"Устройство для бестраншейной замены подземных трубопроводов"
”DEVICE FOR TRENCHLESS REPLACEMENT OF UNDERGROUND PIPELINES”

Техническое решение относится к строительству и может быть использовано при бестраншейной замене старых подземных трубопроводов.
Известно устройство для бестраншейной замены подземных трубопроводов, реализующее способ бестраншейной замены подземных трубопроводов по патенту РФ № 2166685, кл. F16L 1/028, опубл. в БИ №13, 10.05.2001 и содержащее рабочий орган, состоящий из сборно-разборных узлов, шарнирно присоединенных друг к другу и к тяговому тросу.
Общими признаками аналога и предлагаемого технического решения являются:  рабочий орган, присоединенный к тяговому тросу.
Недостатками устройства является сложность сборки рабочего органа на поверхности, состоящего из нескольких узлов, последний из которых является приводом рабочего органа, т.е. ударным механизмом. Это повышает вероятность поломки всего рабочего органа (шарнирные соединения между узлами). Наличие сложного дорогостоящего ударного механизма снижает надежность работы устройства и повышает его стоимость, что снижает эффективность его использования.
Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является устройство, реализующее способ для бестраншейной замены подземных трубопроводов по патенту РФ № 2115053, кл. F16L 1/028, опубл.  10.07.1998 г. и содержащее ударный механизм, труборазрушающий орган, расширитель для увеличения скважины, вдавливания осколков разрушенной трубы в окружающий грунт и затягивания обсадной или новой трубы, натяжной трос, при этом труборазрушающий орган и расширитель свободно установлены относительно ударного механизма с возможностью непосредственного восприятия ударной нагрузки.
Общими признаками прототипа и предлагаемого технического решения являются: механизм ударного воздействия на разрушаемую трубу, труборазрушающий орган, расширитель для увеличения скважины, вдавливания осколков разрушенной трубы в окружающий грунт и затягивания новой трубы, натяжной трос соединенный с труборазрушающим органом.
Недостатком прототипа является обязательное применение ударного механизма, который затрудняет ввод в старую трубу в узких колодцах труборазрушающего органа с расширителем, на который крепится новая труба. Это снижает эффективность способа. Использование сложного, дорогостоящего ударного механизма повышает возможность его поломки, а значит, снижает надежность работы устройства, и значительно увеличивает его стоимость.
Проблема заключается в повышении эффективности работы устройства для бестраншейной замены подземных трубопроводов за счет отказа от применения дорогостоящего, сложного в изготовлении, подвергающегося поломкам и износу ударного механизма, значительного упрощения монтажа труборазрушающего органа, расширителя для увеличения скважины и затягивания новой трубы.
Проблема решается тем, что в устройстве для бестраншейной замены подземных трубопроводов, содержащем механизм ударного воздействия на разрушаемую трубу, труборазрушающий орган, расширитель для увеличения скважины, вдавливания осколков разрушенной трубы в окружающий грунт и затягивания новой трубы,  натяжной трос, соединенный с труборазрушающим органом, согласно техническому решению механизм ударного воздействия на разрушаемую трубу выполнен в виде расширительных элементов, расположенных на натяжном тросе, установленном с возможностью взаимодействия с блоком  на анкере в приёмном приямке.
Увеличение диаметра натяжного троса в 2-3 раза, а затем резкое его уменьшение до первоначального размера (соскок с блока на анкере) приводит к ударному воздействию на труборазрушающий орган, который в этот момент своими режущими элементами (ножами) разбивает разрушаемую трубу. Отказ от ударного механизма значительно уменьшает длину и массу оборудования, в несколько раз сокращая его стоимость, повышая надежность работы устройства для бестраншейной замены подземных трубопроводов и, как следствие, его эффективность.
Целесообразно на передней части труборазрушающего органа установить дополнительный блок, а натяжной трос с расширительными элементами, пропущенную через него, жестко закрепить на анкере.
