Патент на изобретение №2184191
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКИ ПОДЗЕМНЫХ КОММУНИКАЦИЙ
(57) Реферат: Изобретение относится к технологии строительных работ и может быть использовано для бестраншейной прокладки подземных коммуникаций. Способ включает периодическое внедрение желонки в грунт с заполнением ее полости грунтом и извлечение желонки с грунтом на поверхность. После заполнения желонки грунтом подают сжатый воздух в ее полость между торцевыми поверхностями грунта, поступившего в полость желонки и ее фланца, и после отрыва желонки от грунта отключает подачу сжатого воздуха. Устройство включает желонку, выполненную в виде цилиндрической обечайки с фланцем, образующих полость желонки, прикрепленный к фланцу реверсивный узел и пневмосистему, соединенную через канал во фланце с полостью желонки, элемент, снижающий давление сжатого воздуха в полости желонки до атмосферного. Изобретение обеспечивает надежный отрыв желонки от грунта вне зависимости от метода прокладки. 2 с. и 6 з.п. ф-лы, 7 ил. Изобретение относится к технологии строительных работ и может быть использовано для бестраншейной прокладки подземных коммуникаций. Известен способ прокладки подземных коммуникаций с экскавацией грунта от забоя на поверхность. При проходке в плотных и устойчивых грунтах образуют скважину комбинированным методом, то есть часть грунта уплотняют радиальным сдвигом его в сторону грунтового массива, а другую – отделяют от грунтового массива и удаляют на поверхность (см., например, X.Б. Ткач. Проходка скважин в грунте комбинированным способом, ФТПРПИ, 6, 1978, стр.76-81). Недостаток известного способа – сложность проходки скважин в неустойчивых грунтах. Известен способ бестраншейной прокладки подземных коммуникаций, реализованный рабочим органом для образования скважин в грунтах по авт. свид. 1523650, кл. Е 21 В 7/24, опубл. в БИ 43, 1989, включающий внедрение в грунт рабочего органа и заполнение его грунтом. При извлечении на поверхность рабочего органа его разгружают от грунта. Недостатком известного способа является сложность отрыва рабочего органа от грунта из-за его заклинивания в плотных грунтах или прилипания в липких, влагонасыщенных глинах. В случае прокладки коммуникаций большого диаметра, особенно в неустойчивых грунтах, осуществляют забивание трубы открытым торцом в грунтовый массив с последующей очисткой ее полости от грунтового керна. При этом возникает также проблема отрыва от грунта рабочего органа. Известен способ бестраншейной прокладки подземных коммуникаций по авт. свид. СССР 1041646, кл. Е 02 F 5/18, опубл. в БИ 34, 1983, при котором трубу открытым торцом погружают в грунт и производят циклическое удаление из нее грунтового керна посредством перемещения желонки ударным механизмом. При этом желонку перемещают в трубе с образованием подстилающего слоя грунта, который удаляют при последней проходке желонки. Недостатком известного способа является сложность отрыва желонки от грунтового керна, особенно когда грунт плотный (происходит заклинивание) или представляет собой влажную глину или супесь. При диаметрах труб от 800 мм и выше приходится разрабатывать грунтовый керн вручную. При меньших диаметрах используют дополнительное статическое усилие, развиваемое лебедкой и передаваемое через трос. При отсутствии такого оборудования работы не производят, а при наличии – резко усложняется производство работ. Известен способ очистки трубы, забитой вертикально в грунт, по авт. свид. СССР 2009310, кл Е 21 В 25/00, опубл. в БИ 5, 1994, включающий спуск в трубу до забоя желонки, ударное погружение с заполнением ее полости грунтовым керном с одновременным его уплотнением, извлечение желонки из трубы и разгрузку ее от грунтового керна. При этом грунтовый керн разделяют на продольные блоки и каждый из них удерживают по боковой поверхности приложением сил трения при воздействии осевых сил со стороны верхней поверхности грунтового керна, а разгрузку грунтового керна осуществляют одновременным воздействием на все продольные грунтовые блоки или последовательно по этим блокам. Недостатком известного способа является сложность отрыва желонки от грунтового керна, находящегося в трубе. Кроме того, усложнена разгрузка желонки при извлечении ее на поверхность, особенно липких грунтов (влажных глин). Причина этих недостатков – в заклинивании желонки в грунте при больших плотностях его или прилипание во влажных глинах и суглинках. При разгрузке трудно извлечь грунт из желонки по этим же причинам. Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому эффекту является способ счистки труб, забитых вертикально открытым торцем в грунт, реализованный в устройстве, предназначенном для этой цели, по авт. свид. СССР 2066246, кл. В 08 В 9/02, опубл. в БИ 25, 1996, заключающийся в подаче сжатого воздуха в полость желонки после извлечения ее на поверхность и выдувании грунта из желонки. Недостатком известного способа является невозможность использования его для отрыва желонки от грунтового керна. Это связано с тем, что при подаче сжатого воздуха в полость желонки создается сила, приложенная к задним торцам грунта, находящегося в желонке, и фланца обечайки желонки, препятствующая ее извлечению. Известно устройство для очистки от грунта забитой вертикально трубы по авт. свид. СССР 1745856, кл. Е 21 В 7/28, E 02 F 5/20, опубл. в БИ 25, 1992, включающее рабочий орган, выполненный в виде обечайки с конической нижней частью, и расположенный по центру ударный узел, скрепленный с обечайкой. При этом рабочий орган снабжен раструбом, закрепленным меньшим основанием к нижнему торцу обечайки, и упором, размещенным соосно с ударным узлом внутри обечайки в зоне соединения раструба и обечайки, причем диаметр большого основания раструба больше или равен диаметру обечайки. Недостатком рассматриваемого устройства является сложность отрыва его от грунтового массива, так как не хватает вертикального усилия, создаваемого ударным узлом в реверсивном режиме работы. Кроме того, сложно разгрузить полость обечайки от грунта при извлечении устройства на поверхность из-за малых радиальных размерен полости, в которой находится уплотненный грунт. Известно устройство для очистки трубы, забитой вертикально в грунт по авт. свид. СССР 2009310, кл. Е 21 В 25/00, опубл. в БИ 5, 1994, содержащее ударный узел, связанный с верхней частью желонки, выполненной в виде обечайки с фланцем в верхней части и ограниченно подвижного грунтозаборника. При этом фланец выполнен с каналом, соединенным с пневмосетью, и совместно с обечайкой и грунтозаборником образует пневмокамеру, причем грунтозаборник выполнен в виде продольных пластин, прикрепленных верхними концами к шайбе, а нижними – жестко связанных между собой кольцом. Недостатками рассматриваемого устройства являются: а) сложность его отрыва от грунтового массива из-за заклинивания и прилипания; б) сложность конструкции из-за наличия специального подвижного грунтозаборника; в) сниженная надежность работы из-за возможного заклинивания грунтозаборника в обечайке; г) сравнительная сложность разгрузки грунтозаборника, особенно когда работы производят в липком грунте типа влажной глины, которая прилипает к стенкам грунтозаборника. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для очистки труб, забитых вертикально открытым торцом в грунт по патенту РФ 2066246, кл. В 08 В 9/02, опубл. в БИ 25, 1996, содержащее ударный узел с рабочим органом, выполненным в виде обечайки с торцевым окном, фланец с каналом, прикрепленный к корпусу ударного узла и к обечайке, и пневмосистему. При этом оно снабжено установленными вдоль обечайки на ее внутренней поверхности радиальными выступами для удержания и уплотнения грунта в обечайке, а канал фланца соединен с пневмосистемой. Недостатком известного устройства является сложность отрыва его от грунтового керна и сохранение при этом грунта в полости рабочего органа. Это связано с тем, что при подаче сжатого воздуха в полость обечайки рабочий орган извлекается из грунтового керна, но при этом грунт, находящийся в нем, будет выдут сжатым