Малогабаритна установка для горизонтального обертального шнекового буріння свердловин

Реферат: Малогабаритна установка для горизонтального обертального шнекового буріння складається з металевої станини та розміщеної на ній рухомої каретки з електродвигуном та редуктором № 1, а також ланцюговим приводом, що містить привідний ланцюг, редуктор № 2, дві обмежувальні, привідну й натяжну зірки та привідний пристрій. При цьому станина виконана у формі паралелепіпеда з металевого профілю, верхня її робоча частина виконана зі швелера, спереду міститься направляючий обмежувач, що являє собою відрізок металевої труби, який за допомогою жорсткого з'єднання (болтового або зварювання) прикріплений до металевих кріплень. Кріплення в свою чергу за допомогою болтового з'єднання жорстко прикріплені до передньої частини станини зверху таким чином, що вісь отвору труби направляючого обмежувача є співвісною з вихідним валом редуктора № 1. Між двома верхніми швелерами по довжині станини влаштований ланцюговий привід, який з'єднаний з редуктором № 2, що знаходиться ззаду станини, прикріплений до неї болтовим з'єднанням та приводиться в дію привідним пристроєм. До ланцюгового приводу приєднана рухома каретка, що складається з двох металевих прямокутних рамок, з'єднаних між собою петельним з'єднанням так, що одна з рамок каретки є постійно паралельною верхній площині станини і до неї приєднані чотири ролики, що розміщуються між полками швелера та забезпечують можливість зворотнопоступального руху каретки вздовж станини під дією ланцюгового приводу, та до якої болтовим з'єднанням жорстко прикріплений редуктор № 1, з'єднаний за допомогою ремінної передачі з електродвигуном та вихідний вал якого забезпечений пристроєм для кріплення шнека. Інша рамка каретки, до якої болтовим з'єднанням жорстко прикріплений електродвигун, з'єднаний за допомогою ремінної передачі із редуктором № 1, може змінювати кут нахилу до верхньої площини станини від 0° до 90°. UA 88887 U (54) МАЛОГАБАРИТНА УСТАНОВКА ДЛЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ОБЕРТАЛЬНОГО ШНЕКОВОГО БУРІННЯ СВЕРДЛОВИН UA 88887 U UA 88887 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі будівництва та стосується земляних робіт, а саме до установок для горизонтального обертального шнекового буріння свердловин для безтраншейної прокладки підземних комунікацій під штучними та природними перешкодами: залізничними та трамвайними коліями, автомобільними дорогами, пішохідними тротуарами, малими архітектурними формами, газонами тощо, а також в умовах обмеженого простору, в тому числі в приміщеннях по типу погребів, підвалів, а також колодязів. Сьогодні існує велика кількість установок для горизонтального буріння свердловин різних видів. Відомий пристрій для проходки свердловин й розширення існуючих отворів [дивись Патент Російської Федерації № RU 2238371 за класами МПК E02F 5/18, Е21В 7/26, Е21В 7/30, опублікований 20.10.2004 p.], який включає направляючі, привід та робочий орган. Однак такий пристрій є недопрацьованим, оскільки незрозуміло яким чином здійснюється подача приводу по направляючим, також недоліком такого пристрою є утворення свердловин невеликого діаметру, оскільки враховуючи спосіб утворення свердловини, при використанні робочого органу великого діаметра, виникає необхідність збільшення потужності приводу, що в цілому призводить до збільшення енергоспоживання, а також розмірів та ваги самої установки. Відома установка для горизонтального буріння свердловин [дивись Патент Російської Федерації № RU 2319814 за класом МПК E02F 5/18, опублікований 20.03.2008 p.], яка є малогабаритною, що дозволяє використовувати її в умовах обмеженого простору, проте використання в конструкції зазначеної установки гідравлічних пристроїв (гідромотору, гідроциліндру) ускладнює установку, а використання бурового розчину чи повітря для очищення свердловини від шламу викликає необхідність використання додаткового обладнання, що ускладнює процес буріння. Відома установка виробництва Групи компаній МашТехПром МГБУ-Міn [Електронний ресурс - режим доступу: http://oskolgarant.ru/burovoe-oborudovanie/2012-06-18-13-13-28/ustanovkagorizontalnogo-bureniva-mgbu-mini], яка також є малогабаритною, однак недоліками такої установки є невеликий діаметр утворюваних свердловин - до 220 мм, нестійкість всієї установки в цілому, оскільки пересування установки для проходження свердловини здійснюється по укладеним рейкам без буд-якого кріплення, що при зіткненні бурового інструмента у ґрунті із твердою перешкодою