УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ ВИНТОВОГО ПРОФИЛЯ НА СТЕНКАХ СКВАЖИН ПОД БУРОНАБИВНЫЕ СВАИ
DEVICE FOR FORMING HELICAL PROFILE ON WELL WALLS FOR BORED PILES

Изобретение относится к строительству, а именно к устройствам, повышающим несущую способность буронабивных свай, и найдет применение при строительстве фундаментов под здания и сооружения.
Известно устройство для расширения глухих скважин, которое содержит рабочий наконечник, выполненный из секторных плит, верхний конец которых шарнирно закреплен на корпусе, вибратор круговых колебаний, механизм раздвижения секторных плит в виде кольца и привода возвратно-поступательного движения, установленных в рабочем наконечнике, и механизм подачи рабочего наконечника [1].
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для образования винтового профиля на стенках скважин под буронабивные сваи, которое содержит рабочий наконечник, выполненный из секторных плит, верхний конец которых шарнирно закреплен на корпусе, а нижний загнут вовнутрь рабочего наконечника, при этом к наружным секторным плитам под углом к оси наконечника закреплены конические профили, вибратор круговых колебаний, установленный в рабочем наконечнике, механизм раздвижения секторных плит в виде кольца, жестко закрепленного на корпусе вибратора, который соединен приводом возвратно-поступательного движения с корпусом рабочего наконечника, и механизм подачи рабочего наконечника [2].
Недостатком известного устройства является низкая скорость проходки, которую определяет угловая скорость обкатки скважин корпусом рабочего наконечника по стенке скважины.
Цель изобретения - повышение скорости проходки.
Указанная цель достигается тем, что механизм подачи рабочего наконечника выполнен в виде штанги, нижний конец которой шарнирно с возможностью передачи крутящего момента соединен с корпусом рабочего наконечника, а сама штанга имеет привод поступательно-вращательного движения, который перемещает ее за один оборот на величину хода винтового профиля на стенке скважины, при этом привод поступательно-вращательного движения штанги выполнен в виде полукруглого винтового паза на штанге, ход которого равен ходу винтового профиля на стенке скважины, который входит в зацепление с неподвижной направляющей в виде гайки с таким же пазом, что и паз на штанге, и шаров, заполняющих эти пазы, а верхний конец штанги с возможностью вращения соединен с механизмом подачи рабочего наконечника.
На рис.1 представлен разрез рабочего наконечника в сложенном виде; на рис.2 - сечение А-А рис.1; на рис.3 - разрез рабочего наконечника в рабочем состоянии; на рис. 4 - общий вид устройства; на рис.5 - сечение Б-Б рис.4.
Устройство для образования винтового профиля на стенках скважин под буронабивные сваи содержит рабочий наконечник, выполненный из секторных плит 1, верхний конец которых шарниром 2 крепится к корпусу 3, а к нижнему, загнутому вовнутрь рабочего наконечника, концу наружних секторных плит под углом к оси рабочего наконечника закреплены конические профили 4, механизм раздвижения секторных плит, выполненный в виде кольца 5, жестко закрепленного на корпусе вибратора круговых колебаний 6, который соединен приводом возвратно-поступательного движения 7 с корпусом рабочего наконечника. Рабочий наконечник шарнирной муфтой 8 соединен со штангой 9, оснащенной винтовой направляющей в виде полукруглого винтового паза 10, ход которого равен ходу винтового профиля на стенке скважины, который входит в зацепление с неподвижной направляющей в виде гайки 11 с таким же пазом, что и паз на штанге. Пазы служат дорожками качения для шаров 12, заполняющих эти пазы по аналогии передачи винт-гайка. Корпус гайки закреплен на поперечине 13 металлоконструкции 14 транспортного средства. Верхний конец штанги через крюковую подвеску 15 крепится к подъемному канату 16 механизма подъема 17, установленного на транспортном средстве 18.
Устройство работает следующим образом. Транспортное средство 18 доставляет устройство вместе с подвешенной на канате 16 штангой 9 и рабочим наконечником в сложенном виде к пробуренной скважине. Включают механизм подъема 17 и опускают рабочий наконечник вместе со штангой на дно скважины. Так как угол подъема винтового паза штанги 10 значительно превышает угол трения его по шарам 12, установленным в неподвижной гайке 11, то последние не препятствуют движению штанги вниз, а лишь вращают ее на один оборот при перемещении штанги на ход винтового паза. Крюковая подвеска 15 не препятствует вращению штанги. После погружения рабочего наконечника на дно скважины одновременно включают вибратор круговых колебаний 6 и привод 7, который перемещает корпус вибратора 6 в нижнее положение. Кольцо 5, жестко закрепленное на корпусе вибратора, воздействует на ребра секторных плит 7, раздвигает их и вводит в контакт со стенками скважины конические профили 4. Колебания наконечника в плоскости, перпендикулярной оси скважины, обеспечивает снижение усилия внедрения секторных плит с закрепленными на них коническими профилями в грунт. При раскрытии секторных плит до нужного диаметра привод 7 отключается и включается механизм подъема 17, который канатом 16 через крюковую подвеску 15 перемещает штангу 9 вверх. Пазы штанги, перемещаясь по шарам 12 в неподвижной гайке 11, вращают ее вокруг собственной оси на один оборот при перемещении штанги на ход винтового паза. Вращение штанги через шарнирную муфту 8 передается корпусу 3 рабочего наконечника и секторным плитам 1 с закрепленными на них коническими профилями 4, в результате чего последние движутся по винтовой линии, оставляя на внутренней поверхности скважины отштампованные винтовые профили, форма и размеры которых соответствуют коническим профилям 4. Шарнир 8 снижает динамическое воздействие рабочего наконечника на штангу и не препятствует колебаниям рабочего наконечники в плоскости, перпендикулярной оси скважины, обеспечивая эффективность воздействия его на стенки скважины.
Механизм подачи рабочего наконечника в виде штанги, нижний конец которой шарнирно с возможностью передачи крутящего момента соединен с корпусом рабочего наконечника, и наличие привода поступательно-вращательного движения штанги, который перемещает ее за один оборот на величину хода винтового профиля на стенке скважины, позволит, не снижая эффективности вибрационного воздействия рабочего наконечника на стенки скважины, за счет передачи дополнительного крутящего момента рабочему наконечнику от привода штанги повысить угловую скорость обкатки скважины рабочим наконечником, а следовательно, и скорость проходки по сравнению с прототипом.
Источники информации
1. Патент 2410518 Российской Федерации, МПК Е21В 7/28. Устройство для расширения глухих скважин / Ромакин Н.Е., Губатенко М.С.; заявитель и патентообладатель: Саратовский государственный технический университет. №2009129279/03; заявл. 29.07.2009; опубл. 27.01.2011. Бюл. №3.
2. Заявка №2011102336/03 (003142), МПК Е21В 7/28. Устройство для образования винтового профиля на стенках скважин под буронабивные сваи / Ромакин Н.Е.; заявитель: Саратовский государственный технический университет; заявл. 25.01.2011.