УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ЗАМЕНЫ ПОДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ
DEVICE FOR TRENCHLESS REPLACEMENT OF BURIED PIPELINES

Изобретение относится к строительному производству и может быть использовано для бестраншейной замены трубопроводов при ремонте и реконструкции подземных инженерных коммуникаций.
Известно устройство для бестраншейной замены подземных трубопроводов (патент РФ №42617, МПК F16L 1/028, опубл. 2004 г.), содержащее труборазрушающий рабочий орган с пластинчатым режущим элементом и опорным дисковым катком, ударный узел, расширитель для увеличения диаметра скважины и тяговый трос.
Также известно являющееся по технической сущности наиболее близким к предлагаемому техническому решению устройство для бестраншейной замены подземных трубопроводов (патент РФ №2249143, МПК F16L 1/028, опубл. 2005 г.), содержащее соединенные между собой труборазрушающий рабочий орган с пластинчатым ножом, направляющее приспособление в виде упругих лепестков вогнутыми вовнутрь концами, тяговый элемент и конический расширитель для увеличения диаметра скважины, вдавливания осколков разрушенной трубы в окружающий грунт и затягивания нового трубопровода.
Недостатком данных устройств являются большие усилия, необходимые на движение устройства и разрушение старого трубопровода.
Техническим результатом изобретения является снижение усилий, необходимых на движение устройства и разрушение старого трубопровода.
Задача для достижения технического результата решается тем, что в устройстве для бестраншейной замены подземных трубопроводов, содержащем соединенные между собой труборазрушающий рабочий орган с ножом, направляющее приспособление, тяговый элемент и расширитель для увеличения диаметра скважины, вдавливания осколков разрушенной трубы в окружающий грунт и затягивания нового трубопровода, согласно изобретению направляющее приспособление выполнено в виде цилиндрического корпуса, в котором напротив друг друга установлены, по меньшей мере, два равноудаленных друг от друга опорных катка, на внешней поверхности корпуса в плоскости его поперечного сечения и по всей окружности выполнена канавка, а в самом корпусе выполнены осевой и радиальный каналы, соединенные между собой, при этом осевой канал соединен с источником подачи смазочного материала, а радиальный канал соединен с канавкой, над которой на корпусе установлено кольцо с зазором для разбрызгивания смазочного материала, в труборазрушающем рабочем органе напротив ножа установлен опорный каток, а нож выполнен дисковым, за расширителем установлено средство для вибрации нового трубопровода, выполненное в виде двух распоров, между которыми расположен конус, установленный с возможностью осевого перемещения относительно распоров, внутри конуса установлен вибратор, распоры выполнены в виде полых полуцилиндров из фрикционного материала, соединенных между собой стержнями, на которых установлены пружины сжатия, при этом один из распоров жестко соединен со стержнями, а другой распор установлен с возможностью радиального перемещения, средство для вибрации нового трубопровода соединено с расширителем и демонтажным тросом.
Преимущество предлагаемого устройства заключается в том, что подведение смазочного материала к стенкам старого трубопровода снижает коэффициент трения устройства о стенки старого трубопровода, тем самым, уменьшая необходимые усилия на движение устройства и разрезание старого трубопровода. Использование средства для вибрации нового трубопровода обеспечивает за счет создания вибрации уменьшение усилий, необходимых на протаскивание нового трубопровода. Направляющее приспособление оснащено опорными катками, что позволяет заменить трение скольжение на трение качения и также снизить усилия на движение устройства.
На фиг.1 показано предлагаемое устройство для бестраншейной замены подземных трубопроводов (продольное сечение); на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - разрез В-В на фиг 1; на фиг.5 - разрез Г-Г на фиг 1; на фиг.6 - разрез Д-Д на фиг 1; на фиг.7 - разрез Е-Е на фиг 1.
