УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИНТОВОЙ РАСКАТКИ СКВАЖИН В СТЕСНЕННЫХ УСЛОВИЯХ

Полезная модель относится к строительству и может быть использована для раскатки вертикальных, наклонных и горизонтальных скважин в грунтах естественного (природного) и искусственного сложения без его выемки, например, под набивные сваи.
Известно устройство для образования скважин раскатыванием (1), включающее опорную раму, на которой шарнирно закреплена мачта с возможностью установки необходимого угла наклона и его фиксации посредством двух опорных тяг, каждая из которых одним своим концом шарнирно закреплена на опорной раме, а другим своим концом шарнирно закреплена на мачте, что обеспечивает возможность выполнения скважины под углом.
Недостатками устройства являются: большие габариты и вес, невозможность работы в стесненных условиях, малая маневренность, при выполнении следующей скважины необходимо выполнить поворот всего устройства.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для образования скважин раскатыванием (2), включающее опорную раму на колесном шасси с направляющими стойками, и соединенный с трособлочным механизмом рабочий орган с приводом.
К недостаткам известного устройства следует отнести: большую громоздкость устройства, низкую устойчивость из-за высокого расположения центра тяжести устройства, невозможность выполнения скважин под углом меньше 45°, низкую маневренность, невозможность выполнения скважин вблизи
фундамента из-за расположения рабочего органа в центре рамы устройства, высокую трудоемкость выполнения работ.
Задачей полезной модели является создание мобильного устройства для винтовой раскатки скважин в стесненных условиях работы, с возможностью выполнения скважины под любым углом от 0° до 90° и высокой маневренностью.
Сущность полезной модели заключается в том, что в устройстве, включающем опорную раму на колесах, рабочий орган с приводом, мачту, шарнирно закрепленную на опорной раме с возможностью установки необходимого угла наклона и его фиксации посредством опорной тяги, согласно полезной модели, рабочий орган состоит из жестко соединенных между собой рабочих элементов, последовательно повернутых относительно друг друга на 90 градусов и выполненных в виде цельнометаллического цилиндра и усеченных конусов, а продольные оси цельнометаллического цилиндра и усеченных конусов смещены параллельно продольной оси вращения рабочего органа на величину 0,03 диаметра цельнометаллического цилиндра. Кроме того, опорная рама имеет Т-образную форму, установлена на трех колесах, имеющих вертикальную ось поворота и горизонтальную ось вращения и выполнена из двух продольных параллельных швеллеров, спаренных друг с другом наружными поверхностями стенок посредством двух поперечин, приваренных к нижним полкам швеллеров, при этом, к торцам швеллеров рамы приварены опорные площадки с жесткой направляющей и втулками для осей вилок крепления и пальцев-фиксаторов двух передних колес, причем рабочий орган дополнительно снабжен удлинительными штангами и направляющей, выполненной с отверстием, диаметр которого на 20 мм больше диаметра цельнометаллического цилиндра рабочего органа. Кроме того, опорная рама снабжена винтовыми опорами, установленными на продольных швеллерах симметрично друг другу, а одинаковые отверстия в опорных площадках и вилках крепления двух передних колес предназначены для установки в них пальцев-фиксаторов и фиксации передних колес в заданное положение относительно опорной рамы. Механизм возвратно-поступательного перемещения рабочего органа включает: ползун, гидроцилиндр двустороннего действия, жестко установленный на мачте, гидродвигатель, каретку, жестко соединенную со штоком гидроцилиндра через тягу
привода каретки, при этом приводной вал гидродвигателя через переходник соединен с рабочим органом.
Такое конструктивное выполнение устройства, взаимосвязь составляющих элементов позволили добиться решения поставленной задачи. Т-образное выполнение опорной рамы, установленной на трех колесах разного диаметра и имеющих вертикальную ось поворота и горизонтальную ось вращения, наличие винтовых опор позволило одновременно повысить устойчивость, маневренность установки, обеспечило возможность передвижения установки в любом направлении без поворота вокруг собственной оси и поворота вокруг заданной точки. Применение в устройстве гидравлики позволило повысить надежность установки, а использование отдельно стоящих: гидростанции и генератора позволило уменьшить вес и габариты устройства, повысить мобильность, маневренность. Наличие мачты, шарнирно закрепленной на опорной раме, тяги с фиксатором, удлинительных штанг, направляющей рабочего органа и системы их крепления позволяет получить скважину под любым углом наклона от 0° до 90° и обеспечить заданное направление раскатки скважины на глубину до 6 метров и с необходимой точностью. Конструктивная особенность выполнения рабочего органа позволяет уменьшить нагрузку на привод рабочего органа за счет постепенного вытеснения грунта в околоскваженное пространство и формировать уплотненную зону грунта максимальных размеров.
Техническое решение поясняется чертежом, где на фиг.1 показан общий вид устройства для винтовой раскатки скважин в стесненных условиях спереди; на фиг.2 - общий вид устройства сверху; на фиг.3 - общий вид устройства сбоку; на фиг.4 - схема установки удлинительной штанги.
