АНКЕРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ТРУБОПРОВОДА

Полезная модель относится к оборудованию магистральных трубопроводов и используется при сооружении и ремонте, преимущественно, подземных трубопроводов на слабых, заболоченных и обводненных грунтах.
Известны анкерные устройства для закрепления трубопроводов SU №№171632, 1283290, 1293277, 1599477, 1606795, 1779709, 1820134, RU №№2037011, 2079030, 2192576, US №№4831798, 6901716 7241084, 7275892, 7270500, 7267506.
Известен, например, грунтовой анкер для закрепления трубопровода, включающий поворотный эллипсоидальный диск с продольной осевой прорезью, продетую через прорезь тягу с уширением на нижнем конце, и ограничитель поворота диска, который выполнен с верхними и нижними ребрами жесткости, расположенными по обе стороны прорези, выполненной открытой с одного конца и со скошенной торцевой стенкой, а ограничитель поворота диска - в виде перемычки, размещенной между верхними ребрами жесткости со стороны тяги, обращенной к открытому концу прорези и удаленной своей поверхностью от кромок торцевой стенки прорези на расстояние не менее диаметра тяги, при этом анкер снабжен срезаемым замком в виде проушин, образованных на верхних ребрах со стороны тяги, обращенной к торцевой стенке прорези, и на тяге, и продетого через проушины шплинта (RU №2192576).
Известно анкерное устройство, включающее пару поворотных лопастей, закрепленных на вертикальной тяге посредством шарнирного узла и размещенных в скважине, радиус которой меньше длины лопасти, оно снабжено нижним и верхним дисками, прикрепленными к тяге соответственно на ее нижнем конце и над шарнирным узлом, причем ширина лопастей менее диаметра скважины, диаметр дисков равен диаметру скважины, а расстояние между дисками равно вертикальному габариту лопастей в монтажном положении. Устройство снабжено дополнительной тягой, подвешенной к нижнему диску, и прикрепленными к ней дополнительными нижним и верхним дисками и дополнительной парой поворотных лопастей с дополнительным шарнирным узлом (RU №2037011).
Известно также анкерное устройство для закрепления трубопровода, включающее силовой пояс, анкерные стержни и компенсаторы, выполненные в виде кожухов, внутри которых установлены пружины с упорными элементами, компенсаторы прикрепляют к нижним концам анкерных стержней, а пружины при установке в кожухи предварительно напрягают с усилием не менее выталкивающей силы водонасыщенного грунта под трубопроводом. К наружным стенкам кожуха компенсатора прикрепляют анкерующие элементы. Внутри каждого кожуха компенсатора устанавливают несколько пружин (RU №2079030, прототип).
Недостатками известных анкерных устройств являются высокая себестоимость изделий при их значительном (в слабо несущих грунтах) из-за выполнения лопастей заодно со стержнем или соединения лопастей со стержнем трудоемкими операциями сварки, а также выполнение стержня неразборным, что требует доставки на место эксплуатации целиком - длинномерным транспортом и хранения в крупных сооружениях большого объема, усложняет погрузочно-разгрузочные операции. Кроме того, в известных устройствах не предусмотрена возможность плотного прилегания и натяжения соединительного пояса на закрепляемом трубопроводе, или средства такого натяжения выполнены сложными и недостаточно надежными.
Технической задачей полезной модели является создание эффективного анкерного устройства и расширение арсенала анкерных устройств.
Технический результат, обеспечивающий решение указанной задачи состоит в снижении себестоимости изделий, особенно, длинномерных (для обеспечения значительного заглубления - более, чем на 3 м, т.е. преимущественно, 6 м и более) за счет выполнения соединения лопастей со стержнем и частей стержня между собой с помощью болтов, а также, в упрощении и удешевлении транспортирования и подбора нужной длины стержня за счет выполнения его разборным с помощью болтов.
Сущность полезной модели состоит в том, что анкерное устройство содержит выполненный из стали прямолинейный стержень, заостренный в нижней части и снабженный упором и узлом крепления к гибкому соединительному поясу в верхней части, а также, по меньшей мере, одну винтовую лопасть с режущими кромками, закрепленную на стержне болтовым соединением.
Предпочтительно, стержень снабжен второй винтовой лопастью, закрепленной на стержне болтовым соединением, а между лопастями и стержнем установлены прокладки.
При этом стержень выполнен составным из отрезков, соединенных болтовым соединением.
