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 Кузьмич Петр Михайлович Фундамент Сергей Викторович(73) Патентообладатель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(57) 1. Устройство для образования уширения в скважине, включающее периодически поднимаемый на тяге и сбрасываемый в частично заполненную водой скважину ударный механизм в виде цилиндрического груза, отличающееся тем, что цилиндрический груз выполнен со сферическим нижним основанием и со сквозным продольным отверстием диаметром 5-10 мм, через которое вертикально пропущен шток с возможностью скольжения груза. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что нижний конец штока снабжен изогнутой кверху пластиной в виде усеченного конуса, диаметр большего основания которого меньше диаметра скважины, а верхний конец - надетым на него с возможностью продольного перемещения грузом с тягой, причем верхний конец штока и тяга выведены из скважины выше поверхности грунта.(56) 1. Патент РБ на изобретение 8700 Способ образования уширения в скважине / В.П.Чернюк, В.А.Тимошук, МПК 21 В 7/28. Заявл. - 07.04.03. Опубл. з-ка - 30.12.04 (аналог). 2. Патент РБ на изобретение 8712 Устройство для образования уширения в скважине / В.П.Чернюк, В.А.Санкевич, МПК 21 В 7/28. Заявл. - 23.03.04. Опубл. з-ка - 30.09.05(прототип). Полезная модель относится к области строительства, в частности к сооружению фундаментов, и может быть использована в устройствах для образования уширений в забое скважин с целью создания буронабивных скважин повышенной несущей способности по грунту основания (с уширенной пятой) в условиях распространения слабых грунтов - песчаных, рыхлых, малосвязных и др. Известны способ и устройство для образования уширения в скважине, содержащие периодически опускаемый на штоке (тяге) в частично заполненную водой скважину ударный механизм в виде гофрированного баллона (вантуса) с закрытыми концами и прорезями в стенках 1. Недостатками этого устройства, несмотря на простоту и дешевизну, являются невысокая эффективность и величина образования уширения в скважине из-за невысоких давлений,создаваемых гофрированным баллоном в воде, и, соответственно, невысокая размываемость и небольшие уширения в скважине. Более близким техническим решением к предлагаемому является устройство для образования уширения в скважине, включающее периодически сбрасываемый на тяге в частично заполненную водой скважину ударный механизм в виде цилиндрического груза 2. Недостатком данного устройства является также невысокая эффективность и величина образования уширения в скважине, так как удар груза смягчается поплавком и передается через него в основном на дно скважины (а не в стороны). Кроме того, поплавок каждый раз безвозмездно теряется в скважине, создавая трудности с извлечением или ухудшая качество бетонирования скважины и сваи. Целью настоящей полезной модели является повышение эффективности и величины образования уширения в скважине за счет увеличения давления (гидроудара) в скважине и размываемости грунта. Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве для образования уширения в скважине, включающем периодически поднимаемый на тяге и сбрасываемый в частично заполненную водой скважину ударный механизм в виде цилиндрического груза,последний выполнен со сферическим нижним основанием и со сквозным продольным отверстием диаметром 5-10 мм, через которое вертикально пропущен шток с возможным скольжением груза. Нижний конец штока снабжен изогнутой кверху пластиной в виде усеченного конуса, диаметр большего основания которого меньше диаметра скважины, а верхний конец - надетым на него с возможностью продольного перемещения грузом с тягой,причем верхний конец штока и тяга выведены из скважины выше поверхности грунта. Сопоставительный с прототипом анализ показывает наличие следующих отличий 1. Цилиндрический груз выполнен со сферическим нижним основанием. 2. Цилиндрический груз выполнен со сквозным продольным отверстием диаметром 5-10 мм. 3. Через отверстие вертикально пропущен шток с возможностью скольжения груза. 4. Нижний конец штока снабжен изогнутой кверху пластиной в виде усеченного конуса. 5. Диаметр большего основания конуса меньше диаметра скважины. 6. Верхний конец штока снабжен надетым на него с возможностью продольного перемещения грузом с тягой. 