МАШИНА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ГРУНТА ИЗ-ПОД МАГИСТРАЛЬНОГО ТРУБОПРОВОДА

Полезная модель относится к строительству, в частности к подкопочным машинам и может использоваться при ремонте магистральных нефте-газопроводов, а также трубопроводов иного назначения, лежащих на дне траншеи, преимущественно на участках где невозможен подъем трубопровода.
Известна "Машина для удаления грунта из-под магистрального трубопровода" по описанию изобретения к патенту РФ №2193713, класс МПК 7 F16L 1/028, опубликовано 27.11.2002 г. в БЮЛ. №33 (1).
Данная машина устанавливается на трубопровод посредством тележки с режуще-отвальным рабочим органом, на которой установлены вертикально, имеющие цилиндрическую форму два рабочих ротора, расположенные с двух сторон трубопровода с возможностью установки их в установочное и рабочее положения относительно нижней поверхности трубопровода и удаления грунта из-под трубопровода.
Эта машина оборудована, установленным в задней части тележки, приводом попеременной шаговой подачи всей машины по трубопроводу посредством попеременного зажима захватом трубопровода.
Вместе с тем, эта машина имеет ряд существенных недостатков, а именно:
1. привод попеременной шаговой подачи вперед машины прижимными захватами оказывает на трубопровод значительные сжимающие усилия, что может вызывать в стенке трубопровода механические перенапряжения и даже деформации, если труба имеет уже значительный износ; а это при дальнейшей эксплуатации трубопровода может привести к разрушению трубы и соответственно к аварии;
2. при разработке связных и плотных грунтов на режущих роторах возникают большие сопротивления резанию грунта, что приводит к снижению скорости движения машины по трубопроводу, так как усилий захватов привода мамины на трубе бывает недостаточно для
удержания тележки на трубе, покрытой изоляционным материалом и поэтому происходит проскальзывание тележки по трубе и неизбежные сбои в работе машины;
Целью при разработке предлагаемой полезной модели является создание конструкции подкопочной машины, у которой были бы исключены недостатки, присущие аналогу, особенно при разработке связных и плотных грунтов.
Указанная цель и технический результат реализуются следующим образом.
В отличие от известного вышеупомянутого аналога в предлагаемой конструкции машины рабочие роторы для разработки грунта выполнены в форме уширяющегося книзу усеченного конуса, наибольший нижний диаметр которого выполнен размером, например, 600 мм.
При этом рабочие роторы имеют направление вращения при разработке грунта, обеспечивающее возможность перемещения машины вперед по трубопроводу "самоходом" за счет горизонтальной составляющей усилий резания от реакций грунта, возникающих на резцах рабочих роторов.
А за счет вертикальной составляющей усилий резания - обеспечивается стабильное заглубление в грунт резцов рабочих роторов машины. При работе машины на связных и плотных грунтах один из рабочих роторов установлен относительно другого рабочего ротора с вертикальным смещением вниз по меньшей мере на 60 мм, а вертикальная ось вращения каждого рабочего ротора наклонена по меньшей мере на 2° к вертикальной плоскости, расположенной на продольной оси трубопровода таким образом, что обеспечивается сближение рабочих роторов и возможность перекрытия двух наибольших окружностей резания грунта рабочих роторов относительно друг друга по меньшей мере на 30 мм и соответственно гарантированное подрезание образующегося между рабочими роторами опорного клина грунта под трубопроводом.
Для обеспечения выноса грунта из-под трубопровода в боковые приямки конусными поверхностями рабочих роторов величина угла наклона образующей конуса к основанию конуса каждого рабочего ротора составляет не более величины угла естественного откоса грунта.
В качестве близкого аналога предлагаемой подкопочной машине можно принять машину по патенту РФ №2193713 (1).
Перечень фигур на чертежах.
На фиг.1 изображен в разрезе, подготовленный приямок для установки предлагаемой машины на магистральный трубопровод.
На фиг.2 изображена предлагаемая машина в установочном и рабочем положениях на магистральном трубопроводе, вид спереди.
На фиг.3 - то же, вид сбоку.
На фиг.4 - то же, вид сверху.
На фиг.5 - то же, вид спереди с установленными на разной высоте относительно друг друга рабочими роторами и повернутыми на заданный угол к вертикальной продольной плоскости трубопровода.
Предлагаемая машина для удаления грунта из-под магистрального трубопровода (подкопочная машина) содержит следующие агрегаты, механизмы, узлы и детали.
На магитсральный трубопровод 1 диаметром, например, от 520 мм и до 1420 мм установлена рама-тележка 2, опирающаяся на две опорные оси, на каждой из которых установлены по два колеса 3 (фиг.3, 4).
На раме-тележке 2 установлена поперечная рама 4, на которой на осях 5 установлены, выполненные в форме коробчатого коромысла два корпуса 6. соответственно с двух сторон рамы-тележки 2 (фиг.2, 3, 4). На каждом корпусе 6 установлен электродвигатель 7, к которому присоединен планетарный редуктор 8, а на валу каждого редуктора 8 установлен режущий рабочий ротор 9 (правый) и 10 (левый) по ходу движения машины (фиг.2 и 5).