Предпочтительно, упор выполнен в виде стакана, жестко соединенного со стержнем с возможностью передачи ему крутящего момента от приводного механизма, узел крепления к силовому соединительному поясу выполнен в виде опертой на упомянутый упор гильзы, снабженной размещенным на ее боковой поверхности элементом установки соединительного пояса и выполненной с возможностью проворота стержня внутри нее, а элемент установки соединительного пояса выполнен в виде зацепа.
При этом стержень выполнен с формой поперечного сечения из группы: прямоугольник, квадрат, круг, кольцо, поверхности выполнены с антикоррозийным покрытием, винтовая линия лопасти выполнена с шагом не менее 0,25 ее диаметра.
На чертеже фиг.1 изображена схема установки анкерного устройства с соединительным поясом на трубопроводе, на фиг.2 - схема установки лопасти на стержне, на фиг.3 - объемное изображение установки винтовой лопасти на стержне, на фиг.4 - схема узла крепления стержня к мягкому гибкому соединительному поясу, на фиг.5 - объемное изображение узла крепления стержня к мягкому гибкому соединительному поясу, на фиг.6 - схема соединения отрезков стержня, на фиг.7 - объемное изображение соединения отрезков стержня.
Анкерное устройство содержит предназначенный для заглубления в грунт, выполненный из стали прямолинейный стержень 1 длиной L с заостренным концом 2 в нижней части, с упором и с узлом крепления к гибкому соединительному поясу 3 в верхней части. Между верхней и нижней частями стержня к нему жестко прикреплены винтовые лопасти 4, 5, имеющие режущие кромки. Упор может быть выполнен, например, в виде съемного (съемно-надевного) стакана 6, жестко соединенного со стержнем 1, например, жестко соединенного со стержнем 1 болтовым соединением 12 для фиксации на стержне 1 и с возможностью, при необходимости, передачи ему крутящего момента от внешнего приводного механизма. Как правило, стакан 6 имеет внутреннее отверстие той же формы, как стержень 1.
Узел крепления стержня 1 к мягкому силовому соединительному поясу 3 выполнен в виде охватывающей стержень 1 и опертой на нижний торец упомянутого стакана 6 гильзы 7, снабженной размещенным на ее боковой поверхности элементом 8 установки (фиксации) соединительного пояса 3 и выполненной и установленной с возможностью проворота (вращения) стержня 1 внутри нее, т.е. с достаточно большим зазором по внутренней поверхности. Элемент 8 установки соединительного пояса выполнен в виде зацепа. Болтовое соединение 12 выполнено с возможностью противодействия перемещению гильзы 7 к верхнему концу стержня 1.
Лопасти 4, 5 закреплены на стержне 1 болтовым соединением с болтами 9. Между лопастями 4 и 5 и стержнем 1 устанавливаются прокладки 10. Стержень 1 для заглубления лопастей 4, 5 более 6 м выполняется составным из отрезков, соединенных болтовыми соединениями 13 с муфтами 14. Трубопровод 11 закрепляется соединительным поясом 3, который накладывается на трубопровод 11 и соединяется со стержнем 1.
Стержень 1 выполнен с формой поперечного сечения из группы: квадрат, прямоугольник (монолитный или труба прямоугольного сечения), круг, кольцо.
Поверхности всех деталей устройства выполнены с антикоррозийным покрытием.
Винтовая линия каждой из лопастей 4, 5 выполнена с шагом не менее 0,25 ее диаметра.
Анкерное устройство, как правило, комплектуется попарно - вторым стержнем 1 и соединительным поясом 3 из защищенной от коррозии металлической полосы или из полимерной технической ткани. Лопасти 4, 5 на каждом стержне 1 в паре выполнены с наклоном винтовой линии, противоположным наклону винтовой линии лопастей 4, 5 другого стержня 1.
Анкерное устройство эксплуатируется следующим образом.
