БУРОВАЯ МАШИНА И СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ В ГРУНТЕ НАБИВНОЙ СВАИ
DRILLING MACHINE AND IN EARTH BUILDING-UP METHOD OF CAST-IN-PLASE DISPLACEMENT PILES

Область техники
Изобретение относится к буровой машине для возведения в грунте набивной сваи в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения, содержащей мачту, буровой привод, который расположен на салазках, установленных с возможностью перемещения вдоль мачты, буровую трубу, которая для проходки буровой скважины выполнена с возможностью привода во вращение буровым приводом и перемещения вдоль мачты, и подсоединенный к буровой трубе трубчатый бункер с накопительным пространством для заполнителя, предназначенного для заполнения буровой скважины при вытягивании буровой трубы.
Изобретение относится также к способу возведения в грунте набивной сваи в соответствии с ограничительной частью пункта 9 формулы изобретения, при котором буровую трубу подают в грунт с вращением посредством бурового привода, который расположен на салазках, установленных с возможностью перемещения вдоль мачты в направлении бурения, и после достижения желаемой глубины буровую трубу вытягивают обратно, а буровую скважину заполняют заполнителем из трубчатого бункера через буровую трубу.
Уровень техники
Устройство и способ указанного типа известны из патентного документа ЕР 1580325 А1. В документе описана буровая машина с мачтой, на которой установлен вращательный привод с возможностью его перемещения вдоль мачты. Со стороны грунта на вращательном приводе расположена состоящая из множества секций буровая колонна. В верхней области буровой колонны предусмотрен трубчатый бункер, служащий для приема заполнителя, который при вытягивании буровой колонны может вводиться через нее в образуемое ею полое пространство скважины.
В устройстве по патентному документу ЕР 1580325 А1 предусмотрено, что составную буровую колонну вытягивают в несколько этапов. При этом посредством подъема салазок на мачте вытягивают из грунта секцию буровой колонны и затем ее снимают. Далее салазки вновь опускают и соединяют со следующей находящейся под ними секцией буровой колонны. Таким образом, длина секции буровой колонны, вытягиваемой на каждом этапе, а следовательно, и скорость рабочего процесса ограничены величиной рабочего хода салазок, то есть длиной мачты.
Другая буровая машина с трубчатым бункером раскрыта в патенте США №5647690.
Раскрытие изобретения
Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании буровой машины указанного типа и соответствующего способа работы, которые при высокой универсальности и экономичности обеспечивают достижение особенно высокой скорости рабочего процесса.
В соответствии с изобретением решение поставленной задачи достигается за счет создания буровой машины, обладающей признаками по пункту 1, и способа, обладающего признаками по пункту 9 формулы изобретения. Предпочтительные примеры осуществления защищены в зависимых пунктах.
Предложена буровая машина для возведения в грунте набивной сваи, содержащая мачту, буровой привод и буровую трубу. Буровой привод расположен на салазках, установленных с возможностью перемещения вдоль мачты. Буровая труба для проходки буровой скважины выполнена с возможностью привода во вращение буровым приводом и перемещения вдоль мачты. К буровой трубе подсоединен трубчатый бункер с накопительным пространством для заполнителя, предназначенного для заполнения буровой скважины при вытягивании буровой трубы. Буровая машина по изобретению отличается тем, что трубчатый бункер расположен над буровым приводом и подсоединен к буровой трубе.
Основная идея решения заключается в том, чтобы разместить трубчатый бункер на буровой трубе, в особенности на ее стороне, удаленной от бурового наконечника. За счет этого создается возможность непосредственного подвода буровой трубы к буровому приводу без необходимости в расположенных между ними промежуточных элементах для накопления заполнителя. По сравнению с известными решениями уровня техники, в которых трубчатый бункер расположен под буровым приводом, в решении по изобретению буровой привод с салазками может быть подведен ближе к устью скважины без помех из-за трубчатого бункера. За счет этого при равной длине мачты увеличивается рабочий ход салазок, так что могут использоваться более длинные секции буровой трубы. В результате снижается число требуемых рабочих циклов при заглублении и вытягивании секций буровой трубы и повышается скорость рабочего процесса.
