Разбуриватель скважин

Описание полезной модели
МПК E21B 7/28
E21B 10/32
Разбуриватель скважин
Область техники
Полезная модель относится к области бурения грунта, в частности к устройствам для формирования опорной пяты в нижней части скважины под возведение столбчатого или столбчато-ленточного фундамента.
Уровень техники
При строительстве столбчатого и столбчато-ленточного фундамента для размещения свай в грунте формируют скважины. Для увеличения несущей способности сваи в нижней части скважины формируют расширение – опорную пяту. Для формирования опорной пяты используют специальное оборудование, которое может выполнять как только одну функцию формирования расширения, так и быть многофункциональным (бур для формирования скважины снабжён дополнительными элементами, выполняющими функцию формирования расширения).
Известен фундаментный бур (патент на полезную модель RU 167751 от 11.07.2016). Фундаментный бур состоит из накопителя, на дне которого размещён шнек, присоединённой к накопителю штанги из подвижной и неподвижной секций, а также двух пластин, присоединённых к штанге. Однако данное устройство в полной мере не является устройством того же назначения, что и предлагаемое, т.к. помимо функции формирования расширения выполняет функцию бурения скважины.
Наиболее близким техническим решением (прототип) является ручной глубинный разбуриватель (патент на полезную модель RU 143288 от 14.04.2014). Разбуриватель состоит из штанги из подвижной и неподвижной секций, присоединённых к штанге пластин, накопителя, который неподвижно присоединён к одному концу неподвижной секции штанги, а также рукоятки, обеспечивающей вращение устройства. При этом подвижная и неподвижная секции штанги выполнены в виде стержней круглого профиля, а их относительное перемещение обеспечивается навинчиванием подвижной секции на неподвижную при помощи резьбы.
Недостатком известного технического решения является низкая надёжность конструкции. Причины этого заключены в следующем. Работа резьбового соединения в загрязнённой среде, какой является скважина с постоянно срезаемым грунтом, приводит к тому, что резьба при неизбежном попадании частиц грунта в соединение начинает хуже работать и быстрее изнашиваться. Неподвижное соединение неподвижной секции штанги и дна накопителя только на конце неподвижной секции (т.е. зона соединения ограничена сечением неподвижной секции, при этом соединение тавровое) восприимчиво к боковым нагрузкам и обладает невысоким сопротивлением разрушению.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение надёжности устройства за счёт устранения указанных недостатков.
Указанный технический результат достигается за счёт того, что в разбуривателе скважин, содержащем накопитель, штангу и две пластины, два откидных стержня и две тяги, причём накопитель снабжён боковой стенкой, дном и втулкой, втулка закреплена в накопителе соосно ему, боковая стенка выполнена в виде замкнутой круговой цилиндрической поверхности и к ней, соосно ей, присоединено дно, штанга состоит из подвижной секции и неподвижной секции, вставленной, по крайней мере частично, в подвижную секцию, причём подвижная секция и неподвижная секция выполнены с обеспечением возможности передачи усилия вращения относительно их оси от одной из них к другой, неподвижная секция снабжена круговым стержнем, расположенным соосно штанге и расположенным, по крайне мере частично, во втулке с обеспечением возможности вращения штанги относительно втулки, кроме того, втулка размещена на круговом стержне с обеспечением её фиксации относительно кругового стержня в осевом направлении, при этом каждая пластина соединена с неподвижной секцией посредством соответствующего откидного стержня с обеспечением возможности изменения её наклона по отношению к штанге, а также каждая пластина соединена с подвижной секцией посредством соответствующей тяги с обеспечением возможности её перемещения по отношению к накопителю, в частном случае пластины расположены диаметрально противоположно друг другу относительно штанги, в частном случае подвижная секция и часть неподвижной секции, расположенная дальше от дна накопителя, чем втулка, выполнены с некруглым поперечным сечением, в частном случае фиксация втулки относительно кругового стержня в осевом направлении обеспечена размещением на круговом стержне первого ограничителя и второго ограничителя, неподвижно присоединённых к круговому стержню и размещённых по разные стороны от втулки вдоль её оси, в частном случае втулка неподвижно закреплена на дне накопителя, при этом в дне накопителя выполнено отверстие в пределах поперечного сечения втулки, в частном случае, в частном случае каждый из откидных стержней одним концом неподвижно присоединён к соответствующей пластине, а другим концом присоединён к неподвижной секции при помощи соответствующего третьего шарнира, в частном случае каждая из тяг одним своим концом присоединена к соответствующей пластине при помощи соответствующего второго шарнира, а другим концом присоединена к подвижной секции при помощи соответствующего первого шарнира, в частном случае на конце подвижной секции, наиболее удалённом от накопителя, выполнен соединительный узел, в частном случае каждая из пластин выполнена прямоугольной, в частном случае каждая из пластин снабжена режущей кромкой на одной из сторон, смежных наиболее удалённой от штанги стороне, в частном случае у каждой из пластин на стороне, наиболее удалённой от штанги, выполнен первый загиб, в частном случае у каждой из пластин на одной из сторон, смежных наиболее удалённой от штанги стороне, выполнен второй загиб, в частном случае дно накопителя присоединено к боковой стенке по всему периметру таким образом, чтобы по крайней мере большая часть боковой стенки была с одной стороны от дна.
Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется чертежом, где изображён общий вид устройства.
Раскрытие полезной модели
На чертеже обозначены: штанга 1, подвижная секция 2, первый шарнир 3, тяга 4, второй загиб 5, первый загиб 6, пластина 7, режущая кромка 8, второй шарнир 9, откидной стержень 10, третий шарнир 11, направляющая 12, неподвижная секция 13, круговой стержень 14, первый ограничитель 15, второй ограничитель 16, накопитель 17, дно 18, втулка 19, боковая стенка 20, соединительный узел 21.
Далее определения вертикальный, горизонтальный, верх, низ и им подобные даны в соответствии с направлением действия силы тяжести в положении объекта при его стандартном использовании. При этом стандартное положение объекта такое, что ось штанги 1 совпадает с осью скважины (ось скважины обычно расположена вертикально), а накопитель 17 расположен ниже большей части штанги 1.
Основными элементами устройства являются штанга 1, накопитель 17, две пластины 7, каждая из которых присоединена к штанге 1 посредством тяги 4 и откидного стержня 10.
Штанга 1 представляет собой сложный элемент вытянутой формы, состоящий из подвижной секции 2 и неподвижной секции 13, выполненных как отдельные элементы.
Подвижная секция 2 представляет собой вытянутый, пустотелый элемент некруглого профиля (например, прямоугольного, квадратного). Длина подвижной секции 2 не меньше длины направляющей 12 неподвижной секции 13.
Неподвижная секция 13 представляет собой вытянутый элемент, состоящий из направляющей 12 и кругового стержня 14, соединённых относительно друг друга неподвижно. При этом продольные оси направляющей 12 и кругового (т.е. имеющего поперечное сечение в виде круга или кольца) стержня 14 совпадают.
Направляющая 12 выполнена как вытянутый, пустотелый или сплошной элемент такого же по форме профиля, как и подвижная секция 2. При этом габаритные размеры профиля направляющей 12 меньше соответствующих размеров профиля подвижной секции 2 настолько, чтобы направляющая 12 могла быть размещена внутри подвижной секции 2 таким образом, чтобы их продольные оси совпадали, и могла свободно перемещаться внутри подвижной секции 2 вдоль своей продольной оси. Направляющая 12 входит в подвижную секцию 2 с конца подвижной секции 2, наименее удалённого от накопителя 17. Часть направляющей 12 всегда расположена внутри подвижной секции 2, чтобы обеспечить устойчивое относительное положение подвижной секции 2 и направляющей 12 при расположении пластин 7 максимально близко к подвижной секции 2 (т.е. в поднятом состоянии). Длина направляющей 12 не меньше суммы длин тяги 4 и откидного стержня 10 и длины части, всегда расположенной внутри подвижной секции 2. В направляющей 12 обычно выполнено сквозное отверстие, ось которого перпендикулярна продольной оси направляющей 12 (в случае прямоугольного профиля направляющей 12 указанное сквозное отверстие выходит на поверхность направляющей 12 на её противоположных боковых сторонах). Вдоль продольной оси направляющей 12 указанное сквозное отверстие расположено на приблизительно таком же расстоянии от дна накопителя 17, что и свободный край боковой стенки 20 накопителя 17.
