Устройство для подъема в траншее участка трубопровода при его ремонте

 

Сущность изобретения: силовые механизмы выполнены в виде закрепленных на дополнительных рамах трех секционных эластичных пневматических баллонов. Механизм подъема трубопровода размещен горизонтально под ним, два механизма стабилизации вертикально по сторонам механизма подъема. Дополнительные рамы соединены подпружиненными рычагами и шарнирно между собой и с рамой устройства. Пневматические баллоны закреплены на соответствующих или дополнительных рамах пружинными стенками. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для подъема и поддержания участка магистрального трубопровода в траншее при его капитальном ремонте.

Известно устройство подъемное, предназначенное для подъема и фиксации участка вскрытого магистрального трубопровода при его капитальном ремонте, включающее силовые цилиндры, установленные на опорных башмаках, взаимосвязанные с подвеской трубопровода, ходовой механизм с рамой, привод гидросистемы и пульт управления (авт.св. N 594038, кл. В 66 F 7/06).

Рама снабжена двуплечим коромыслом, консольные концы которого заканчиваются параллельными оси трубопровода упорами, входящими в направляющие подвески. Подвеска имеет сферические подпятники, в которые входят силовые цилиндры, а их штоки установлены в сферические подпятники опорных башмаков. Опорные башмаки, выполненные в виде сегментов, шарнирно соединены тягами между собой и каждый в отдельности с подвеской трубопровода.

Данное устройство имеет следующие недостатки: 1) опора для трубопровода (подвеска), а также несущая рама устройства (двуплечее коромысло) массивные, сложные в изготовлении; большой вес устройства; например, устройство, предназначенное для подъема и поддержания трубопровода диаметром 530 мм весит 2500 кг; 3) не обеспечивается надежная фиксация поднятого участка трубопровода относительно стенок траншеи, обусловленная неравномерным по силовому воздействию заполнением силовых цилиндров; 4) не обеспечивается устойчивое равновесие при грузоподъемных операциях, так как опорные башмаки в разрыхленном, после вскрытия траншеи, грунте тонут; 5) конструкция не приспособлена для работы на трубопроводах с большим уклоном залегания (максимальный угол уклона составляет 7 град).

Известно устройство для подъема участка трубопровода в траншее при ремонте, в конструкции которого механизм подъема выполнен без применения гидравлических цилиндров.

Устройство включает несущую раму на ходовых колесах с установленными в ее боковых вертикальных направляющих ползунами, имеющими опорные башмаки (плиты) и размещенными на ней подвеской трубопровода и приводными механизмами перемещения ползунов и хода. Механизм самоориентации рамы на поперечных уклонах выполнен в виде пары рядом подвешенных на раме отвесов с расположенным между ними ограничителем смещением отвесов в одну из соответствующих сторон и взаимодействующих с парой отвесов пары концевых выключателей для раздельного выключения приводов стоек при отклонении соответствующего отвеса от ограничителя (авт.св. N 918633, кл. F 16 J 1/02).

В этом устройстве опорные башмаки очень массивные. Устройство тяжелое, громоздкое, сложное в управлении и в монтаже на трубопроводе в траншее.

Например, устройство для подъема и поддержания трубопровода диаметром 530 мм весит 3500 кг. А так как устройство самоходное, то в транспортном положении (при переходе с одного поднимаемого участка трубопровода на другой) устройство полностью висит на действующем трубопроводе, что создает опасность нарушения целостности такого трубопровода.

Для монтажа на трубопроводе такого устройства необходим трубоукладчик большой грузоподъемности, что повышает трудозатраты при монтаже.

Кроме того, система вертикальной самоориентации на косогорах и система выравнивания рамы сложные и не обеспечивают надежной фиксации приподнятого участка трубопровода относительно стенок траншеи.

Известно также устройство для подъема участка трубопровода, включающее раму с ходовым механизмом, привод, съемную подвеску для трубопровода, силовые элементы подъема, выполненные в виде гидроцилиндров, установленные на опорных плитах. По концам опорных плит шарнирно закреплены взаимодействующие со стенками траншеи стабилизирующие башмаки: поворотные плиты с гидроцилиндрами, обеспечивающие фиксацию приподнятого участка трубопровода.

Однако это устройство не обеспечивает надежную фиксацию приподнятого участка трубопровода относительно плоскости симметрии траншеи пор причине неравномерного заполнения и работы силовых цилиндров. Устройство тяжелое (массивные опорные и поворотные плиты), трудоемкое в монтаже на трубопроводе. Кроме того, конструкция сложная требуется специальная опора для трубопровода (съемная подвеска), несущая рама снабжена подковообразными ребрами жесткости.

Целью предлагаемого изобретения является снижение веса конструкции подъемного устройства и обеспечение надежности фиксации приподнятого в траншее участка трубопровода.

