Стенд для испытания и исследования рабочих органов для бестраншейной замены трубопроводов
Владельцы патента RU 2318196:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)
Изобретение относится к строительной отрасли промышленности и может быть использовано для испытания и исследования рабочих органов для бестраншейной замены трубопроводов. Стенд для испытания и исследования рабочих органов для бестраншейной замены трубопроводов, содержащий короб с имитируемым грунтом и с отверстием в одной из его стенок, узел подачи рабочего органа с гидродомкратом и прижимной узел, включает прижимные плиты и устройство для измерения усилия прижатия плит. Узел подачи рабочего органа снабжен вторым гидродомкратом и швеллером, соединенным с динамометром растяжения и тягой, прижимной узел выполнен в виде гидродомкратов, а прижимные плиты расположены одна над другой с установленным между ними устройством для измерения усилия прижатия плит, выполненным в виде динамометра сжатия. В стенке короба, противоположной стенке с отверстием, выполнено второе отверстие, расположенное напротив первого, причем между стенками короба и грунтом размещены листы из пористой резины. При этом в грунте установлена труба, имитирующая старый трубопровод, через которую пропущена тяга, присоединенная к передней части рабочего органа, а к задней части рабочего органа присоединена труба, имитирующая новый трубопровод, к которой через фланец закреплен груз переменного веса. Техническим результатом является создание стенда для испытания и исследования рабочих органов для бестраншейной замены трубопроводов в условиях, приближенным к реальным. 3 ил.
Изобретение относится к строительной отрасли промышленности и может быть использовано для испытания и исследования рабочих органов для бестраншейной замены трубопроводов.
Известен испытательный стенд рабочего органа устройства для образования горизонтальных скважин в грунте (авторское свидетельство СССР №362213, кл. Е02D 17/146, G01L 9/04, 1973), содержащий раму, бункер с грунтом и разгрузочной емкостью, ударный механизм с маятником и инерционный пригруз.
К недостаткам данного стенда относятся недостаточная адекватность моделирования процесса уплотнения грунта и невозможность использования трубопроводов из пластмассы при проведении экспериментов, вследствие высокой вероятности их повреждения.
Известен являющийся по технической сущности наиболее близким к предлагаемому техническому решению стенд для испытания и исследования рабочих органов для бестраншейной прокладки коммуникаций (авторское свидетельство СССР №1167275, кл. Е02F 5/18, G01M 19/00, 1985), содержащий короб с имитируемым грунтом, в одной из стенок которого выполнено отверстие для рабочего органа, прижимной узел, состоящий из винтовых домкратов с прижимными плитами и устройством для измерения усилия прижатия плит (динамометрические кольца), узел подачи рабочего органа с гидродомкратом и нажимной плитой, люнет, а также датчики напряжений и деформаций.
Недостатком известного стенда является то, что стенд не позволяет проводить испытания и исследования рабочих органов в условиях, достаточно приближенных к реальным.
В основу изобретения положена задача создания стенда для испытания и исследования рабочих органов для бестраншейной замены трубопроводов в условиях, приближенных к реальным.
Поставленная задача решается тем, что в стенде для испытания и исследования рабочих органов для бестраншейной замены трубопроводов, содержащем короб с имитируемым грунтом и с отверстием в одной из его стенок, узел подачи рабочего органа с гидродомкратом и прижимной узел, включающий прижимные плиты и устройство для измерения усилия прижатия плит, согласно изобретению, узел подачи рабочего органа снабжен вторым гидродомкратом и швеллером, соединенным с динамометром растяжения и тягой, прижимной узел выполнен в виде гидродомкратов, а прижимные плиты расположены одна над другой с установленным между ними устройством для измерения усилия прижатия плит, выполненным в виде динамометра сжатия, в стенке короба, противоположной стенке с отверстием, выполнено второе отверстие, расположенное напротив первого, причем между стенками короба и грунтом размещены листы из пористой резины, при этом в грунте установлена труба, имитирующая старый трубопровод, через которую пропущена тяга, присоединенная к передней части рабочего органа, а к задней части рабочего органа присоединена труба, имитирующая новый трубопровод, к которой через фланец закреплен груз переменного веса.
Преимущество предлагаемого стенда для испытания и исследования рабочих органов для бестраншейной замены трубопроводов заключается в том, что он позволяет: адекватно имитировать процесс бестраншейной замены трубопроводов в лабораторных условиях; механизировать регулировку давления грунта за счет использования в прижимном узле гидродомкратов; обеспечивать возможность измерения и изменения основных технологических и конструктивных параметров (сил сопротивления, возникающих при бестраншейной замене трубопроводов, конструктивных и геометрических характеристик рабочего органа и его ножей, скорости процесса, характеристик грунта, диаметра и материала старого и нового трубопроводов).
На фиг.1 показан предлагаемый стенд для испытания и исследования рабочих органов для бестраншейной замены трубопроводов (вид сбоку); на фиг.2 - то же (вид сверху); на фиг.3 - то же (продольное сечение).
