Способ замены подземного трубопровода

 

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (В)RU (11) 20 3 О (Я) 5 Р16Е1 628 Г161 55 18

f23) 4653734/29 (22) 24.02.89 (46) 30.1 1.93 Бюл. ЛЬ 43-44 (71) Институт горного дела СО РАН (72) Григоращенко ВА; Исаков АЛ.; Костылев Ад;

Курленя M.B„Íåôåäîâ Ю.И„ Плавских ВД; Рейфисов Ю.Б„. Рудовский Вд; Сырямин НД (73) Институт горного дела СО PAH (54). СПОСОБ ЗАМЕНЫ ПОДЗЕМНОГО ТРУБОПРОВОДА (57) Изобретение относится к трубопроводному транспорту, а именно к строительству трубопроводов, и может быть использована для бестраншейной замены существующих трубопроводов при ремонте и реконструкции подземных инженерных коммуникаций. Цель изобретения — повышение производительности и уменьшение энергоемкости.

Суть способа состоит в воздействии на трубопровод разрушающими усилиями, вдавливание разрушенного трубопровода в грунт и прокладке нового трубопровода. Способ позволяет увеличить производительность и снизить энергоемкость за счет уменьшения степени дробления заменяемого трубопровода при его разрушении До приложения к трубопроводу сосредоточенньи разрушающих усилий нэ его стенках нарезает опережающие продольные борозды, явпяациеся концентраторами напряжений. Борозды нарезают в зонах где при приложении разр шеощих усилий возникают максимальные растягивающие напряжения Приведены варианты взаимного расттолвкения разрушающих усилий и продольных борозд. 7 зл.ф-лы, 33 ил.

2003909

30 ханиэм, например пневмопробойник (не показан), В средней части корпуса 2 размещен имеющий конусный участок расширитель 3, диаметр которого больше внутреннего диаметра существующего трубопровода 1 и 35 больше наружного диаметра вновь прокладываемого трубопровода 4. В задней части корпуса 2 выполнен хвастовик 5 для центрации па оси устройства и закрепления прокладываемого трубопровода 4. На передней 40 части корпуса 2 размещен направляющий элемент 6, выполненный, например, в виде конуса,- и закреплен трос 7, проходящий внутри существующего трубопровода 1 и соединенный с тяговым механизмом {напри- 45 мер, лебедкой), расположенным в приемном колодце (не показаны).

Устройства оснащено ножами 8 для приложения разрушающих усилий к трубопроводу 1 и резцами 9. которые служат для 50 нарезания продольных борозд 10 на стенках трубопровода 1, Размещение на рабочем органе ножей 8 и резцов 9 должно обеспечивать такое взаимное расположение мест прило>кения разрушающих усилий 55

11 и продольных борозд 10, при котором при силовом воздействии на трубопровод 1 наибольшие растягивающие напряжения возникали бы в зонах, предназначенных для нареэания борозд 10.

Изобретение относится к трубопроводному транспорту, а именно к Строительству трубопроводов, и мажет быть использовано для бестраншейной замены существующих трубопроводов при ремонте и реконструкции подземных инженерных коммуникаций.

Цель изобретения — повышение производительности и уменьшение энергоемкости.

На фиг, 1.показан продольный разрез заменяемого трубопровода с одним из возможных вариантов устройства для реализации заявляемого способа; на фиг. 2 — схема образования продольных и поперечных трещин при разрушении существующего трубопровода; на фиг. 3 — вариант разрушения существующего трубопровода только продольными трещинами, расположенными в двух перпендикулярных плоскостях; на фиг.

4-9 — схематически в поперечном разрезе трубопровода варианты взаимного- расположения мест приложения разрушающих усилий и продольных борозд; на фиг, 10 и 11 — схематически в поперечном разрезе варианты разрушения трубопровода с образованием двух и четырех продольных трещин, Устройство, реализующее данный способ, размещается внутри существующего трубопровода 1 и имеет корпус 2, внутри которого может быть размещен ударный ме5

В данном случае это обеспечивается тем, что ножи 8 и резцы 9 расположены в одной диаметральной плоскости трубопровода 1, причем ножи 8 воздействуют на наружную поверхность трубопровода 1, а резцы 9 воздействуют на ега внутреннюю поверхность. Это соответствует взаимному расположению мест приложения разрушающих усилий 11 и продольных борозд 10, показанному на фиг. 4, когда борозды 10 нарезают на внутренней поверхности трубопровода 1 в плоскости действия разрушающих усилий 11, прикладываемых к его наружной поверхности. Этот вариант взаимного расположения ножей 8 и резцов 9. т. е, взаимного расположения мест приложения разрушающих усилий и продольных борозд, целесообразно использовать при замене трубопроводов. имеющих муфтовые стыки. В других случаях конструктивно проще разместить ножи 8 и резцы 9 так, чтобы борозды 10 нарезались на наружной поверхности трубопровода 1 в плоскости действия разрушающих усилий 11, прикладываемых к его внутренней поверхности (фиг. 5).

