РАСШИРИТЕЛЬ СКВАЖИНЫ
WELL EXPANDER

Изобретение относится к области строительства и может применяться при устройстве буронабивных свай с расширенной консолью.
Известна система Хлебникова Е.Л. для устройства буронабивных свай с расширенным основанием, принятый в качестве аналога. Механизм Хлебникова Е.Л. состоит из расширителя и цилиндрической фрезы с режущим дном (ковшовый бур) (Костерин Э. В. Основания и фундаменты: Учеб. Для вузов по спец. «Строительство автомобильных дорог и аэродромов» и «Мосты и транспортные тоннели». - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1990, с. 191-193). Недостатком аналога является то, что изготовить расширитель непосредственно под подошвой фундамента с горизонтальной поверхностью и при этом, обеспечить консоль в виде перевернутого конуса, не представляется возможным по конструктивным особенностям.
Известен универсальный расширитель, принятый в качестве прототипа, включающий два коаксиально расположенных вала с размещенными на них скользящей и фиксированной муфтами, к которым шарнирно прикреплен пантографный пространственный механизм, снабженный породоразрушающими элементами, коаксиально расположенные валы выполнены с возможностью взаимной фиксации и независимого соединения с бурильным валом буровой установки, при этом наружный вал выполнен с возможностью его установки на устье скважины с фиксацией от продольного перемещения, что позволяет выполнить расширения полости различной конфигурации. (Патент №2119036, С1, дата приоритета 14.03.1995 г., дата публикации 20.09.1998 г. автор Запорожец А.Т., RU).
Недостатком прототипа является то, что изготовить расширение скважины с горизонтальной поверхностью и, при этом сформированное расширение в виде консоли должно находится непосредственно под подошвой фундамента в виде повернутого конуса, не представляется возможным по конструктивным особенностям, а также многодельности и как результат высокой трудоемкости, обусловленной разбуриванием расширения скважины в несколько циклов, что требует дополнительных затрат времени, затруднен контроль за работой расширителя и как результат искажения размеров и формы расширения.
Задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение, является разработка конструкции устройства, устраняющей выявленные недостатки известного технического решения, рассмотренного выше.
Технический результат состоит в разработке новой конструкции расширителя скважины с устройством в верхней части расширения горизонтальной поверхности и, при этом сформированное расширение в виде консоли должно находится непосредственно под подошвой фундамента в виде перевернутого конуса. Требуемый технический результат достигается за счет конструктивных элементов предлагаемой конструкции, расширитель скважины с устройством в верхней части расширения горизонтальной поверхности, включающий вал с жестко прикрепленной верхней муфтой, имеющей верхнюю ось, на которой шарнирно прикреплен пространственный пантографный механизм, состоящий из шарнирно соединенных верхней и нижней кулис снабженных породоразрушающими ножами, отличающийся тем, что к верхней оси шарнирно прикреплена верхняя кулиса, в нижней части которой устроена средняя ось, к средней оси шарнирно прикреплена нижняя кулиса, имеющая нижнюю ось, расположенную в направляющей стойке, которая жестко соединена в нижней части с нижней муфтой, жестко прикрепленной на валу, при этом нижняя муфта, посредством подшипникового узла, шарнирно соединена с грунтосборником, причем верхняя и нижняя муфты снабжены верхней и нижней обечайками, с внутренней стороны которых жестко прикреплен вертикальный фиксатор, который жестко зафиксирован горизонтальным фиксатором к соответствующей муфте, а к нижней оси кулисы жестко прикреплена гибкая тяга проходящая через сквозное отверстие, расположенное в верхней муфте, прикрепленной к регулируемому натяжителю тяги, находящемуся на валу.
Натяжитель тяги позволяет приводить пространственный пантографный механизм в рабочее положение и образовывать расширение скважины с устройством в верхней части расширения горизонтальной поверхности благодаря крутящему моменту, которое передается посредством вала.
На фиг. 1 показана принципиальная схема заявляемого расширителя; на фиг. 2 то же, вид сверху, разрез по А-А; на фиг. 3 то же, вид сверху, разрез по Б-Б.
Заявляемый расширитель скважин с устройством в верхней части расширения горизонтальной поверхности состоит из вала 1, на котором жестко прикреплена верхняя муфта 2, имеющая верхнюю ось 3 и обечайку 15. К верхней оси 3 шарнирно крепится верхняя кулиса 4, в нижней части которой устроена средняя ось 5. К средней оси 5 шарнирно прикреплена нижняя кулиса 6, имеющая нижнюю ось 7. Верхняя кулиса 4 и нижняя кулиса 6 снабжены породоразрушающими ножами для разрушения грунта. Нижняя ось 7 располагается в направляющей стойке 8, которая жестко соединена в нижней части к нижней муфте 9. В свою очередь нижняя муфта 9 имеет нижнюю обечайку 15 и жестко прикрепляется к торцу вала 1, при этом нижняя муфта 9, посредством подшипникового узла 10, шарнирно соединяется с грунтосборником 11. К нижней оси 7 жестко прикреплена гибкая тяга 12, которая проходит через сквозное отверстие 13, находящееся в верхней муфте 2. Гибкая тяга 12 прикреплена к регулируемому натяжителю тяги 14.
На фиг. 2 показана верхняя муфта 2, жестко прикрепленная на валу 1 и имеющая верхнюю обечайку 16. С внутренней стороны верхней обечайки 16 жестко прикреплен вертикальный фиксатор 17, который жестко зафиксирован горизонтальным фиксатором 18 к верхней муфте 2. На верхней муфте 2 шарнирно прикреплены верхние кулисы 4 и имеются сквозные отверстия 13.
На фиг. 3 показана нижняя муфта 9, жестко прикрепленная на валу 1 и имеющая нижнюю обечайку 15. С внутренней стороны нижней обечайки 15 жестко прикреплен вертикальный фиксатор 17, который жестко зафиксирован горизонтальным фиксатором 18 к нижней муфте 9. На нижней муфте 9 жестко прикреплены направляющие стойки 8 и имеется подшипниковый узел 10, расположенный центрально относительно вала 1.
Заявленный расширитель скважины с устройством в верхней части расширения горизонтальной поверхности используют в качестве оснастки к буровой машине для устройства расширения скважин с целью повышения несущей способности существующих фундаментов. После проходки скважины с помощью шнекового бура на проектную глубину к буровой машине подсоединяют заявленный расширитель и устанавливают в пробуренную скважину, при этом осевое расстояние между верхней осью 3 и нижней осью 7 наибольшее, т.е. находящееся в исходном положении. Посредством натяжителя тяги 14 создают натяжение, передающееся на гибкую тягу 12, которая жестко соединена с нижней осью 7. Усилия от гибкой тяги 12 начинают перемещать нижнюю ось 7 вверх по направляющей стойке 8 и происходит поворот средней оси 5 с одновременным упором в стенки скважины. При этом, посредством вала 1 происходит вращение, и с помощью верхней кулисы 4 и нижней кулисы 6, снабженных породоразрушающими ножами, разрушают грунт, образуя расширения в форме консоли, в виде перевернутого конуса с горизонтальной поверхностью в основании. Разрыхленный грунт собирается в грунтосборник 11. Расширение производим до тех пор пока верхняя кулиса 4 не примет горизонтальное положение, после этого производим снятие натяжения с использованием натяжителя тяги 14 и, тем самым, разгружаем гибкую тягу 12. Верхняя кулиса 4 и нижняя кулиса 6 от собственного веса возвращаются в исходное положение, извлекается расширитель скважины. Свая армируется и бетонируется.