УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВЕДЕНИЯ УДЛИНЕННОГО, ГИБКОГО ЭЛЕМЕНТА В ПОДСТИЛАЮЩИЙ ГРУНТ И СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТАКОГО УСТРОЙСТВА
DEVICE FOR INTRODUCING AN ELONGATED, FLEXIBLE ELEMENT INTO THE UNDERLYING SOIL AND A METHOD OF OPERATING SUCH A DEVICE

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к устройству для введения удлиненного, гибкого элемента, такого как дренажный элемент, в частности, дренажная лента в подстилающий грунт.
Такие устройства, например, применяют для консолидирования слабого, водонасыщенного подстилающего грунта посредством интенсифицированного или усиленного дренажа. Дренажные ленты имеют транспортирующую воду конструкцию или композицию и вставляются вертикально в подстилающий грунт, при этом вода быстрее выпускается вверх. Подстилающий грунт при этом консолидируется быстрее, и несущая способность подстилающего грунта увеличивается.
Обычной практикой является введение дренажных лент в подстилающий грунт посредством полого пробойника, который удерживают поднятым вертикально посредством несущей мачты и который затем вертикально перемещают в подстилающий грунт и из него, оставляя за ним дренажную ленту, которую подают через полый пробойник. Конец введенной дренажной ленты заанкеривают в подстилающем грунте посредством удлиненного толкателя. Толкатель проходит через весь пробойник и управляется гидравлическим цилиндром сверху пробойника.
На практикe нижний конец пробойника претерпевает наибольший износ вследствие трения о твердые частицы в подстилающем грунте. Когда нижняя часть известных пробойников изнашивается, весь пробойник заменяют. При этом требуется вытаскивать толкатель из всего пробойника, что можно выполнить только уложив несущую мачту горизонтально. Поэтому на практикe замену пробойника исключают, применяя для каждого нового дренажного проекта пробойник с достаточным ресурсом для осуществления такого проекта, поскольку замена может занимать много рабочих дней, и подача нового пробойника на площадку проекта является нецелесообразной с учетом его длины. Применение пробойников с достаточным эксплуатационным ресурсом для соблюдения требований безопасности предусматривает списание пробойников до истечения эксплуатационного ресурса. Указанное является недостатком по планируемым затратам.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение устройства для вертикального введения удлиненного, гибкого элемента в подстилающий грунт посредством полого пробойника, в котором эксплуатационный ресурс пробойника можно оптимизировать.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно первому аспекту, изобретение обеспечивает устройство для вертикального введения удлиненного, гибкого элемента, такого как дренажный элемент, в частности дренажная лента, в подстилающий грунт, содержащее несущую мачту и удлиненный полый пробойник, направляемый с возможностью скольжения вдоль несущей мачты в ее продольном направлении между убранным положением, в котором пробойник выступает над подстилающим грунтом, и выдвинутым положением, в котором пробойник проходит в подстилающий грунт, причем удлиненный, гибкий элемент подается через полый пробойник, пробойник содержит постоянную часть и соответствующую заменяемую часть на конце пробойника, причем постоянная часть содержит первый удлиненный и полый профиль пробойника, а также привод пробойника, и заменяемая часть содержит второй удлиненный и полый профиль пробойника, который прикреплен к концу первого профиля пробойника, нижнюю поверхность на нижнем конце второго профиля пробойника, толкатель, направляемый с возможностью скольжения внутри второго профиля пробойника в его продольном направлении между убранным положением по отношению к нижней поверхности и выдвинутым положением, в котором толкатель выступает вниз от нижней поверхности, а также пружину, которая перемещает толкатель к выдвинутому положению, причем привод пробойника содержит гидравлический приводной цилиндр, который установлен на первом профиле пробойника, и приводной трос, который проходит через полый пробойник и который на одном конце функционально соединен с гидравлическим цилиндром и на противоположном конце функционально соединен с толкателем посредством разъемного соединения.
