SU1776728A1 - Building auger drill - Google Patents

Description

Изобретение относится к области бурильной техники и может быть использовано при выполнении земляных работ, связанных с бурением скважин, особенно выполняемых вручную, без применения буровых машин.The invention relates to the field of drilling equipment and can be used when performing earthworks associated with drilling wells, especially those performed manually, without the use of drilling machines.

Известно устройство с буровым наконечником по авт. св. СССР № 631652, кл. Е 21 В 10/36, 1978, содержащее корпус с посадочным гнездом треугольной формы в продольном сечении, породоразрушающие вставки, подвижные в осевом направлении. Каждая вставка выполнена в виде трехгранной призмы, две боковые грани которой контактируют с внутренней поверхностью посадочного гнезда, а ребро пересекает ось корпуса и перпендикулярно ей. В отверстиях вставок с зазором размещен ограничи;тель, предохраняющий вставки отг выпадания. Кроме подвижных породоразрушающих вставок буровой наконечник имеет неподвижные породоразрушающие эле менты.A device with a drill bit according to ed. St. USSR No. 631652, class E 21 B 10/36, 1978, comprising a housing with a triangular-shaped landing seat in longitudinal section, rock cutting inserts movable in the axial direction. Each insert is made in the form of a trihedral prism, the two side faces of which are in contact with the inner surface of the seat, and the rib intersects the axis of the housing and perpendicular to it. Restrictions are placed in the holes of the inserts with a gap; a body protecting the inserts from falling out. In addition to movable rock-cutting inserts, the drill bit has stationary rock-cutting elements.

Недостатком данного устройства является необходимость приложения больших усилий при бурении, обусловленное отсутствие грунтосборника, поскольку грунт в процессе бурения из скважины не удаляется. Это определяет необходимость применения при выполнении скважин бурильных агрегатов большой мощности.The disadvantage of this device is the need for great efforts when drilling, due to the lack of a soil collector, since the soil is not removed from the well during drilling. This determines the need for the use of high-power drilling units when performing wells.

Известен бур по авт. св. СССР № 202818, кл. Е 21 В 10/42, 1967, содержащий центральный стержень с приводной рукояткой, винтообразный конусный наконечник, две режущие лопасти, соединенные с винто? образным хвостовиком и с центральным стержнем, и ребра жесткости.Known drill by auth. St. USSR No. 202818, class E 21 B 10/42, 1967, containing a central shaft with a drive handle, a helical conical tip, two cutting blades connected to a screw? with a shaped shank and with a central shaft, and stiffeners.

Недостатками бура являются: невысокая производительность, связанная с тем, что бур осуществляет рыхление грунта, но при этом грунт в буре не собирается и из скважины не удаляется, чтоThe disadvantages of the drill are: low productivity, due to the fact that the drill carries out loosening of the soil, but the soil is not collected in the drill and is not removed from the well, which

1776728 А1 требует дополнительных усилий и времени для выемки грунта из скважины (с применением другого инструмента, например, лопаты):1776728 A1 requires additional effort and time for excavation from the well (using another tool, for example, a shovel):

невозможность выполнения скважин со строго заданным первоначальным направлением, поскольку бур не имеет ограничений для перемещения в перпендикулярном направлению бурения направлении и в процессе бурения не сохраняет устойчивого положения в скважине, что приводит к существенным отклонениям от ее оси и требует непрерывных усилий к поддержанию заданного направления бурения, особенно в начальной стадии.the impossibility of performing wells with a strictly specified initial direction, since the drill has no restrictions for moving in the direction perpendicular to the direction of drilling and during drilling does not maintain a stable position in the well, which leads to significant deviations from its axis and requires continuous efforts to maintain a given direction of drilling, especially in the initial stage.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сути является устройство для образования цилиндрических ям в грунте по авт. св. СССР №290092, кл. Е 02 F 5/20, 1970, содержащее центральный стержень с приводной рукояткой и с винтообразным конусным забурником, к которому прикреплен грунтосборник с крышкой и с днищем, рыхлящие ножи, скоба, дополнительные ножи и клапан.Closest to the proposed in technical essence is a device for the formation of cylindrical holes in the soil according to ed. St. USSR No. 290092, class E 02 F 5/20, 1970, comprising a central shaft with a drive handle and a helical conical bump, to which a dirt collector with a lid and a bottom is attached, loosening knives, a bracket, additional knives and a valve.