воздухом. Если силы трения по внутренней поверхности рабочего органа меньше сил трения по внешней его поверхности, то извлечение устройства будет происходить за счет отталкивания от грунтового керна, то есть извлечение устройства из него будет происходить одновременно с выталкиванием грунта из полости рабочего органа за счет сил, создаваемых сжатым воздухом, находящимся в обечайке между фланцем и поверхностью грунта. В случае, если силы трения по внутренней поверхности обечайки больше сил трения по ее внешней поверхности, произойдет извлечение устройства из грунтового керна, а спустя некоторое время грунт из обечайки будет также выдут сжитым воздухом. В любом случае рассматриваемое устройство не обеспечивает одновременное извлечение его из грунтового керна, находящегося в трубе, и сохранение грунта в обечайке. Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение надежного отрыва рабочего органа – желонки от грунта при бестраншейной прокладке подземных коммуникации вне зависимости от метода прикладки (с забиванием обсадной трубы открытым торцом или проходкой скважин в грунтовом массиве без предварительного забивания трубы в него) за счет дополнительного статического воздействия сжатым воздухом, подаваемым в желонку, при сохранении в последней грунта. Это достигается за счет того, что осуществляют периодическое внедрение желонки в грунт с заполнением ее полости грунтом, извлекают желонку с грунтом на поверхность, причем согласно техническому решению после заполнения желонки грунтом подают сжатый воздух в ее полость между торцевыми поверхностями грунта, поступившего в полость желонки, и ее фланца, и после отрыва желонки от грунта отключают подачу сжатого воздуха. Такая последовательность операций позволяет создавать выдергивающую статическую силу, отрывающую желонку от грунтового массива (грунтового керна) и воздействовать ею только в процессе отрыва желонки, что повышает надежность работы устройства. Целесообразно после отрыва желонки от грунта сообщить полость желонки между торцевыми поверхностями грунта, поступившего в полость желонки, и ее фланца с атмосферой. Такая последовательность операций для бескассетной желонки исключает воздействие статической силы на грунт, находящийся в желонке, после отрыва ее от грунтового массива (грунтового керна), что предотвращает выдувание грунта из желонки. Устройство для бестраншейной прокладки коммуникаций, включающее желонку, выполненную в виде цилиндрической обечайки с фланцем, образующих полость желонки, прикрепленный к фланцу реверсивный ударные узел и пневмосистему, соединенную через канал во фланце с полостью желонки, согласно техническому решению имеет элемент, снижающий давление сжатого воздуха в полости желонки до атмосферного. Такая конструкция устройства позволяет создавать статическую силу, выдергивающую устройство из грунтового массива или грунтового керна, и исключить воздействие этой силы на грунт, поступивший в желонку, после ее выдергивания и тем самым предотвратить выдувание грунта из желонки. Целесообразно элемент, снижающий давление сжатого воздуха в полости желонки до атмосферного, выполнять в виде окна, расположенного в задней части желонки. Такое выполнение конструкции устройства обеспечивает простоту реализации эффекта отрыва устройства от грунта и предотвращает выдувание грунта, поступившего в желонку. Целесообразно обечайку выполнять ступенчатой с меньшей ступенью в задней части, а элемент, снижающий давление сжатого воздуха в полости желонки до атмосферного, – в виде окна в ступени меньшего диаметра. Такое выполнение устройства позволяет автоматически снять статическую силу, действующую на грунт, находящийся в желонка, после отрыва ее от грунтового массива или грунтового керна. Кроме того, выполнение обечайки ступенчатой позволяет улучшить условия удаления сжатого воздуха из внутренней полости желонки. Целесообразно также, чтобы элементом, снижающим давление сжатого воздуха в полости желонки до атмосферного, служила пневмосистема, управляемая двухпозиционным узлом, в