Пробойник устройства согласно изобретению содержит постоянную часть и соответствующую заменяемую часть, при этом профили пробойника прикреплены друг к другу. Когда заменяемая часть изношена, достаточно поднять вертикальную несущую мачту только для открытия доступа к стыку данных частей. Заменяемую часть можно затем удалить, отделив заменяемую часть от постоянной части и раскрепив разъемное соединение с приводным тросом. Затем аналогичную новую заменяемую часть можно установить после функционального скрепления приводного троса с ней посредством разъемного соединения и прикрепив ее к постоянной части. Во время данной операции приводной трос свисает свободно внутри постоянной части. Данную замену операторы могут быстро выполнять в процессе работы в проекте дренажа, при этом эксплуатационный ресурс пробойника можно оптимизировать. Понятно, что термин «постоянный» означает, что к данной части можно прикреплять одну за другой многочисленные заменяемые части до возникновения необходимости ее списания.
В варианте осуществления второй профиль пробойника прикрепляют к концу первого профиля пробойника посредством сварки, которая образует прочное прикрепление, которое можно высвободить посредством резания.
Альтернативно второй профиль пробойника прикрепляют к концу первого профиля пробойника посредством болтов.
В варианте осуществления приводной трос и удлиненный, гибкий элемент проходят параллельно и смежно друг с другом внутри полого пробойника. Поскольку приводной трос натянут, он не мешает проходу удлиненного, гибкого элемента через пробойник. Первый профиль пробойника и второй профиль пробойника могут поэтому иметь меньшие поперечные габариты в сравнении с пробойниками существующей техники, в которых удлиненный, гибкий элемент необходимо размещать отделенным от отклоняющего толкателя по всей длине пробойника.
В варианте осуществления заменяемая часть содержит первое направляющее тело внутри второго профиля пробойника за нижней поверхностью, при этом первое направляющее тело обеспечено отверстием, через которое толкатель выдвигается с возможностью скольжения.
В одном варианте осуществления заменяемая часть содержит второе направляющее тело внутри второго профиля пробойника, дистанцированное от нижней поверхности, при этом второе направляющее тело обеспечено двумя отверстиями, через которые проходят две параллельные скользящие штанги, которые соединены с толкателем, и две толкающие пружины, которые проходят вокруг скользящих штанг и которые смещаются между вторым направляющим телом и толкателем.
В одном варианте осуществления кабель привода проходит между скользящими штангами.
В одном варианте осуществления разъемное соединение расположено между скользящими штангами.
В одном варианте осуществления заменяемая часть содержит цилиндрическую стальную штангу, которая поперечно прикреплена к толкателю, при этом заменяемая часть содержит полукруглые выемки, выполненные в нижней поверхности и принимающие цилиндрическую штангу, когда толкатель находится в убранном положении. Конец удлиненного, гибкого элемента высвобождается, когда цилиндрическая штанга выталкивается из выемки.
В одном варианте осуществления устройство содержит стальной направляющий профиль, проходящий вдоль несущей мачты, в котором пробойник заключена с возможностью скольжения, причем направляющий профиль содержит удлиненный паз, проходящий вдоль его длины, и привод пробойника содержит полку привода, которая выступает от первого профиля пробойника и проходит через удлиненный паз, гидравлический приводной цилиндр установлен на полке привода и проходит снаружи направляющего профиля. Поскольку гидравлический приводной цилиндр проходит снаружи первого профиля пробойника и направляющего профиля, первый профиль пробойника и второй профиль пробойника могут иметь поперечные габариты, меньшие, чем у пробойников существующей техники.
В одном варианте осуществления заменяемая часть имеет длину меньше одной четвертой, предпочтительно, меньше одной пятой всей длины пробойника.
