Вакуумный грунтонос

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1)5 6 01 й 1/04, Е ОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ЩЯлрт. -. д ф ТОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ А инженернон при инже х, М. Недра я к технике ологических ойствам для кучепластичвыше уровня бретения зай грунтонос ике проких изывам для пластиче уровня(57) Использование: относитспроизводства инженерно-геизысканий, в частности к устротбора монолитов мягко- и тен ых грунтов из скважин ниже иподземных вод, Сущность изоключается в том, что вакуумнь Изобретение относится к тех изводства инженерно-геологиче сканий, в частности к устройс отбора монолитов мягко- и текуч ных грунтов из скважин ниже и вы подземных вод.Наиболее близким известны ем к заявляемому изобретению я куумный грунтонос, включающи башмак, грунтоприемную гильзу, торцевым центральным проходн стием и тарельчатый клапан, раз под крышкой на приводном штоке ностью осевого перемещения (с Б.М, Бурение скважин при инже логических изысканиях. - М., "Не с.299, рис. 72), при этом на шток лены направляющий диск под к м решенивляется вай корпус,крышку с ым отвермещенный с возможм. Ребрик не рно-геодра", 1973е закреплапаном и.Я 2, 1767383 А 1 снабжен направляющей втулкой с кронштейном, установленным на крышке с зазором .по отношению к продолжению наружной поверхности корпуса, а клапан выполнен сплошным в поперечном сечении и установлен с зазором по отношению к внутренней поверхности корпуса, причем крышка со стороны проходного отверстия выполнена с заостренной кромкой, шток клапана размещен во втулке, а клапан, проходное отверстие и кронштейн выполнены с такими размерами, что площади рабочей поверхности клапана, проходного отверстия, зазора между клапаном и внутренней поверхностью корпуса и зазора между кронштейном и продолжением наружной поверхности корпуса равны между собой, 3 ил. упорный диск над крышкой, клапан и направляющий диск по размерам равны внутреннему диаметру корпуса, а упорный диск - наружному диаметру крышки, причем клапан, направляющий и упорный диски имеют проходные отверстия, размещенные за пределами проходного отверстия крышки.Недостатками йзвестного грунтоноса являются:- нарушение естественной структуры грунтов в отбираемых монолитах из-за затрудненного выхода воздуха, воды и жидко- текучей массы через проходные отверстия направляющего диска, клапана, крышки и упорного диска со сравнительно малым проходным сечением, но соизмеримым с обьемом выходящих из грунтоноса воздуха, воды и разжиженного грунта;- усложнение конструкции грунтоноса; - повышение требований к точности изготовления сопрягаемых деталей; корпуса с клапаном и направляющим диском;- сложность и трудоемкость очистки узла клапана и деталей грунтоноса от налипшего грунта перед. очередным отбором монолитадля их надежной работы (создание вакуума).Наличие этих недостатков снижает качество отбора монолитов и ухудшает эксплуатационные характеристики известного грунтоноса.Целью настоящего изобретения является повышение качества отбора монолитов и улучшение эксплуатационных характеристик грунтоноса.Эта цель достигается тем, что, в отличие от известного технического решения, в заявляемом вакуумном грунтоносе, включающем корпус, башмак, грунтоприемную гильзу, крышку с центральным проходным отверстием и тарельчатый клапан, размещенный под крышкой на приводном штоке, проходящем через проходное отверстие с возможностью осевого перемещения и имеющем ограничитель хода, клапан выполнен сплошным в поперечном сечении и имеет зазор по отношению к внутренней поверхности корпуса, проходное отверстие по периметру со стороны клапана имеет заостренную кромку, а шток размещен в направляющей втулке, закрепленной на крышке с помощью кронштейна, имеющем зазор по отношению к продолжению наружной поверхности корпуса, при этом клапан, проходное отверстие и кронштейн имеют размеры, при которых площади рабочей поверхности клапана, проходного отверстия, зазора между клапаном и внутренней поверхностью корпуса и зазора между кронштейном и продолжением наружной поверхности корпуса равны между собой,Указанная совокупность признаков заявляемого технического решения отличает его от прототипа и обуславливает соответствие предложенного технического решения критерию "новизна",Поскольку известных технических решений со сходными признаками не обнаружено, можно сделать вывод, что заявляемое техническое решение обладает существенными отличиями и новизной, т.е. новой совокупностью конструктивных элементов, выражающейся в наличии новых узлов и деталей в сравнении с прототипом и находя- щихся во взаимосвязи с другими узлами и деталями грунтоноса, обеспечивающих достижение нового положительного эффекта. На фиг,1 изображен грунтонос; фиг.2 и3 - схемы оптимального соотношения элементов грунтоноса с разным конструктивным выполнением клапана и проходного5 отверстия.Вакуумный грунтонос состоит, из корпуса 1, башмака 2, грунтоприемной гильзы 3,крышки 4 с центральным проходным отверстием 5 и тарельчатого клапана 6, разме 10 щенного под крышкой на приводном штоке7, проходящем через проходное отверстие5,Для упрощения конструкции грунтоноса и очистки крышки 4 и проходного отвер 15 стия 5 от грунта после отбора монолитовприводной шток 7 размещен в направляющей втулке 8, закрепленной на крышке 4 спомощью кронштейна 9.