УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ЗАМЕНЫ ПОДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ
DEVICE FOR TRENCHLESS REPLACEMENT OF UNDERGROUND 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 рабочий орган с пластинчатым режущим элементом и опорным дисковым катком, ударный узел, расширитель для увеличения диаметра скважины и тяговый трос.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для бестраншейной замены подземных трубопроводов [патент РФ на изобретение №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.
Для достижения технического результата в устройстве для бестраншейной замены подземных трубопроводов, содержащем труборазрушающий рабочий орган с ножом и тяговый элемент, новым является то, что перед труборазрушающим рабочим органом на тяговом элементе установлено средство для равномерного нанесения смазочного материала на стенки старого трубопровода, выполненное в виде основания с установленным на нем шлангом с соплом, подшипником и электродвигателем, на подшипнике установлено приспособление для передачи механической энергии, соединенное с электродвигателем, на приспособлении установлена цилиндрическая щетка, труборазрушающий рабочий орган выполнен в виде конического расширителя и цилиндрического корпуса с установленным в нем вибратором, нож выполнен дисковым и установлен на расширителе, за труборазрушающим рабочим органом установлено средство для вибрации нового трубопровода, выполненное в виде оси с буртиком и, по крайней мере, двух распоров, с установленными на их внутренней поверхности, по крайней мере, одному заднему вибратору, каждый из распоров соединен с возможностью радиального перемещения с передним и задним рычагами, которые другими концами соединены соответственно с передней и задней втулками с проушинами, установленными на оси, причем одна из втулок установлена рядом с электромагнитной катушкой с возможностью осевого перемещения по оси и подпружинена с помощью пружины сжатия, зафиксированной в буртике, на концах оси установлены гайки, труборазрушающий рабочий орган соединен со средством для вибрации нового трубопровода с помощью троса, а с новым трубопроводом соединен с помощью стакана.
Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна». Признаки, отличающие заявляемое устройство от прототипа, не выявлены в других технических решениях и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию «изобретательский уровень».
Преимущество предлагаемого устройства заключается в том, что использование средства для равномерного нанесения смазочного материала на стенки старого трубопровода обеспечивает снижение коэффициента трения устройства о стенки старого трубопровода. При этом применение вибратора в труборазрушающем рабочем органе кроме этого снижает его коэффициент трения о грунт. Тем самым, уменьшаются 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.
Сущность изобретения поясняется чертежами. 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.
Устройство для бестраншейной замены подземных трубопроводов состоит из труборазрушающего рабочего органа с ножом 1 (фиг.1) и тягового элемента 2 (составной штанги). Перед труборазрушающим рабочим органом на тяговом элементе 2 установлено средство для равномерного нанесения жидкости на стенки старого трубопровода 3. Оно выполнено в виде основания 4 с установленным на нем шлангом 5 для подачи смазочного материала (технические масла, вода) с соплом 6, подшипником 7 и электродвигателем 8. На подшипнике 7 установлено приспособление 9 (фиг.3) для передачи механической энергии, выполненное в виде зубчатой передачи, соединенной с электродвигателем 8. На приспособлении 9 (фиг.2) установлена цилиндрическая щетка 10 для равномерного распределения по стенкам старого трубопровода 3 нанесенного смазочного материала. Труборазрушающий рабочий орган выполнен в виде конического расширителя 11 (фиг.1) и цилиндрического корпуса 12 с установленным в нем вибратором 13. Нож 1 (фиг.4) выполнен дисковым и установлен в расширителе 11. За труборазрушающим рабочим органом установлено средство для вибрации нового трубопровода 14 (фиг.1, 5), выполненное в виде оси 15 с буртиком 16 и распоров 17, с установленным на внутренней поверхности каждого из них задним вибратором 18. Каждый из распоров 17 выполнен из фрикционного материала, например, ретинакса, и соединен с возможностью радиального перемещения с передним 19 и задним 20 рычагами, которые другими концами соединены соответственно с передней 21 и задней 22 втулками с проушинами 23, установленными на оси 15. Причем втулка 21 установлена рядом с электромагнитной катушкой 24 с возможностью осевого перемещения по оси 15 и подпружинена с помощью пружины сжатия 25, зафиксированной в буртике 16. Втулка 22 зафиксирована на оси 15 с помощью установленной на ней гайки 26. На другом конце оси 15 установлена гайка 27, ограничивающая осевое перемещение электромагнитной катушки 24 с втулкой 21. Труборазрушающий рабочий орган соединен со средством для вибрации нового трубопровода 14 (фиг.1) с помощью троса 28, а с новым трубопроводом 14 соединен с помощью стакана 29.
Устройство работает следующим образом.
Разместив в одном из приямков, устройство монтируют: соединяют Труборазрушающий рабочий орган передней частью с тяговым элементом 2, а задней частью - с новым трубопроводом 14 с помощью стакана 29 и со средством для вибрации нового трубопровода 14 посредством троса 28. На тяговый элемент 2 устанавливают средство для равномерного нанесения смазочного материала на стенки старого трубопровода 3 и подключают его к источнику подачи смазочного материала (на фигурах не указан). В новый трубопровод 14 помещают средство для вибрации и подключают его электромагнитную катушку 24 к источнику постоянного тока (на фигурах не указан). При включении источника постоянного тока на электромагнитной катушке 24 создается электромагнитное поле, под действием которого начинается осевое перемещение втулки 21 по оси 15 навстречу втулке 22. При этом распоры 17 раздвигаются передними 19 и задними 20 рычагами в радиальном направлении до их контакта с внутренней поверхностью нового трубопровода 14. Улучшение фиксации распоров 17 с внутренней поверхностью нового трубопровода 14 обеспечивается выполнением распоров 17 из фрикционного материала. После этого включают вибраторы 13, 18 и силовую гидравлическую установку (на фигурах не указана). Под действием ее усилия, передаваемого через тяговый элемент 2, устройство статически (безударно) движется вперед. При движении устройства смазочный материал нагнетается от источника подачи смазочного материала через шланг 5 с соплом 6, наносится на стенки старого трубопровода 3 и равномерно распределяется по ним посредством ворса цилиндрической щетки 10, вращающейся от электродвигателя 8. В качестве смазочного материала применяется вода или различные технические масла. Это обеспечивает снижение коэффициента трения устройства о стенки старого трубопровода 3. Смоченный смазочным материалом старый трубопровод 3 разрезается ножом 1, деформируется и вдавливается в грунт расширителем 11. Вибратор 13 в корпусе 12, вибрируя, передает вибрацию на труборазрушающий рабочий орган и нож 1, обеспечивая облегчение процесса резания и снижение их коэффициентов трения о стенки старого трубопровода 3 и грунт. Одновременно в образуемую скважину затягивается новый трубопровод 14. При этом средство для вибрации, расположенное в новом трубопроводе 14, вибраторами 18 создает вибрации, передающиеся на его внутреннюю поверхность, что облегчает его перемещение внутри скважины, снижая усилия, необходимые на протаскивание нового трубопровода 14.
Предлагаемое устройство для бестраншейной замены подземных трубопроводов снижает усилия, необходимые на движение устройства и нового трубопровода, а также на разрушение старого трубопровода.