Устройство для винтовой раскатки скважин в стесненных условиях содержит Т-образную опорную раму 1, опирающуюся на колеса 2 и 3. К опорной раме 1 шарнирно закреплена мачта 4 с возможностью установки угла наклона от 0° до 90° и его фиксации посредством опорного гидроцилиндра 5 и фиксатора 6. Опорная рама 1 выполнена из двух продольных, параллельно расположенных швеллеров 7, спаренных друг с другом наружными поверхностями стенок 8 посредством двух поперечин 9, приваренных к нижним полкам швеллеров 7. С одной стороны
опорной рамы 1, в торцах швеллеров 7 приварены опорные площадки 10, жесткая направляющая 11 с втулками 12 для осей вилок крепления 13 двух передних колес 2 и втулками 14 для пальцев-фиксаторов 15. Жесткая направляющая 11 имеет отверстие, диаметр которого превышает диаметр цилиндрической части рабочего органа на 20 мм. Опорные площадки 10 и вилки крепления 13 передних колес 2 выполнены с одинаковыми соосными отверстиями 16, которые предназначены для их совмещения и установки в них пальцев-фиксаторов 15 для фиксации от поворота передних колес вокруг вертикальной оси в заданном положении. Колесо 3 крепится к центру поперечины 9 посредством кронштейна 17 с отверстием для оси 18 вилки крепления третьего колеса 19. Колесо 3 позволяет выставлять устройство в заданной точке раскатки скважины. Опорная рама 1 дополнительно снабжена винтовыми опорами 20, установленными симметрично друг другу на продольных швеллерах 7. Винтовые опоры 20 предназначены для выставления устройства в рабочее положение передними колесами 2, которые за счет разворота относительно опорной рамы повышают устойчивость устройства и его свободное перемещение в стесненных условиях. Механизм цикличного возвратно-поступательного перемещения рабочего органа включает: ползун 21, гидроцилиндр двустороннего действия 22, жестко установленный на мачте 4, гидродвигатель 23, каретку 24, жестко соединенную со штоком гидроцилиндра 25 через тягу 26 привода каретки. Приводной вал каретки 24 через переходник 27 соединен с рабочим органом 28. Гидроцилиндр двустороннего действия 22 установлен на мачте 4 таким образом, что его продольные и поперечные оси симметрии совпадают с продольными поперечными осями симметрии мачты 4. Рабочий орган 28 выполнен в виде цельнометаллических цилиндров 29 и усеченных конусов 30, жестко соединенных между собой и последовательно повернутых относительно друг друга на 90°. Продольные оси цилиндра 29 и усеченных конусов 30 смещены параллельно продольной оси вращения рабочего органа 28 на величину равную 0,03 диаметра цилиндра 29. Рабочий орган 28 дополнительно снабжен удлинительными штангами 31, позволяющими выполнять раскатку на любую глубину.
Привод устройства осуществляется от гидростанции 32 через гидрораспределитель 33 по гидрошлангам 34 на гидродвигатель 23, опорный гидроцилиндр 5 и гидроцилиндр двустороннего действия 22. Электропитание гидростанции осуществляется от дизельного генератора 35 или через силовой кабель от стационарного источника питания.
Устройство для винтовой раскатки скважин в стесненных условиях работает следующим образом.
Для выполнения вертикальных и наклонных скважин устройство передвигается на колесах 2 и устанавливается перпендикулярно или под определенным углом к фундаменту здания.
В зависимости от требуемого угла наклона раскатываемой скважины выставляют требуемый угол наклона мачты 4 и фиксируют с помощью опорного гидроцилиндра 5 и фиксатора 6. Включают генератор 35 и гидростанцию 32, через гидрораспределитель 33 включают в работу гидроцилиндр двустороннего действия 22, который через тягу 26 перемещает каретку 24 в верхнее положение, подсоединяют рабочий орган 28. С помощью поворота колес 2 подгоняют устройство к оси предполагаемой скважины. После чего одно из двух колес 2 устанавливают параллельно швеллеру 7 рамы 1, а другое колесо поворачивают перпендикулярно первому колесу 2, совмещают отверстия 16 и фиксируют колеса 2 пальцем-фиксатором 15. Такое положение колес способствует устойчивости и торможению устройства в поперечном (относительно рамы 1) направлении. Через гидрораспределитель 33 включают гидродвигатель 23, который создает вращение приводному валу, соединенному с рабочим органом 28. Одновременно с вращением на рабочий орган 28 подают гидроцилиндром 22 продольное усилие и за счет вращательно-поступательного перемещения рабочего органа 28, имеющего винтовую образующую поверхность, производят раскатку скважины. Направляющая жесткость 11 обеспечивает заданное направление рабочего органа 28 в процессе раскатки скважины и служит опорой при снятии и установке удлинительной штанги 31. При раскатке скважины на требуемую глубину между рабочим органом 28 и приводным валом устанавливают соответствующее количество удлинительных штанг 31. После раскатки скважины выполняют последовательную разборку удлинительных штанг 31 и фиксацию рабочего органа в
переходник 27, а передние колеса 2 устанавливают параллельно друг другу и перемещают устройство на следующий участок раскатки скважины.
При раскатке горизонтальных скважин, мачту 4 опускают во внутрь опорной рамы 1. Передние колеса 2 и заднее колесо 3 устанавливают параллельно швеллерам 7 рамы 1. Для создания продольного усилия на рабочий орган 28, опорный гидроцилиндр 5 устанавливают горизонтально и через упорную плиту 36 упирают в массивную опору (на чертежах не показана), в качестве последней могут использовать существующие фундаменты. Для снижения трения поверхности рабочего органа 28 о грунт в процессе раскатки скважин применяют воду, расход которой определяют в проекте и корректируют непосредственно на строительной площадке при проведении опытных работ.
Источники информации:
1. Патент США №3529679 класс Е21С 11/02, 1970 г.
2. Авторское свидетельство СССР №1745855, кл, Е21В 7/24, БИ №25, 1992 г. (прототип).