Устройство для образования уширения в скважине

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ УШИРЕНИЯ В СКВАЖИНЕ(71) Заявитель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(72) Авторы Чернюк Владимир Петрович Ивасюк Петр Петрович Пчелин Вячеслав Николаевич Урбан Евгений Антонович Бондарь Виталий Вячеславович(73) Патентообладатель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(57) Устройство для образования уширения в скважине, включающее опускаемый в скважину шток, к нижнему концу которого прикреплен полый металлический упругодеформируемый уширитель, отличающееся тем, что последний выполнен в виде цилиндрического, или шарообразного, или эллиптического беличьего колеса с закрытыми сплошными дисками торцами, верхний из которых прикреплен штоку, а сами диски между собой соединены упругодеформируемыми прутьями в виде изогнутых спиц.(56) 1. Патент РБ на полезную модель 5309, МПК 21 7/28, 2009 (аналог). 2. Патент РБ на полезную модель 6277, МПК 21 7/28, 2010 (прототип). Полезная модель относится к строительству, в частности к фундаментостроению, и может быть использована для образования уширения в забое скважин для создания буронабивных свай повышенной несущей способности по грунту основания при строительстве различного рода зданий и сооружений. Известно устройство для образования уширения в скважине, содержащее опускаемый в скважину шток, к нижнему концу которого прикреплен упругодеформируемый уширитель, причем последний изготовлен из резины 1. Недостатками такого решения являются значительные энергозатраты на образование и формирование уширения в скважине, связанные с большими энергопотерями на смятие резинового уширителя и преодоление его упругих свойств при каждом ударе штока, длительность процесса образования уширения, так как требуется значительное количество ударов штока, чтобы вначале смять уширитель, а затем дать ему распрямиться, при этом теряя большой процент энергии на смятие-распрямление уширителя и меньший - на разрушение и деформацию грунта для образования уширения. Наиболее близким техническим решением к заявляемому является устройство для образования уширения в скважине, включающее опускаемый в скважину шток, к нижнему концу которого прикреплен полый металлический упругодеформируемый уширитель,причем уширитель выполнен в виде изогнутой пластины с перфорированными сквозными отверстиями 2. Недостатком данного объекта является также повышенная энергоемкость образования(вытрамбовки) уширения в скважине за счет необходимости постоянного смятияраспрямления упругого уширителя (пластины). Для уменьшения энергоемкости образования уширения необходима хотя бы частичная разработка грунта уширения внутрь уширителя с выемкой его на поверхность. Задачей настоящей полезной модели является снижение энергозатрат на образование уширения в скважине путем частичной разработки грунта внутрь уширителя с выемкой его на поверхность. Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве для образования уширения в скважине, содержащем опускаемый в скважину шток, к нижнему концу которого прикреплен полый металлический упругодеформируемый уширитель, последний выполнен в виде цилиндрического, или шарообразного, или эллиптического беличьего колеса с закрытыми сплошными дисками торцами, верхний из которых прикреплен к штоку, а сами диски между собой соединены упругодеформируемыми прутьями в виде изогнутых спиц. В результате приложения посредством штока к уширителю вдавливающих усилий прутья (спицы) деформируются, врезаются в грунт, образуя в них углубления, а при их проворачивании образуют уширение в забое скважины путем срезания части грунта скважины внутрь беличьего колеса на нижний диск с его последующим удалением на дневную поверхность грунта. Такой цикл сдавливания-распрямления (деформации), проворачивания уширителя, смятия и срезки грунта, выемки его на поверхность может повторяться несколько раз вплоть до образования уширения в скважине нужных размеров. Отличительными от прототипа признаками являются следующие 1. Уширитель выполнен в виде беличьего колеса. 2. Уширитель имеет цилиндрическую, шарообразную или эллиптическую форму. 3. Уширитель с торцов закрыт сплошными дисками. 4. Один из дисков (верхний) прикреплен к штоку. 2 74652011.08.30 5. Диски между собой соединены упругодеформируемыми прутьями в виде изогнутых спиц. Таким образом, имеются отличия, обладающие существенной новизной, необходимые и достаточные для решения поставленной задачи - снижения энергозатрат на образование и формирование уширения. Сравнение заявляемого устройства с другими техническими решениями в данной отрасли строительства не позволило выявить в них признаки, дискредитирующие новизну технического решения. По нашему мнению, разработка отвечает всем признакам для признания ее полезной моделью. Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено предлагаемое устройство до образования уширения, после опускания в скважину на фиг. 2 - то же, после образования уширения на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1 на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 2. Обозначения 1 - шток 2 - уширитель (беличье колесо) 3, 4 - верхний и нижний диски 5 - прутья (изогнутые спицы). Устройство (фиг. 1, 2) содержит периодически опускаемый в скважину шток 1, к нижнему торцу которого прикреплен (например, на сварке) упругодеформируемый полый металлический уширитель, выполненный в виде беличьего колеса 2 (на фиг. 1 шарообразного) с закрытыми сплошными дисками 3, 4 торцами, скрепленными между собой упругодеформируемыми прутьями в виде изогнутых спиц 5. Уширитель 2 при помощи штока 1 погружают в скважину (фиг. 1) и образовывают уширение путем приложения вертикального вдавливающего усилия к штоку 1, желательно с одновременным его вращением (фиг. 2). За счет потери устойчивости прутья (спицы) 5 изгибаются дальше в стороны, врезаются в стенки скважины, частично сминая грунт в стороны, а частично разрушая его за счет вращения штока 1. Разрушаясь и осыпаясь, грунт попадает на нижний диск 4, который периодически вынимается на дневную поверхность и разгружается. Процесс повторяется и длится до образования полного уширения в скважине. Таким образом, грунт в скважине частично разрабатывается уширителем 2, а частично уплотняется и сжимается в стенки скважины, что снижает энергоемкость образования уширения, т.е. образование уширения происходит за счет комбинированного воздействия на грунт частично за счет разрушения, а частично - за счет его уплотнения. Конструкция устройства может использоваться многократно, проста в изготовлении,применима в разнообразных грунтовых условиях - плотных, прочных, слабых и рыхлых грунтах, может дать определенный экономический эффект. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4