Недостатками данного устройства являются:The disadvantages of this device are:

невысокая надежность в работе, обусловленная креплением корпуса к центральному стержню через малопрочную скобу и конструктивным выполнением ножей;low reliability in operation, due to the mounting of the housing to the Central rod through a low-strength bracket and the design of the knives;

необходимость приложения значительных нагрузок при бурении вследствие выполнения грунтосборника цилиндрической формы.the need for significant loads when drilling due to the implementation of the cylindrical soil collector.

Целью изобретения является повыше-, ние надежности бура в работе пи одновременном обеспечении стабилизации направления бурения.The aim of the invention is to increase the reliability of the drill in operation while ensuring stabilization of the direction of drilling.

Поставленная цель достигается тем, что в буре, содержащем центральный стержень с приводной рукояткой и с винтообразным конусным забурником, к которому прикреплен грунтосборник с крышкой и с днищем, грунтосборник выполнен в виде усеченного конуса, обращенного большим основанием к днищу, днище грунтосборника выполнено из двух ножей, режущая кромка каждого из. которых расположена радиально и выполнена пилообразной, продолжение режущей кромки по отношению к продольной оси грунтосборника составляет угол менее 90°, а центральный стержень жестко соединен с винтообразным конусным забурником и с крышкой грунтосборника.This goal is achieved by the fact that in a drill containing a central rod with a drive handle and with a helical conical bore, to which a dirt collector with a lid and a bottom is attached, the soil collector is made in the form of a truncated cone, facing a large base to the bottom, the bottom of the soil collector is made of two knives , cutting edge of each of. which is located radially and sawtooth, the continuation of the cutting edge with respect to the longitudinal axis of the soil collector is less than 90 °, and the central shaft is rigidly connected to a screw-shaped conical bore and to the soil collector cover.

На фиг. 1 представлена компоновочная схема строительного бура: на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1.In FIG. 1 shows a layout diagram of a construction drill: in FIG. 2 is a view along arrow A in FIG. 1.

Бур содержит центральный стержень 1 с приводной рукояткой 2, грунтосборник 3 в виде усеченного конуса, крышку 4 в виде ребер жесткости (в количестве от трех до шести штук), соединительную муфту 5, винтообразный конусный забурник 6 и днище в виде двух ножей 7.The drill contains a central rod 1 with a drive handle 2, a soil collector 3 in the form of a truncated cone, a cover 4 in the form of stiffeners (in an amount of three to six pieces), a coupling 5, a screw-shaped conical bore 6 and a bottom in the form of two knives 7.

Ножи 7 выполнены в форме полукругов с радиальными режущими пилообразными кромками, перпендикулярными к оси .винтообразного конусного забурника 6 в месте его крепления (с помощью сварки) к ножам 7, и со сдвигом режущих зубцов в 0,5 шага относительно друг друга. Продолжение режущей кромки по отношению к продольной оси грунтосборника 3 составляет угол менее 90°.The knives 7 are made in the form of semicircles with radial cutting sawtooth edges perpendicular to the axis of the helical conical bore 6 in the place of its attachment (by welding) to the knives 7, and with a shift of the cutting teeth by 0.5 steps relative to each other. The continuation of the cutting edge with respect to the longitudinal axis of the soil collector 3 is an angle of less than 90 °.

К центральному стержню 1 с одной стороны прикреплена, например, с помощью сварки, приводная рукоятка 2. На другом конце центрального стержня 1 выполнен, например, резьбовой наконечник для соединения его с соединительной муфтой 5 с помощью фиксирующей гайки, предохраняющей от заклинивания резьбовое соединение при вращении бура в скважине. Соединительная муфта 5 закрепляется с помощью крышки 4 в виде ребер жесткости к меньшему основанию грунтосборника 3, к большему основанию которого приваривается по периферии днище в виде двух ножей 7 с радиальными режущими пилообразными кромками.A drive handle 2 is attached to the central shaft 1, for example, by welding, for example, on the other end of the central shaft 1, for example, a threaded tip is made for connecting it to the coupling 5 by means of a fixing nut, which prevents the screw connection from jamming during rotation drill in the well. The coupling 5 is fixed with a cover 4 in the form of stiffeners to the smaller base of the soil collector 3, to the larger base of which is welded along the periphery of the bottom in the form of two knives 7 with radial cutting sawtooth edges.