одной позиции перекрывающим подачу сжатого воздуха в полость желонки и соединяющим ее с атмосферой, а в другой позиции соединяющим пневмосистему с полостью желонки и перекрывающим соединение ее с атмосферой. Такое выполнение конструкции устройства позволяет извлечь его из грунтового массива или грунтового керна при меньшем расходе сжатого воздуха. Целесообразно выполнять устройство с подвижной втулкой, размешенной внутри обечайки, в заднем ее положении перекрывающей окно желонки. Такое исполнение устройства позволяет более эффективно извлекать его из грунтового керна и освобождать полость желонки от грунта за счет того, что уменьшается утечка сжатого воздуха через грунт и окно желонки (втулка, полость которой разделена на блоки перемычками, является кассетой). Целесообразно при этом фланец выполнять с отверстием, а подвижную втулку – с выступом, размешенным с ее заднего торца и перекрывающим отверстие фланца в заднем своем положении. Такое выполнение устройства в еще большей степени снижает расход сжатого воздуха за счет исключения его утечки через отверстие фланца при надежном отрыве устройства от грунта и позволяет регулировать продолжительность действия статической силы в полости желонки. Сущность предлагаемого способа и устройства для бестраншейной прокладки подземных коммуникаций поясним на конкретном примере. На представленных чертежах иллюстрируются: фиг.1 – операция по очистке трубы кассетной желонкой; фиг. 2 – проходка скважин в грунтовом массиве ступенчатой кассетной желонкой; фиг.3 – операция по импульсной подаче сжатого воздуха в полость желонки; фиг.4 – положение двухпозиционного узла пневмосистемы при сообщении полости желонки с атмосферой (место I на фиг.3); фиг. 5 – конструкция желонки, площадь внутренней поверхности которой превышает площадь внешней ее поверхности; фиг.6 – сечение А-А на фиг.5; фиг.7 – конструкция желонки, имеющей втулку с выступом, входящим в отверстие фланца. Прокладку подземных коммуникаций осуществляют формованием скважин в грунтовом массиве, если грунт прочный и стенки скважины устойчивы, что определяется не только физико-механическими свойствами грунта, но и диаметром скважины. В случае прокладки подземных коммуникаций в слабых грунтах или большого диаметра, когда стенки скважины неустойчивы, забивают трубу 1 (кожух) открытым торцом в грунтовый массив 2, после чего желонку 3 с помощью реверсивного ударного узла 4 извлекают на поверхность и очищают ее полость от грунтового керна 5. Сущность предлагаемого способа и устройства для бестраншейной прокладки подземных коммуникаций с забивкой трубы 1 показана на фиг.1, 5, без забивки трубы 1 – на фиг.2, 3, 4. При этом можно использовать кассетную (фиг.1, 2, 7) или бескассетную желонку 3 (фиг.3). Трубу 1 забивают открытым торцом в грунтовый массив 2. Затеи запускают желонку 3 с реверсивным ударным узлом 4 до забоя грунтового керна 5 и далее, внедряя ее в грунтовый керн 5, заполняют грунтом 6, после чего извлекают желонку 3 с грунтом 6 из трубы 1. Для отрыва желонки 3 от забоя подводят сжатый воздух по трубопроводу 7 в полость 8 желонки 3 между торцевыми поверхностями фланца 9 и грунта 6 (в случае использования бескассетной желонки 3) либо втулки 10 (при использовании кассетной желонки 3). Создается статическая сила, которая одновременно воздействует на фланец 9 желонки 3 и на грунт 6, поступивший в желонку 3 (в случае применения бескассетной желонки 3, а при применении кассетной желонки 3 статическая сила воздействует на фланец 9 и втулку 10). В редких случаях для отрыва желонки 3 от забоя достаточно одной этой силы. Чаще же необходимо использовать еще ударный импульс, создаваемый реверсивным ударным узлом 4 – пневмопробойником. Иногда одного ударного импульса не хватает для отрыва устройства от грунтового массива 2 (грунтового керна 5). Это бывает, когда грунт представляет собой увлажненную глину, что предопределяет возникновение больших сил адгезии. После отрыва желонки 3 от забоя перекрывают подачу сжатого воздуха в полость 8 желонки 3, иначе произойдет