Устройство для бестраншейной замены подземных трубопроводов состоит из соединенных между собой труборазрушающего рабочего органа 1 с ножом 2, направляющего приспособления, тягового элемента 3 и расширителя 4 для увеличения диаметра скважины, вдавливания осколков разрушенной трубы в окружающий грунт и затягивания нового трубопровода 5 (фиг.1). Направляющее приспособление выполнено в виде цилиндрического корпуса 6, в котором напротив друг друга установлены равноудаленные друг от друга опорные катки 7, 8 (фиг.2). На внешней поверхности корпуса 6 в плоскости его поперечного сечения и по всей окружности выполнена канавка 9 (фиг.3). В самом корпусе 6 выполнены соединенные между собой соответственно осевой и радиальный каналы 10, 11 для подведения смазочного материала к стенкам старого трубопровода 12. В передней части корпуса 6 установлен патрубок 13 и шланг 14 источника подачи смазочного материала, соединенные с осевым каналом 10. Радиальный канал 11 соединен с канавкой 9. На корпусе 6 над канавкой 9 установлено кольцо 15 с зазором 6 (фиг.1) для разбрызгивания смазочного материала, закрепленное винтами 16 (фиг.4). В труборазрушающем рабочем органе 1 напротив ножа 2 установлен опорный каток 17 (фиг.5). Нож 2 выполнен дисковым. За расширителем 4 для увеличения диаметра скважины расположено средство 18 для вибрации нового трубопровода 5, выполненное в виде двух распоров 19, 20, между которыми расположен конус 21, установленный с возможностью осевого перемещения относительно распоров 19, 20. Распоры 19, 20 выполнены в виде полых полуцилиндров из фрикционного материала, соединенных между собой стержнями 22, на которых установлены пружины сжатия 23 (фиг.6). Распор 19 жестко соединен со стержнями 22, а в распоре 20 выполнены сквозные отверстия 24 для стержней 22, обеспечивающие возможность радиального перемещения распора 20. Внутри конуса 21 установлен вибратор 25, состоящий из электродвигателя 26, на валу которого установлен дисбаланс 27. Электродвигатель 26 крепится к конусу 21 посредством резьбового соединения (не показано). На задней части конуса 21 установлена крышка 28, закрепленная посредством болтов 29 (фиг.7). Средство 18 для вибрации нового трубопровода 5 с одной стороны соединено с расширителем 4, а с другой - с демонтажным тросом 30.
Устройство работает следующим образом.
Разместив в одном из приямков, устройство монтируют, последовательно соединяя между собой направляющее приспособление, труборазрушающий рабочий орган 1, расширитель 4 и средство 18 для вибрации нового трубопровода 5. Затем расширитель 4 соединяют с новым трубопроводом 5, направляющее приспособление подключают к источнику подачи смазочного материала (не показан), а средство 18 для вибрации помещают в новый трубопровод 5. При этом фиксацию средства 18 для вибрации внутри нового трубопровода 5 осуществляют за счет распоров 19, 20 из фрикционного материала, например, ретинакса, которые раздвигаются пружинами сжатия 23 и конусом 21, сцепляясь с внутренней поверхностью нового трубопровода 5. После чего устройство соединяют передней частью с тяговым элементом (тросом) 3, а задней частью - демонтажным тросом 30 и включают силовую гидравлическую установку (не показана). Под действием ее усилия, передаваемого через трос 3, устройство статически (безударно) движется вперед. При движении устройства его направляющее приспособление при помощи опорных катков 7, 8 предотвращает перекос и возможное стопорение устройства. Смазочный материал нагнетается от источника подачи смазочного материала через шланг 14 и патрубок 13 в осевой канал 10 направляющего приспособления. После чего он попадает в радиальный канал 11, а затем в канавку 9, заполняет ее и разбрызгивается через зазор ε на стенки старого трубопровода 12, уменьшая коэффициент трения и облегчая тем самым движение устройства. В качестве смазочного материала применяется вода или различные технические масла. За направляющим приспособлением движется труборазрушающий рабочий орган 1, который разрезает при помощи дискового ножа 2 старый трубопровод 12 в его нижней части. Это позволяет исключить просыпание грунта между стенками старого трубопровода 12 и нового трубопровода 5 и тем самым уменьшить усилия на протаскивание последнего. Затем разрезанный старый трубопровод 12 деформируется и вдавливается в грунт расширителем 4. Одновременно в образуемую скважину затягивается новый трубопровод 5. При этом средство 18 для вибрации, расположенное в новом трубопроводе 5, вибратором 25 создает вибрации, передающиеся на конус 21, а от него через распоры 19, 20 на новый трубопровод 5, что значительно облегчает его перемещение внутри скважины, снижая усилия, необходимые на протаскивание нового трубопровода 5.
Предлагаемое устройство для бестраншейной замены подземных трубопроводов снижает усилия, необходимые на движение устройства и разрушение старого трубопровода.