Для гарантированного открытия про 20 ходного отверстия 5 при погружении грунтоноса в грунт и его закрытия приизвлечении и подъеме грунтоноса с монолитом приводной шток 7 в направляющейвтулке 8 размещен с возможностью осевого25 знакопеременного перемещения и выполнен с ограничителем 10 хода нижнего положения,Для предотвращения нарушения естественной структуры грунтов во время отбо 30 ра монолитов путем создания наиболееоптимальных условий для выхода из корпуса 1 воздуха, воды и жидкотекучей массы,способствующих исключению противодавления на монолиты, между клапаном 6 и35 внутренней поверхностью корпуса 1 выполнен зазор 11, а между кронштейном 9 ипродолжением наружной поверхности корпуса 1 - зазор 12, при этом клапан 6, проходное отверстие 5 и кронштейн 9 имеют40 размеры, при которых рабочая площадь(Якл) клапана 6, площадь (50) проходного отверстия 5, площадь (Яз 1) зазора между клапаном 6 и внутренней поверхностьюкорпуса 1 и площадь (Яз 2) зазора между45 кронштейном 9 и продолжением наружнойповерхности корпуса 1 равны между собой,т.е. Якд = Яо = Зз 1 = Яз 2 (1)-22 2 2О О О О О О50 Окн - Окр (2)где Окл, Ош, Оо, Окв, Окн и Окр - диаметрысоответственно клапана, штока, проходногоотверстия, внутренней поверхности корпуса, наружной поверхности корпуса и кронш 55 тейна, мм,Для того, чтобы клапан 6 не проваливался в и роходное отве рстие 5 его диаметр (Ол)должен незначительно превышать диаметр(Оо+5) - Ощ = Оо - Ощ = Оке - (Оо+2 2,2 2 5) = Окн - Окр, (4)Для надежной герметизации полости корпуса 1 при перекрытии клапаном 6 проходного отверстия 5 клапан 6 имеет обрезиненную поверхность, а проходное отверстие 5 имеет по периметру со стороны клапана заостренную кромку 13.Работает грунтонос следующим образом.Грунтонос приводным штоком 7 закрепляют на буровой штанге, опускают в скважину и погружают в забой. При погружении грунтоноса режущее лезвие башмака 2 вырезает из грунта монолит, который поступает в полость грунтоноса, В начальный момент погружения грунтоноса приводной шток 7 перемещается в направляющей втулке 8 вниз до упора в ограничитель 10, отво- дит тарельчатый клапан 6 от крышки 4 и открывает ее проходное отверстие 5, которое остается открытым в течение всей операции погружения грунтоноса, При этом воздух, вода и жидкотекучая масса через зазор 11 между клапаном 6 и внутренней поверхностью корпуса 1, проходное отверстие 5 крышки 4 и зазор 12 между кронштейном 9 и продолжением наружной поверхности корпуса 1, являющимся стенкой скважины, свободно выходят из грунтоноса наружу, без нарушения естественной структуры грунта в отобранном монолите. После погружения грунтоноса на глубину, при которой нарушенный слой грунта на забое окажется выше верхнего торца грунтоприемной гильзы 8 грунтонос поднимают за приводной шток 7 на дневную поверхность. В начальный момент подъема грунтоноса приводной шток 7 перемещается в направляющей втулке 8 вверх до упора клапана 6 в заостренную кромку 13 крышки 4, герметично перекрывает ее проходное отвертие 5 и остается в этом положении в течение всей операции подъема грунтоноса, При этом открытие и закрытие проходного отверстия 5 происходит одновременно соответственно с погружением и подъемом грунтоноса, не требует вмешательства буровика и гарантируется качество отбора монолита,На поверхности скважины с грунтоноса отсоединяют башмак 2, разгерметизируют корпус 1 путем незначительного утапливания приводного штока 7 и извлекают грунтоприемную гильзу 3 с монолитом, отсоединяют крышку 4 и очищают от грунта клапан 6, проходное отверстие 5 и полость корпуса 1, При этом очистка грунтоноса от грунта не вызывает затруднений,Затем грунтонос собирают и аналогичным образом производят отбор очередного монолита,Использование изобретения упрощает конструкцию грунтоноса, упрощает и ускоряет технологию отбора монолитов, повышает сохранность естественной структуры грунтов в отбираемых монолитах, упрощает и ускоряет очистку деталей грунтоноса от грунта и т.о. позволяет повысить качество отбора монолитов, улучшить эксплуатационные характеристики грунтоноса и получить определенный технико-экономический эффект,Формула изобретения Вакуумный грунтонос, включающий корпус, башмак, грунтоприемную гильзу, крышку с центральным проходным отверстием и тарельчатый клапан, размещенный под крышкой на приводном штоке, проходящем через проходное отверстие с возможностью осевого перемещения и имеющем ограничитель хода, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества отбора монолитов и улучшения эксплуатационных характеристик, грунтонос снабжен направляющей втулкой с кронштейном, установленным на крышке с зазором по отношению к продолжению наружной поверхности корпуса, а клапан выполнен сплошным в поперечном сечении и установлен с зазором по отношению к внутренней поверхности корпуса, причем крышка со стороны проходного отверстия выполнена с заостренной кромкой, шток клапана размещен во втулке,а клапан, проходное отверстие и кронштейн выполнены с такими размерами, что площади рабочей поверхности клапана, проходного отверстия, зазора между клапаном и внутренней поверхностью корпуса и зазора между кронштейном и продолжением наружной поверхности корпуса равны междусобой,1767383 У/Юр б УЮю /И, фХФи ХР Юе Я 7 Составитель ВДенисенкоор С.Кулакова Техред М.Моргентал Корректор О.Юрковец роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 3543 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по иэо 113035, Москва, Ж, РаПодписноетениям и открытиям при ГКНТ кая наб., 4/5