Согласно второму аспекту, изобретение обеспечивает способ эксплуатации устройства для вертикального введения удлиненного, гибкого элемента, такого как дренажный элемент, в частности дренажная лента, в подстилающий грунт, где устройство содержит несущую мачту и удлиненный полый пробойник, направляемый с возможностью скольжения вдоль несущей мачты в ее продольном направлении между убранным положением, в котором пробойник выступает над подстилающим грунтом, и выдвинутым положением, в котором пробойник проходит в подстилающий грунт, причем удлиненный, гибкий элемент подается через полый пробойник, пробойник содержит постоянную часть и соответствующую заменяемую часть на конце пробойника, при этом постоянная часть содержит первый удлиненный и полый профиль пробойника, а также привод пробойника, и заменяемая часть содержит второй удлиненный и полый профиль пробойника, который прикреплен к концу первого профиля пробойника, нижнюю поверхность на нижнем конце второго профиля пробойника, толкатель, направляемый с возможностью скольжения внутри второго профиля пробойника в его продольном направлении между убранным положением по отношению к нижней поверхности и выдвинутым положением, в котором толкатель выступает вниз от нижней поверхности, и пружину которая перемещает толкатель к выдвинутому положению, причем привод пробойника содержит гидравлический приводной цилиндр который установлен на первом профиле пробойника, а также приводной трос, который проходит через полый пробойник и который на одном конце функционально соединен с гидравлическим приводным цилиндром и на противоположном конце функционально соединен с толкателем посредством разъемного соединения, причем способ содержит вертикальное введение ряда удлиненных, гибких элементов в подстилающий грунт при проходке подстилающего грунта пробойником и убирание ее с оставлением введенного удлиненного, гибкого элемента за ней, при этом после введения ряда удлиненных, гибких элементов заменяемую часть отделяют от постоянной части, разъемное соединение высвобождают, и другую заменяемую часть устанавливают с после функционального соединения приводного троса с толкателем посредством разъемного соединения и посредством прикрепления заменяемой части к постоянной части. Способ согласно изобретению можно выполнять во время работы операторов на подстилающем грунте, например между следующими друг за другом ходами введения пробойника и в момент, когда заменяемая часть полностью изношена.
В одном варианте осуществления заменяемую часть отделяют от постоянной части посредством резания и прикрепляют к постоянной части посредством сварки.
В одном варианте осуществления разъемное соединение высвобождают вручную или посредством ручного инструмента.
В одном варианте осуществления несущую мачту удерживают поднятой вертикально во время замены заменяемой части, при этом приводной трос остается проходящим через постоянную часть полого пробойника.
Различные аспекты и признаки, описанные и показанные в заявке, можно применять индивидуально, по возможности. Данные индивидуальные аспекты, в частности, аспекты и признаки, описанные в зависимых пунктах формулы изобретения, могут являться предметом выделенных патентных заявок.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Изобретение описано ниже для примера осуществления, показанного на прилагаемых чертежах, на которых показано следующее.
На фиг. 1 показано устройство с вертикальной несущей мачтой для направления пробойника для вертикального введения дренажных лент согласно варианту осуществления изобретения.
На фиг. 2 схематично показан вид сзади несущей мачты фиг. 1 и релевантных компонентов, которые мачта несет.
На фиг. 3 показано сечение пробойника и направляющего профиля, который несет мачта фиг. 1 и 2, через который направляется пробойник.
На фиг. 4A и 4B показаны детали верхнего конца пробойника и направляющего профиля фиг. 2.
На фиг. 5, 6A и 6B показаны детали нижнего конца пробойника фиг. 2.
На фиг. 7A и 7B показаны несущая рама снизу несущей мачты фиг. 1, а также детали режущего устройства для дренажной ленты.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг. 1 показано устройство 1 варианта осуществления изобретения для вертикального введения удлиненных, гибких элементов, таких как дренажные элементы, в частности, дренажные ленты в подстилающий грунт 100. Устройство 1 содержит гусеничный кран 2 с гидравлическим приводом, который может перемещаться по подстилающему грунту 100. Гусеничный кран 2 содержит поворачивающуюся в шарнире стрелу 3 с дальним концом 4, к которому прикреплен кронштейн 5. Гидравлический цилиндр 6 поворачивает кронштейн 5 в шарнире относительно стрелы 3. К кронштейну 5 прикреплена удлиненная несущая мачта 7, которая удерживается поднятой вертикально во время введения дренажных лент.