выдув грунта 6 из нее (если желонка 3 бескассетная) или сдвиг втулки 10, если желонка 3 кассетная. При этом прекращается возникновение статической силы, действующей на грунт 6 или втулку 10. Для получения описанного эффекта – прекращения действия статической силы на грунт 6, поступивший в желонку 3, – можно ее полость 8 сообщить с атмосферой. При этом возможны два варианта реализации: а) одновременно перекрывают подачу сжатого воздуха в полость 8 желонки 3 и соединяют полость 8 с атмосферой; б) одновременно подают сжатый воздух в полость 8 желонки 3 и сообщают полость 8 с атмосферой. В последнем случае площадь окна 11 желонки 3 (фиг.2, 3) – элемента, сообщающего полость 8 желонки 3 с атмосферой и снижающего давление сжатого воздуха в ней до атмосферного, – должна быть дольше площади трубопровода 7, по которому подают сжатый воздух. Извлечение устройства на поверхность осуществляют за счет реверсирования хода ударного узла 4, либо используя трос с лебедкой (на чертежах не показано, так как процесс широко известен). Рассмотрим работу устройства и реализацию им предлагаемого способа. Устройство состоит из рабочего органа – желонки 3 и реверсивного ударного узла 4, в качестве которого может быть использован пневмопробойник, конструкция которого широко известна. Желонка 3 может быть выполнена в виде цилиндрической обечайки 12 с фланцем 9 и полостью 8 (фиг.3), либо иметь еще втулку (кассету) 10 (фиг.1, 2, 7). Реверсивный ударный узел 4 жестко прикреплен к фланцу 9. Втулка 10 выполнена ступенчатой (фиг.2) или нет (фиг.1), и ее внутренняя полость служит для заполнения грунтом 6. Втулка 10 подвижна относительно обечайки 12. Для того, чтобы втулка 10 не выходила за пределы обечайки 12, у каждой из них имеются выступы: у обечайки 12 – внутренний выступ 13, а у втулки 10 – внешний выступ 14. В крайнем переднем положении выступ 14 втулки 10 упирается в выступ 13 обечайки 12, что исключает саморазборку кассетной желонки 3. Канал 15 выполнен во фланце 9 и соединен с трубопроводом 7, по которому подают сжатый воздух в полость 8 желонки 3. В полости 8 желонки 3 может размещаться выталкиватель 16 (фиг.3), выполненный в виде диска без выступов с диаметром, большим диаметра выступа 13 обечайки 12. Последняя может быть выполнена в виде цилиндра без ступеней (фиг.1, 3, 5, 7) или ступенчатой (фиг. 2). В последнем случае и втулка 10 выполнена ступенчатой. Меньшие ступени 17, 18 соответственно обечайки 12 и втулки 10 расположены в задней части желонки 3, при этом в меньшей ступени 17 обечайки 12 выполнено окно 11, которое в крайнем заднем положении втулки 10 перекрывается меньшей ее ступенью 18. Подвижный элемент желонки 3 (втулка 10 или выталкиватель 16) может быть снабжен выступом 19 в торцевой части, а фланец 9 – отверстием 20 (фиг.7), перекрываемым выступом 19. При этом выступ 19 может размешаться в отверстии 20, как показано на фиг.7, или перекрывать его торцем (на чертежах не показано). В трубопроводе 7 пневмосистемы может быть установлен двухпозиционный узел 21, позволяющий сообщать полость 8 желонки 3 с источником сжатого воздуха (на чертежах не показан) или с атмосферой. Для этого двухпозиционный узел 21 имеет поворотный элемент 22 с системой каналов 23. Две позиции поворотного элемента 22 показаны на фиг. 3, 4. Элемент, снижающий давление в полости желонки 8 до атмосферного, выполнен в виде окна 11, перекрываемого меньшей ступенью 19 втулки (кассеты) 10, причем площадь сечения окна 11 превышает площадь сечения трубопровода 7. Этим же элементом может служить пневмосистема, управляемая двухпозиционным узлом 21, состоящим из поворотного элемента 22 и каналов 23. Позицией 24 обозначены пластины, жестко закрепленные к обечайке 12. Принцип способа и работа устройства для бестраншейной прокладки подземных коммуникаций заключаются в следующем. При прокладке подземных коммуникаций бестраншейным способом в плотных и устойчивых грунтах устройство запускают в грунтовый массив 2 (фиг.2, 3, 7). Целесообразно проходить скважину комбинированным способом, то