УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ЗАМЕНЫ ТРУБОПРОВОДОВ
DEVICE FOR TRENCHLESS REPLACEMENT OF PIPELINES

Изобретение относится к оборудованию для ремонта подземных трубопроводов. Может быть использовано для бестраншейной замены трубопроводов различного назначения.
Традиционные устройства для бестраншейной замены трубопроводов включают, в основном, труборазрушающий механизм для разрезки старых труб изнутри и расширитель для расширения скважины. Для перемещения устройства внутри старой трубы и скважины оборудование укомплектовано тяговым органом.
Известно аналогичное устройство для бестраншейной замены трубопроводов [RU 2426929], состоящее из труборазрушающего режущего механизма в виде корпуса с дисковыми ножами, расширителя, тягового тросового приспособления и внешнего тягового органа, а также содержащее распорный шарнирно-рычажный складной механизм, установленный после расширителя.
Прототипом изобретения является устройство для бестраншейной замены трубопроводов [RU 2350817], также состоящее из труборазрушающего режущего механизма с пластинчатыми ножами, расширителя, тягового тросового приспособления и внешнего тягового органа и содержащие распорный шарнирно-рычажный складной механизм для распределения статического усилия, прилагаемого на заменяемую трубу в виде осевой нагрузки.
Недостатком указанных устройств - аналогичного RU 2426929 и прототипа RU 2350817 - является снижение маневренности и снижение надежности при ремонте дюкеров и поворотов трубопроводов, связанные с возможностью обрыва или перетирания тягового троса.
Задачей изобретения является повышение маневренности и повышение надежности работы устройства.
Задача решается тем, что устройство для бестраншейной замены трубопроводов, состоящее из подвижно соединенных режущего механизма, расширителя, рычажно-шарнирного распорного и тягового механизмов, согласно изобретению содержит распорный и тяговый механизмы, выполненные с возможностью продвижения по трубе в виде единого пилотного рычажно-шарнирного автоматизированного механизма (ПРШАМ).
ПРШАМ состоит из двух последовательно соединенных и центрально расположенных механизмов возвратно-поступательного движения - распорного и тягового, четырех рычагов - двух верхних и двух нижних, и двух трубных накладок - также верхней и нижней. Каждый из рычагов одним концом соединен с распорным механизмом возвратно-поступательного движения, верхние рычаги вторыми концами соединены с верхней накладкой, а нижние - соответственно с нижней накладкой. Все соединения каждого из рычагов подвижны.
Тяговый механизм возвратно-поступательного движения, а также распорный механизм выполнены каждый в виде гидроцилиндра с электронным программным оборудованием. Тяговый механизм возвратно-поступательного движения (гидроцилиндр) соединен с режущим механизмом посредством штока.
Трубные накладки распорного механизма возвратно-поступательного движения (гидроцилиндра) выполнены съемными и снабжены внешними фрикционными упругими рифлеными прокладками с рифлением в виде зубьев или шипов.
Техническим результатом изобретения является выполнение распорного и тягового механизмов возвратно-поступательного движения в виде единого пилотного автоматизированного «шагающего» по трубе механизма, фиксирующегося в трубе путем распора и одновременно обеспечивающего распределение статического усилия, прилагаемого на заменяемую трубу в виде осевой нагрузки, и протаскивающего следующие за ним режущий механизм, расширитель и новую трубу, что обусловливает повышение маневренности и надежности работы устройства вследствие исключения возможности обрыва или перетирания тягового троса, например, при ремонте дюкеров и поворотов трубопроводов.
На фиг. 1 показано устройство для бестраншейной замены трубопроводов (продольное сечение); на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1; на фиг. 3 - исходное положение устройства; на фиг. 4 - этап выдвижения гидроцилиндра пилотного рычажно-шарнирного автоматизированного механизма в направлении замены трубопровода; на фиг. 5 - этап расширения при обратном ходе гидроцилиндра; на фиг. 6 - этап движения режущего механизма и расширителя в направлении замены трубопровода; на фиг. 7 - прохождение устройством поворотов трубопровода.
Устройство для бестраншейной замены трубопроводов состоит из последовательно подвижно соединенных пилотного рычажно-шарнирного автоматизированного механизма (ПРШАМ) 1, режущего механизма 2, расширителя 3 (фиг. 1, 2).