призведе до відхилення від траєкторії буріння, крім того пересування установки здійснюється за допомогою фізичної сили людини, якої може виявитися недостатньо у разі зіткнення бурового інструмента із твердою перешкодою, також недоліком зазначеної установки є те, що видалення шламу зі свердловини здійснюється за допомогою маломісткої ємкості, що уповільнює процес проходження свердловини. Найбільш близькою за своєю суттю, ефектом та технічним результатом до рішення, що заявляється, а тому приймається як найближчий аналог, є відома установка ABS 1200 виробництва компанії ABS Trenchless [Електронний ресурс - режим доступу: http://www.abstrenchless.com/de/products/auger_boring/abs_1200/], за допомогою якої можна утворювати свердловини діаметром до 1220 мм, однак недоліком цієї установки є її велика матеріаломісткість, енергоспоживання, габарити та вага, що унеможливлює її використання в умовах обмеженого простору та без застосування додаткової техніки для її встановлення. Малогабаритна установка горизонтального буріння ABS 200 цього виробника [Електронний ресурс - режим доступу: http://www.abs-trenchless.com/ru/products/auger_boring/abs_200/] є компактною, однак недоліком такої установки є те, що максимальний діаметр свердловини, який можна утворити за допомогою такої установки не перевищує 324 мм. Крім того, прагнення об'єднати в зазначених установках можливість одночасного виконання процесу буріння різними методами з одночасним процесом укладення трубопроводу призводить до матеріаломісткості та ускладнення конструкції як самих установок так і самого процесу буріння, а також неможливості їх вільного розбирання для зручного транспортування. Задачею корисної моделі є спрощення процесу горизонтального буріння свердловин, зниження трудомісткості робіт та зменшення задіяного для процесу буріння обладнання, зменшення матеріаломісткості та енергоємності використовуваного для буріння обладнання, забезпечення можливості виконання процесу горизонтального буріння свердловин в умовах обмеженого простору, легкості установки, демонтажу та транспортування бурильного обладнання, з одночасним збільшенням ККД, у зв'язку із можливістю створення свердловин діаметром до 1250 мм. Поставлена задача вирішується тим, що установка для горизонтального обертального шнекового буріння свердловин складається з металевої станини (1) та розміщеної на ній рухомої каретки (2) з електродвигуном (3) та редуктором № 1 (4), а також ланцюговим приводом, що включає привідний ланцюг (5), редуктор № 2 (6), дві обмежувальні (7), привідну (8) й натяжну (9) зірки та привідний пристрій (10). Станина установки виконана у формі 1 UA 88887 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 паралелепіпеда або прямокутної трапеції, верхня основа якої є більшою за нижню основу трапеції. Станина (1) виконана з металевого профілю, верхня робоча частина (11) виконана зі швелера. Станина (1) може складатися з частин, жорстко з'єднаних між собою, може мати ребра жорсткості (19), опорні лапи (20) та/або кріплення (21). Спереду установки міститься направляючий обмежувач (12), що являє собою відрізок металевої труби, який за допомогою жорсткого з'єднання (болтового або зварювання) прикріплений до металевих кріплень (13), які в свою чергу за допомогою болтового з'єднання жорстко прикріплені до передньої частини станини зверху таким чином, що вісь отвopy тpyби направляючого обмежувача є співвісною з вихідним валом (14) редуктора № 1 (4). Між двома верхніми швелерами по довжині станини (1) влаштований ланцюговий привід, який з'єднаний з редуктором № 2 (6), що знаходиться ззаду станини (1), прикріплений до неї болтовим з'єднанням та приводиться в дію фізичною силою людини за допомогою привідного пристрою (10) - рукоятки (22) або електродвигуна № 2 (23), управління роботою якого може здійснюватися блоком керування (24), який одночасно може бути й частотним перетворювачем напруги. До ланцюгового приводу приєднана рухома каретка (2), що складається з двох металевих прямокутних рамок, з'єднаних між собою петельним з'єднанням так, що одна з рамок (15) каретки (2) є постійно паралельною верхній площині станини й до неї приєднані чотири ролики (16), що розміщуються між полками швелера та забезпечують можливість зворотно-поступального руху каретки (2) вздовж станини (1) під дією ланцюгового приводу, та до якої болтовим з'єднанням жорстко прикріплений редуктор № 1 (4), який за допомогою ремінної передачі з'єднаний з електродвигуном (3) та вихідний вал (14) якого забезпечений пристроєм (17) для