есть осуществлять частичное по поперечному сечению уплотнение грунта и одновременно разработку и экскавацию другой по поперечному сечению части грунта. Для этого переднюю часть рабочего органа выполняет конической (фиг.3). В случае прокладки подземных коммуникаций в слабом и неустойчивом грунтовом массиве 2 необходимо сначала забить трубу 1 открытым торцом. В этом случае грунт поступает в полость трубы 1, образуя грунтовый керн 5 (фиг.1, 5). В любом случае желонка 3 по мере внедрения в грунтовый массив 2 или в грунтовой керн 5 заполняется грунтом 6. Следующей операцией является отрыв желонки 3 от забоя. Для этого включают узел 4 для работы в режиме реверсирования хода. При реверсировании ударный импульс направлен в сторону извлечения устройства из грунтового массива 2 (грунтового керна 5). В плотных грунтах и увлажненной глине ударного импульса обычно не хватает для извлечения устройства, поэтому в полость 8 желонки 3 подают сжатый воздух, в результате чего возникает сила, воздействующая на внутреннюю, торцевую поверхности фланца 9 и грунта 6. В итоге устройство отрывается от грунтового массива 2 под действием ударных импульсов, создаваемых узлом 4, и статической силы, создаваемой сжатым воздухом. Грунт 6 при этом будет оставаться неподвижным. После отрыва устройства от грунтового массива 2 извлекают его на поверхность, для чего можно использовать режим реверсирования хода узла 4, либо лебедку с тросом (этот прием широко используется). В предлагаемом техническом решении используют операции в определенной последовательности, а устройство имеет конструктивные особенности, исключающие выдувание грунта 6 из желонки 3 за счет использования элемента, снижающего давление воздуха в полости 8 желонки 3 до атмосферного. Если используют кассетную желонку 3 (фиг. 1, 2, 7), то при подаче сжатого воздуха с полость 8 по трубопроводу 7 обечайка 12 будет смещаться вправо по чертежам, а втулка (кассета) 10 оставаться без движения, при этом двухпозиционный узел 21 исключает сообщение полости 8 с атмосферой (положение поворотного элемента 22 и каналов 23 двухпозиционного узла 21 показано на фиг. 3). При отключении подачи сжатого воздуха полость 8 сообщают через трубопровод 7 с атмосферой (положение поворотного элемента 22 и каналов 23 двухпозиционного узла 21 показано на фиг. 4). После начала движения обечайки 12 сила сцепления поверхности желонки 3, контактирующей с грунтовым массивом 2, резко снижается, то есть произойдет отрыв желонки 3 от грунтового массива 2. В дальнейшем движение желонки 3 будет происходить под действием меньшего усилия, и при этом достаточно только ударного импульса, создаваемого узлом 4, работающим в реверсивном режиме. После того, как обечайка 12 сдвинется на длину втулки 10, ее внешний выступ 14 упрется во внутренний выступ 13 обечайки 12, в результате чего сместится втулка (кассета) 10. Площадь внутренней поверхности втулки 10 меньше площади внешней боковой поверхности обечайки 12, поэтому силы сцепления с грунтовым массивом 2 будут меньше, и для сдвига втулки (кассеты) 10 необходимы меньшие усилия, то есть ударного импульса узла 4 достаточно для обеспечения хода устройства в обратном направлении. При таком конструктивном исполнении сила, создаваемая сжатым воздухом в полости 8, будет через втулку (кассету) 10 воздействовать на внутренний выступ 14 обечайки 12, пока не будет отключена подача сжатого воздуха по трубопроводу 7, и полость 8 не будет соединена с атмосферой. На фиг.2 показана конструкция желонки 3, у которой исключено воздействие силы на выступ 13 обечайки 12. В начальный момент до отрыва обечайки 12 от грунтового массива 2 втулка 10 своей меньшей ступенью 18 перекрывает окно 11 меньшей ступени 17 обечайки 12. В случае выполнения конструкции с выступом 20 (фиг. 7) последний перекрывает отверстие 20 фланца 9. При подаче сжатого воздуха по трубопроводу 7 и каналу 15 в полость 8 возникает статическая сила, действующая на фланец 9 обечайки 12. Совместное воздействие ударного импульса, создаваемого узлом 4, и статической