Круговой стержень 14 представляет собой вытянутый, пустотелый или сплошной элемент круглого или кольцевого профиля. Круговой стержень 14 присоединён к концу (с нижней стороны) направляющей 12, расположенной вне подвижной секции 2. На конце кругового стержня 14, наиболее удалённого от направляющей 12, выполнен второй ограничитель 16. На расстоянии от второго ограничителя 16 на круговом стержне 14 выполнен первый ограничитель 15. Первый ограничитель 15 и второй ограничитель 16 представляют собой кольцевые элементы, выполненные заодно (или соединённые) с круговым стрежнем 14 и обеспечивающие локальное увеличение диаметра кругового стрежня 14. Наружный диаметр первого ограничителя 15 и второго ограничителя 16 выбирается большим, чем внутренний диаметр втулки 19, и равным или меньшим наружного диаметра втулки 19. Расстояние между первым ограничителем 15 и вторым ограничителем 16 подобрано таким, чтобы обеспечить размещение между ними втулки 19 накопителя 17. Длина кругового стержня 14 меньше высоты накопителя 17, но не меньше расстояния между наиболее удалёнными друг от друга поверхностями первого ограничителя 15 и второго ограничителя 16.
Накопитель 17 в целом представляет собой цилиндрическую ёмкость, состоящую из дна 18, боковой стенки 20 и втулки 19, выполненных заодно или соединённых. Дно 18 представляет собой элемент вращения криволинейного или прямолинейного отрезка, пересекающего продольную ось штанги 1, вокруг продольной оси штанги 1, толщина которого значительно меньше остальных его размеров. Например, дно 18 может по форме быть близким к плоскому кругу или полусфере. В центральной части дна 18 выполнено отверстие, диаметр которого равен внутреннему диаметру втулки 19, а ось совпадает (почти совпадает) с продольной осью кругового стержня 14. Боковая стенка 20 представляет собой полый круговой цилиндр без оснований, диаметр которого сравним с его высотой и равен наибольшему диаметру дна 18, а толщина стенки близка к толщине дна 18. Втулка 19 представляет собой полый круговой цилиндр без оснований, внутренний диаметр которой незначительно больше наружного диаметра кругового стержня 14 и обеспечивает размещение и вращение кругового стержня 14 внутри втулки 19. Высота втулки 19 подбирается так, чтобы обеспечить наиболее близкое к соосному взаимное положение втулки 19 и кругового стержня 14, но не более высоты накопителя 17. Боковая стенка 20 и втулка 19 расположены с одной стороны от дна 18 и соосно друг другу, при этом отверстие в центральной части дна 18 расположено в пределах втулки 19. В других вариантах исполнения втулка 19 может не быть непосредственно присоединена ко дну 18, и, например, может быть присоединена ко дну 18 или боковой стенке 20 при помощи распорок.
Штанга 1 и накопитель 17 взаимно расположены таким образом, что круговой стержень 14 неподвижной секции 13 расположен во внутреннем объёме накопителя 17, а направляющая 12 неподвижной секции 13 расположена дальше от дна 18 накопителя 17, чем круговой стержень 14. При этом часть кругового стержня 14 между первым ограничителем 15 и вторым ограничителем 16 размещена внутри втулки 19, а второй ограничитель 16 полностью расположен со стороны дна 18, обращённой наружу от накопителя 17.
