ГРУНТОНОС ОБУРИВАЮЩИЙ

Полезная модель относится к горному делу, в частности к средствам для отбора образцов грунта с ненарушенной структурой при инженерно-изыскательских работах.
Известен обуривающий грунтонос содержащий корпус со шнековой спиралью, керноприемную гильзу с подшипниковым узлом и башмаком (1).
Недостатком этого грунтоноса является отсутствие устройства для удержания керна в керноприемнике во время подъема бурового снаряда из скважины.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому решению является устройство для взятия образцов почвы, в котором удерживающее устройство керна выполнено в виде дугообразных проволочных пружин, смонтированных в диаметрально противоположных осевых канавках в концевой части керноприемника и выступающих внутрь керноприемника (2). Данное техническое решение принято в качестве прототипа.
Одним из существенных недостатков прототипа является конструкция удерживающего устройства керна в виде дугообразных проволочных пружин, смонтированных в концевой части и выступающих внутрь керноприемника, что затрудняет прохождение керна и нарушает его целостность. Другим недостатком является сложность изготовления удерживающего устройства керна, что удорожает изготовление грунтоноса.
Задача, решаемая полезной моделью в части грунтоноса обуривающего, заключается в обеспечение облегченных условий прохождения керна в керноприемник с минимальным воздействием удерживающего устройства на его целостность.
Технический результат состоит в упрощении конструкции удерживающего керн устройства и снижении стоимости изготовления грунтоноса обуривающего.
Достижению технического результата способствует то, что в грунтоносе обуривающем, состоящем из ниппеля, корпуса со шнековой спиралью, кернопремнника, буровой коронки, подшипникового узла и переходника, керноприемник выполнен по крайней мере с двумя рядами отверстий с интервалами между собой, через которые проходят пружинные элементы, по интервально выступающие внутрь керноприемника и за его наружную поверхность в кольцевое пространство между керноприемником и корпусом грунтоноса, при этом отверстия в рядах керноприемника выполнены по осям параллельным оси грунтоноса, а также тем, что в корпусе буровой коронки имеется кольцевая проточка, внутренний диаметр которой равен внутреннему диаметру керноприемника; центрирующая втулка, размещена в кольцевой проточке буровой коронки, а пружинные элементы, выступающие в кольцевое пространство между керноприемником и корпусом грунтоноса не контактируют с внутренней поверхностью корпуса грунтоноса.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых: на Фиг.1 представлен грунтонос обуривающий в разрезе, на Фиг.2 разрез грунтоноса в рабочем положении с пробой грунта.
Перечень позиций:
1. Корпус грунтоноса
2. Шнековая спираль
3. Переходник
4. Ниппель
5. Буровая коронка
6. Керноприемник
7. Стакан
8. Вал
9. Подшипник скольжения
10. Центрирующая втулка
11. Пружинный элемент
12. Фиксатор
13. Кольцевое пространство между керноприемником и корпусом грунтоноса
14. Отверстия в керноприемнике
15. Проточка для уплотняющей манжеты
16. Контрогайка
17. Кольцевая проточка
18. Проба грунта (керн)
Грунтонос обуривающий (далее-грунтонос) состоит из корпуса 1 со шнековой спиралью 2, переходника 3, ниппеля 4, служащего для подсоединения грунтоноса к ведущей штанге буровой установки (на рис.1 не показаны) и зафиксированного в переходнике 3 стопорным болтом 12, буровой коронки 5, сочлененной с корпусом грунтоноса 1 при помощи резьбы, керноприемника 6, размещенного в стакане 7 по посадке с незначительным натягом, и имеющего как минимум два ряда отверстий 14, расположенных с равными интервалами между собой, через которые проходят пружинные элементы 11, поочередно выступающие внутрь керноприемника 6 и в кольцевое пространство 13 между керноприемником 6 и корпусом грунтоноса 1. Стакан 7 жестко связан с валом 8 подшипника скольжения 9, состоящего из двух шайб, зафиксированных на валу 8 контрогайкой 16. В буровой коронке 5 выполнена кольцевая проточка 17, в которой монтируется центрирующая втулка 10, обеспечивающая соосность керноприемника 6 с осью буровой коронки 5.