Грунтосборник 3 выполняется из стали. Соотношение диаметра меньшего основания грунтосборника 3 и его большего основания составляет 1:(1,025-1,05). Это обеспечивает снижение усилия, необходимого на преодоление трения грунтосборника 3 о стенки скважины. Выполнение грунтосборника 3 высотой, равной 1,5 его меньшего диаметра, обеспечивает необходимую устойчивость бура при выдерживании заданного направления бурения и минимальные затраты рабочего времени, необходимые на очистку грунтосборника от грунта.Dirt collector 3 is made of steel. The ratio of the diameter of the smaller base of the soil collector 3 and its larger base is 1: (1,025-1,05). This provides a reduction in the force required to overcome the friction of the soil collector 3 against the wall of the well. The implementation of the soil collector 3 with a height equal to 1.5 of its smaller diameter, provides the necessary stability of the drill while maintaining the specified direction of drilling and the minimum cost of working time necessary to clean the soil from the soil.

Предлагаемое выполнение ножей 7 с радиально расположенными пилообразными режущими кромками и закрепление второй (нережущей) кромки к забурнику 6 под углом менее 90° обеспечивают резку грунта с минимальным усилием и забор его в грунтосборник 3 в широком диапазоне значений влажности реальных грунтов. Выполнение режущих пилообразных кромок ножей 7 со сдвигом режущих зубцов в 0,5 шага относительно друг друга обеспечивает симметричную нагрузку на лопасти бура и равномерную подачу грунта в грунтосборник 3.The proposed implementation of the knives 7 with radially arranged sawtooth cutting edges and securing the second (non-cutting) edge to the bore 6 at an angle of less than 90 ° provide cutting of the soil with minimal effort and its collection into the soil collector 3 in a wide range of humidity of real soils. The implementation of the cutting sawtooth edges of the knives 7 with a shift of the cutting teeth in 0.5 steps relative to each other provides a symmetrical load on the blades of the drill and a uniform supply of soil to the soil collector 3.

Диаметр большего основания грунтосборника 3 выбран равным 190 мм с целью обеспечения использования наиболее применяемых для индивидуального строительства асбестоцементных труб с диаметром до 170 мм (20 мм в качестве припуска для подсыпки вокруг песка при строительстве на глинистом грунте).The diameter of the larger base of soil collector 3 was chosen equal to 190 mm in order to ensure the use of asbestos-cement pipes most used for individual construction with a diameter of up to 170 mm (20 mm as an allowance for adding around sand during construction on clay soil).

Строительный бур доставляется к месту работы в разобранном состоянии: центральный стержень 1 отсоединен от приводной рукоятки 2 и от грунтосборника 3, что обеспечивает удобство его транспортирования. Перед выполнением земляных работ на центральный стержень 1 наворачивается фиксирующая гайка, и затем он вворачивается с помощью резьбового наконечника в соединительную муфту 5.The construction drill is delivered to the place of work in a disassembled state: the central shaft 1 is disconnected from the drive handle 2 and from the soil collector 3, which ensures the convenience of its transportation. Before carrying out excavation work, a fixing nut is screwed onto the central shaft 1, and then it is screwed with a threaded tip into the coupling 5.

