ПОЛЫЙ РАСКАТЧИК СКВАЖИН
HOLLOW WELLS ROLLER

Изобретение относится к строительной технике, в частности к устройствам для раскатки вертикальных и наклонных скважин в грунте без его выемки, например, под набивные сваи.
Известно раскатывающее устройство (Патент на изобретение РФ №2204659), включающее вал, на котором последовательно установлены с возможностью вращения наконечник, рабочие элементы, выполненные в виде цельнометаллических цилиндров и усеченных конусов, жестко закрепленных на валу, продольные оси которых смещены параллельно продольной оси вращения навесного рабочего органа, усеченные конусы выполнены с равномерно увеличивающимся диаметром в сторону цилиндров, количество которых не превышает двух, и хвостовик, отличающийся тем, что продольные оси симметрии рабочих элементов смещены параллельно продольной оси вращения навесного рабочего органа на величину, равную 0,03 диаметра цилиндра, последовательно повернуты относительно друг друга на 90° и жестко соединены между собой, причем высота каждого из цилиндров и усеченных конусов составляет 0,8 диаметра цилиндра, при этом продольные оси симметрии усеченного конуса, соединенного с хвостовиком, и наконечника совпадают с продольной осью вращения навесного рабочего органа, а наконечник выполнен в виде усеченного конуса с приваренным по его меньшей окружности острием в виде укороченного сверла.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство (Патент на изобретение РФ №2468155), включающее наконечник и цельнометаллическую конструкцию, состоящую из соединенных между собой цилиндрических и конических сегментов и хвостовика. Конические сегменты выполнены с равномерно увеличивающимся диаметром в сторону цилиндрического сегмента. Цилиндрический сегмент и конические сегменты, граничащие с хвостовиком и смещающимся наконечником, установлены симметрично продольной оси навесного рабочего органа, а остальные конические сегменты смещены в плоскости поперечного сечения навесного рабочего органа на величину 0,04 диаметра цилиндрического сегмента. По продольной оси цельнометаллической конструкции выполнен сквозной продольный канал. При этом устройство снабжено бетонолитной штангой, выполненной в виде несущей трубчатой обоймы с каналом и соединенной с навесным рабочим органом через хвостовик и муфту. Смещающийся наконечник выполнен в виде цельнометаллического стакана со сквозными отверстиями, острием и приваренными пластинчатыми ребрами и соединен с навесным рабочим органом через бетонолитную съемную муфту посредством двух шпилек, перемещающихся в двух диаметрально расположенных сквозных овальных отверстиях.
Недостатком описанных устройств является высокая материалоемкость и дороговизна изготовления. Также возможен чрезмерный нагрев острия до 500 градусов Цельсия в процессе работы по сухим грунтам, что способствует преждевременному выходу этих устройств из строя. По этой причине необходимо применять воду для охлаждения (в среднем 2 литра на 1 погонный метр раскатанной скважины). Воду необходимо периодически подавать в скважину, что затрудняет проведение работ.
Задачей изобретения является создание раскатчика скважин технологичного в эксплуатации и имеющего низкую стоимость изготовления.
Сущность изобретения поясняется чертежами 1-3 и заключается в следующем. Сложные цельнометаллические детали раскатчика прототипа заменяются пустотелым цилиндром (6) и шестигранной пирамидой (10) с приваренными к ее поверхности пластинами в виде конических слоев (9). Конические слои охватывают сектора с углом от 60 до 180 градусов при высоте сектора от 0,6 до 0,8 D и выполнены из пластин толщиной от 0,02 до 0,05 D. Слои на поверхности пирамиды располагаются в шахматном порядке диаметрально противоположно с шагом по высоте сектора от 0,6 до 0,8 D. По оси раскатчика устроен трубопровод (7) для подачи бетонной (5) смеси внутрь скважины. Также устройство содержит заливную горловину (3), закрывающуюся крышкой (2), через которую в раскатчик заливают воду для охлаждения.
Технически устройство выполнено в виде трубы диаметром D (6) и приваренной к ней соосно шестигранной пирамиды (10), на поверхность которой приварены пластины (9) в виде конических слоев, охватывающих сектор с углом от 60 до 180 градусов при высоте сектора от 0,6 до 0,8 D, выполненных из пластин толщиной от 0,02 до 0,05 D. На поверхности пирамиды пластины располагаются диаметрально противоположно в шахматном порядке с шагом от 0,6 до 0,8 D по высоте. Наконечник (13) выполнен в виде укороченного сверла, приваренного к вершине пирамиды. Во внутренней полости раскатчика устроен трубопровод (7), позволяющий подавать бетонную смесь (5) через боковую поверхность пирамиды (10) внутрь скважины. Выпускная часть трубопровода (7) закрывается крышкой (12), прикрепленной гибкой связью (11) к раскатчику. С целью исключения избыточного нагрева деталей в полость раскатчика заливают воду (8) и закрывают крышкой (2) с предохранительным клапаном. Наличие воды в полости раскатчика позволяет существенно увеличить период использования воды (до одного раза в смену) и повышает стойкость бурового инструмента за счет водяного охлаждения. Изготовление устройства из листового металла снижает материалоемкость и стоимость от 3 до 5 раз по сравнению с прототипом.
Например, раскатчик может быть выполнен в виде трубы (6) 219×10 мм, высотой 175 мм с приваренной к ней шестигранной пирамидой (10) из пластин толщиной 10 мм. На поверхность пирамиды в виде конических слоев приварены пластины (9) толщиной 10 мм. Каждый конический слой охватывает сектор с углом около 130 градусов, высота сектора 150 мм. Конические слои (9) на пирамиде (10) располагаются диаметрально противоположно в шахматном порядке с шагом 150 мм по высоте. Наконечник (13) выполнен в виде укороченного сверла, приваренного к вершине пирамиды. Для крепления к буровой машине раскатчик имеет полый хвостовик (1), способный передавать вращающий момент, возникающие изгибающие нагрузки и бетонную смесь (5). Во внутренней полости раскатчика устроена труба (7) диаметром 76 мм для подачи бетонной смеси в скважину. Выпускная часть трубопровода (7) закрывается крышкой (12), прикрепленной гибкой связью (11) к раскатчику. С целью исключения избыточного нагрева деталей раскатчика в его полость через заливную горловину (3) подают воду (8) и закрывают крышкой (2) с предохранительным клапаном. Для облегчения извлечения раскатчика из скважины к верхней части цилиндрической поверхности примыкает усеченный конус (4) высотой 70 мм. Раскатчик работает следующим образом. Вначале устанавливают рабочий орган острием наконечника на место предполагаемой скважины. Выходное отверстие трубопровода закрывают крышкой (12). Подают вращательное движение и осевую нагрузку. Раскатчик погружается в грунт и формирует скважину. При извлечении раскатчика через буровые штанги под давлением от 4 до 6 атм внутрь скважины подают бетонную смесь. Под повышенным давлением бетона крышка (12) открывается. Бетон проникает в скважину, раскатчик извлекают и формируют тело набивной сваи. Обратный конус (4) способствует дополнительному укреплению стенок скважины и снижению выноса грунта из скважины.