При нарезании борозд 10 (фиг. 6) на внутренней поверхности трубопровода 1 нарезание борозд и на наружной поверхности трубопровода 1 в плоскости, перпендикулярной плоскости действия разрушающих усилий 11, облегчает разделение трубопровода 1 при его разрушении на отдельные продольные элементы. Такой же эффект достигается, если при нареэании борозд 10 на наружной поверхности трубопровода 1 (фиг.

7) нарезать борозды 10 и на внутренней поверхности трубопровода 1 в плоскости, перпендикулярной плоскости действия разрушающих усилий 11.

Ножи 8 могут быть размещены на устройстве Во взаимно перпендикулярных плоскостях(как и резцы 9) таким образом, чтобы (фиг, 8) разрушающие усилия 11 прикладывались к наружной и внутренней поверхностям трубопровода во взаимна перпенди кул ярн ых плоскостях, проходящих через продольную ось трубопровода 1, а борозды 10 нарезались в тех же плоскостях на поверхности трубопровода 1, противоположной поверхности, к которой в данной плоскости приложены разрушающие усилия 11.

При наличии в окружающем трубопровод 1 массиве грунта твердых включений ножи 8 и резцы 9 могут быть размещены на устройстве таким образом, чтобы борозды

10 нарезались на внутренней поверхности трубопровода.1 в плоскости, перпендикулярной плоскости действия разрушающих

2003909

12, распространяющиеся вдоль продольных борозд 10. 55

Продольные трещины 12 разделяют трубопровод на два продольных элемента

13 (фиг. 10), которые расширителем 3 вдавливаются вгрунт,,При этом в элементах 13 трубопровода 1 могут возникать поперечусилий 11, прикладываемых к его внутренней поверхности(фиг. 9), Расстояние вдоль трубопровода 1 (фиг.

1) между резцами 9 и ножами 8 выполнено таким. чтобы нарезание продольных борозд

10 выполнялось с опережением не менее диаметра трубоп ро вада 1 от места и риложения разрушающих усилий 11, это исключает или сводит к минимуму возможность образования и развития произвольно ориентированных трещин.

Резцы 9 размещены на корпусе 2 устройства с возмо кностью радиального перемещения и оснащены фиксаторами глубины нарезаемой борозды 10 (не показаны), Реализуется способ следующим образом.

Устройство размещается внутри заменяемого трубопровода 1 (фиг. 1) под действием ударных импульсов от ударного механизма (пневмопробойника), размещенного в корпусе 2, и усилия тягового механизма (лебедки), передаваемого на корпус 2 тяговым тросом 7, перемещается вдоль трубопровода t Перемещение устройства может осуществляться и под действием тол ько ударных импульсов, и под действием только тягового усилия лебедки. При этом резцы 9 нарезают на стенках трубопровода 1 продольные борозды 10, ослабляющие сечение стенки трубопровода и являющиеся концентраторами напряжений. При движении устройства по трубопроводу 1 ножи 8 передают на его стенки сосредоточенные разрушающие усилия 11 (фиг; 4-9). Нарезание борозд .10должна опережать приложение разрушающих усилий 11 (фиг. 1}. В данном случае величина этого опережения постоянна, определяется расстоянием между резцами 9 и ножами 8 одного и того же устройства. Возможно нарезание продольных борозд отдельным устройством. не зависимым от движения устройства, осуществляющего разрушение трубопровода 1, Под действием сосредоточен ных разрушающих усилий, передаваемых на трубопровод 1 ножами 8. в стенках этого трубопровода появляются трещины.

Поскольку в зонах возникновения наибольших растягивающих напряжений сечение трубопровода 1 ослаблено продольными бороздами 10, то при его разрушении возникают продольные трещины

50 ные трещины 1-1 (фиг. 2), разде)Riot ц1е продольные элементы 13 на отдельные обломки

15, либо продольные элементы вдавливаются в грунт без разрушения их поперечными трещинами (фиг. 3). При движении устройства в грунте образуется скважина, в которую следом за устройством затягивается вновь прокладываемый трубопровод 4.

