УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ЗАМЕНЫ ТРУБОПРОВОДОВ
DEVICE FOR TRENCHLESS REPLACEMENT OF 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 на полезную модель №42617, МПК F16L 1/028, опубл. 2004 г.), содержащее труборазрушающий орган с режущим элементом и опорным дисковым катком, ударный узел, расширитель для увеличения диаметра скважины и тяговый трос.
Недостатком данного устройства является сложность прохождения криволинейных участков подземных трубопроводов.
Также известно являющееся по технической сущности наиболее близким к предлагаемому техническому решению устройство для бестраншейной замены трубопроводов (патент РФ №2374546, МПК F16L 1/028, опубл. 2009 г.), содержащее два труборазрушающих рабочих органа с дисковыми ножами, два шарнирно соединенных расширителя, выполненных в форме сферы, и тяговый элемент, выполненный в виде троса с установленными на нем элементами с шариками.
Недостатком этого устройства является высокая вероятность разрушения элементов с шариками при намотке их на лебедку, выпадания шариков из элементов при прохождении криволинейных участков трубопроводов, а также разрушения шарнирных соединений между труборазрушающими рабочими органами и расширителями при больших тяговых усилиях в связи с тем, что данные шарниры имеют низкую надежность при работе на растяжение.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности при прохождении криволинейных участков трубопроводов.
Задача для решения технического результата достигается тем, что в устройстве для бестраншейной замены трубопроводов, содержащем труборазрушающий рабочий орган с двумя дисковыми ножами, установленными друг против друга и выступающими за границу внутренней поверхности разрушаемого трубопровода на величину, меньшую толщины его стенки, расширитель для увеличения диаметра скважины, дополнительный расширитель для увеличения диаметра скважины и тяговый элемент, выполненный в виде троса с установленными на нем элементами, согласно изобретению каждый из элементов троса выполнен в виде крестовины, на концах которой выполнено по радиальному пазу, в которых на осях установлено по катку, в центре крестовины на всю ее толщину выполнен фигурный паз для троса, в фигурном пазу в плоскости его поперечного сечения и под углом 30-60 градусов к концам крестовины выполнено резьбовое отверстие, в котором установлен фиксирующий винт, каждый из расширителей выполнен в виде наружной полой полусферы, в которой по оси симметрии выполнено отверстие, в наружной полусфере размещена сопряженная с ней внутренняя полая полусфера с хвостовиком, в которой установлен сопряженный с ней шар, причем наружная полусфера, внутренняя полусфера и шар установлены с возможностью вращения относительно оси их симметрии и поворота в продольном и поперечном направлении относительно друг друга, при этом посредством разъемного соединения внутренняя полусфера расширителя через хвостовик соединена с труборазрушающим рабочим органом, внутренняя полусфера дополнительного расширителя через хвостовик соединена с шаром расширителя, шар дополнительного расширителя соединен с приспособлением для крепления нового трубопровода, каждый из расширителей снабжен крышкой, выполненной в виде кольца, прикрепленной к задней стенке наружной полусферы, в труборазрушающем рабочем органе за дисковыми ножами установлены друг против друга и в одной с ними плоскости продольного сечения дополнительные дисковые ножи, выступающие за границу внутренней поверхности разрушаемого трубопровода на величину, большую толщины его стенки.
Преимущество предлагаемого устройства заключается в том, что выполнение элементов троса в виде крестовин с катками и расширителей в виде сопряженных друг с другом двух полусфер и шара позволяет повысить маневренность и надежность устройства при прохождении криволинейных участков трубопроводов.
На фиг.1 показано предлагаемое устройство для бестраншейной замены 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 - вид Е на фиг.1; на фиг.8 - предлагаемое устройство для бестраншейной замены трубопроводов при прохождении криволинейного участка трубопровода (продольное сечение).
Устройство для бестраншейной замены трубопроводов состоит из труборазрушающего рабочего органа 1, расширителя для увеличения диаметра скважины, дополнительного расширителя для увеличения диаметра скважины и тягового элемента, выполненного в виде троса 2 с установленными на нем элементами (фиг.1). Каждый из элементов троса 2 выполнен в виде съемной крестовины 3, на концах которой выполнено по радиальному пазу 4-7, в которых на осях 8-11 установлено по катку 12-15 (фиг.2). В центре крестовины 3 в продольном направлении на всю ее толщину выполнен фигурный паз 16 для троса 2. В фигурном пазу 16 в плоскости его поперечного сечения и под углом 30-60 градусов к концам крестовины 3 выполнено резьбовое отверстие 17, в котором установлен фиксирующий винт 18 для фиксации троса 2 в фигурном пазу 16. При значениях угла меньше 30 градусов или больше 60 градусов затрудняется или невозможно завинчивание (отвинчивание) фиксирующего винта 18 в резьбовое отверстие 17. Выполнение крестовин 3 съемными позволяет устанавливать их на трос 2 на требуемом расстоянии друг от друга, а также оперативно демонтировать, упрощая процесс намотки троса 2 и снижая вероятность повреждения крестовин 3 при этом. В труборазрушающем рабочем органе 1 на осях 19, 20 установлены друг против друга два дисковых ножа 21, 22 (фиг.3), выступающие за границу внутренней поверхности разрушаемого трубопровода 23 на