Два корпуса 6 на осях 5 посредством двух гидроцилиндров 11 поворачиваются на определенный угол относительно вертикального положения в установочное и рабочее положения (фиг.2 и 5). Гидроцилиндры 11 укреплены каждый соответственное одним концом (корпусом цилиндра) на раме 4, а другим концом (штоком) на корпусе 6.
Рабочие роторы 9 и 10 выполнены в форме расширяющегося книзу усеченного конуса, наибольший нижний диаметр которого выполнен, например, в размере 600 мм применительно к трубопроводу диаметром 520 мм, из-под которого удаляется грунт. Размеры рабочих роторов 9 и 10 при подкапывании грунта под трубопроводами большего диаметра включительно до 1420 мм по расчету соответственно возрастают.
Высота рабочих роторов 9 и 10 выполняется равной, например, 600 мм - это просвет под трубопроводом, необходимый для маневрирования там узла намотки изоляции на трубопровод изоляционно-очистной машины.
Угол наклона образующей конуса к основанию конуса на каждом рабочем роторе 9 и 10 составляет не более величины угла естественного откоса грунта.
На наружной поверхности рабочих роторов 9 и 10 укреплены резцы 12, например, на шести равноудаленных друг от друга окружностях по спиральным линиям относительно друг друга по высоте рабочего ротора. При этом на одной окружности укреплены, например, четыре резца.
При обработке связных и плотных грунтов один из рабочих роторов, например, 10 (фиг.5) может быть установлен на валу редуктора 8 при помощи шайб 13 с вертикальным смещением вниз на заданную величину, например, 60 мм. При этом вертикальная ось каждого рабочего ротора посредством корпуса 6 и гидроцилиндра 11 может быть наклонена например, на угол равный 2° к вертикальной плоскости, расположенной на продольной оси трубопровода таким образом, что обеспечивается сближение рабочих роторов и возможность перекрытия двух наибольших окружностей резания грунта рабочих роторов относительно друг друга, например, на 30 мм и соответственно гарантированное подрезание образующегося между рабочими роторами опорного клина грунта под трубопроводом.
При обработке несвязных и неплотных грунтов оси рабочих роторов 9 и 10 расположены вертикально, как это изображено на фиг.2.
Рабочие роторы 9 и 10 при работе имеют направление вращения (фиг.4), при котором обеспечивается возможность перемещения всей машины вперед по трубопроводу "самоходом" за счет горизонтальной составляющей усилий резания от реакций грунта, возникающих на резцах рабочих роторов, а за счет вертикальной составляющей усилий резания - обеспечивается стабильное заглубление в грунт резцов рабочих роторов машины.
Скорость вращения рабочих роторов 9 и 10 устанавливается оптимальной по расчету.
На передней части рамы-тележки 2 укреплен обрушитель 14 остатков грунта с трубопровода 1.
Предлагаемая машина управляется одним оператором посредством электрического пульта управления, к которому подсоединены два электродвигателя 7 рабочих роторов 9 и 10, а также электродвигатель маслонасоса с маслобаком, к которому подсоединены два силовых гидроцилиндра 11.
Предлагаемая машина для удаления грунта из-под магистрального трубопровода (подкопочная машина) работает следующим образом.
Машина перед началом работы с помощью подъемного механизма устанавливается на магистральный трубопровод 1 в предварительно разработанный так называемый приямок, образованный в подготовленной траншее. При этом рабочие роторы 9 и 10 повернуты предварительно в установочное положение в две разные стороны от трубопровода (фиг.1 и 2).
Затем рабочие роторы 9 и 10 посредством силовых гидроцилиндров 11 устанавливают в рабочее положение в зависимости от того, какой категории грунт предстоит разрабатывать (фиг.2 и 5). После этого оператор машины включает в работу рабочие роторы 9 и 10, которые вращаются в направлении, показанном на фиг.4 и, которое обеспечивает возможность перемещения машины вперед по трубопроводу "самоходом", как это описано выше по тексту.
Конусообразная форма рабочих роторов способствует удержанию грунта в опорном клине и более полному выносу отработанного грунта из-под трубопровода на их наружной поверхности в боковые приямки траншеи (фиг.2, 4, 5).
После завершения разработки грунта из-под магистрального трубопровода рабочие роторы 9 и 10 приводятся (поворачиваются) посредством силовых гидроцилиндров 11 в установочное положение и вся машина может быть перенесена на другой участок работы.
Предлагаемая машина для подколки грунта под магистральным трубопроводом спроектирована и рассчитана для эффективной разработки преимущественно связных и плотных грунтов, но может также эффективно разрабатывать грунты и иных категорий.
Литература:
1. "Машина для удаления грунта из-под магистрального трубопровода" по описанию изобретения к патенту РФ №2193713, класс МПК 7 F16L 1/028, опубликовано 27.11.2002 г. в бюл. №33.