В процессе бурения при вращении строительного бура осуществляется резка грунта ножами 7, который попадает в грунтосборник 3 через отверстия, образованные режущими пилообразными кромками. Периодически (через 5-10 оборотов в зависимости от типа и влажности грунта) строительный бур вынимается из скважины и освобождается грунтосборник 3 от грунта, перевернув бур на 180° (забурником вверх). Для выполнения глубоких скважин (глубиной более 2 м)требуется применение дополнительного удлинителя необходимой длины, подсоединяемого между центральным стержнем 1 и грунтосборником 3.In the process of drilling during the rotation of the construction drill, the soil is cut with knives 7, which enters the soil collector 3 through holes formed by cutting sawtooth edges. Periodically (after 5-10 revolutions, depending on the type and moisture of the soil), the construction drill is removed from the well and the soil collector 3 is released from the ground, turning the drill 180 ° (upside down). To perform deep wells (with a depth of more than 2 m), the use of an additional extension cord of the required length, connected between the central shaft 1 and the soil collector 3, is required.

Анализ патентных источников показал, что имеются технические решения, содержащие отдельные отличительные существенные признаки предложения, но при этом не обнаружены технические решения с предлагаемым сочетанием и конструктивным выполнением существенных признаков.An analysis of patent sources showed that there are technical solutions containing separate distinctive essential features of the proposal, but no technical solutions were found with the proposed combination and constructive implementation of the essential features.

Для оценки эффективности предложен ния был разработан опытный образец строительного бура со следующими конструктивными параметрами:To evaluate the effectiveness of the proposal, a prototype of a construction drill with the following design parameters was developed:

диаметр меньшего и большего оснований грунтосборника соответственно 170.и 190 мм;the diameter of the smaller and larger bases of the soil collector respectively 170. and 190 mm;

высота грунтосборника 250 мм: длина центрального стержня 1750 мм, Среднее время прохождения скважины глубиной 2,0 м в сухом глинистом грунте и суглинке составляет 20 мин, при этом отклонение оси скважины от заданного направления (вертикали) не более 3°. Усилие, прикладываемое к приводной рукоятке, не более 5 кг.the height of the soil collector is 250 mm: the length of the central shaft is 1750 mm, the Average time of passage of a well with a depth of 2.0 m in dry clay soil and loam is 20 minutes, while the deviation of the axis of the well from a given direction (vertical) is not more than 3 °. The force applied to the drive handle is not more than 5 kg.

С применением данного строительного бура был выполнен двумя человеками, в течение двух недель фундамент в виде 42 столбов для двухэтажного садового домика (с печкой) с общий весом 20 т (глубина скважин 2 м), потребовавший всего ~ 500 кг цемент та. На один столб приготавливается 3-4 ведра цементного раствора (бетон).With the use of this building drill, two people completed the foundation in 42 weeks for a two-story garden house (with a stove) with a total weight of 20 tons (well depth 2 m), which required only ~ 500 kg of cement. 3-4 buckets of cement mortar (concrete) are prepared for one pillar.

Ленточный фундамент с аналогичными эксплуатационными характеристиками требует выемки и вывоза 10-15 т грунта и приготовления и укладки ~ 20-30 т цементного раствора (бетона).A strip foundation with similar operational characteristics requires the excavation and removal of 10-15 tons of soil and the preparation and laying of ~ 20-30 tons of cement mortar (concrete).

Claims (1)

Формула изобретенияClaim Строительный бур, включающий центральный стержень с приводной рукояткой и с винтообразным конусным забурником, к которому закреплен грунтосборник с крышкой и днищем, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе при одновременном обеспечении стабилизации направления бурения, грунтосборник выполнен в виде усеченного конуса, обращенного большим основанием к днищу, днище грунтосборника выполнено из двух ножей, режущая кромка каждого из которых расположена радиально и выполнена пилообразной, а продолжение режущей кромки по отношению к продольной оси грунтосборника расположено под углом менее 90°, при этом центральный стержень жестко соединен с забурником и с крышкой грунтос-. борника.A construction drill, including a central rod with a drive handle and with a helical conical bump, to which a soil collector with a lid and a bottom is fixed, characterized in that, in order to increase reliability while maintaining stabilization of the drilling direction, the soil collector is made in the form of a truncated cone facing a large base to the bottom, the bottom of the soil collector is made of two knives, the cutting edge of each of which is located radially and made sawtooth, and the continuation of the cutting edge relative to the longitudinal axis gruntosbornika disposed at an angle less than 90 °, while the central pivot are rigidly connected to the picker and with a lid gruntos-. Bornik.