УСТРОЙСТВО ПРОХОДКИ СКВАЖИН

Техническое решение относится к области устройств для выполнения малозаглубленных скважин методом раскатки и может быть использовано при установке столбов с использованием ручного (бытового) электро- или бензоинструмента.
В дальнейшем в тексте будет использован оборот «…подшипники равномерно развернутые эксцентриситетом вокруг вала…». В контексте настоящего технического решения это означает что, смещение оси вращения подшипников относительно оси вращения вала (эксцентриситет) выполнено с поворотом против часовой стрелки, если смотреть в направлении подачи устройства, каждого последующего подшипника относительно предыдущего на одинаковый угол относительно оси вала. В результате подшипники равномерно распределяются вокруг оси вала и образуют винтовую линию.
Известны (см., например, в книге Свирщевский В.К. Проходка скважин в грунте способом раскатки. - Новосибирск, 1982 г., стр.24-27) устройства (проходчики) для проходки скважин, содержащие приводной вал с последовательно развернутыми вокруг его оси эксцентриковыми шейками и установленными на них с возможностью вращения коническими и цилиндрическими реверсивными катками, продольные оси которых наклонены к оси вращения. Значения эксцентриситетов и углов разворота шеек, средние диаметры катков и значения углов наклона осей катков к оси устройства ступенчато закономерно изменяются по длине вала так, что геометрические центры катков лежат на охватывающей вал конической винтовой линии.
При вращении вала катки, обкатываясь по своим забоям, формируют стенки скважины и одновременно перемещаются по винтовой линии, обеспечивая продольную подачу устройства (ввинчивание его в скважину). При реверсировании вяла устройство выходит из скважины.
Для обеспечения эффективной самоподачи устройства расчетный шаг винтовой линии, определяющий скорость проходки и производительность устройства, должен быть одинаков по всей длине вала, а диаметры катков пропорциональны диаметрам соответствующих витков линии. Для протяженных катков указанное условие невыполнимо, поэтому в известном устройстве параметры реальной винтовой линии резко неоднородны по длине вала. Как следствие, при работе устройства катки проскальзывают относительно стенок скважины, что приводит к ослаблению (вплоть до исчезновения) эффекта самоподачи и, в конечном счете, снижению производительности проходки и КПД устройства.
Известно (SU, авторское свидетельство 1765313) устройство в котором, с целью уменьшения вышеуказанного недостатка, каждый каток разделен на ряд конических секций, установленных на одной эксцентриковой шейке с возможностью их раздельного вращения, при этом продольные оси секции наклонены к оси вала на угол, обратно пропорциональный среднему диаметру катка.
В известном устройстве склонность катков к проскальзыванию несколько уменьшена, однако положительный эффект от этого незначителен, так как на границах шеек шаг практической винтовой линии по-прежнему изменяется скачкообразно. Кроме того, наличие зазоров между секциями требует, для исключения попадания грунта в зазоры, разработки специальных уплотнительных элементов, что усложняет конструкцию и снижает технологичность изделия.
Наиболее близким аналогом разработанного устройства можно признать fhttp://m.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D1%85%D0%BE%D0%B4%D1%87%D0%B8%D0%BA) устройство для проходки скважин, содержаее вал, на одном конце которого размещено средство подключения к приводу, на другом конце установлен конический наконечник с, по меньшей мере, одной режущей кромкой за наконечником на валу с эксцентриситетом установлено не менее двух элементов качения, состоящих из ступицы со свободно вращающимися ободьями, которые развернуты эксцентриситетом вокруг вала, замыкающего конуса и средства подключения к приводу.
Недостатком известного технического решения можно признать низкую производительность проходки, значительную энергоемкость и малый КПД, обусловленные значительным сопротивлением грунта в ходе бурения скважины.
Техническая задача, решаемая посредством разработанного устройства, состоит в получении устройства для проходки скважин, лишенного указанных недостатков.
Технический результат, достигаемый при реализации разработанного устройства, состоит в обеспечении возможности выполнения скважин диаметром до 100 мм и глубиной до 2,5 м без использования промышленного оборудования с применением в качестве привода электродрелей, миксеров или перфораторов за счет снижения потребляемой энергии и облегчения проходки скважины.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать устройство проходки скважин разработанной конструкции. Разработанное устройство содержит вал, на одном конце которого размещено средство подключения к приводу - бытовому электро - или бензоинструменту, на другом конце установлен конический наконечник с, по меньшей мере, одной режущей кромкой, за наконечником на валу с эксцентриситетом установлено, не менее 2 подшипников, причем величина эксцентриситета возрастает по мере удаления от наконечника, равномерно развернутых эксцентриситетом вокруг вала, замыкающего конуса и средства подключения к приводу, при этом наконечник дополнительно содержит, по меньшей мере, один нож.
Устройство может содержать как шариковые подшипника, так и роликовые подшипники, при этом могут быть использованы также подшипники скольжения.
В некоторых вариантах реализации устройства наконечник, подшипники и средство подключения к приводу установлены на валу таким образом, что расстояние между ними составляет не более 2 мм.
В предпочтительном варианте реализации указанный дополнительный нож содержит две скошенных режущих кромки и установлен в сквозной паз наконечника без фиксации.
Однако не исключен вариант реализации, когда указанный нож содержит два лезвия, имеющих наклон по направлению правого вращения.
Используемое средство подключения к приводу преимущественно выполнено с возможностью подключения вала к серийным бытовым электро - и бензоинструментам.
Наличие ножа на коническом наконечнике облегчает проникновение устройства в грунт, что позволяет повысить кпд, уменьшить энергопотребление и повысить производительность проходки даже с использованием в качестве электропривода достаточно маломощных бытовых электроприборов.
Разработанное устройство позволяет выполнять скважины диаметром до 100 мм и глубиной до 2,5 м, используя привод от ручного электро - или бензоинструмента. Он состоит из вала, установленного на него конического наконечника с режущей кромкой и ножом, радиальных подшипников закрытого типа установленных на вал с эксцентриситетом, увеличивающимся по мере отдаления от наконечника и равномерно развернутых эксцентриситетом вокруг вала, замыкающего конуса и хвостовика. Вращающийся нож разрыхляет грунт, режущая кромка наконечника при вращении срезает грунт и по винтовой канавке он попадает в пространство (сформированное за счет эксцентриситета установки подшипника) между первым подшипником и стенкой скважины и вдавливается в стенку скважины при повороте подшипника. Подачу устройства осуществляют за счет ударного воздействия перфоратора, если он использован в качестве привода, на инструмент. При использовании в качестве привода дрели или миксера в сквозной паз наконечника, выполненный перпендикулярно его оси, при необходимости вставляют нож, лезвия которого имеют наклон, за счет которого при вращении, инструмент заглубляется в грунт.
Использование разработанного средства обеспечивает возможность выполнения скважин в грунте при использовании в качестве привода бытового электро и бензоинструмента.