УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКИ ТРУБ
DEVICE FOR TRENCHLESS INSTALLATION OF PIPELINES

Изобретение относится к области строительной техники, в частности к устройствам для бестраншейной прокладки инженерных коммуникаций в стесненных городских условиях, а также может быть использовано при строительстве подземных коммуникаций под железными и автомобильными дорогами, аэродромами, зданиями, водными препятствиями и т.д.
Известно устройство для образования скважин в грунте непрерывным продавливанием в описании изобретения к патенту РФ №933895, МПК E02F 5/18 от 12.09.1980., опубл. 07.06.1982 г., содержащее две группы силовых гидроцилиндров двойного действия, раму, упорный щит, отличающееся тем, что с целью повышения надежности конструкции оно имеет захватные механизмы, каждый из которых связан с группой силовых гидроцилиндров двойного действия, причем захватные механизмы состоят из прижимной и упорной обойм, которые связаны между собой посредством гидроцилиндров двойного действия и имеют пазы, в которых размещены сухари, при этом поверхности обойм соединены опорными кронштейнами. Сухари выполнены в виде клина с хвостовиком и имеют цилиндрическую опорную поверхность.
Недостатки: недостаточно высокая производительность труда.
Наиболее близким аналогом является устройство для бестраншейной прокладки труб в описании изобретения к патенту РФ №2399726, МПК E02F 5/18 от 27.07.2009, опубл. 20.09.2010, состоящее из основания, имеющего окна для выгрузки грунта, корпуса, телескопической опоры, силовых гидроцилиндров, упорной пластины, упорной стенки, отличающееся тем, что основание, выполненное из 1/3 диаметра трубы, имеющее форму полусферы, расположено на телескопических опорах срезом вверх, а корпус, выполненный из 2/3 диаметра трубы, имеющий форму полусферы, размещен на основании срезом вверх с возможностью совершать возвратно-поступательные движения с помощью силовых гидроцилиндров, установленных на основании, имеет внутри приваренные упорные пластины на расстоянии, равном длине штока силового гидроцилиндра, и каретку, имеющую форму полусферы с возможностью перемещения за счет возвратно-поступательного движения корпуса с помощью силовых гидроцилиндров, размещенных на основании.
Недостатки: Недостаточно высокая производительность труда.
Технический результат: повышение производительности труда.
Технический результат достигается за счет того, что устройство для бестраншейной прокладки трубопроводов, состоящее из направляющего корпуса, расположенного на телескопических опорах срезом вверх, выполненного из 2/3 диаметра трубы в форме полусферы, усиленного ребрами жесткости, имеющего внутри приваренные упорные пластины на расстоянии, равном длине штока силового гидроцилиндра, окна для выгрузки грунта, стопорные клинья, захват, отличающееся тем, что каретка, выполненная телескопической двустороннего действия, имеющая опорные пластины скольжения, проем для транспортировки груза, расположена внутри направляющего корпуса, передающего усилие силовых гидроцилиндров, установленных на телескопической каретке двустороннего действия.
В заявляемом изобретении повышение производительности труда достигается за счет прокладки трубопровода в двух направлениях без переустановки устройства.
Заявляемое устройство для бестраншейной прокладки труб позволяет увеличить количество установленных на телескопической каретке двустороннего действия силовых гидроцилиндров большей мощности с общим усилием, направленным по оси продавливаемой трубы, что увеличивает скорость и длину прокладки трубопроводов, устраняет изгибающие и ломающие моменты в корпусе устройства. Внутри корпуса устройства для бестраншейной прокладки труб через определенное расстояние приварены упорные пластины. Телескопическая каретка двустороннего действия с помощью силовых гидроцилиндров движется внутри корпуса. При выдвижении штоков гидроцилиндров телескопическая каретка двустороннего действия задней частью с помощью стопорных клиньев упирается в упорные пластины, а передняя часть с помощью захвата упирается в продавливаемый трубопровод и движется вместе с ним на длину штоков. Затем штоки гидроцилиндров задвигаются, задняя часть телескопической каретки двустороннего действия стопорится на следующих упорных пластинах, и продавливание трубопровода продолжается до забоя, после чего телескопическая каретка двустороннего действия с помощью гидроцилиндров быстрого передвижения каретки двустороннего действия быстро отодвигается назад, наращивается следующее звено трубопровода и продавливание продолжается до нужной длины трубопровода. При переустановке захвата с передней части телескопической каретки двустороннего действия на заднюю и переключении привода прокладка трубопровода может производиться в другую сторону в таком же порядке без переустановки устройства и без потери мощности.
