УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОКАЛЫВАНИЯ ПИЛОТНОЙ СКВАЖИНЫ

Установка для прокалывания пилотной скважины
Изобретение относится к горному делу и строительству, в частности к оборудованию для бестраншейной прокладки труб под дорогами и другими инженерными сооружениями.
Известно устройство для прокола горизонтальной скважины, содержащее блок с силовыми гидроцилиндрами, напорную траверсу и нажимную штангу в виде трубы с рабочим наконечником, опорные плиты, смонтированные в приямке, а управление штангой осуш;ествлено двумя штырями с гидроцилиндрами и винтами с рукоятками (см. авторское свидетельство СССР № 242057, Е 02 F 5/18, 1967г.).
Недостатками этого устройства являются большая мощность гидроцилиндров, необходимая для продвижения в грунте трубы, сложность конструкции, трудности в монтаже- демонтаже и управлении работой.
Известно устройство для бестраншейной прокладки трубопроводов статическим проколом, состоящее из конусного наконечника, трубы - патрона, силового гидроцилиндра и упорной стенки, размещенные в приямке ( см. авторское свидетельство СССР № 876877, Е 02 5/18, 1980 г.).
Однако в этом устройстве конусный наконечник имеет дополнительный гидроцилиндр, шланги к которому проходят через всю длину прокладки трубы, что усложняет конструкцию, а упорная стенка, воспринимающая усилия прокола, громоздка, материалоемка и неудобна для монтажа и перевозок.
Известно также устройство для обнаружения конического наконечника в грунте, состоящее в том, что в наконечнике или рядом с ним в скважине устанавливают излучатель радиоволн, а на поверхности земли помещают воспринимающее устройство, которое воспроизводит координаты наконечника, необходимые для направленной прокладки трубы (см. патент России J 92132428, E02F5/18, 1997г.).
Такое устройство обеспечивает быстрое и надежное определение пространственных координат наконечника, его угол наклона (тангаж) и повыщает производительность прокола скважины.
Известна, принятая за прототип, установка для прокалывания пилотной скважины, содержащая силовой гидроцилиндр с опорной рамой, опущенные в приямок, тяговый механизм, связанный с гидроцилиндром и рабочим органом, взаимодействующим с грунтом, кабину управления работой установки (см. патент России № 1518462, Е 02F5/18, 1987 г.).
HlIII:«lriinS r «.  V I
E 02 F 5/18
Недостатками этой установки является большое усилие прокалывания скважины трубой, сложность конструкции из-за необходимости транспортирования грунта из скважины, трудности в управлении работой из-за удаленности от приямка кабины управления, большие габариты упорных плит и опор гидроцилиндров, что усложняяет монтаж, демонтаж и перевозку установки.
Технический результат данного изобретения состоит в создании установки для прокалывания пилотной скважины, которая имеет упрощенную конструкцию, низкую силовую нагрузку на гидроцилиндр, малые габариты, облегчает транспортировку и управление работой установки, имеет повышенную скорость проходки скважины,
Сущность изобретения как технического решения выражается в совокупности следующих существенных признаков.
Установка для прокалывания пилотной скважины содержит силовой гидроцилиндр с опорной рамой, установленные в приямке, тяговый механизм, связанный с гидроцилиндром и рабочим органом, взаимодействующим с грунтом, и кабину управления работой установки. Установка отличается тем, что шток силового гидроцилиндра выполнен полым, рабочий орган - в виде связанных между собой конического наконечника и штанги, пропушенной через полость штока, тяговый механизм состоит из шайбы, установленной на штоке с возможностью вращения и ограниченной от осевых перемещений, плоского ползуна с фигурным отверстием, ползун имеет возможность поперечных перемещений относительно продольной оси штока в пазу шайбы и взаимодействия со штангой, а также ролика, размещенного на периферии шайбы, и копира, закрепленного на раме и контактирующего с роликом, кабина управления установлена вертикальнно в приямке и выполнена в виде транспортабельного цилиндрического контейнера с корпусом, дном и поворотной на шарнирах крышки, а в корпусе имеются отверстия для пропуска штанги и направляющая для нее.
Кроме того, установка отличается тем, что контейнер снабжен пультом управления, конический наконечник имеет передатчик радиосигнала своего положения в грунте, на поверхности земли установлено воспринимающее сигнал устройство, связанное с пультом управления.
Фигурный паз ползуна выполнен в форме соединенных между собой двух отверстий, одно из которых круглое, другое -в виде шестигранника, а на ползуне размещена ручка управления поворотом штанги. Последняя выполнена разъемной на резьбе и разделенной на отсеки, длина каждого отсека равна ходу штока
гидроцилидра, на каждом отсеке есть наружная проточка, имеющая в поперечном сечении шестигранник, ответный шестиграннику ползуна, и каждый отсек штанги имеет на одном конце наружную коническую резьбу, а с противоположной стороны - внутреннюю коническую резьбу, ответную наружной.
На фиг. 1 представлена схема установки в вертикальной плоскости. На фиг. 2 приведена схема тягового механизма, а на фиг. 3 приведено устройство фигурного паза ползуна.