ПРШАМ 1, представляющий собой рычажно-шарнирный механизм, оборудован двумя последовательно соединенными центрально установленными механизмами возвратно-поступательного движения, например гидроцилиндрами - распорным 4 и тяговым 5. Механизмы 4, 5 (гидроцилиндры) оборудованы штоком 6 и шлангами.
ПРШАМ 1 состоит из четырех автономных рычагов 7. Одна пара рычагов является передней, а вторая - задней, и при этом по одному рычагу из каждой пары являются верхними и два других из каждой пары - нижними. Передняя пара рычагов 7 соединена с передней крестовиной 8 подвижно, например, посредством проушин штока, задняя пара - также подвижно с задней крестовиной 9. При этом верхняя и нижняя пары рычагов вторыми концами соединены также подвижно, например, посредством проушин, с верхней накладкой 10 и нижней накладкой 11 соответственно. Крестовина 8 неподвижно закреплена на штоке 6, крестовина 9 также неподвижно установлена между крестовиной 8 и распорным гидроцилиндром 4. Накладки 10 и 11 выполнены съемными, с закругленным профилем и снабжены внешними фрикционными упругими рифлеными прокладками 12. Рифление прокладок 12 выполнено, например, в виде шипов или зубьев.
Режущий механизм 2 состоит из корпуса 13 и дисковых ножей 14, установленных на осях 15 с возможностью свободного вращения.
Расширитель 3 выполнен в виде усеченного конуса с осевым полым каналом и соединен с новой трубой 16.
В канале расширителя 3 расположены шланги механизмов возвратно-поступательного движения гидроцилиндров и электрические провода, соединенные с электрогенератором.
ПРШАМ 1, режущий механизм 2 и расширитель 3 соединены между собой известными приспособлениями, например шарнирами.
Устройство работает следующим образом. Ремонтируемый участок трубопровода готовят к ремонту одним из известных способов. ПРШАМ 1, режущий механизм 2 и расширитель 3 соединяют между собой. Расширитель 3 соединяют с новой трубой 16. Рычаги 7 ПРШАМ приводят в сложенное положение посредством распорного гидроцилиндра 4, при этом накладки 10, 11 также приводят в сложенное положение. Вводят устройство в трубу, подлежащую замене (фиг. 3). Посредством тягового гидроцилиндра 5 выдвигают шток 6, при этом продвигается вперед передняя крестовина 8 (фиг. 4). При помощи распорного гидроцилиндра 4 раздвигают верхние и нижние рычаги, накладки 10, 11 упираются в подлежащую замене трубу. ПРШАМ 1 неподвижно фиксируется в заменяемой трубе (фиг. 5). Накладки 10, 11 выполняют функцию распорной шайбы.
Посредством гидроцилиндра 5 передвигают (втягивают) по заменяемой трубе режущий механизм 2 в пределах длины штока 6. Дисковые ножи 14 вращаются и разрезают участок трубы, подлежащей замене (фиг. 6). Происходит продвижение (втягивание) в заменяемую трубу расширителя 3. Расширитель 3 раздвигает разрезанные фрагменты заменяемой трубы, вдавливает их в окружающий грунт и затягивает в образуемую скважину новую трубу.
Далее последовательно приводят в сложенное положение верхние и нижние рычаги 7 и накладки 10, 11 при помощи распорного гидроцилиндра 4 (фиг. 3), тяговым гидроцилиндром 5 выдвигают шток 6 вперед в пределах его длины, снова распорным гидроцилиндром 4 раздвигают верхние и нижние рычаги 7 вместе с накладками 10, 11, ПРШАМ 1 делает следующий «шаг» и неподвижно фиксируется в заменяемой трубе. Затем снова передвигают по заменяемой трубе режущий механизм 2 на длину «шага», дисковые ножи 14 вращаются и разрезают следующий участок подлежащей замене трубы.
Далее последовательные «шаги» повторяют, проходят заменяемую трубу до конца. Продвижение ПРШАМ в повороте трубы выполняют аналогично благодаря рычажно-шарнирному узлу (фиг. 7).
По окончании устройство для бестраншейной замены трубопроводов извлекают из противоположного конца ремонтируемого участка.