков, образуя область напряжений - зону В (фиг.1). Столб грунта, образующийся внутри гголой штанги, в процессе проходки лидерной скважины может удаляться любым из числа известных способов, например с помощгло груэоподьелных устройств. Одновре;ленво с проходкой лидерной скважины осуще твляется силовое воздействие на грун- кольцевым нежон 20 обсадной трубы 19, создавая им напряжения в грунте - зона Г. Посл проходки лидернои скважины на установленную глуб,;ну рыхления и внедрения в грунт кольцевого ножа 20 осуществляют подачу сжатого газа от его источника, например компрессора высокого давления, через коаксиальный зазор О, отверстия 9 и г.лость 8 к выхлопным отверстиям 7, через кс орые он попадает в камуфлетные полости, м хлнически образованные винтовой нарг. кой б ивляющиеся концентраторами напряжений, так как имеют острый угол при спей вершине и образованы в предваритг льно напряженном грунте. Грунт при такой форме камуфлетных полостей разрушается поддействием растягивающих напржений, которые в два-три раза меньше продел ных напряжений на сжатие. Сжапгый газ давит на наклонные стенки камуфлетной полости, раздвигая их, образуя трещины и разрушаярунт, Причем последним витком винтовой нарезки б, действующим как защитный экран, осуществляют герметизацию зоны выхлопа сжатого газа, т.е. перекрывая зазоры между боковой поверхностью скважины и корпусом устройства, ликвидирую непроизводительные угечки сжатого газа при выхлопе.Формула изобретения Устроиство для разрушения мерзлых грунтов, в кл ючающее рабочий орган для проведения опережающей скважины, выполненный в виде полого корпуса с винтовой нарезкой, элементом герметизации скважины и выхлопными отверстиями, полость которого связана с источником сжатого газа, и коаксиально установленный относительно него кольцевой нож, о т л ич а ю щ е е с я тел, что, с целью снижения энергое,лкости разрушения грунта, виткивинтовой нарезки выполнены с постепеннп увеличивающимся наружным диаметром в направлении от нижнего конца, а выхлопные отверстия размещены напосредствен.но на предпоследнем витке в нтовой нарезки,и ГКНТ ССС ар роиэвод ен вквэ 1936 ВНИИПИ Го Тираж 393 Подписноенного комитета по изобретениям и открыти3035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 здательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул,Гагарина,