Это достигается тем, что силовые элементы подъма и стабилизации приподнятого в траншее участка трубопровода выполнены в виде трех секционных эластичных пневматических баллонов, один из которых, подъемный, размещен горизонтально, а два других, стабилизирующих, ориентированы по концам подъемного и установлены вертикально. Посредством пружинных стяжек пневматические баллоны закреплены на индивидуальных рамах. Последние шарнирно соединены между собой и каждая в отдельности с рамой устройства с помощью кронштейнов, тяг и пружин.

Сравнение предлагаемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие предлагаемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На фиг.1 изображено устройство, общий вид; на фиг.2 вид по стрелке А на фиг.1.

Конструкция предлагаемого устройства состоит из следующих основных узлов: 1) рамы 1 с ходовыми колесами 2, на которой установлены воздушный компрессор 3 с приводом от электродвигателя 4; 2) ходового механизма, состоящего из разъемного ротора 6 с двухрядными ходовыми роликами 7,8 (ведущими и поддерживающими); 3) привода ходового механизма, включающего электродвигатель 9, муфту 10, зубчатую передачу 11 и разъемный зубчатый венец 12; 4) силовых элементов и стабилизации положения, выполненных в виде трех секционных пневматических баллонов 13, 14, 15, закрепленных на индивидуальных рамах 16, 17, 18 посредством пружинных стяжек 19, 20, 21.

По концам рамы 16 подъемного секционного пневматического баллона приварены кронштейны 22, к которым шарнирно прикреплены тяги 23. Посредством тяг 23, закрепленных на них пружин 24 и кронштейнов 25 подъемный пневматический баллон закреплен на раме устройства.

Стабилизирующие секционные пневматические баллоны ориентированы по концам подъемного баллона, размещены вертикально и закреплены на индивидуальных рамах. По концам рам приварены кронштейны 26, к которым шарнирно прикреплены тяги 27. Посредством подпружиненных рычагов и шарниров 27, 28, 29 стабилизирующие баллоны шарнирно закреплены на раме устройства. С другой стороны, стабилизирующие пневматические баллоны также шарнирно соединены и с рамой подъемного пневматического баллона с помощью тяг 30, 31.

Заполнение пневматических баллонов сжатым воздухом осуществляется от компрессора через распределитель 32 и воздухопроводы (гибкие рукава) 33, 34, 35.

Управление устройством осуществляется дистанционно с бровки траншеи посредством пульта управления. Пульт дистанционного управления выполнен в виде телескопической штанги 36, на которой установлены распределитель с манометром 37, вентиль пневматический 38 и электрический пульт 39. На электрическом пульте 39 имеется панель с кнопочными станциями. Две станции с кнопками "Пуск" и "Стоп" для подъема и фиксации трубопровода. Реверсивная станция с кнопками "Вперед", "Назад" и "Стоп" для управления ходовым механизмом устройства.

Устройство перемещается по трубопроводу со скоростью, соответствующей скорости перемещения ремонтной колонны. Требуемая скорость обеспечивается за счет установки ходовых роликов ротора на определенный угол относительно оси трубопровода. Например, при установке роликов под углом в 15 град. обеспечивается скорость перемещения устройства в 400 м/ч.

Нижняя (подъемная и стабилизирующая) часть устройства кинематически представляет собой замкнутый симметричный шарнирно-фиксируемый многозвенник, состоящий из трех пневматических баллонов, кронштейнов, тяг и пружин, шарнирно соединенных между собой и с рамой устройства и взаимодействующих между собой при заполнении сжатым воздухом баллонов.

В качестве пневматических баллонов могут быть использованы, например, пневмокостры, которые применяются как специальная крепь при управлении горным давлением в шахтах.

Пневматическая система устройства позволяет управлять раздельно подъемным и стабилизирующими баллонами как при их заполнении, так и при их опорожнении.

Благодаря шарнирному соединению пневматических баллонов между собой и с рамой устройства, а также конструктивному исполнению ротора и зубчатого венца с горизонтальным разъемом в диаметральной плоскости, подъемное устройство легко разъединяется на две части: верхнюю и нижнюю. Последнее обеспечивает удобство монтажа на трубопроводе.

Устройство работает следующим образом.

С помощью любого крана-трубоукладчика, имеющегося в ремонтной колонне, устройство устанавливают на вскрытый трубопровод.

Предварительно в месте монтажа под трубопроводом подготавливают приямок, а верхнюю часть устройства отсоединяют от нижней. Затем нижнюю часть устройства заводят под трубу, протаскивают и соединяют с верхней. Далее осуществляют монтаж ротора 6 и зубчатого венца 12 ходового механизма, соединив две половинки по разъему.