На место эксплуатации анкерное устройство поставляется в разобранном виде, со снятыми лопастями 4, 5 и муфтами 14, что позволяет изменять, при необходимости общую длину стержня 1 путем изменения количества частей стержня 1 и/или замены одной из частей на более длинную или короткую. Погрузочно-разгрузочные операции не требуют использования оборудования большой грузоподъемности. На заглубляемую часть стержня 1 с помощью болтовых соединений с болтами 9 монтируются лопасти 4, 5. С помощью стандартных инструментов производится сборка стержня 1 нужной длины из отдельных частей, соединяемых муфтами 14 и болтовыми соединениями 13. Если начинать погружение заостренного конца 2 в грунт непосредственно после сборки лопасти 5 с нижней частью стержня 1, то дальнейшую установку лопасти 4 и сборку стержня 1 присоединением следующих частей возможно осуществлять болтами 9 с накладками 10 и болтовыми соединениями 13 с муфтами 14 по мере погружения в грунт одной части стержня 1 за другой. Аналогичным образом по частям можно разобрать стержень 1 анкерного устройства при его извлечении из грунта (при необходимости) путем разборки и демонтажа болтов 9, 13, накладок 10, лопастей 4, 5 и муфт 14.
В результате расширяются возможности по выбору длины стержня 1 «по месту» на закрепляемом трубопроводе 11 с учетом фактических прочностных свойств обводненных грунтов над винтовыми лопастями анкерного устройства, обеспечивается удобство их транспортирования и хранения в отдаленных районах, в различных условиях.
В тоже время на месте заводского производства анкерного устройства не требуется работа с длинномерными заготовками и деталями при изготовлении анкерных устройств, а также исключаются или, по меньшей мере, резко сокращается объем сварочных работ, требующих специальных условий, специального производственного и защитного оборудования, а также привлечения квалифицированной рабочей силы. Все это направлено на существенное снижение себестоимости данного изделия, производимого крупными сериями.
Берутся два стержня 1, имеющие противоположное направление наклона винтовой поверхности лопастей 4, 5. Т.е. обе лопасти 4, 5 одного стержня 1 имеют направление наклона винтовой линии, противоположное направлению наклона винтовой линии лопастей 4, 5 другого стержня. Пояс 3 должен быть заранее приготовлен к установке. На стержень 1 устанавливается гильза 7.
По обе стороны трубопровода 11 с помощью внешнего приводного механизма, соединенного с верхним концом стержня 1, в грунт (дно траншеи) заостренными концами 2 ввинчиваются анкерные устройства (стержни 1) до положения, при котором элемент 8 гильзы 7 расположен выше горизонтальной диаметральной плоскости трубопровода 11. Во время операции первоначального ввинчивания угловое положение гильзы 7 не существенно, т.к. пояс 3 еще не установлен. После этого пояс 3 накладывается на трубопровод 11, и крепится к гильзе 7 за элементы 8 с небольшим натягом, доступным при установке вручную. На верхний конец стержня 1 устанавливается и фиксируется болтовым соединением 12 стакан 6, который в дальнейшем служит упором для гильзы 7.
Затем с помощью внешнего приводного механизма производится окончательное ввинчивание (довинчивание) винтовых лопастей 4, 5 анкерных устройств по обе стороны трубопровода 11 до положения, при котором элемент 8 расположен ниже горизонтальной диаметральной плоскости трубопровода 11. При вращении стержня 1 и стакана 6 последний нажимает на торец гильзы 7, а стержень 1 проворачивается внутри нее. В результате довинчивания стержня 1 для настройки натяжения ввинчиванием стержня 1 гильза 7 перемещается по стержню 1 к дну траншеи и обеспечивает натяжение соединительного пояса 3 до оптимального усилия натяжения обеспечивающего необходимое противодействие всплытию трубопровода 11 и не вызывающего повреждения изоляционного защитного покрытия трубопровода 11. После этого стакан 6 может быть снят и заменен другим упором, препятствующим перемещению гильзы 7.
Затем трубопровод 11 и анкерное устройство засыпают местным грунтом и в зоне размещения анкерного устройства, при необходимости, уплотняют грунт, например, ковшом экскаватора, наполненным грунтом, до необходимой плотности. Удержание трубопровода 11 в проектном положении обеспечивается за счет использования прочностных свойств грунта размещенного над винтовыми лопастями 4, 5 при завинчивании их на расчетную глубину, и удержания соединительного пояса 3 в натянутом состоянии.
Антикоррозийное покрытие обеспечивает надежную работу анкерного устройства в течении всего периода эксплуатации трубопровода 11.
Таким образом, создано эффективное анкерное устройство и расширен арсенал анкерных устройств.
При этом обеспечено упрощение и удешевление транспортирования и снижение себестоимости изделий особенно, длинномерных, за счет выполнения сборно-разборного соединения лопастей со стержнем и частей стержня между собой с помощью болтов.