величину, меньшую толщины его стенки. Также в труборазрушающем рабочем органе 1 за дисковыми ножами 19, 20 на осях 24, 25 установлены друг против друга в одной с ними плоскости продольного сечения два дополнительных дисковых ножа 26, 27 (фиг.4), выступающие за границу внутренней поверхности разрушаемого трубопровода 23 на величину, большую толщины его стенки. Это позволяет разрушать старый трубопровод 23 с помощью его надрезания ножами 21, 22 с последующим полным разрезанием ножами 26, 27, обеспечивая разрушение старого трубопровода 23 меньшими усилиями. Расширитель для увеличения диаметра скважины выполнен в виде наружной полой полусферы 28, в которой по оси симметрии выполнено отверстие. В наружной полусфере 28 размещена сопряженная с ней внутренняя полая полусфера 29 с хвостовиком 30, в которой установлен сопряженный с ней шар 31 (фиг.5). Наружный диаметр наружной полусферы 28 равен 1,1-1,3 внутреннего диаметра разрушаемого трубопровода 23. При этом наружная полусфера 28, внутренняя полусфера 29 и шар 31 установлены с возможностью вращения относительно оси их симметрии и поворота в продольном и поперечном направлении относительно друг друга. Дополнительный расширитель для увеличения диаметра скважины выполнен в виде наружной полой полусферы 32, в которой по оси симметрии выполнено отверстие (фиг.7). В наружной полусфере 32 размещена сопряженная с ней внутренняя полая полусфера 33 с хвостовиком 34, в которой установлен сопряженный с ней шар 35. Наружный диаметр наружной полусферы 32 равен 1,3-1,5 внутреннего диаметра разрушаемого трубопровода 23. При этом наружная полусфера 32, внутренняя полусфера 33 и шар 35 установлены с возможностью вращения относительно оси их симметрии и поворота в продольном и поперечном направлении относительно друг друга. Посредством разъемного соединения (например, резьбового) внутренняя полусфера 29 расширителя через хвостовик 30 соединена с труборазрушающим рабочим органом 1, внутренняя полусфера 33 дополнительного расширителя через хвостовик 34 соединена с шаром 31 расширителя, шар 35 дополнительного расширителя соединен с приспособлением 36, представляющим собой стакан, для крепления нового трубопровода 37. Труборазрушающий рабочий орган 1 через крюк 38 и трос 2 соединен с лебедкой 39. Расширитель снабжен крышкой 40 (фиг.6), прикрепленной к задней стенке наружной полусферы 28. Дополнительный расширитель снабжен крышкой 41, прикрепленной к задней стенке наружной полусферы 32. Крышки 40, 41 выполнены в виде колец и обеспечивают плотность сопряжения соответственно внутренних полусфер 29, 33 с шарами 31, 35. Выполнение расширителей в виде сопряженных друг с другом двух полусфер и шара позволяет им поворачиваться на больший угол при прохождении криволинейных участков трубопроводов (фиг.8). Это повышает маневренность и надежность устройства.
Устройство работает следующим образом.
Через старый трубопровод 23 пропускают трос 2, одновременно устанавливая на нем на требуемом расстоянии друг от друга крестовины 3. При этом трос 2 совмещают с фигурным пазом 16 и фиксируют винтом 18. Количество крестовин 3 зависит от сложности криволинейных участков трубопроводов. Затем, разместив в одном из приямков, устройство монтируют и соединяют передней частью с тросом 2, а задней частью - с приспособлением 36 для крепления нового пластмассового трубопровода 37. Включив лебедку 39, она с помощью троса 2 начинает статически (безударно) затягивать устройство в старый трубопровод 23. Продвигаясь вперед, устройство делает надрез на старом трубопроводе 23 дисковыми ножами 21, 22 и окончательно разрезает его дополнительными дисковыми ножами 26, 27, разделяя на две части. После чего расширителем и дополнительным расширителем для увеличения диаметра скважины устройство деформирует и вдавливает в грунт старый трубопровод 23, одновременно затягивая новый пластмассовый трубопровод 37 по формируемой скважине. Количество расширителей зависит от величины, на которую необходимо увеличить диаметр старого трубопровода 23, и их может быть более двух. На выходе из старого трубопровода 23 крестовины 3 демонтируют с троса 2 аналогичным образом в обратной последовательности.
При наличии криволинейного участка трубопровода 23 сначала его преодолевают крестовины 3. За счет катков 12-15 они предотвращают соприкасание троса 2 со стенками внутренней поверхности старого трубопровода 23, исключают возможное перетирание троса 2 и снижают сопротивление движению устройства. За крестовинами 3 перемещается труборазрушающий рабочий орган 1. Он поворачивает за собой, соединенную с ним посредством разъемного соединения, внутреннюю полусферу 29 расширителя, тем самым обеспечивается его прохождение криволинейного участка трубопровода 23. По мере продвижения устройства этот участок преодолевает дополнительный расширитель. При этом поворачивается его внутренняя полусфера 33 за счет возможности поворота в продольном и поперечном направлении шара 31 во внутренней полусфере 29 расширителя. В конечном счете, криволинейный участок проходит приспособление 36 для крепления нового трубопровода 37, соединенное посредством разъемного соединения с шаром 35, имеющего возможность поворота в продольном и поперечном направлении во внутренней полусфере 33 дополнительного расширителя.
В результате использования данного устройства можно осуществлять бестраншейную замену трубопроводов с изгибами до 90 градусов.
Предлагаемое устройство для бестраншейной замены трубопроводов позволит повысить надежность при прохождении криволинейных трубопроводов.