7. Верхний конец штока и тяга выведены из скважины выше поверхности грунта. 2 89172013.02.28 Цель, на достижение которой направлено заявляемое устройство, состоит в повышении эффективности и величины образования уширения в скважине за счет возможности создания более интенсивного и сильного удара в скважине - в воде (гидроудара), позволяющего лучше размывать окружающий скважину грунт и образовывать в ней большее уширение. Это происходит за счет свободного падения груза по штоку с дневной поверхности до забоя скважины без посредника (поплавка), гасящего часть энергии удара, и непосредственно в воду. Такое техническое решение, при одновременной простоте конструкции, более эффективно и производительно в эксплуатации. Указанные выше отличительные признаки являются новыми, необходимыми и достаточными для получения положительного эффекта, что позволяет считать их существенными, а само техническое решение - полезной моделью. Сравнение заявляемого объекта с другими решениями в данной отрасли строительства не позволило выявить в них признаки, дискредитирующие новизну технического решения. Авторам подобные устройства и решения не известны. Сущность технического решения поясняется фигурой, на которой изображен общий вид устройства в процессе образования уширения в скважине, продольный разрез. Обозначения 1 - тяга 2 - вода 3 - скважина 4 - цилиндрический груз (ударный механизм) 5 - сферическое нижнее основание 6 - сквозное отверстие 7 - шток 8 - пластина(усеченный конус). Устройство содержит периодически поднимаемый на тяге 1 и сбрасываемый в частично заполненную водой 2 скважину 3 ударный механизм в виде цилиндрического груза 4. Груз 4 для улучшения удара выполнен со сферическим нижним основанием 5 и со сквозным продольным отверстием 6 диаметром 5-10 мм, через которое вертикально пропущен шток 7 с возможным скольжением груза 4. Сам шток 7 на нижнем конце снабжен изогнутой кверху краями пластиной 8 в виде усеченного конуса и предварительно установлен в скважину 3. Диаметр большего основания конуса 8 меньше диаметра скважины 3. На верхний конец штока 7 надевают через отверстие 6 с возможностью продольного перемещения цилиндрический груз 4, к которому прикрепляют тягу 1. Шток 7 изготавливают длиннее скважины 3 так, чтобы верхний его конец и тяга 1 были выведены из скважины 3 выше поверхности грунта. Образование уширения в скважине 3 выполняют следующим образом. В собранном виде устройство опускают в скважину 3, а затем на тяге 1 поднимают цилиндрический груз 4 выше поверхности грунта. В скважину 3 заливают порцию воды 2 объемом больше объема уширения. При необходимости и в дальнейшем воду 2 в скважину дозаливают. При помощи тяги 1 груз 4 сбрасывают в скважину 3 в свободном падении с поверхности грунта, отпуская тягу 1. Скользя по штоку 7 посредством сквозного отверстия 6, цилиндрический груз 4 с большой скоростью падает на поверхность воды 2 в скважине 3, создавая в ней мгновенный гидравлический удар, воздействующий на стенки скважины 3, разрушающий грунт и образующий уширение. Часть грунта при этом вминается в стенки скважины 3, а часть осыпается вниз, в усеченный конус 8. Для нанесения второго и последующих ударов груз 4 периодически поднимается посредством тяги 1 на поверхность грунта по штоку 7 и сбрасывается вниз. Вода (при необходимости) в скважину 3 дозаливается, а разрушенный и попавший в усеченный конус 8 грунт периодически вынимается (желонится) на поверхность посредством штока 7. Выемки грунта из скважины 3 можно избежать вообще, если пробурить скважину глубже наиз расчета, чтобы в ней разместился грунт уширения. Тогда шток 7 можно изготовлять тупым или заостренным снизу (без пластины усеченного конуса 8 вообще), что упростит конструкцию устройства. 3 89172013.02.28 Образование уширения в скважине 3 выполняется за несколько циклов (или за несколько десятков циклов) подъема-сбрасывания груза 4 в скважину 3. Вода 2 в скважину 3 дозаливается (в случае ее нехватки), а разрабатываемый грунт вынимается на поверхность по мере необходимости (или осыпается в перебур скважины). Конструкция устройства проста в изготовлении (проще известных), технологический процесс образования уширения в скважине эффективен и нетрудоемок, дополнительной механизации труда не требуется. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4