Как схематично показано на фиг. 2, устройство 1 содержит по всей длине несущей мачты 7 удлиненный стальной направляющий профиль 10, установленный на ней. Как лучше всего показано на фиг. 3, направляющий профиль 10 является полым и имеет прямоугольное сечение. На стороне, обращенной от несущей мачты 7, направляющий профиль 10 содержит полки 11, одну против другой, которые образуют удлиненный паз 12 по всей длине направляющего профиля 10.
Как лучше всего показано на фиг. 3 и 4A, устройство 1 содержит копье или пробойник 20, имеющий первый удлиненный стальной профиль 21 пробойника, который является полым и имеет прямоугольное сечение. Первый профиль 21 пробойника заключен с возможностью скольжения в направляющем профиле 10. Пробойник 20 содержит привод 30 пробойника, выполненный с упором в верхний конец первого профиля 21 пробойника. Привод 30 пробойника содержит верхнюю полку 31 привода с верхней соединительной проушиной 32 и нижнюю полку 34 привода с нижней соединительной проушиной 35, которые приварены отнесенными друг от друга на первом профиле 21 пробойника и которые выступают, проходя через удлиненный паз 12 направляющего профиля 10. Привод 30 пробойника содержит верхний скользящий ползун 33, закрепленный на верхней полке 31 привода и нижний скользящий ползун 36, закрепленный на нижнем полке 34 привода для охвата с возможностью скольжения одной из полок 11 направляющего профиля 10.
Верхняя полка 31 привода и нижняя полка 34 привода установлены отнесенными друг от друга, при этом полки 31, 34 соединены с двумя боковыми пластинами 37, которые несут два шкива 38, 39 в промежутке между ними. Привод 30 пробойника обеспечен стальным приводным тросом 40, верхний конец 41 которого соединен с проушиной нижней полки 34 привода через регулируемый механизм 42 натяжения троса. Приводной трос 40 проходит по приводному шкиву 44 на конце гидравлического цилиндра 45 привода, который соединен с проушиной 46 верхней полки 31 привода, и затем по шкивам 38, 39 между боковыми пластинами 38 в первом профиле 21 пробойника.
На фиг. 5 показан с дополнительными подробностями нижний конец пробойника 20. Пробойник 20 содержит часть 22 длительного пользования, которая образует большую часть длины пробойника 20 до привода 30 пробойника, и более короткую изнашиваемую часть или заменяемую часть 23, которая установлена на части 22 длительного пользования посредством сварки 24. Заменяемая часть занимает около одной пятой всей длины пробойника 20. На фиг. 6A и 6B показана отдельно заменяемая часть 23 до ее соединения сваркой с частью длительного 22 пользования. Заменяемая часть 23 несет выпускающий механизм 50 для дренажной ленты.
Заменяемая часть 23 содержит второй профиль пробойника 25 с сечением одинаковым с первым профилем 21 пробойника, а также нижнюю поверхность 26, в которой обеспечен удлиненный паз 27. На концах паз 27 ограничен полукруглыми выемками 28 в самых малых боковых стенках второго профиля 25 пробойника, и на одной продольной стороне паз 27 содержит более короткое прямоугольное боковое удлинение 29. По прямой выше данного бокового удлинения 29 заменяемая часть 23 содержит стальное внутреннее первое направляющее тело 52 с прямоугольным пазом 53, через который направляется с возможностью скольжения стальной толкатель 54. На нижней стороне толкателя 54 приварена стальная цилиндрическая штанга 55. Выпускающий механизм 50 содержит две параллельных стальных скользящих штанги 56, которые с возможностью скольжения проходят через направляющие отверстия 57 в стальном внутреннем втором направляющем теле 58 внутри второго профиля 25 пробойника. Скользящие штанги 56 приварены к стальному толкающему телу 59, которое приварено к верху толкателя 54. Толкающее тело 59 содержит серьгу 61 с проушиной 62 между скользящими штангами 56. Две толкающих пружины 64 проходят вокруг скользящих штанг 56 и сжимаются между вторым направляющим телом 58 и толкающим телом 59.