Грунтонос собирается следующим образом. Верхняя часть грунтоноса, включающая ниппель 4, зафиксированный от отворачивания фиксатором 12, переходник 3, стакан 7 с валом 8, подшипник скольжения 9 с контрогайкой 16 и герметизирующая манжета (на рис.1 не показана), установленная в проточке переходника 15, собирается в заводских условиях. Свободное пространство вокруг подшипника скольжения 9 для обеспечения его надежной работы заполняется смазывающим составом.
На устье скважины керноприемник 6 с пружинными элементами 11 вставляется в стакан 7. Затем на свободном конце керноприемника 6 по скользящей посадке монтируется втулка 10, центрирующая керноприемник 6 относительно корпуса грунтоноса 1. Скользящая посадка керноприемника 6 относительно центрирующей втулки 10 за счет подшипника скольжения 9 обеспечивает неподвижность керноприемника 6 при вращении корпуса грунтоноса 1. В заключение сборки на корпус грунтоноса 1 навинчивается буровая коронка 5 до упора в нижнюю часть корпуса грунтоноса 1 и центрирующей втулки 10, при этом между поверхностью кольцевой проточки 17 и нижним торцом керноприемника 6 остается гарантированный зазор, исключающий контакт керноприемника 6 с поверхностью кольцевой проточки 17, что также обеспечивает неподвижность керноприемника 6 при вращении корпуса грунтоноса 1. Грунтонос готов к работе.
Грунтонос работает следующим образом. Через ниппель 4 грунтонос присоединяется к ведущей штанге бурового станка или мотобуру. При вращательном и одновременно поступательном (за счет осевого усилия) движений ведущей штанги грунтонос начинает внедряться в грунт. По мере углубления грунтоноса, разрушенный буровой коронкой грунт кольцевого участка забоя скважины, образуемого породоразрушающими элементами буровой коронки 5, по шнековой спирали 2 транспортируется вверх, заполняя пространство между стенками скважины и корпусом грунтоноса 1. Наружный диаметр коронки 5 на 15-20 мм больше диаметра шнековой спирали 2, что исключает возможность прихвата грунтоноса в скважине.
В то же время в центральной части забоя скважины образуется неразрушенный столбик грунта 18 (Фиг.2), который поступает в керноприемник 6, деформируя пружинные элементы 11, вытесняя те их части, которые выступали внутрь керноприемника 6, т.к. пружинные элементы имеют меньшие поперечные сечения, чем диаметры отверстий 16 и ни чем в них не закреплены. Как только столбик керна 12 войдет в контакт с пружинными элементами 11, нижний конец которых жестко закреплен в передовых отверстиях кернопремника 6, керноприемник 6, благодаря подшипниковому узлу 9 и гарантированному зазору между ним и центрирующей втулкой 10, перестает вращаться и исключает возможность воздействия крутящего момента на керн, сохраняя его целостность.
Благодаря возможности вытеснения выступающих внутрь керноприемника 6 частей пружинных элементов 11, обеспечивается минимальное воздействие их на целостность керна. При этом сохраняется гарантированный зазор между пружинными элементами 11, расположенных в кольцевом пространстве между корпусом грунтоноса 1 и керноприемником 6, и внутренней поверхностью корпуса грунтоноса 1, обеспечивая неподвижность керноприемника 6 относительно вращающегося корпуса грунтоноса 1.
При заполнении керноприемника 6 керном на величину установленного интервала пробы, процесс углубки скважины останавливают. Отрыв керна от забоя скважины производят за счет удерживающих усилий, действующих на керн со стороны пружинных элементов 11.
После извлечения грунтоноса на устье скважины буровую коронку 5 отворачивают от корпуса грунтоноса 1, вынимают центрирующую втулку 10 и извлекают керноприемник 6 из стакана 7 и корпуса грунтоноса 1. Керноприемник 6 с пробой грунта 12 упаковывают и отправляют в лабораторию на исследование характеристик отобранного грунта.
Таким образом, предлагаемое техническое решение грунтоноса упрощает конструкцию удерживающего керн устройства, обеспечивает лучшую его сохранность, снижение стоимости изготовления грунтоноса и достоверность инженерно-изыскательских работ.
Источники информации:
1. Авторское свидетельство СССР №1040135. Кл. Е21В 49/02. Обуривающий грунтонос. Опубл. 07.09.83. Бюл. №33.
2. Патент РФ №2087707. Кл. Е21В 49/02. Устройство для взятия образцов почвы. Опубл. 20.08.1997.