Каждая из пластин 7 представляет собой в целом плоский элемент небольшой толщины сложной формы. Например, форма пластины 7 может близка к прямоугольнику с двумя срезанными углами, прилежащими к одной стороне. Прямоугольная форма пластины 7 позволяет собирать больший объём срезаемого грунта по сравнению с другими формами при тех же габаритных размерах, что повышает производительность. На стороне прямоугольника, к которой прилежат два срезанный угла, выполнен первый загиб 6. На одной из сторон прямоугольника, к которой прилежит только один срезанный угол, выполнен второй загиб 5. И первый загиб 6, и второй загиб 5 представляет собой часть пластины 7, отогнутую под углом к остальной части, при этом линия сгиба параллельна (почти параллельна) стороне, на которой рассматриваемый первый загиб 6 или второй загиб 5 расположен. Первый загиб 6 и второй загиб 5 расположены с одной стороны от плоскости пластины 7. Первый загиб 6 и второй загиб 5 предназначены для предотвращения просыпания грунта (или снижения количества просыпаемого грунта) мимо накопителя, что положительным образом сказывается на производительности. На всей длине стороны прямоугольника, к которой прилежит только один срезанный угол и на которой отсутствует второй загиб 5, выполнена режущая кромка 8. Режущая кромка 8 представляет собой участок пластины 7, на котором толщина пластины 7 постепенно уменьшается к краю. Режущая кромка 8 предназначена для облегчения процесса срезания грунта пластиной 7.
Откидной стержень 10 представляет собой вытянутый элемент, один размер которого значительно больше двух других размеров. При этом форма поперечного сечения откидного стержня 10 может быть любой, например, откидной стержень 10 может быть выполнен в виде полосы, в том числе с рёбрами жёсткости. Откидной стержень 10 обеспечивает крепление пластины 7 на неподвижной секции 13 штанги 1. Откидной стержень 10 одной своей частью расположен в пределах пластины 7, а другой – за пределами пластины 7, граница между двумя указанными частями откидного стержня 10 расположена в пределах стороны пластины 7, противоположной стороне с двумя срезанными углами. При этом продольная ось откидного стержня 10 обычно перпендикулярна (имеется в виду угол между скрещивающимися прямыми) стороне пластины 7, противоположной стороне с двумя срезанными углами. Одним концом и частью, которая находится в пределах пластины 7, откидной стержень 10 неподвижно присоединён (например, при помощи сварки) к пластине 7 на её наибольшей поверхности со стороны от плоскости пластины 7, где расположены первый загиб 6 и второй загиб 5. Другим концом откидной стержень 10 подвижно присоединён к направляющей 12 неподвижной секции 13 штанги 1 при помощи третьего шарнира 11.
Третий шарнир 11 представляет собой составной элемент, обеспечивающий вращение откидного стержня 10 с присоединённой пластиной 7 приблизительно вокруг оси сквозного отверстия в направляющей 12 неподвижной секции 13 штанги 1. При этом продольная ось откидного стержня 10 перпендикулярна оси указанного сквозного отверстия. Кроме того, третьи шарниры 11 ограничивают движение подвижной секции 2 штанги 1 в направлении накопителя 17. Третий шарнир 11 в основном состоит из осевого стержневого элемента (данный стержневой элемент является общим для двух третьих шарниров 11), размещённого в сквозном отверстии в направляющей 12, охватывающего цилиндрического элемента, неподвижно присоединённого к концу откидного стержня 10 (например, при помощи сварки). Осевой стрежневой элемент в своей центральной части (центральная часть вдоль оси элемента) расположен в пределах направляющей 12 неподвижной секции 13 штанги 1, а каждым концом выступает за указанные пределы на длину, достаточную для размещения охватывающего цилиндрического элемента и закрепления его положения вдоль оси при помощи, например, шайбы и шплинта. При этом с одного конца осевой стержневой элемент может иметь выполненную с ним заодно шляпку. Охватывающий цилиндрический элемент охватывает осевой стержневой элемент в части, выступающей за пределы направляющей 12, и может или касаться поверхности направляющей 12, или быть на незначительном расстоянии от поверхности направляющей 12. В случае, если осевой стержневой элемент имеет шляпку, охватывающий цилиндрический элемент расположен между поверхностью направляющей 12 и шляпкой. В ином случае, охватывающий цилиндрический элемент расположен между поверхностью направляющей 12 и шплинтом (перед шплинтом может быть установлена шайба). В другом варианте исполнения третьего шарнира 11 вместо сквозного отверстия в направляющей и размещённого в ней осевого стержневого элемента с противоположных поверхностей направляющей 12 на месте выхода сквозного отверстия на эти поверхности неподвижно присоединяют (например, при помощи сварки) по одному аналогичному осевому стержневому элементу. В этом случае для закрепления охватывающего цилиндрического элемента вдоль оси шляпку на конце осевого стержневого элемента не используют.