В принципе, возможно закрепить трубчатый бункер на буровой трубе жестко в отношении вращения, что обеспечивает особенно простое конструктивное решение. Однако в особенно предпочтительном примере выполнения трубчатый бункер жестко в отношении вращения соединен с салазками и установлен с возможностью вращения относительно буровой трубы. Это обеспечивает особенно простую загрузку трубчатого бункера, поскольку его положение не меняется при работе бурового привода. Трубчатый бункер может быть соединен непосредственно с салазками.
Для обеспечения особенно универсальных возможностей эксплуатации буровая труба может быть выполнена составной из множества секций, причем отдельные трубчатые секции соединены друг с другом с помощью разъемных трубчатых соединений. Это дает возможность, например, устанавливать в буровой трубе арматурный каркас, который далее вводится в грунт вместе с заполнителем через нижний конец буровой трубы.
В особенности при использовании секционных составных буровых труб предпочтительно, чтобы было предусмотрено запорное устройство, посредством которого может быть закрыт проход для заполнителя от трубчатого бункера к буровой трубе. Запорное устройство может быть предусмотрено, например, над буровым приводом, в особенности между трубчатым бункером и буровым приводом. В частности, такое запорное устройство содержит заслонку. Альтернативно или дополнительно запорное устройство может быть расположено также под буровым приводом.
Рабочий ход бурового оборудования может быть выгодным образом дополнительно увеличен за счет того, что трубчатый бункер, в особенности вместе с буровой трубой, выполнен с возможностью осевого перемещения и фиксации относительно салазок. Так, например, на салазках может быть предусмотрен линейный привод для перемещения трубчатого бункера.
Универсальность буровой машины по изобретению может быть расширена за счет того, что буровая труба под буровым приводом жестко в отношении вращения и разъемно соединена с приводным валом бурового привода. Для этого может быть предусмотрено разъемное соединение буровой колонны с валом бурового привода.
Особенно надежная эксплуатация буровой машины обеспечивается в том случае, когда в трубчатом бункере предусмотрен датчик уровня заполнителя. В частности, датчик уровня заполнителя может содержать дистанционное индикаторное устройство. В качестве примера, датчик уровня заполнителя может представлять собой ультразвуковой датчик.
В особенно простом конструктивном исполнении буровой машины приводной вал бурового привода выполнен в виде полого вала, на одной стороне которого, по меньшей мере, частично проходит буровая труба, а с другой стороны расположен трубчатый бункер. В этом случае проход заполнителя между трубчатым бункером и буровой трубой может осуществляться особенно простым образом через полый приводной вал. Для передачи приводному валу крутящего момента он может быть, например, снабжен зубьями, в особенности шлицами.
Далее в соответствии с изобретением трубчатый бункер содержит по существу цилиндрическую накопительную часть, к которой снизу примыкает по существу коническая выпускная часть. К этой конической выпускной части может быть подсоединена буровая труба, в особенности с проходом через приводной вал. Трубчатый бункер выполнен в виде воронки и открыт сверху. Он может быть также снабжен крышкой.
Предложен также способ возведения в грунте набивной сваи, в особенности с помощью вышеописанной буровой машины. В этом способе буровую трубу подают в грунт с вращением посредством бурового привода, расположенного на салазках, установленных с возможностью перемещения вдоль мачты в направлении бурения. После достижения желаемой глубины буровую трубу вытягивают обратно, а буровую скважину заполняют заполнителем из трубчатого бункера через буровую трубу. Способ по изобретению отличается тем, что трубчатый бункер размещают на салазках и жестко соединяют с ними и перемещают совместно с салазками. Способ может выполняться в особенности с помощью буровой машины по изобретению с получением описанных преимуществ.
Под трубчатым бункером имеется в виду накопитель для заполнителя, который может быть установлен на буровой трубе как ее продолжение, предпочтительно в коаксиальном положении.
Краткий перечень чертежей
Далее со ссылками на прилагаемые чертежи будут подробно описаны примеры осуществления изобретения. На чертежах:
фиг.1 изображает буровую машину по изобретению в первом примере выполнения,
фиг.2 изображает буровую машину во втором примере выполнения,
фиг.3 изображает часть буровой машины по фиг.2 в области бурового привода,
фиг.4 изображает трубчатый бункер для использования в буровой машине по изобретению.
Осуществление изобретения
На фиг.1 показана буровая машина по изобретению в первом примере выполнения. Она содержит шасси 1, на котором с возможностью поворота установлена мачта 2. На мачте 2 предусмотрены салазки 22, которые могут перемещаться вдоль мачты в направлении бурения.