Для подъема участка трубопровода с пульта управления 39 включают электродвигатель 4 привода воздушного компрессора 3. Сжатый воздух первоначально подается в подъемный пневматический баллон 13. Для этого рукоятка распределителя 32 ставится в положение "Нижний", а кнопка на пульте управления в положение "Пуск". При достижении необходимого рабочего давления в пневмосистеме (3-5 кгс/см²), по показанию манометра 37, необходимо нажать кнопку "Стоп" на пульте управления 39. Время заполнения воздухом до давления, например, 3 кгс/см² составляет 40 с, а до давления 5 кгс/см² 70 с.

При заполнении подъемного баллона 13 сжатым воздухом происходит постепенный распор его мягких секций, который и обеспечивает подъем участка трубопровода.

Рабочий диапазон раздвижности секций (высота подъема трубопровода) составляет 0,4-0,7 м, что обеспечивает необходимый и достаточный технологический зазор между дном траншеи и нижней образующей трубопровода при его ремонте.

После окончания подъема участка трубопровода, необходимо снова включить компрессор 3, нажав кнопку "Пуск" на пульте управления 39. Рукоятку распределителя 32 установить в положение "Боковой" и заполнить сжатым воздухом стабилизирующие баллоны 14, 15 до давления 3-5 кгс/см². Затем нажать кнопку "Стоп", отключив компрессор 3.

Заполненные стабилизирующие баллоны будут упираться с одной стороны в стенки трубопровода, а с другой в стенки траншеи.

После заполнения сжатым воздухом всех пневматических баллонов поднятый трубопровод покоится на пневматических баллонах, как на гибкой подвеске пневмоложементе. Такой пневмоложемент обеспечивает горизонтальную и вертикальную устойчивость поднятого участка трубопровода в траншее, надежную его фиксацию.

Приведение устройства в транспортное положение производится с пульта управления 39. Для этого первоначально необходимо сжатый воздух выпустить из стабилизирующих пневмобаллонов 14, 15, а затем из опорного пневмобаллона 13. С этой целью следует отключить компрессор 3 с помощью кнопки "Стоп" на электрическом пульте управления 39, открыть вентиль пневматический 38, рукоятку распределителя 32 установить в положение "Боковой. Кран открыт. Сброс".

Время опорожнения пневмобаллонов (до потери контакта пневмобаллонов с трубой) составляет 60 с. Затем рукоятку распределителя 32 установить в положение "Нижний. Кран открыт. Сброс". Время опорожнения подъемного пневмобаллона 13 также составляет 60 с.

В процессе опорожнения пневмобаллонов от сжатого воздуха происходит деформация пружин (их сжатие), посредством которых индивидуальные рамы пневмобаллонов соединены между собой и с рамой устройства 1. Пневмобаллоны 13, 14, 15, постепенно теряя свою несущую способность, опорожненные повисают на шарнирах. Контакт с трубопроводом, с дном траншеи и со стенками траншеи теряется. Между дном траншеи и нижней образующей трубопровода образуется зазор, необходимый для свободного перемещения подвешенного на трубопроводе устройства в заданное место подъема участка трубопровода.

Непрерывность операций подъема и поддержания трубопровода при его ремонте может быть обеспечена взаимодействием не менее двух подъемных устройств: после установления первого подъемного устройства в положение поддержания трубопровода, второе подъемное устройство приводится в транспортное положение.

Предлагаемая конструкция устройства для подъема участка трубопровода компактная, легкоразборная, удобная для монтажа в траншее, не требует особой центровки. Конструкция простая; не требуется специальная опора для поднятого участка трубопровода (гибкая подвеска, ложемент).

Устройство может применяться на грунтах всех категорий, а также на трубопроводах, проложенных как на равнинной местности, так и в горных условиях (с большим уклоном залегания, до 35 град.).

Устройство легкое. Вес устройства, например, для подъема участка трубопровода диаметром 530 мм составляет 900 кг.

В зависимости от диаметра ремонтируемого трубопровода пневматические баллоны могут быть выполнены одно-двух-трех и более секционными.

По предлагаемому изобретению разработана конструкция подъемника горного ПГ-530, предназначенного для подъема и поддержания участка трубопровода при его ремонте в условиях траншеи и с уклоном залегания до 35 град.

Предлагаемая конструкция устройства для подъема участка трубопровода может быть использована в нефтяной и газовой промышленности как при ремонте, так и при строительстве трубопроводов.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДЪЕМА В ТРАНШЕЕ УЧАСТКА ТРУБОПРОВОДА ПРИ ЕГО РЕМОНТЕ, содержащее раму, ходовой механизм с приводом и силовые механизмы подъема и стабилизации положения трубопровода, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительными рамами, силовые механизмы выполнены в виде закрепленных на дополнительных рамах трех секционных эластичных пневматических баллонов, при этом механизм подъема трубопровода размещен горизонтально под трубопроводом, а два механизма стабилизации вертикально по сторонам механизма подъема, причем дополнительно рамы соединены посредством подпружиненных рычагов и шарниров между собой и с рамой устройства, а пневматические баллоны закреплены на соответствующих им дополнительных рамах пружинными стяжками.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2