Высокопроизводительное заявляемое устройство, обеспечивающее длину прокладки трубопровода в зависимости от диаметра труб и метода прокладки от 150 м до 1000 м, а при двустороннем бурении от 300 м до 2000 м, имеет широкие эксплуатационные возможности. Особенно актуально его применение для прокладки инженерных коммуникаций в стесненных городских условиях, а также под физическими препятствиями: железными и автомобильными дорогами, аэродромами, зданиями, водными преградами и т.д.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом позволяет сделать вывод о том, что заявляемое изобретение отвечает условиям патентоспособности: является новым, имеет изобретательский уровень и промышленно применимо.
Устройство для бестраншейной прокладки труб поясняется следующими чертежами:
На фиг.1 изображен корпус устройства для бестраншейной прокладки труб диаметром от 200 до 1200 мм, вид спереди;
На фиг.2 изображен корпус устройства для бестраншейной прокладки труб диаметром от 200 до 1200 мм с телескопической кареткой двустороннего действия, вид спереди;
На фиг.3 изображен корпус устройства для бестраншейной прокладки труб диаметром от 200 до 1200 мм, вид сбоку;
На фиг.4 изображена телескопическая каретка двустороннего действия, вид спереди;
На фиг.5 изображен корпус устройства для бестраншейной прокладки труб диаметром от 820 до 2200 мм;
На фиг.6 изображен корпус устройства для бестраншейной прокладки труб диаметром от 820 до 2200 мм с телескопической кареткой двустороннего действия, вид спереди;
На фиг.7 изображен общий вид устройства для бестраншейной прокладки труб диаметром от 820 до 2200 мм, вид сбоку;
На фиг.8 изображена телескопическая каретка двустороннего действия, вид спереди, для бестраншейной прокладки труб диаметром от 1020 до 2020 мм;
На фиг.9 изображена телескопическая каретка двустороннего действия в исходном положении;
На фиг.10 изображена телескопическая каретка двустороннего действия в раздвинутом положении.
Устройство для бестраншейной прокладки труб состоит из корпуса 1, имеющего окно для выгрузки грунта 11, ребра жесткости 2, телескопическую опору 3, упорную пластину 4, гидронасосы 10, телескопическую каретку двустороннего действия 5, имеющую опорные пластины скольжения 12, окно для выгрузки грунта 11, силовые гидроцилиндры 6, гидроцилиндры быстрого передвижения телескопической каретки двустороннего действия 9. Стальная труба необходимого диаметра, толщины стенки и длины разрезается вдоль на 2/3 диаметра, положенная на опоры 3 срезом вверх и усиленная ребрами жесткости 2, является направляющим корпусом буровой установки 1, который передает усилие силовых гидроцилиндров 6, установленных на телескопической каретке двустороннего действия 5, имеющей опорные пластины скольжения 12, проем для транспортировки груза 13 и окно для выгрузки грунта 11 на продавливаемый трубопровод. Внутри корпуса 1 через определенное расстояние приварены упорные пластины 4. При выдвижении штоков силовых гидроцилиндров 6 телескопическая каретка двустороннего действия 5 задней частью 17 с помощью стопорных клиньев 14 упирается в упорные пластины 4, а передняя часть 18 с помощью захвата 15 упирается в продавливаемый трубопровод и движется вместе с ним на длину штоков силовых гидроцилиндров 6.
Устройство для бестраншейной прокладки труб состоит из четырех секций, 4 м, 4 м, 3 м и 2 м, в стесненных условиях может комплектоваться от 4 м до 13 м. При длине, равной 4 м, трубопровод наращивается 3-метровыми секциями и длина котлована при этом равна 5 м.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
Телескопическая каретка двустороннего действия 5 с помощью силовых гидроцилиндров 6 движется на опорных пластинах 12 внутри корпуса 1, который задней частью упирается в упорную стенку. При выдвижении штоков силовых гидроцилиндров 6 телескопическая каретка двустороннего действия 5 своей задней частью 17 с помощью стопорных клиньев 14 упирается в упорные пластины 4, а передняя часть 18 с помощью захвата 15 упирается в продавливаемый трубопровод и движется вместе с ним на длину штоков. Затем штоки силовых гидроцилиндров 6 задвигаются, задняя часть телескопической каретки 17 стопорится на следующих упорных пластинах 4 и продавливание трубопровода продолжается до забоя, после чего телескопическая каретка двустороннего действия 5 с помощью гидроцилиндров быстрого передвижения телескопической каретки двустороннего действия 9 быстро отодвигается назад, наращивается следующее звено трубопровода и продавливание продолжается до нужной длины трубопровода.