кріплення шнека, а інша рамка (18) каретки (2), до якої болтовим з'єднанням жорстко прикріплений електродвигун (3), з'єднаний за допомогою ремінної передачі із редуктором № 1 (3), може змінювати кут нахилу до верхньої площини станини від 0° до 90°. Управління роботою електродвигуна може здійснюватися блоком керування (24), що одночасно може бути частотним перетворювачем напруги. Зазначена конструкція малогабаритної установки для горизонтального обертального шнекового буріння дозволяє зробити процес буріння максимально простим та зручним без використання додаткового обладнання, окрім джерела живлення, яким може бути й мобільний в тому числі й побутовий паливний електрогенератор, потужності якого вистачає для повноцінної роботи установки, у разі якщо стаціонарне джерело живлення є недоступним. Розмір установки, який не перевищує 1,8 м у довжину, 0,6 м в ширину та 0,5 м у висоту, а також можливість повного вільного розбирання установки в тому числі й її станини, дозволяє легко транспортувати установку та влаштовувати її в важкодоступних місцях. Утворення станини установки у формі прямокутної трапеції, більша основа якої знаходиться зверху, дозволяє вільно відбирати вилучений із свердловини шлам у бік вручну за допомогою лопат. Обладнання станини установки ребрами жорсткості, опорними лапами, кріпленнями та направляючим обмежувачем дозволяє міцно закріпити установку та шнек, що унеможливлює його відхилення від заданої траєкторії, навіть коли на шляху буріння зустрічається твердий елемент. Улаштування електродвигуна установки на рухомій рамі, яка може змінювати кут нахилу від 0° до 90° відносно верхньої частини станини, дозволяє здійснювати холостий хід електродвигуна, шляхом підіймання рамки угору (збільшення кута нахилу) і таким чином зменшення натяжки ременя передачі, що з'єднує електродвигун та редуктор № 1, у разі заклинювання шнеку у свердловині, що унеможливлює перегоряння електродвигуна, вихід із ладу редуктора № 1 або викривлення шнеку. Малогабаритна установка горизонтального обертального шнекового буріння працює наступним чином. Під час підготовки до процесу буріння готуються робочий та приймаючий котловани, або лише приймаючий котлован, у разі використання установки з місця, глибина якого дозволяє здійснити буріння горизонтальної свердловини без заглиблення установки. Глибина котлованів має бути більшою проектної глибини улаштування свердловини на висоту від нижньої частини малогабаритної установки до осі горизонтального обертального буріння. Далі складові елементи установки переносяться до робочого котловану, де й збирається установка передньою частиною в напрямку майбутньої свердловини. Затим станина установки закріплюється на землі за допомогою опорних лап та кріплень. В залежності від технічного завдання кут нахилу свердловини може відхилятися від горизонту ±20°, для чого співрозмірно змінюють кут підлоги робочого котловану. Далі електродвигуни приєднуються до джерела живлення, каретка установки відводиться в задню частину станини, в редукторі № 1 за допомогою пристрою для кріплення шнека закріплюється шнек, який попередньо укладається в направляючий обмежувач, після чого за допомогою пультів керування запускається 2 UA 88887 U 5 10 15 20 25 30 35 електродвигун, що шляхом ремінної передачі приводить в дію редуктор № 1 зі шнеком. За допомогою рукоятки чи пульта керування й двигуна № 2 приводиться в дію редуктор № 2, який приводить в дію ланцюгову передачу, яка в свою чергу завдяки роликам, що розташовані між полками швелера верхньої частини станини, вільно рухає каретку з розміщеними на ній елементами в напрямку майбутньої свердловини. Коли перший шнек повністю заглибиться у ґрунт робота установки зупиняється, шнек від'єднується від редуктора, каретка знову відводиться назад, до першого шнеку приєднується другий шнек, який приєднується до редуктора № 1, і робота установки відновлюється. Вказаний процес повторюється до тих пір, поки не буде досягнута проектна довжина свердловини. Подальша суть запропонованої корисної моделі пояснюється кресленнями: на Фіг. 1 - загальний вигляд малогабаритної установки горизонтального обертального шнекового буріння зі станиною у формі паралелепіпеда; на Фіг. 2 - загальний вигляд малогабаритної установки горизонтального обертального шнекового буріння зі станиною у формі паралелепіпеда та привідним пристроєм, який являє собою рукоятку; на Фіг. 3 - загальний вигляд малогабаритної установки горизонтального обертального шнекового буріння зі станиною у формі прямокутної трапеції