Как показано на фиг. 3, 6A и 6B, приводной трос 40 проходит через первый профиль 21 пробойника и второй профиль 25 пробойника, при этом его нижний конец 47 проходит через направляющее отверстие 63 второго направляющего тела 58 и соединен с серьгой 61 толкающего тела 59 посредством реверсивного разъемного соединения, в данном примере пальца 65, который вставляют в проушину 62 толкающего тела 59 и не показанную концевую петлю на нижнем конце 47 приводного троса 40. Разъемное соединение можно скреплять и раскреплять вручную или посредством инструментов, таких как ключ, молоток или клещи. Когда шток гидравлического цилиндра 45 втягивается в направлении B, как показано на фиг. 4A, толкатель 54 втягивается в направлении C, преодолевая сопротивление толкающих пружин 64, до надежного зацепления цилиндрической штанги 55 в полукруглых выемках 28, как показано на фиг. 6B. Цилиндрическая штанга 54 принимается с общим зазором на удлиненных сторонах около 1-3 миллиметров. Когда шток гидравлического цилиндра 45 выдвигается в направлении B, смещенные толкающие пружины 64 надежно выталкивают толкатель 54 в направлении C до упора толкающего тела 59 в первое направляющее тело 52 снизу пробойника 20.
Как показано на фиг. 2, устройство содержит лебедку 71 с приводом на раме 70, которая установлена на несущей мачте 7. Лебедка 71 приводит в действие приводной трос 72, который направляется по верхнему ведущему шкиву 75 и нижнему ведущему шкиву 76 на несущей мачте 7. Верхний конец 73 соединен с верхней соединительной серьгой 32, и нижний конец 74 соединен с нижней соединительной серьгой 35 привода 30 пробойника. При вращении лебедки 71 пробойник 20 скользит в направлении A через направляющий профиль 10 между убранным положением, в котором только часть заменяемой части 23 выступает из нижнего направляющего профиля 10, оставаясь выше отметки подстилающего грунта 100, и выдвинутым положением, в котором пробойник 20 проходит в подстилающий грунт.
Как показано на фиг. 1 и 2, устройство 1 содержит подающее устройство 80 для дренажной ленты 90. Дренажная лента имеет транспортирующую воду конструкцию или композицию. Подающее устройство 80 содержит подающий барабан 82 на раме 81, которая установлена на несущей мачте 7. Подающее устройство 80, кроме того, содержит верхний шкив 87 и нижний шкив 89 на раме 81, подвижный шкив 88, который толкается вниз под действием силы тяжести или посредством не показанных натяжных устройств, и верхние шкивы 85 сверху несущей мачты 7. Дренажная лента 90 проходит с подающего барабана 82 и подается по нижнему шкиву 89, верхнему шкиву 87, подвижному шкиву 88, верхним шкивам 85 и через пробойник 20. Как показано на фиг. 5, дренажная лента 90 завершается цилиндрической штангой 55 на нижней части пробойника 20, при этом некоторый отрезок 91 длины может быть отогнут назад вокруг самой цилиндрической штанги 55 или вокруг нижней поверхности 26. Как лучше всего показано на фиг. 3, пробойник 20 содержит внутри на отрезке до заменяемой части только дренажную ленту 90 и приводной трос 40, проходящие параллельно друг другу, при этом пробойник может иметь диаметр меньше, чем у пробойников существующей техники.
