Устройство для бестраншейной замены подземных трубопроводов
Изобретение относится к строительству и используется при бестраншейной замене подземных трубопроводов различного назначения. Устройство содержит труборазрушающий орган с ножом, тяговый элемент, съемный расширитель скважины, который вдавливает осколки разрушенной трубы в окружающий грунт и затягивает новую трубу в скважину. Перед труборазрушающим органом дополнительно установлено соединенное с ним съемное направляющее приспособление, выполненное в виде упругих лепестков с вогнутыми вовнутрь концами. В труборазрушающем органе выполнен радиально расположенный паз, в котором установлен нож с возможностью его замены. Расширитель выполнен в виде усеченного конуса, меньшее основание которого, соприкасающееся основанием труборазрушающсго органа, расположено с ним соосно и равно ему по диаметру. Большее основание конического расширителя смещено в радиальном направлении в сторону ножа на величину эксцентриситета, равного полуразности диаметров оснований расширителя. Повышает эксплуатационную надежность устройства. 6 ил.
Изобретение относится к строительному производству и может быть использовано при бестраншейной замене старых подземных трубопроводов различного назначения.
Известно устройство для бестраншейной замены подземных трубопроводов (патент РФ №2003918, кл. 7 F 16 L 55/18, 7 F 16 L 1/028, 1993), содержащее ударный механизм, приспособление для крепления тягового элемента и приспособление для разламывания заменяемого трубопровода с последующим втрамбовыванием его обломков в грунт.
К недостаткам данного устройства относятся высокая вероятность осыпания стенок скважины, вследствие ударного принципа его действия, и большая энергоемкость дробления старого трубопровода.
Известно являющееся по технической сущности наиболее близким к предлагаемому техническому решению устройство для бестраншейной замены подземных трубопроводов (патент РФ №2115053, кл. 7 F 16 L 1/028, 1998), содержащее протягиваемые через старую трубу ударный механизм, натяжной трос (тяговый элемент), конический труборазрушающий орган с по меньшей мере одним неподвижным ножом и расширитель для увеличения диаметра скважины, вдавливания осколков разрушенной трубы в окружающий грунт и затягивания обсадной или новой трубы. Устройство направляется натяжным тросом. Расширитель и труборазрушающий орган свободно установлены относительно ударного механизма с возможностью непосредственного восприятия ударной нагрузки.
Недостатками этого устройства являются высокая вероятность осыпания стенок скважины из-за ударного принципа его действия, невозможность смены ножа в случае его поломки или затупления и большие усилия, необходимые для разрушения трубопровода вследствие создания растягивающих напряжений не только со стороны ножа, но и с противоположной ножу неразрезаемой части трубопровода. Кроме этого, в процессе работы возможны перекос и заклинивание устройства, что также приводит к необходимости создания больших усилий на его движение и разрушение старого трубопровода.
Задачей изобретения является повышение эксплуатационной надежности устройства (уменьшение осыпания стенок скважины; возможность оперативной смены ножа в случае его неисправности или затупления) и снижение усилий, необходимых для движения устройства и разрушения старого трубопровода.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для бестраншейной замены подземных трубопроводов, содержащем труборазрушающий орган с ножом, тяговый элемент и расширитель для увеличения диаметра скважины, вдавливания осколков разрушенной трубы в окружающий грунт и затягивания новой трубы, согласно изобретению, перед труборазрушающим органом дополнительно установлено соединенное с ним съемное направляющее приспособление, выполненное в виде упругих лепестков с вогнутыми вовнутрь концами, в труборазрушающем органе выполнен радиально расположенный паз, в котором установлен нож с возможностью его замены, а расширитель для увеличения диаметра скважины выполнен съемным в виде усеченного конуса, меньшее из оснований которого, соприкасающееся с основанием труборазрушающего органа, расположено с ним соосно и равно ему по диаметру, а большее основание смещено в радиальном направлении в сторону ножа на величину эксцентриситета, равного полуразности диаметров оснований расширителя.
Преимущество предлагаемого устройства заключается в том, что неравномерные нагрузки на устройство, вызванные его перекосом и асимметричным расположением ножа, ликвидируются наличием направляющего приспособления. Оно центрирует устройство в старом трубопроводе, исключая его перекос, что, в свою очередь, приводит к уменьшению усилий, необходимых для разрушения старого трубопровода.
Снижение усилий, необходимых на движение устройства и разрушение старого трубопровода, обеспечивается выполнением расширителя в виде усеченного конуса, меньшее из оснований которого, соприкасающееся с основанием труборазрушающего органа, расположено с ним соосно и равно ему по диаметру, а большее основание смещено в радиальном направлении в сторону ножа на величину эксцентриситета, равного полуразности диаметров оснований расширителя. Это позволит деформировать старый трубопровод преимущественно в ослабленной резанием зоне.
Снижение вероятности осыпания стенок скважины и повреждения проходящих рядом коммуникаций достигается заменой динамического (ударного) принципа действия устройства на статический (безударный). Кроме того, в случае необходимости разрушения трубопроводов из пластичных материалов (сталь, полиэтилен и др.), нож труборазрушающего органа располагают в нижней части старого трубопровода, при этом расширитель вытягивает старый трубопровод по образуемому в его нижней части разрезу, формируя для скважины “крышу”. Она дополнительно защищает скважину от обрушения и исключает просыпание грунта в зону протаскивания нового трубопровода, приводящего к его торможению и заклиниванию.