Установка для прокалывания пилотной скважины содержит силовой гидроцилиндр 1 со штоком 2 и опорной рамой 3, опущенные в приямок 4, тяговый механизм 5, связанный с гидроцилиндром 1 и рабочим органом, взаимодействующим с грунтом, и кабину управления работой установки.
Шток 2 силового гидроцилиндра 1 выполнен полым, рабочий орган - в виде связанных между собой конического наконечника и штанги 7, пропущенной через полость штока 2, тяговый механизм состоит из шайбы 8, поворотно установленный на штоке 2, ползуна 9 с фигурным отверстием, последний имеет возможность поперечных перемещений относительно продольной оси штока 2 в пазу шайбы 8 и взаимодействия со щтангой 7, а также ролика 10, размещенного на периферии щайбы 8, и копира 11 закрепленного на раме 3 и контактирующего с роликом 10.
Кабина управления установлена вертикально в приямке 4 и выполнена в виде транспортабельного цилиндрического контейнера 12 с корпусом 13, дном 14 и поворотной на щарнирах 15 крыщки 16, и в корпусе 13 имеются отверстия 17 для пропуска штанги 7 и направляющая 18, на которую укладывают отсек щтанги 7 при сборке щтанги 7,
Установка снабжена также пультом управления 19, конический наконечник 6 имеет передатчик радиосигнала (не показан) положения в грунте, на поверхности земли установлено воспринимающее сигнал устройство 20, связанное с пультом управления 19 в контейнере 12.
Фигурное отверстие ползуна 9 выполнено в форме соединенных между собой двух отверстий, одно из которых круглое, другое в виде щестигранника, а на ползуне 9 размещена ручка управления 21.
Штанга 7 выполнена разъемной и разделенной на отсеки (не показано) и на каждом отсеке, длина которого равна рабочему ходу щтока 2 гидроцилиндра 1, есть наружная проточка, имеющая в поперечном сечении шестигранник, ответный шестиграннику ползуна 9, и каждый отсек штанги 7 имеет на одном конце наружную коническую резьбу, а с противоположной стороны внутреннюю резьбу, ответную наружной.
Кроме того, внутри корпуса 13 размещено сидение 22 для оператора (не показан) и закреплены по вертикали ступеньки 23.
Для обеспечения работы силового гидроцилиндра снаружи размещена, например, маслостанция 24, от которой в приямок 3 и далее к гидроцилиндру проложены щланги (не показаны). На фиг. 1 показано также препятствие 25 (дорога), под которым происходит прокол пилотной скважины.
Установка для прокалывания пилотной скважины работает следующим образом.
При необходимости сооружения скважины под препятствием 25 роют два приямка 4 ( в нашем случае один приямок не показан) и в один из них опускают при помощи грузоподъемного крана контейнер 12. На поверхности земли  рядом с приямком 4 устанавливают гидравлический привод установки от гидросистемы трактора, экскаватора, автокрана или маслостанции 24, а также устройство 20, которое находится в руках помощника оператора.
Затем оператор включает гидроцилиндр 1 (пульт управления не показан) и начинает процесс прокалывания пилотной скважины. Для этой цели ручкой 21 ползун 9 перемещают на щайбе 8 так, чтобы шестигранник ползуна 9 был совмещен с шестигранником отсека щтанги 7. Тогда осевое перемещение щтока 2 гидроцилиндра 1 продвигает также и щтангу 7, первый отсек которой соединен с наконечником 6. Следующий отсек штанги 7 устанавливают на направляющей 18 и соединяют при помощи конической резьбы с первым отсеком, включают гидроцилиндр и продвигают штангу далее в грунт. Диаметр штанги назначают небольшим, что уменьшает усилие прокола, а при движении конического наконечника 6 грунт уплотняется и раздвигается в стороны, упрочняя стенки скважины.
Если на пульте 19 появится сигнал от устройства 20 об отклонении наконечника 6 от заданного направления, то оператор при помощи ручки 21 вводит в контакт с копиром 11 ролик 10, что при движении щтока 2 вызывает поворот штанги 7 и наконечник 6 изменяет угол тангажа, выводя штангу на заданное направление. Таким образом осуществляют проход всей скважины и наконечник выходит во второй приямок. В дальнейшем, в зависимости от технологии работ, производят расширение скважины последующей обратной протяжкой штанги, на которой установлены расширители и трубопроводы. После окончания работ отсеки штанги и спец. инструмент размещаются в контейнере, в котором предусмотрены складские помещения (не показаны), а контейнер при помощи автокрана извлекается из приямка и перевозится на другой объект.
Установка направленного прокалывания изготовлена, прошла успешно испытания на фирме «Экопром и предназначена для бестраншейной прокладки трубопроводов диаметром до 630 мм в грунтах первой- третьей категориях прочности.При помощи данной установки можно прокладывать трубопроводы на глубине до 10 м по заданной траектории, в т.ч. самотечные, работать без бурового раствора, что особенно важно в зимнее время, работать в очень стесненных условиях, в т.ч. из рабочего котлована диаметром 1,5 м.
Установка проста в устройстве, обслуживании и ремонте.