Стенд для испытания и исследования рабочих органов для бестраншейной замены трубопроводов состоит из короба 1 с имитируемым грунтом 2, установленного на основании 3, рабочего органа 4 с ножами 5, узла подачи рабочего органа, прижимного узла и труб 6, 7, имитирующих соответственно старый и новый трубопроводы. Узел подачи рабочего органа выполнен в виде двух установленных напротив друг друга гидродомкратов 8, 9, швеллера 10, соединенного с динамометром растяжения 11, и тяги 12. Гидродомкраты 8, 9 расположены на опорах 13, 14 в упорах 15. Прижимной узел размещен на коробе 1 и состоит из двух прижимных плит 16, 17, между которыми установлено устройство для измерения усилия прижатия плит, выполненное в виде динамометра сжатия 18. Над ними, в упорах 19, установлены гидродомкраты 20, 21. В торцевых стенках короба 1 выполнено два отверстия, расположенных друг против друга для протаскивания рабочего органа 4, трубы 7 и тяги 12. Между стенками короба 1 и грунтом 2 размещены листы из пористой резины 22, обеспечивающие адекватность имитации процесса уплотнения грунта 2. Труба 6, имитирующая старый трубопровод, закреплена в фиксатор 23 и установлена в грунте 2. Через нее пропущена тяга 12, присоединенная одним концом к швеллеру 10, а другим - к передней части рабочего органа 4. К задней части рабочего органа 4 с помощью крепления 24 присоединена труба 7, имитирующая новый трубопровод и установленная на опоре 25. К торцу трубы 7 через фланец 26 и блок 27 крепится тросом 28 груз 29 переменного веса.
Стенд для испытания и исследования рабочих органов для бестраншейной замены трубопроводов работает следующим образом.
Перед экспериментами стенд подготавливают к работе. В фиксатор 23, расположенный в коробе 1, устанавливают трубу 6, имитирующую старый трубопровод. Далее заднюю часть рабочего органа 4, через крепление 24, соединяют с трубой 7, имитирующий новый трубопровод, а переднюю его часть крепят к швеллеру 10 посредством пропущенной через короб 1 и трубу 6 тяги 12. Затем рабочий орган 4 вводят в отверстие короба 1 и плотно стыкуют с трубой 6. Для возможности варьирования параметров трубы 7 имитирующий новый трубопровод ее через фланец 26, трос 28 и блок 27 соединяют с грузом 29 переменного веса. После чего короб 1 засыпают имитируемым грунтом 2, послойно его уплотняя. Далее на грунт 2 устанавливают прижимную плиту 16, на ней размещают динамометр сжатия 18, а над ним - прижимную плиту 17. После чего в упорах 19 закрепляют гидродомкраты 20, 21 и включают их. Затем включают гидродомкраты 8, 9 штоки которых, выдвигаясь, воздействуют на швеллер 10. Смещаясь, он через тягу 12 тянет за собой рабочий орган 4 и трубу 7 с грузом 29 переменного веса. Двигаясь, рабочий орган 4 с ножами 5 внедряется в трубу 6, одновременно разрушая ее и впрессовывая обломки в окружающий грунт 2. При этом усилие сопротивления фиксируют на динамометре растяжения 11, а скорость протягивания рабочего органа 4 задают скоростью выдвижения штоков гидродомкратов 8, 9. Варьирование характеристик грунта 2 осуществляют посредством изменения состава имитируемого грунта 2, типа и толщины пористой резины 22, а также создаваемым усилием гидродомкратов 20, 21, которое фиксируется динамометром сжатия 18. Достигнув крайнего положения, штоки домкратов 8, 9 останавливаются, сигнализируя об окончании эксперимента. В случае необходимости, очистив короб 1 от имитируемого грунта 2 и обломков трубы 6, последовательность операций повторяют вновь. В результате работы на предлагаемом стенде можно получать зависимости сил сопротивления, возникающих при бестраншейной замене трубопроводов, от различных параметров рабочего органа, старого и нового трубопроводов, а также характеристик грунта. Полученные зависимости позволят спроектировать рабочий орган с параметрами, обеспечивающими минимальные усилия сопротивления, возникающими при бестраншейной замене трубопроводов.
Предлагаемый стенд для испытания и исследования рабочих органов для бестраншейной замены трубопроводов позволяет испытывать и исследовать рабочие органы в условиях, приближенных к реальным, обеспечивать возможность измерения и изменения основных технологических и конструктивных параметров, механизировать регулировку давления грунта и промышленно применим.
Стенд для испытания и исследования рабочих органов для бестраншейной замены трубопроводов, содержащий короб с имитируемым грунтом и с отверстием в одной из его стенок, узел подачи рабочего органа с гидродомкратом и прижимной узел, включающий прижимные плиты и устройство для измерения усилия прижатия плит, отличающийся тем, что узел подачи рабочего органа снабжен вторым гидродомкратом и швеллером, соединенным с динамометром растяжения и тягой, прижимной узел выполнен в виде гидродомкратов, а прижимные плиты расположены одна над другой с установленным между ними устройством для измерения усилия прижатия плит, выполненным в виде динамометра сжатия, в стенке короба, противоположной стенке с отверстием, выполнено второе отверстие, расположенное напротив первого, причем между стенками короба и грунтом размещены листы из пористой резины, при этом в грунте установлена труба, имитирующая старый трубопровод, через которую пропущена тяга, присоединенная к передней части рабочего органа, а к задней части рабочего органа присоединена труба, имитирующая новый трубопровод, к которой через фланец закреплен груз переменного веса.