В случае повреждения или затупления ножа, в устройстве возможна его простая и оперативная замена, которая обеспечивается наличием в труборазрушающем органе радиально расположенного паза.
На фиг.1 показано предлагаемое устройство (продольное сечение); на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - направляющее приспособление; на фиг.4 - вид В на фиг.3; на фиг.5 - расширитель (продольный разрез); на фиг.6 - вид С на фиг.5.
Устройство для бестраншейной замены подземных трубопроводов состоит из труборазрушающего органа 1 с ножом 2, съемного расширителя 3 для увеличения диаметра скважины, вдавливания осколков разрушенной трубы в окружающий грунт и затягивания новой трубы, съемного направляющего приспособления 4 и тягового элемента 5, выполненного в виде составной металлической штанги (фиг.1). Нож 2 выполнен съемным и расположен в пазу труборазрушающего органа 1 (фиг.2). Направляющее приспособление 4 при помощи гайки 6 с шайбами 7, 8 прикреплено к передней части труборазрушающего органа 1 и упирается в нож 2, одновременно фиксируя его в пазу. Направляющее приспособление 4, которое центрирует устройство в старом трубопроводе 9, изготовлено из рессорно-пружинной стали и выполнено в виде упругих лепестков с вогнутыми вовнутрь концами (фиг.3, 4). Лепестки обладают возможностью податливости при силовом воздействии в радиальном направлении, превышающем их силу упругости, что позволяет направляющему приспособлению 4, сжимаясь и разжимаясь, проходить неровности внутренней поверхности разрушаемого трубопровода 9. Вогнутость концов лепестков направляющего приспособления 4 вовнутрь улучшает способность преодоления им препятствий в старом трубопроводе 9. Тяговый элемент 5 крепится к устройству пальцем 10 со стопорным кольцом 11 через отверстие в болте 12. Расширитель 3 представляет собой усеченный конус (фиг.5, 6), меньшее из оснований которого диаметром D1, соприкасающееся с основанием труборазрушающего органа 1, расположено с ним соосно и равно ему по диаметру, а большее основание диаметром D2 смещено в радиальном направлении в сторону ножа на величину эксцентриситета ε, равного полуразности диаметров оснований расширителя 3
причем плоскости симметрии ножа и расширителя, проходящие соответственно вдоль оси а-а (фиг.2) и оси в-в (фиг.6), совпадают, а образующая боковой поверхности EF расширителя 4 и образующая боковой поверхности FG труборазрушающего органа 1 (фиг.1, 5) располагаются на одной прямой. Это позволяет деформировать старый трубопровод 9 преимущественно в ослабленной резанием зоне и тем самым уменьшить усилия, необходимые на движение устройства и разрушение старого трубопровода 9. Новый трубопровод 13 крепится к устройству винтами 14 через стакан 15, который вместе с расширителем 3 соединен с задней частью труборазрушающего органа 1 винтами 16.
Устройство работает следующим образом.
Располагая в одном из приямков, устройство заводят в старый трубопровод 9, предварительно соединив его с пропущенной через заменяемую трубу 9 составной штангой 5 и новым трубопроводом 13. Под действием усилия, передаваемого составной штангой 5 от силовой гидравлической установки (на чертежах не показана), устройство статически (безударно) движется вперед и труборазрушающим органом 1 разрушает старый трубопровод 9, одновременно расширяя образуемую скважину и затягивая за собой новую трубу 13 большего наружного диаметра. При необходимости разрушения трубопроводов из пластичных материалов (сталь, полиэтилен и др.) нож 2 труборазрушающего органа 1 располагают в нижней части старого трубопровода 9, что позволяет исключить просыпание грунта между стенками старого и нового трубопроводов и тем самым уменьшить усилие на протаскивание последнего.
Конструкция предлагаемого устройства для бестраншейной замены подземных трубопроводов обеспечивает его высокую эксплуатационную надежность (низкую вероятность осыпания стенок скважины и повреждения проходящих рядом коммуникаций; возможность оперативной смены ножа в случае его затупления или неисправности) и снижает усилия, необходимые для разрушения старого трубопровода.
Устройство для бестраншейной замены подземных трубопроводов, содержащее труборазрушающий орган с ножом, тяговый элемент и расширитель для увеличения диаметра скважины, вдавливания осколков разрушенной трубы в окружающий грунт и затягивания новой трубы, отличающееся тем, что перед труборазрушающим органом дополнительно установлено соединенное с ним съемное направляющее приспособление, выполненное в виде упругих лепестков с вогнутыми вовнутрь концами, в труборазрушающем органе выполнен радиально расположенный паз, в котором установлен нож с возможностью его замены, а расширитель для увеличения диаметра скважины выполнен съемным в виде усеченного конуса, меньшее из оснований которого, соприкасающееся с основанием труборазрушающего органа, расположено с ним соосно и равно ему по диаметру, а большее основание смещено в радиальном направлении в сторону ножа на величину эксцентриситета, равного полуразности диаметров оснований расширителя.