та привідним пристроєм, який являє собою електродвигун № 2. Можливість промислової реалізації та практичної можливості досягнення технічних результатів, що вимагаються при використанні корисної моделі ілюструється прикладом: практично малогабаритна установка для горизонтального обертального шнекового буріння свердловин була випробувана при утворенні горизонтальної свердловини із погребу, до якого елементи установки заносились без використання будь-якого піднімаючого устаткування, лише з використанням фізичної сили людини. Джерела інформації: 1. Патент Російської Федерації № RU 2238371 за класами МПК E02F 5/18, Е21В 7/26, Е21В 7/30, опублікований 20.10.2004 р. 2. Патент Російської Федерації № RU 2319814 за класом МПК E02F 5/18, опублікований 20.03.2008 р. 3. Електронний ресурс - режим доступу: http://oskolgarant.ru/burovoe-oborudovanie/2012-0618-13-13-28/ustanovka-gorizontalnogo-bureniva-mgbu-mini 4. Електронний ресурс режим доступу: http://www.abstrenchless.com/de/products/auger_boring/abs_1200/ 5. Електронний ресурс режим доступу: http://www.abstrenchless.com/ru/products/auger_boring/abs_200/ ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 55 1. Малогабаритна установка для горизонтального обертального шнекового буріння, яка складається з металевої станини (1) та розміщеної на ній рухомої каретки (2) з електродвигуном (3) та редуктором № 1 (4), а також ланцюговим приводом, що містить привідний ланцюг (5), редуктор № 2 (6), дві обмежувальні (7), привідну (8) й натяжну (9) зірки та привідний пристрій (10), яка відрізняється тим, що станина виконана у формі паралелепіпеда з металевого профілю, верхня її робоча частина (11) виконана зі швелера, спереду міститься направляючий обмежувач (12), що являє собою відрізок металевої труби, який за допомогою жорсткого з'єднання (болтового або зварювання) прикріплений до металевих кріплень (13), які в свою чергу за допомогою болтового з'єднання жорстко прикріплені до передньої частини станини зверху таким чином, що вісь отвору труби направляючого обмежувача є співвісною з вихідним валом (14) редуктора № 1, між двома верхніми швелерами по довжині станини влаштований ланцюговий привід, який з'єднаний з редуктором № 2, що знаходиться ззаду станини, прикріплений до неї болтовим з'єднанням та приводиться в дію привідним пристроєм, до ланцюгового приводу приєднана рухома каретка, що складається з двох металевих прямокутних рамок, з'єднаних між собою петельним з'єднанням так, що одна з рамок (15) каретки є постійно паралельною верхній площині станини і до неї приєднані чотири ролики (16), що розміщуються між полками швелера та забезпечують можливість зворотно-поступального руху каретки вздовж станини під дією ланцюгового приводу, та до якої болтовим з'єднанням жорстко прикріплений редуктор № 1, з'єднаний за допомогою ремінної передачі з електродвигуном та вихідний вал якого забезпечений пристроєм для кріплення (17) шнека, а інша рамка (18) каретки, до якої болтовим з'єднанням жорстко прикріплений електродвигун, 3 UA 88887 U 5 10 15 з'єднаний за допомогою ремінної передачі із редуктором № 1, може змінювати кут нахилу до верхньої площини станини від 0° до 90°. 2. Малогабаритна установка для горизонтального обертального буріння за пунктом 1, яка відрізняється тим, що станина складається з частин, які жорстко з'єднані між собою. 3. Малогабаритна установка для горизонтального обертального буріння за одним з пунктів 1-2, яка відрізняється тим, що станина має опорні лапи (20). 4. Малогабаритна установка для горизонтального обертального буріння за одним з пунктів 1-3, яка відрізняється тим, привідний пристрій являє собою рукоятку, що приводиться в дію фізичною силою людини (22). 5. Малогабаритна установка для горизонтального обертального буріння за одним з пунктів 1-3, яка відрізняється тим, привідний пристрій являє собою електродвигун № 2 (23). 6. Малогабаритна установка для горизонтального обертального буріння за одним з пунктів 1-4, яка відрізняється тим, що керування роботою електродвигуна № 1 здійснюється за допомогою блока керування (24). 7. Малогабаритна установка для горизонтального обертального буріння за пунктом 5, яка відрізняється тим, що керування роботою електродвигуна та електродвигуна № 2 здійснюється за допомогою блока керування (24). 8. Малогабаритна установка для горизонтального обертального буріння за одним з пунктів 6-7, яка відрізняється тим, що блок керування являє собою частотний перетворювач напруги. 4 UA 88887 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5