Оборудование для зондирования слабых грунтов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 663175 А 09 5)5 Е 21 В 17/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР" И ЕНА ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯВТОРСКОУУ СВИДЕТЕЛЬСТВУаааай 1(71) Калининский политехнический институт (72) Г.З, Мазанов(56) Фишман И,Л, и др. Описание бурового станка БСВ-З, М.: Недра, 1968, с, 85-90.Авторское свидетельство СССР М 618547, кл, Е 21 В 17/046, 1977.(54) ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЗОНДИРОВАНИЯ СЛАБЫХ ГРУНТОВ(57) Изобретение может быть использовано при инженерных изысканиях и отборе проб минеральных отложений. Целью изобретения является повышение надежности и сокращение времени разъединения штанг, Оборудование включает в себя штанги (Ш) с Изобретение относится к буровой технике и предназначено для использования при зондировании, стратиграфическом бурении и отборе проб торфа, сапропеля и минеральных отложений, а также при инженерных изысканиях на слабых грунтах путем вдавливания измерительных зондов с применением фрикционного механизма подачи бурового инструмента, и может быть использовано при вращательном, ударном и ударно-вращательном бурении,Цель изобретения - повышение надежности и сокращение времени разъединения штан г.На фиг, 1 и 2 схематично показано оборудование для зондирования; на фиг, 3 и 4 - штанга для зондирования слабых грунтов; на фиг, 5 - узел для раэмыкания замкового соединения штанг; на фиг. 6 - вид А на фиг. образующими между собои замковое соединение ниппелями и муфтами. В полости Ш размещен фиксирующий элемент, а на ее теле выполнена продольная канавка с радиальным отверстием для размещения штыря раэмыкания. В комплект оборудования входит узел размыкания с кинематически связанными между собой втулками скобами и пружинами. Соединение Ш осуществляется при введении ниппеля в муфту, после чего срабатывает фиксирующий элемент. Размыкание осуществляется при подъеме Ш после попадания штыря размыкателя в отверстие Ш исрабатывания связанных между собой втулок скоб и пружин, За счет механизации процесса разъединения сокращается время Б йа разборку Ш. Оборудование также позволяет осуществлять подъем Ш без их рассоединения. 14 ил,5; на фиг. 7 и 8 - схема соединения штанг на фиг, 9 - 14 - схема размыкания штанг с помощью узла размыкания,Оборудование для зондирования слабых грунтов включает в себя штангу 1, к которой присоединены ниппель 2 и муфта 3, образующие между собой замковое соединение при сочленении штанг в процессе бурения. Ниппель и муфта сопрягаются между собой по профильным поверхностям соответственно 4 и 5. В полости муфты на оси 6 расположен подпружиненный пружиной 7 фиксирующий элемент 8 с зацепом 9, который взаимодействует с ответной поверхностью 10 ниппеля.В теле штанги 1, входящей в состав оборудования, имеется радиальное отверстие 11, в котором размещается штырь 12 узла для раэмыкания замкового соединения, 1663175взаимодействующий с хвостовиком 13 зацепи 9. Штанга 1 выполнена с продольной канавкой 14, размещенной по ее образующей, которая совпадает с радиальным отверстием 11 в теле штанги, причем штырь 12 узла размыкания расположен в этой продольной канавке.Узел размыкания оборудования выполнен в виде установленных на основании 15 с помощью подшипника 16 качения и свя.- занных с ним возвратной пружиной 17 втулок: верхней 18 и нижней 19, Втулки концентрично установлень 1 относительно штанги 1 и расположены с возможностью перемещения по вертикали относительно одна другой, Два штока 20 с пружинами 21 сжатия, обеспечивающих их взаимодействие с нижней втулкой 19, расположены диаметрально относительно втулок. Верхняя втулка 18 имеет подпружиненную относительно нее в радиальном направлении пружиной 22 скобу 23 со штырем 12 размыкания в средней части, По краям скобы 23 размещены наклонные консоли 24. С нижней втулкой 19 жестко связаны наклонные размыкатели 25, расположенные с воэможностью взаимодействия со скобой 23, например, через отжимные цапфы 26,Для соединения буровых штанг (фиг. 7 и 8) необходимо сориентировать их относительно другдруга по профильным поверхностям 4 и 5 и ввести ниппель 2 соединяемой штанги внутрь осевого отверстия муфты 3 предыдущей штанги, при этом фиксирующий элемент 8 в результате взаимодействия со скосом 27 начнет поворачиваться на оси 6, отводя зацеп 9 к противоположной стенке муфты, одновременно сжимая пружину 7, В момент совпадения зацепа 9 с радиальным отверстием 28 ниппеля 2 зацеп под действием сжатой пружины 7 вернется в исходное положение и он войдет в радиальное. отверстие 28 - замковое соединение замкнуто.Профильные поверхности 4 и 5 служат для передачи крутящего момента при вращении штанг и осевого усилия при их заглубления, а также для ориентирования штанг при их соединении,Осевое. усилие при подъеме воспринимается контактирующими между собой в замкнутом состоянии зацепом 9 и поверхностью 10 ниппеля 2.Оборудование работает следующим образом,Размыкание быстроразъемного замкового соединения осуществляется с помощью узла размыкания, В исходном положении (фиг. 9 и 10) охватывающие штангу втулки 18 и 19 поджаты одна к другой пружинами 21 с помощью штоков 20,при этом нижние торцы штоков контактируют с крышкой подшипника 16 и прижаты кней усилием предварительно растянутой5 пружины 17, Штырь 12 через втулку 18 при-.