Тяга 4 представляет собой вытянутый элемент, один размер которого значительно больше двух других размеров. При этом форма поперечного сечения тяги 4 может быть любой, однако общая конфигурация тяги 4 должна обеспечивать свободное вращение тяги 4 вокруг оси первого шарнира 3 и вокруг оси второго шарнира 9. Например, в центральной части тяги 4 профиль может быть выполнен в виде уголка, а на концах – в виде полосы. Тяга 4 обеспечивает крепление пластины 7 на подвижной секции 2 штанги 1. При этом продольная ось тяги 4 обычно перпендикулярна (имеется в виду угол между скрещивающимися прямыми) стороне пластины 7, противоположной стороне с двумя срезанными углами. Одним концом тяга 4 подвижно присоединена при помощи второго шарнира 9 к пластине 7 на её наибольшей поверхности со стороны от плоскости пластины 7, где расположены первый загиб 6 и второй загиб 5. Другим концом тяга 4 подвижно присоединена к подвижной секции 2 штанги 1 при помощи первого шарнира 3. При этом продольная ось тяги 4 перпендикулярна оси первого шарнира 3 и оси второго шарнира 9. Длина тяги 4 несколько больше длины откидного стержня 10.
Первый шарнир 3 представляет собой составной элемент, обеспечивающий вращение тяги 4 относительно оси, параллельной оси третьего шарнира 11. Вдоль продольной оси подвижной секции 2 штанги 1 первый шарнир 3 установлен на таком расстоянии от наиболее близкого к накопителю 17 конца подвижной секции 2, чтобы при выбранной длине тяги 4 и выбранном месте расположения второго шарнира 9 пластина 7 была в близком к горизонтальному положении. Относительно штанги 1 первый шарнир 3 расположен со стороны, противоположной расположению третьего шарнира 11 (составляющие описываемых первого шарнира 3 и третьего шарнира 11 относятся к одной пластине 7). Первый шарнир 3 в основном состоит из осевого стержневого элемента, неподвижно присоединённого к подвижной секции 2, охватывающего цилиндрического элемента, неподвижно присоединённого к концу тяги 4 (например, при помощи сварки). Осевой стержневой элемент одной своей частью расположен в пределах одной боковой поверхности подвижной секции 2, параллельной оси третьего шарнира 11, а другой частью выступает за указанные пределы и расположен относительно штанги 1 со стороны, противоположной расположению третьего шарнира 11. Осевой стержневой элемент выступает за указанные пределы на длину, достаточную для размещения ответного охватывающего цилиндрического элемента и закрепления его положения вдоль оси при помощи, например, шайбы и шплинта. При этом осевой стержневой элемент неподвижно присоединён, например, при помощи сварки к боковой поверхности подвижной секции 2, противоположной положению соответствующей пластины 7. Охватывающий цилиндрический элемент охватывает осевой стержневой элемент в части, выступающей за пределы поверхности подвижной секции 2, к которой он присоединён, и может или касаться поверхности подвижной секции, или быть на незначительном расстоянии от неё. Охватывающий цилиндрический элемент расположен между поверхностью подвижной секции 2 и шплинтом (перед шплинтом может быть установлена шайба).
Второй шарнир 9 представляет собой составной элемент, обеспечивающий вращение тяги 4 относительно пластины 7 вокруг оси, параллельной оси первого шарнира 3. Второй шарнир 9 размещён на той же наибольшей поверхности пластины 7, к которой присоединён откидной стержень 10. Второй шарнир 9 в основном состоит из двух стоек, неподвижно присоединённых к пластине 7 (например, при помощи сварки), осевого стержневого элемента, размещённого в стойках, и охватывающего цилиндрического элемента, неподвижно присоединённого к концу тяги 4 (например, при помощи сварки). В частности, каждая стойка может быть выполнена в виде плоского элемента произвольной формы небольшой толщины, с отверстием в центральной части. Две стойки неподвижно присоединены к пластине 7 таким образом, чтобы оси их отверстий лежали на одной прямой, были параллельны плоскости пластины 7 и оси первого шарнира 3. В отверстиях стоек размещён осевой стержневой элемент с обеспечением его неподвижности вдоль его оси. Охватывающий цилиндрический элемент охватывает осевой стержневой элемент между стойками.