На салазках 22 установлен буровой привод 11, выполненный в виде вращательного привода, с приводным валом 19 которого жестко соединена буровая труба 6 таким образом, что она может вращаться и перемещаться в осевом направлении только вместе с валом. При включении бурового привода 11 буровая труба 6 приводится во вращение. Посредством перемещения салазок 22 буровую трубу подают в осевом направлении бурения. Буровая труба 6 соединена с приводным валом 19 с помощью разъемного трубчатого соединения, которое расположено под приводным валом 19.
Буровая труба 6 состоит из множества трубчатых секций, соединенных друг с другом с помощью разъемных трубчатых соединений. На нижнем конце буровой трубы 6 предусмотрена распорная буровая головка 80.
Буровой привод 11 содержит приводной блок 12, в котором расположен гидромотор и расположенный снизу кольцевой передаточный блок 13, служащий для передачи крутящего момента от гидромотора буровой трубе 6. Для хранения заполнителя над буровой трубой 6 на продолжении его продольной оси предусмотрен трубчатый бункер 30. Этот трубчатый бункер 30 содержит цилиндрическую накопительную часть 33 для приема заполнителя и примыкающую к ней коническую часть 34. Трубчатый бункер 30 расположен над буровым приводом 11 и салазками 22, то есть над буровой трубой 6 на ее конце, удаленном от бурового наконечника. Таким образом, буровой привод 11 может быть подан вниз до земли до самого трубчатого соединения 18.
Для ввода заполнителя из трубчатого бункера 30 в буровую трубу 6 снизу в выпускной области трубчатого бункера 30 расположен соединительный патрубок 40. Он проходит насквозь через приводной блок 12, передаточный блок 13 и приводной вал 19 бурового привода 11, который выполнен полым, и входит в буровую трубу 6. За счет этого заполнитель может подаваться в буровую трубу 6 через патрубок 40 и приводной вал 19.
Для обеспечения возможности разрыва вращения между трубчатым бункером 30 и буровой трубой 6 может быть предусмотрено, например, на патрубке 40 вращательное соединительное устройство, которое может быть названо также вертлюгом.
Показанный на фиг.1 трубчатый бункер 30 может быть установлен на салазках 22 с возможностью регулировки высотного положения относительно салазок 22 и бурового привода 11, то есть подвижно в осевом направлении. В качестве примера для активного изменения высотного положения соединительный патрубок 40 может быть выполнен в виде ведущей буровой трубы (Kellystange) с продольными звеньями для передачи крутящего момента и запорными карманами для передачи осевых усилий.
Буровая машина в другом примере выполнения показана на фиг.2 и 3. Основное отличие от примера выполнения по фиг.1 заключается в том, что для жесткого опорного соединения, а также предпочтительно для активного изменения высотного положения трубчатого бункера 30 между салазками 22 и в особенности между буровым приводом 11 с одной стороны и трубчатым бункером 30 с другой стороны предусмотрена опорная стойка 50, проходящая в направлении бурения.
Согласно примеру выполнения по фиг.2 и 3 между буровой трубой 6 и трубчатым бункером 30 на соединительном патрубке 40 расположено поворотное соединение 60, которое удерживается боковым кронштейном стойки 50. Это поворотное соединение 60 служит для предотвращения совместного вращения трубчатого бункера 30 с буровой трубой 6. При этом с помощью стойки 50 трубчатый бункер 30 удерживается в жестком соединении с буровым приводом 11 и салазками 22.
Трубчатый бункер 30 для буровой машины по изобретению в следующем примере выполнения показан на фиг.4. Здесь трубчатый бункер 30 на верхнем конце накопительной части 33 закрыт конической крышкой 36. В крышке 34 предусмотрены загрузочные отверстия 37 для подачи заполнителя в накопительную часть 33. На крышке 36 предусмотрены также различные проушины 38, 38' для подъема крышки 36 и/или трубчатого бункера 30 с помощью вспомогательного подъемного крана.
На выпускной стороне трубчатого бункера 30 на соединительном патрубке 40 предусмотрено запорное устройство 71, выполненное в виде заслонки и предназначенное для перекрытия потока заполнителя между трубчатым бункером и буровой трубой 6.