Как показано на фиг. 7A, устройство 1 содержит стальную несущую раму 100, которая установлена на нижней части несущей мачты 7. Несущая рама 100 содержит две опорных части 101, с противоположных сторон пробойника 20, которые соединены с основанием 110. Основание 11 содержит базовую плиту 111 в которой обеспечено отверстие 112 для прохода пробойника 20. Несущая рама 100 содержит первый держатель 116 ножа на базовой плите 111, который несет первый нож 117, и две параллельных скользящих штанги 113 для направления при скольжении второго держателя 114 ножа, который несет второй нож 115. Второй нож 115 при этом перемещается в горизонтальном направлении E к первому ножу 117 посредством гидравлического цилиндра для отрезания дренажной ленты 90. Несущая рама 100, кроме того, содержит два стальных скребка 113 для удаления грунта с пробойника 20, а также четыре наклонных закрывающих пластины 120 для предотвращения падения на ножи 115, 117 соскребаемого грунта.
При работе устройства 1 части дренажных лент 90 последовательно вводятся в подстилающий грунт 100. Работа начинается с полностью убранным пробойником 20 и гидравлическим цилиндром 45 с втянутым штоком. Дренажная лента 90, которая подается через пробойник 20, установлена так, что конец выступает от нижней поверхности 26. Затем гидравлический цилиндр 45 втягивает шток в направлении B, при этом цилиндрическая штанга 55 прочно сцепляется в полукруглых выемках 28. В данном положении удлиненный паз 27 в нижней поверхности 26 закрыт цилиндрической штангой 55, а дренажная лента 90 прочно сцеплена. Затем приводится в действие лебедка 71, при этом пробойник 20 проходит в подстилающий грунт 100. При данном рабочем ходе можно пройти многочисленные слои 101, 102 грунта и достигнуть слоя грунта, подлежащего дренированию. По завершении рабочего хода проходки шток гидравлического цилиндра 45 втягивается, при этом толкающие пружины 64 толкают толкатель 54 и цилиндрическую штангу 55 от нижней поверхности 26. В зависимости от сопротивления подстилающего грунта, цилиндрическая штанга 55 проходит дальше в подстилающий грунт, или цилиндрическая штанга 55 остается на данной глубине, когда пробойник 20 вновь убирается в направлении A. В обоих случаях дренажная лента 90 заанкеривается, сохраняя положение по вертикали в подстилающем грунте, когда пробойник 20 полностью убирается. В завершение дренажную ленту 90 отрезают выше отметки подстилающего грунта 100 посредством ножей 115, 117 и начинают новый цикл проходки.
Пробойник 20 подвергается значительному износу вследствие трения о твердые частицы в подстилающем грунте 100. В частности заменяемая часть 23 претерпевает больше всего износа при перемещении на самые большие расстояния в подстилающий грунт 100. Когда заменяемая часть 23 изношена, выполняют поперечный разрез 64 в пробойнике 20 вблизи сварного стыка 24, предпочтительно, в первом профиле 21 пробойника, и затем вытаскивают штифт 65, при этом соединение с приводным тросом 40 раскрепляется. Приводной трос 40 остается свисающим вниз, проходящим через оставшуюся часть пробойника 20. Затем устанавливают новую заменяемую часть 23, соединяя приводной трос 40 посредством штифта 65 и приваривая ее к постоянной части 22 пробойника 20. Замену заменяемых частей 23 можно производить даже во время выполнения проекта дренажа, поскольку замену могут быстро и безопасно выполнять операторы, находящиеся на подстилающем грунте 100, когда несущая мачта 7 остается поднятой вертикально.
Следует понимать, что приведенное выше описание служит для иллюстрации работы предпочтительных вариантов осуществления и не ограничивает объем изобретения. Из приведенного выше рассмотрения специалисту в данной области техники должны быть понятны многие изменения, относящиеся к объему настоящего изобретения.