Каждую пластину 7 с откидным стержнем 10 и тягой 4 устанавливают таким образом, что в наиболее близком к накопителю 17 положении подвижной секции 2 (когда подвижная секция 2 упирается в третьи шарниры 11) угол между скрещивающимися откидным стержнем 4 и подвижной секцией 2 штанги 1 близок к прямому, но не больше прямого. В этом же положении пластина 7 расположена ближе к дну 18 накопителя 17, чем откидной стержень 10. При этом по крайней мере большая часть точек пластины 7 расположена на большем расстоянии от штанги 1, чем радиус накопителя 17. Пластины 7 расположены диаметрально противоположно друг другу относительно оси штанги 1. Указанное положение обеспечивает наиболее равномерное распределение сил, действующих на штангу.
Со стороны подвижной секции 2, наиболее удалённой от накопителя 17, выполнен соединительный узел 21 без возможности его движения относительно подвижной секции 2. Соединительный узел 21 предназначен для присоединения устройства для вращения штанги 1 с присоединёнными к ней пластинами 7 относительно продольной оси штанги 1. Кроме того, между подвижной секцией 2 и устройством для вращения может быть установлен удлинитель, выполненный аналогично подвижной секции 2, также с соединительным узлом 21 в верхней части. Соединительный узел 21 выполнен с возможностью обеспечения неподвижного соединения подвижной секции 2 и присоединяемого к ней элемента (удлинителя или устройства для вращения). В частном случае соединительный узел 21 может быть выполнен как полый круговой цилиндр, высота которого сравнима с диаметром его основания, при этом ось цилиндра совпадает с продольной осью подвижной секции 2. В боковой поверхности цилиндра выполнены два диаметрально расположенных отверстия, в котором расположен штифт, с одной стороны имеющий шляпку, а с другой отверстие для размещения шплинта. При этом в ответной части присоединяемого к подвижной секции 2 элемента также выполнено отверстие таким образом, чтобы штифт мог располагаться одновременно в отверстиях цилиндра и ответной части.
Осуществление полезной модели
В случае использования указанных выше элементов и средств, полезная модель реализуется следующим образом. В качестве материала всех элементов обычно используют металл или металлические сплавы, но в отдельных случаях отдельные элементы или все устройство могут быть выполнены из полимерных материалов. Предварительно изготавливают накопитель 17, состоящий из дна 18, боковой стенки 20 и втулки 19, такой конфигурации, как это описано выше. При этом составные части накопителя 17 могут быть отлиты все вместе или отлиты по отдельности, а затем сварены вместе. Также предварительно изготавливают подвижную секцию 2 штанги 1 с соединительным узлом 21, например, используют стандартную трубу нужного профиля требуемой длины (подвижная секция 2) и с одного из концов приваривают участок круглой трубы небольшой длины (часть соединительного узла 21) так, как это описано выше. В круглой трубе просверливают сквозное отверстие, ось которого пересекает продольную ось подвижной секции и в которое затем вставляют штифт, закрепляя его в отверстии шплинтом. В то же время отдельно изготавливают неподвижную секцию 13 штанги без второго ограничителя 16. Для этого, например, используют для направляющей 12 стандартную трубу требуемой длины, профиль которой по форме совпадает с профилем подвижной секции 2, а для кругового стержня 14 используют трубу круглого профиля, затем направляющую 12 и круговой стержень 14 сваривают между собой так, чтобы их оси совпадали. В направляющей 12 на нужной высоте просверливают сквозное отверстие, в котором затем при сборке будет размещён осевой стержневой элемент третьих шарниров 11. На расстоянии, по величине близком к высоте втулки 19 накопителя 17, от свободного конца кругового стержня 14 приваривают первый ограничитель 15, в качестве которого могут использовать кольцо. Также предварительно изготавливают пластины 7, например, из листового металла необходимой толщины вырезают прямоугольник без двух углов нужного размера, как это описано выше, на сторонах которого формируют первый загиб 6, второй загиб 5 путём загибания краёв и режущую кромку 8 путём снятия слоя металла. В то же время отдельно изготавливают тяги 4 и откидные стержни 10. И тяга 4, и откидной стержень 10 могут быть выполнены из стандартной полосы металла нужной длины. При необходимости для повышения прочности этих элементов тяга 4 и откидной стержень 10 могут быть выполнены из стандартных профилей более сложной формы, например, уголка, тавра или трубы. В частности, как это изображено на рисунке, тяга 4 выполнена в виде уголка, причём к концам тяги 4 полка уголка, не участвующая в соединении с шарнирами, удалена. Также отдельно изготавливают элементы первых шарниров 3, вторых шарниров 9, третьих шарниров 11.