жат пружинами 22 к штанге, а его сферическая головка расположена в углублениипродольной канавки 14, При подаче штангна подъем штырь 12 скользит по канавке 14,10 а в момент совпадения с отверстием 11 фиг.11) утапливается внутрь муфты 3 усилиемпредварительно сжатых пружин 22. Приэтом в результате взаимодействия штыря 12с подпружиненным хвостовиком 13, головка15 зацепа 9 выйдет иэ радиального отверстия28 - замковое соединение разомкнется,кроме этого,эа счет смещения скобы 23 всторону верхней втулки 18, сблизятся,отжимные цапфы 26 с наклонными раэмыкате 20 лями 25. С этого момента (фиг. 12),продолжая движение вверх, колонна штангувлекает за собой скрепленные с нею штырем 12 втулки 18 и 19, растягивая при этомвозвратную пружину 17, Замковое соедине 25 ние в этот период остается разомкнутым иштанги могут быть разъединены, для чегонеобходимо отделяемую штангу 29 сместить вверх относительно предыдущей. Придальнейшем движении штанг сила растяже 30 ния возвратной пружины 17 возрастает,и когда она достигнет величины, равнойсумме сил предварительного сжатия пружин 21 и сил предварительного сжатия пружин 22, втулка 19, продолжая движение35 вверх, начнет отставать (фиг, 13) от верхнейвтулки 18, при этом ее наклонные размыкатели 25, контактирующие с отжимными цапфами 25, будут смещать скобу 23раэмыкания в сторону, противоположную40 штанге, выводя из отверстия 11 штырь 12.Когда сила растяжения возвратной пружины 17 (фиг. 14) достигает величины, равной сумме сил полного сжатия пружин 21 исил полного сжатия пружин 22, нижняя втул 45 ка 19 отстанет от верхней втулки 18, а скоба23 в результате взаимодействия отжимныхцапф 26 с наклонными размыкателями 25сместится в сторону, противоположнуюштанге, и полностью выведетштырь 12 из50 отверстия 11, штанги замкнутся, втулки 18 и19 со скобой 23 под действием возвратнойпружины 17 вернутся в исходное положение (фиг. 9 и 10), а пружины 21, размещенные на штоках 20, самортиэируют при55 ударе штоков о крышку подшипника, Циклзакончен,При повторном бурении, когда нет необходимости в разъединении штанг,штырь12 выводят из продольной канавки 14, вэтом случае он скользит по наружной повер 1663175хности штанг не и опадая в отверстия 11 для их размыкания, При подаче штанг на заглубление (фиг. 1 и 2), в случае попадания штыря 12 в отверстие 11 выведение его оттуда осуществляется следующим образом, Скреп ленные с колонной заглубляемых штанг штырем 12 втулки 18 и 19 опускаются со штангами, а опирающиеся на крышку подшипника 16 штоки 20 остаются неподвижными, при этом набегающие на головки 10 штоков 20 наклонные консоли 24 смещают скобу 23 в сторону, противоположную штанге, и когда втулки 18 и 19 фиг. 2) сместятся вниз относительно головок штоков 20 штырь 12 будет полностью выведен из от верстия 11.При выполнении торфоразведочных работ, когда при сравнительно малой глубине бурения (средняя глубина бурения составляет 5 м), эти работы выполняются на боль шом числе пунктов, удаленных друг от друга на небольшом расстоянии от 100 до 1000 м, и на каждом пункте необходимо вновь собирать и разбирать колонну штанг, в этих условиях сокращение времени, затрачивае мого на сборкуи разборку штанг, значительно повышает производительность труда, Наибольший эффект от сокращения времени на сборку и разборку штанг достигается при выполнении зондирования или других 30 геофизических работ, когда на каждом пункте выполняется одно заглубление с последующим переездом на следующий пункт.Использование предлагаемого устройства позволяет соединять и разъединять 35 штанги во время бурения (без прекращения их подачи), при этом время пребывания на каждом пункте бурения зависит только от скорости подачи, кроме этого ввиду малых трудозатрат, зондирование, отбор проб и 40 другие геофизические операции, связанные с бурением, могут выполняться одним работником,Формула изобретенияОборудование для зондирования слабых грунтов, включающее в себя замковое соединение штанг, содержащее сопрягаемые между собой по профильным поверхностям ниппель и муфту и расположенный на оси в полости муфты подпружиненный фиксирующий элемент с зацепом для взаимодействия с ответной поверхностью ниппеля, и узел для размыкания замкового соединения, содержащий штырь размыкания, размещенный в радиальном отверстии тела штанги для взаимодействия схвостовиком зацепа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и сокращения времени разъединения штанг, узел размыкания выполнен в виде установленных на основании с помощью подшипника качения и связанных с ним возвратной пружиной двух втулок, концентрично установленных относительно штанги и расположенных с возможностью перемещения по вертикали одна относительно другой, диаметрально расположенных относительно втулок двух штоков с пружинами сжатия для взаимодейстия с нижней втулкой, подпружиненной в радиальном направлении относительно верхней втулки скобы со штырем размыкания в средней части и наклонными консолями по краям и жестко связанными с нижней втулкой наклонными размыкателями, расположенными с возможностью взаимодействия со скобой, причем штанги выполнены с продольной канавкой, размещенной по образующей, совпадающей с радиальным отверстием, а штырь размыкания расположен в продольной канавке.