При перестановке захвата 15 с передней части телескопической каретки двустороннего действия 18 на заднюю часть телескопической каретки двустороннего действия 19 и переключении привода шнека 7 прокладка трубопровода может производиться в другую сторону в таком же порядке без потери мощности.
Шнековое устройство для бестраншейной прокладки труб (фиг.1-4) изготовляется из труб диаметром 1420×14. При транспортировке грунта шнеком при прокладке трубопроводов 200-1200 мм длина прокладки составляет 150-250 м. Шнековый привод 7 (60 об/мин) в виде кассеты вставляется в телескопическую каретку двустороннего действия 5. При замене шнекового привода 7 на более скоростной (140-190 об/мин) прокладка трубопроводов 100-1200 мм производится методом микротоннелирования. Длина прокладки увеличивается до 1000 м.
Сверхмощное устройство для бестраншейной прокладки труб для прокладки трубопроводов 820-2000 мм и более изготавливается их труб d 2220×16 мм. Длина проходки методом продавливания составляет 150-250 м (фиг.5-8). Для прокладки трубопроводов методом горизонтального бурения или микротоннелирования предусмотрен соответствующий привод (на чертеже не обозначен), который вставляется в виде кассеты в проем для выемки грунта 13. При горизонтальном бурении диаметр прокладываемого трубопровода от 200 до 1200 мм, длина прокладки 150-250 м, при микротоннелировании диаметр прокладываемого трубопровода 100-1200 мм, длина прокладки до 1000 м.
Для уменьшения трения прокладываемого трубопровода о грунт и для увеличения длины проходки за стенку трубопровода закачивается специальный раствор.
Для создания проектного уклона продавливаемого трубопровода на буровой установке предусмотрены телескопические опоры с гидродомкратами.
При прокладке трубопровода d 1020 мм и более предусмотрено несколько способов контроля и корректировки уклона.
При прокладке трубопровода d до 900 мм предусмотрено бурение лидирующей скважины с электронным слежением.
Технико-экономический эффект.
Длина прокладки трубопровода до 1000 м.
В зависимости от диаметров продавливаемого трубопровода устанавливается соответствующее количество силовых гидроцилиндров для создания необходимого усилия. Для продавливания трубопровода d 1020 мм и более возможно создать усилие до 2500 т.
Возможность прокладки одним устройством 10-20 диаметров трубопроводов.
Заявляемое устройство повышает производительность труда в два раза. При диаметре трубопровода от 200 до 1200 мм предусмотрена шнековая транспортировка грунта, а при диаметре от 800 до 2000 мм предусмотрена транспортировка грунта тросо-блочно-совково-клапанным конвейером с помощью двухбарабанной лебедки. Разработка грунта в трубах диаметром 800-2000 мм производится специальной фрезой.
За счет многофункциональности устройства для бестраншейной прокладки труб (бурение методом продавливания, микротоннелирования и горизонтального бурения) прокладка трубопроводов данными буровыми установками возможна в любых условиях во всех грунтах, кроме скальных.
Перечень позиций
1. Корпус
2. Ребра жесткости
3. Телескопическая опора
4. Упорная пластина
5. Телескопическая каретка двустороннего действия
6. Силовые гидроцилиндры
7. Привод шнека
8. Шнековый конвейер
9. Гидроцилиндры быстрого передвижения телескопической каретки двустороннего действия.
10. Гидронасосы
11. Окно для выгрузки грунта
12. Опорные пластины скольжения
13. Проем для транспортировки груза
14. Стопорные клинья
15. Захват
16. Двухбарабанная лебедка
17. Задняя часть телескопической каретки двустороннего действия
18. Передняя часть телескопической каретки двустороннего действия