РУЧНОЙ БЫТОВОЙ БУР

Полезная модель относится к буровой технике, используемой в быту, например для бурения земли в дачных хозяйствах и бурения льда для зимнего лова рыбы.
В настоящее время широко применяются ручные садовые буры различных моделей [1], имеющие вертикальный шток, в нижней части которого имеется шнеко-ножевая часть, а в верхней-горизонтальная ручка для передачи вращательного усилия руками человека и удержания бура в нужном, как правило, вертикальном направлении. Процесс бурения состоит из непрерывно чередующихся стадий вращения бура в скважине с разрушением слоя породы и извлечения бура из скважины с целью удаления породы. Это простая и надежная конструкция, недостаток которой состоит в малой производительности и значительных физических затратах энергии человеком.
Естественным шагом стало оборудование ручного бура приводом(вращателем), что существенно увеличило производительность [2], [3] за счет исключения стадии ручного вращения, которая в вышеописанном процессе заменена на удержание верхней части бура с вращателем в неподвижном состоянии. К недостаткам этих решений относятся оставшиеся затраты физических усилий на удержание бура (усилие удержания верхней части бура равно усилию врашения, передаваемому на шнеко-ножевую часть) и возросшие усилия на извлечение бура из-за его увеличенного веса за счет веса привода. Это подтверждается типичной конструкцией коммерческого ручного бура с приводом, снабжаемой двумя ручками больших размеров, предназначенных для удержания двумя людьми.
Промышленные образцы буровой техники, во многих случаях снабжены вращателем, соосным со шнековым буром, механизмами для передачи вращательного и подающего усилий на бур и удерживаются на месте за счет большого веса конструкции. По причинам высокой цены и больших габаритов эти образцы нельзя применять в быту.
Прототипом предлагаемой полезной модели является производимый в промышленных масштабах в виде различных моделей «Электробур для земляных работ» [3]. Он содержит привод с редуктором, являющийся вращателем, к которому присоединяется шток бура, оснащенный шнеково-ножевой частью, ручки, за которые оператор удерживает бур во время бурения и извлекает бур из скважины.
Целями предлагаемой полезной модели являются: сокращение усилий ручного манипулирования буром как в стадии извлечения бура из скважины, так на стадии вращения бура в скважине, простота и мобильность конструкции.
Идея предлагаемого решения состоит в физическом разрыве связи штока бура от вращателя на стадии извлечения бура из скважины и создании механической связи между вращателем и штоком бура на стадии вращения бура в скважине, при этом ручное усилие прилагается для вдавливания бура в грунт и извлечения бура из скважны, а вес оператора используется для удержания неподвижной части вращателя.
Предлагаемое решение характеризуется наличием:
- штока бура, передающего вращательные и осевые усилия
- шнеко-ножевой части, жестко связанной со штоком бура в его нижней части и предназначенной для разрушения и извлечения породы
- ручки бура, расположенной в верхней части штока бура и предназначенной для поддержания направления штока бура и передачи осевых усилий на шток бура
- вращателя, передающего усилие привода на шток бура
Отличительные особенности предлагаемого решения состоят в том, что:
- вращатель выполнен в виде опорно-поворотного устройства, сопряженного с приводом, причем размер внутреннего просвета опорно-поворотного устройства превосходит размер поперечного сечения шнеко-ножевой части бура
неподвижная часть опорно-поворотного устройства снабжена подножками для ступней оператора и грунтозацепами, количество и расположение которых обеспечит удобство работы
- подвижная часть опорно-поворотного устройства снабжена толкателями, размешенными по ее периметру
- шток бура охватывает скользящая приводная муфта, снабженная радиально расположенными зацепами, конструкция которых обеспечивает передачу вращательного момента от толкателей к муфте при введении бура в просвет опорно-поворотного устройства и достижении зацепами уровня толкателей опорно-поворотного устройства
- ручка бура может свободно вращаться в плоскости перпендикулярной оси штока бура.
На фигуре 1 показан пример конструкции ручного бытового бура, где 1 - опорно-поворотное устройство (ОПУ); 2 - внешнее, подвижное кольцо ОПУ; 3 - внутреннее, неподвижное кольцо ОПУ, связанное с основанием или выполненное в форме основания 5; 4 - привод ОПУ, расположенный на основании 5; 5 - основание жестко связанное с ОПУ, подножками и грунтозацепами; 6 - подножка; 7 - толкатель в виде вертикального цилиндра, закрепленного на внешнем кольце ОПУ; 8 - грунтозацеп; 9 - ручка бура, поворачивающаяся в горизонтальной плоскости относительно штока; 10 - шток бура, имеющий прямоугольное сечение; 11 - шнеко-ножевая часть бура; 12 - радиальные зацепы, закрепленные на скользящей приводной муфте; 13 - скользящая вдоль оси штока приводная муфта.
ОПУ 1, основание 5 и привод ОПУ 4 совместно выполняют функцию вращателя.
ОПУ принимает вращательные, радиальные и осевые усилия при вращении внешнего кольца и может иметь произвольную конструкцию [5], например в виде подшипника, внутреннее кольцо которого неподвижно, а на внешнем кольце которого выполнено зубчатое зацепление для связи с приводом.
Работа с ручным бытовым буром осуществляется следующим образом. Единую конструкцию с основанием, на котором размещаются ОПУ 1 с внешним 2 и внутренним 3 кольцами, привод 4, подножки 6 и грунтозацепы 8 укладывают горизонтально на плоскую подготовленную поверхность бурения грунтозацепами 8 вниз. Человек, держась за ручку бура 9 вводит сверху вниз шнеко-ножевую часть бура 11 во внутренний просвет ОПУ 1 и прижимает бур вниз. При этом скользящая приводная муфта 13 под собственным весом соскальзывает вдоль штока бура 10 вниз и ложится на внешнее подвижное кольцо ОПУ 2. Человек становится на подножки 6 и удерживает за ручку 9 шток бура 10 в вертикальном положении, при этом грунтозацепы 8 погружаются в поверхность бурения, удерживая основание 5 на месте. Включают привод бура, толкатели 7 за счет вращения внешнего кольца ОПУ приходят в соприкосновение с зацепами 12 и через приводную муфту 13 приводят во вращение шток бура 10 и шнеко-ножевую часть 11. Таким образом осуществляется стадия вращения бура в скважине с разрушением породы. На стадии извлечения бура привод останавливают, бур за ручку 9 поднимают вертикально вверх, освобождают шнеко-ножевую часть 11 от породы и повторяют процесс, начиная с ввода шнеко-ножевой части во внутренний просвет ОПУ 1. С каждым циклом за счет удаления породы глубина скважины возрастает. Для оптимизации результата момент и скорость вращения могут быть сделаны переменными известными способами.
Список использованной литературы:
1. Шуравко В.М. Ручной садовый бур. Патент на полезную модель. Заявка: 2013129675/13, 27.06.2013
2. Воронин Д.М. Ледобур. Патент на полезную модель. Заявка: 2011112040/13, 31.03.2011
3. Электробур для земляных работ. Статья на интернет сайте http://stroyremned.ru/stroitelstvo/stroitelnie-instrumenti/514-elektrobur-dlya-zemlyanyh-rabot-vidy-i-ceny.html
4. Султанов А.Г., Хазиахметов М.Р. Устройство для шнекового бурения. Патент на полезную модель. Заявка: 2006125334/22, 03.07.2006
5. Каталог опорно-поворотных устройств. Материалы сайта http://globalres.ru/b2b/catalog/slewinq-rinqs/