силы, созданной сжатым воздухом, обеспечивает отрыв желонки 3 от грунтового массива 2. После того, как откроется окно 11, сжатый воздух будет удаляться через него в атмосферу. Если площадь окна 11 больше пропускной площади трубопровода 7, то в полости 8 желонки 3 давление сжатого воздуха будет равно атмосферному. В этом случае будет наблюдаться повышенный расход сжатого воздуха (до отключения подачи его в полость 8), но не будет дополнительного воздействия статической силы на внешний выступ 14 втулки 10. Дальнейшее извлечение устройства на поверхность будет осуществляться за счет ударных импульсов, создаваемых узлом 4, то есть сначала будет смешаться обечайка 12, а после контактирования внутреннего выступа 13 обечайки 12 с внешним выступом 14 втулки (кассеты) 10 начнет смешаться втулка 10. Кассетные желонки 3, обладая определенными преимуществами (упрощается разгрузка грунта при извлечении ее на поверхность), сложны конструктивно. На фиг. 3 показана желонка 3, содержащая обечайку 12, внутри которой размешен выталкиватель 16. Конструкция упрощается, а эффективность такая же. При подаче сжатого воздуха по трубопроводу 7 (положение поворотного элемента 22 и каналов 23 узла 21 показано на фиг.3) и каналу 15 фланца 9 желонки 3 в полость 8 возникает распирающая сила, создаваемая сжатым воздухом. Выталкиватель 17 удерживает грунт 6 внутри желонки 3, которая под действием ударных импульсов, создаваемых узлом 4, и статической силы, создаваемой сжатым воздухом, действующие на фланец 9, отрывает желонку 3 от грунтового массива 2. После этого прекращают подачу сжатого воздуха перекрытием двухпозиционного узла 21, как показано на фиг. 4. При извлечении устройства на поверхность подачей сжатого воздуха в полость 8 воздействуют на выталкиватель 16, который и выталкивает грунт 6 из полости 8 желонки 3. Учитывая, что окно 11 расположено у задней кромки желонки 3, будет наблюдаться небольшая утечка сжатого воздуха (особенно после размыва грунта сжатым воздухом). При выполнении втулки 10 желонки 3 с выступом 19 (фиг. 7) и отверстием 20 во фланце 9 можно задавать продолжительность действия статической силы, создаваемой сжатым воздухом в полости 8, длиной выступа 19. Можно использовать более простую конструкцию желонки 3 без подвижных частей, которая показана на фиг. 5, 6. Особенностью ее является то, что площадь внутренней поверхности желонки 3 больше площади ее боковой внешней поверхности. Это достигается за счет того, что к внутренней стенке желонки 3 жестко закрепляют (приваривают) пластины 24, количество и высота которых дополнительно увеличивают площадь внутренней поверхности желонки 3. При подаче сжатого воздуха внутрь желонки 3 создается распирающая сила, которая одинаково воздействует на торцевую поверхность грунта 6, поступившего в желонку 3, и на торцевую поверхность фланца 9. В силу того, что площадь внутренней и внешней поверхностей желонки 3 различны из-за наличия пластин 24, различны и величины сил трения по этим поверхностям. Сначала будет отрываться желонка 3 по внешней поверхности и сдвинется с места, а грунт 6 из-за большого сопротивления трения по внутренней поверхности желонки 3 не будет удаляться из последней. После отрыва желонки 3 подачу сжатого воздуха по трубопроводу 7 прекращают, и все устройства будет перемещаться под действием ударного импульса, создаваемого узлом 4. После извлечения устройства на поверхность можно зажать желонку 3 большей силой, чем сила, необходимая для выдува грунта 6 из полости 8, и выдуть грунт 6 из желонки 3, подав сжатый воздух по трубопроводу 7 в ее полость 8. При использовании конструкции желонки 3 с отверстием 20 (окном 11) во фланце 9 обечайки 12 после отрыва ее от грунтового массива 2 (или грунтового керна 5) прекращают подачу сжатого воздуха в полость 8, а при извлечении устройства на поверхность отверстие 20 или окно 11 перекрывают пробкой (на чертежах не показана) и осуществляют выдув грунта 6 из полости 8 желонки 3. Формула изобретения
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