Затем производят сборку разбуривателя. Порядок сборки может быть различным, далее приведён один из возможных вариантов. Сначала неподвижную секцию 2 штанги 1 соединяют с накопителем 17, для этого круговой стержень 14 размещают во втулке 19 накопителя таким образом, чтобы первый ограничитель 15 был расположен внутри накопителя 17, и формируют второй ограничитель 16, например, приваривая к круговому стержню 14 кольцо. Затем в подвижную секцию 2 со стороны конца, противоположного соединительному узлу 21, вставляют почти на всю длину направляющей 12 неподвижную секцию 13 так, чтобы был доступ к отверстию для размещения третьих шарниров 11. Затем к каждому из откидных стержней 10 к одному концу приваривают охватывающий цилиндрический элемент третьего шарнира 11, к каждой из тяг 4 к одному концу приваривают охватывающий цилиндрический элемент первого шарнира 3, а к другому концу - охватывающий цилиндрический элемент второго шарнира 9. К каждой пластине 7 со стороны первого загиба 6 и второго загиба 5 неподвижно присоединяют (например, приваривают) откидной стержень 10 и две стойки второго шарнира 9 так, как это описано выше. Затем к каждой пластине 7 отдельно присоединяют тягу 4, собирая второй шарнир 9, для этого между стойками второго шарнира 9 размещают охватывающий цилиндрический элемент второго шарнира 9, который приварен к концу тяги 4, и вставляют в охватывающий цилиндрический элемент и отверстия стоек осевой стержневой элемент второго шарнира 9. Для предотвращения движения осевого стержневого элемента второго шарнира 9 вдоль его оси концы этого элемента, выступающие со наиболее удалённых друг от друга сторон двух стоек, деформируют, чтобы диаметр деформированной части был больше диаметра отверстия в стойке. Затем присоединяют каждую из пластин 7 тягой 4 к подвижной секции 2, собирая первый шарнир 3. Для этого для каждой из пластин 7 неподвижно присоединяют (например, приваривают) к подвижной секции 2 осевой стержневой элемент первого шарнира 3, взаимное положение осевых стержневых элементов двух первых шарниров 3 описано выше. Охватывающий цилиндрический элемент каждого первого шарнира 3, присоединённый к соответствующей тяге 4 с пластиной 7, надевают на осевой стержневой элемент этого же первого шарнира 3, следом надевают стандартную подходящую шайбу и устанавливают шплинт. Затем присоединяют к неподвижной секции 13 каждый откидной стержень 10, собирая третий шарнир 11. Для этого совмещают отверстия в направляющей 12 и в присоединённых к откидным стержням 10 охватывающих цилиндрических элементов третьих шарниров 11, каждый из которых соответствует одной из пластин 7. В совмещённые отверстия вставляют осевой стержневой элемент, общий для двух третьих шарниров 11, и закрепляют его при помощи шплинтов, перед которыми могут быть размещены шайбы.