Вновь прокладываемый трубопровод 4 может быть уложен в образо .ганную скважину и после полного разруше, ия за. . еняемого трубопровода по всей его длине, Поскольку продольные борозды 10 нарезаются в зонах, где при приложении разрушающих усилий 11 возникают максимальные растягивающие напряже- я (фиг.

4, 5), то возникаю цие продольные трещины

12 распространяются вдоль продольных борозд 10, нарезание которых опережает по длине трубопровода 1 приложение разрушающих усилий 11.

Наличие продольных борозд,0 увеличивает длину продольных тр.,щин 12, à следовательно. свободную длину и гибкость продольных элементов 13, на которые распадается трубопровод, Вследствие этого поперечные трещины 14 (если они возникают) образуются на значительно больших расстояниях друг o T друга и, следовательно, на их образование затрачивается меньше энергии, чем в известных способах.

После разоушения трубопровода 1 продольными трещинами 12, лежащими в плоскости действия разрушающих усилий 11, дальнейшее воздействие на образовавшиеся продольные элементы разрушающих усилий 11 приводит к появлению максимальных растягивающих напряжений в стенках трубопровода 1 в плоскости, перпендикулярной плоскости действия разрушающих усилий 11. Нарезание в этой плоскости (фиг, б, 7) продольных борозд 10 облегчает появление в ней продольных трещин 12 и приводит к разделению трубопровода 1 на четыре продольных элемента 13 (фиг, 11). Благодаря повышению гибкости продольных элементов 13 уменьшаются затраты энергии на их вдавливание в грунт.

Уменьшается также вероятность образования поперечных трещин 14, а в случае их образования увеличивается расстояние между ними, что также снижает энергозатраты, Кроме того, исключение или уменьшение числа поперечных трещин 14 увеличивает продол ьную длину обломков 15 трубопровода 1, уменьшает возможность их радиального смещения относительно друг друга и повреждения стенок прокладываемого трубопровода 4, 2003909

Г1риложение разрушающих усилий 11 а двух перпендикулярных плоскостях уменьшает затраты энергии на разрушение труФормула изобретения

1. СПОСОБ ЗАМЕНЫ ПОДЗЕМНОГО

ТРУБОПРОВОДА, включающий нарезание на его стенках продольных борозд, приложение к стенкам трубопровода сосредоточенных разрушающих усилий, вдавливание разрушенного трубопровода в массив грунта и прокладку нового трубопровода, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и уменьшения энергоемкости, продольные борозды нарезают до начала приложения разрушающих усилий в данном сечении трубопровода, причем борозду размещают в зоне наибольших растягивающих напряжений, возникающих при приложении разрушающей нагрузки, создаваемой путем взаимного расположения борозд и места приложения разрушающей нагрузки, 2, Способ по п.1. отличающийся тем, что нареэание борозд выполняют с опережением не менее диаметра трубопровода от места приложения разрушающих усилий, 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что борозды нарезают на наружной поверхности трубопровода а плоскости действия разрушающих усилий, прикладываемых к его внутренней поверхности, 4. Способ по пп,1 и 2, отличающийся бопровода 1 продольными трещинами 12 на четыре продольных элемента. (56) Патент EP N 0094694, кл. Е 16 L 55/16, опублик. 1983. тем, что борозды нарезают на внутреннеи поверхности трубопровода в плоскости действия разрушающих усилий, прикладываемых к его наружной поверхности, 10 5. Способ по п.3, отличающийся тем, что борозды нарезают также на внутренней поверхности трубопровода в плоскости, перпендикулярной к плоскости действия разрушающих усилий.

6. Способ по п,4, отличающийся тем, что борозды нарезают также на наружной поверхности трубопровода в плоскости, перпендикулярной к плоскости действия разрушающих усилий, 7. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что разрушающие усилия прикладывают к наружной и внутренней поверхностям трубопровода ва взаимно перпендикуляр25 ных плоскостях, проходящих через продольную ось трубопровода, а борозды нарезают в тех же плоскостях на поверх- . ности трубопровода, противоположной поверхности, к которой в данной плоскости

30 приложены разрушающие усилия.

8. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что борозды нарезают на внутренней поверхности трубопровода в плоскости, перпендикулярной к плоскости действия разрушающих усилий, прикладываемых к его внутренней поверхности, 2003ЯЮ

Составитель А.Соломатин

Редактор Н.Цалихина Техред М.Моргентал Корректор М Петрова

Заказ 3320 Тираж Подписное

l НПО "Поиск" Роспатента

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина. 101