Система полиспаста позволяет сократить мощность лебедки вдвое, что соответственно повысит эффективность устройства. Однако главным является то, что при таком исполнении ударное воздействие будет осуществляться непосредственно на труборазрушающий орган, обеспечивая более жесткий удар, а не через натяжной трос, упругость которого на большой длине снижает энергию удара по разрушаемой трубе, при этом частота ударных воздействий и эффективность работы устройства для бестраншейной замены подземных трубопроводов повысятся вдвое, как показали многочисленные эксперименты.
Сущность технического решения поясняется примером конкретного исполнения устройства для бестраншейной замены подземных трубопроводов и чертежами фиг. 1, 2, где на фиг. 1 изображена схема устройства, в которой натяжной трос проходит через блок на анкере в приемном приямке, на фиг.2 - то же, где натяжной трос проходит через блок на анкере и дополнительный блок на передней части труборазрушающего органа.
Устройство для бестраншейной замены подземных трубопроводов состоит их механизма 1 ударного воздействия (фиг. 1) на разрушаемую трубу 2, состоящего из натяжного троса 3 с расширительными элементами 4 (втулками, гайками и т.д.), наружный конец которого присоединен к барабану 5 лебедки 6, смонтированной на раме 7. На раме 7 также смонтирован привод 8 (электрический, пневматический, гидравлический) лебедки 6. Рама 7 жестко присоединена к верхнему концу анкера 9, нижний конец которого вмонтирован в днище приёмного приямка 10. Нижний конец натяжного троса 3 соединен с труборазрушающим органом 11, к которому прикреплен расширитель 12, приспособленный для крепления новой трубы 13 или её секций, подаваемой из входного приямка 14 (фиг. 1). Анкер 9 в нижней части оснащен блоком 15, с помощью которого центрируют натяжной трос 3 и разбивают разрушаемую трубу 2. Для повышения эффективности работы устройства на передней части труборазрушающего органа 11 установлен дополнительный блок 16 (фиг. 2), при этом нижний конец натяжного троса 3 с расширительными элементами 4 пропущен через дополнительный блок 16 и жестко закреплён на анкере 9.
Устройство работает следующим образом.  Для замены разрушаемой трубы 2 по ней из приемного приямка 10 во входной приямок 14 протягивают натяжной трос 3, оснащенную расширительными элементами 4. Во входном приямке 14 натяжной трос  3 соединяют с труборазрушающим органом 11, к которому монтируют расширитель 12, приспособленный для крепления новой трубы 13 или её секций после их подачи во входной приямок 14. Один конец натяжного троса 3 соединен с труборазрушающим органом 11, другой конец – через блок 15 с барабаном 5 лебедки 6. Труборазрушающий орган 11 устанавливают в разрушаемой трубе 2. Включают привод 8 лебедки 6 и начинают тянуть натяжным тросом 3 труборазрушающий орган 11 через блок 15. Расширительные элементы 4 натяжного троса 3,  значительно увеличивая диаметр последней, резко соскакивают с блока 15 на  анкере 9. Происходит ударное воздействие на труборозрушающий орган 11, разбивающее разрушаемую трубу 2. Таким образом, статическое воздействие лебедки 6 через натяжной трос 3 на труборазрушающий орган 11 усиливается ударным воздействием, которое образуется благодаря мгновенному изменению диаметра натяжного троса 3, оснащенного расширительными элементами 4. Для повышения эффективности работы устройства в некоторых случаях, особенно при крепкой разрушаемой трубе 2 и недостаточно мощной лебедке 6, используют полиспаст, т.е. через дополнительный блок 16 (фиг. 2), расположенный на передней части труборазрушающего органа 11, пропускают натяжной трос 3 с расширительными элементами 4 и закрепляют последний в приёмном приямке 10 на анкере 9. В этом случае, усилие на труборазрущающий орган 11 от воздействия лебедки 6 увеличивается и при этом также увеличивается частота ударных воздействий. Кроме того, ударные воздействия, после соскока расширительных элементов 4 с дополнительного блока 16, происходят прямо на труборазрушающий орган 11, значительно увеличивая эффективность работы устройства. Частота ударов натяжного троса 3 по труборазрушающему органу 11 увеличивается вдвое.