Устройство используют следующим образом. При помощи соединительного узла 21 к разбуривателю присоединяют рукоятку для вращения разбуривателя вручную или двигатель для автоматизации процесса вращения. При этом направление вращения должно быть выбрано таким, чтобы пластины 7 входили в грунт своими режущими кромками 8. При необходимости перед рукояткой или двигателем может быть установлен удлинитель. В предварительно пробуренную скважину (диаметр скважины должен быть незначительно больше диаметра накопителя 17 для предотвращения просыпания грунта в скважину) опускают разбуриватель так, чтобы дно 18 накопителя 17 касалось дна скважины. При этом под силой тяжести неподвижная секция 13 с накопителем 17 выдвигается из подвижной части 2 до такого положения, когда продольные оси откидных стержней 10 и тяг 4 расположены в близком к вертикальному положению и пластины 7 занимают максимально близкое положение к штанге 1. Когда накопитель 17 достигает дна скважины, подвижную секцию 2 опускают в направлении накопителя 17. Подвижная секция 2 передаёт усилие на тяги 4, а те в свою очередь на пластины 7, которые плавно опускаются вместе с подвижной секцией 2. При этом увеличиваются угол между штангой 1 и каждой из тяг 4 и угол между штангой 1 и каждым из откидных стержней 10, уменьшается угол между каждой из тяг 4 и плоскостью пластины 7, с которой тяга 4 соединена. В момент, когда пластины 7 начинают касаться боковой стены скважины, устройство начинают вращать в таком направлении, чтобы пластины 7 врезались в грунт своими режущими кромками 8. При этом подвижная секция 2 передаёт вращение неподвижной секции 13 за счёт некруглого профиля их поперечных сечений, а т.к. пластины 7 присоединены тягами 4 к подвижной секции 2 и откидными стержнями 10 к неподвижной секции 13 без возможности вращения вокруг продольной оси штанги 1 без вращения самой штанги 1, то пластины 7 вращаются вокруг продольной оси штанги 1 вместе со штангой 1. С учётом того, что штанга 1 присоединена к накопителю 17 при помощи кругового стержня 14, размещённого во втулке 19, накопитель 17 не вращается вместе со штангой 1, что снижает затраты энергии на вращение из-за отсутствия необходимости преодолевать трение накопителя 17 о поверхность скважины. При вращении пластины 7 срезают грунт, который ссыпается в накопитель 17, формируя при этом пустой сферический сектор (наличие круглоцилиндрической скважины не учтено). По мере того, как подвижную секцию 2 приближают к накопителю, пластины 7 формируют пустой сферический сектор с всё большим углом. Крайнее наиболее близкое к накопителю 17 положение подвижной секции 2 достигается тогда, когда подвижная секция 2 упирается в третьи шарниры 11. Когда подвижная секция 2 достигает крайнего наиболее близкого к накопителю 17 положения, пластины 7 формируют полость, по форме близкую к полусфере. При этом в случае заполнения накопителя 17 грунтом разбуриватель извлекают из скважины и освобождают его от грунта.
Таким образом, из-за того, что отсутствует относительное вращение подвижной секции 2 и неподвижной секции 13 штанги 1 за счёт некруглого профиля их контактирующих поверхностей, а поверхности подвижной секции 2 и направляющей 12 неподвижной секции 13 выполнены прямолинейными в направлении продольной оси штанги 1, частицы грунта, попадающие в соединение подвижной секции 2 и неподвижной секции 13, негативно влияют на их относительное движение и изнашивают соединение в меньшей степени, чем в случае использования резьбового соединения. Также соединение неподвижной секции 13 штанги 1 с накопителем 17 размещением кругового стержня 14 во втулке 19 накопителя 17 с первым ограничителем 15 и вторым ограничителем 16 по сторонам втулки 19 приводит к тому, что при одинаковых диаметрах кругового стержня 14 в прототипе и предлагаемом устройстве площадь соединения во предлагаемом устройстве больше за счёт наличия первого ограничителя 15 и второго ограничителя 16 (т.е. локальный расширений кругового стержня 14). Последнее приводит к увеличению прочности соединения. Кроме того, из-за того, что круговой стержень 14 размещён во втулке 19, данное соединение обладает большей нагрузочной способности в отношении боковых нагрузок по сравнению с тавровым соединением в прототипе. Все указанные моменты приводят к повышению надёжности конструкции разбуривателя. Дополнительным достоинством отсутствия резьбового соединения между подвижной секцией 2 и неподвижной секцией 13 штанги 1 является упрощение конструкции и, следовательно, изготовления, т.к. нарезка резьбы (особенно внутренней) является непростой операцией, а кроме того, при изготовлении предлагаемой конструкции могут использоваться только стандартные прокат и детали.