АНКЕРНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к оборудованию магистральных трубопроводов и может быть использована при сооружении и ремонте преимущественно подземных трубопроводов на слабонесущих, заболоченных и обводненных грунтах.
Известно множество анкерных устройств для закрепления трубопроводов, например: SU 171632, 1283290, 1293277, 1599477, 1606795, 1779709, 1820134, RU 2037011, 2079030, 2192576, US 4831798, 6901716 7241084, 7275892, 7270500, 7267506.
Также известно, например, анкерное устройство для закрепления трубопровода (патент на изобретение RU 2029029, опубл. 20.02.1995, МПК E02D 5/80), включающее поворотный эллипсоидальный диск с продольной осевой прорезью, продетую через прорезь тягу с уширением на нижнем конце, и ограничитель поворота диска, который выполнен с верхними и нижними ребрами жесткости, расположенными по обе стороны прорези, выполненной открытой с одного конца и со скошенной торцевой стенкой, а ограничитель поворота диска - в виде перемычки, размещенной между верхними ребрами жесткости со стороны тяги, обращенной к открытому концу прорези и удаленной своей поверхностью от кромок торцевой стенки прорези на расстояние не менее диаметра тяги, при этом анкер снабжен срезаемым замком в виде проушин, образованных на верхних ребрах со стороны тяги, обращенной к торцевой стенке прорези, и на тяге, и продетого через проушины шплинта.
Известно анкерное устройство (патент на изобретение RU 2037011, опубл. 09.06.1995, МПК E02D 5/80), включающее пару поворотных лопастей, закрепленных на вертикальной тяге посредством шарнирного узла и размещенных в скважине, радиус которой меньше длины лопасти, оно снабжено нижним и верхним дисками, прикрепленными к тяге соответственно на ее нижнем конце и над шарнирным узлом, причем ширина лопастей менее диаметра скважины, диаметр дисков равен диаметру скважины, а расстояние между дисками равно вертикальному габариту лопастей в монтажном положении. Устройство снабжено дополнительной тягой, подвешенной к нижнему диску, и прикрепленными к ней дополнительными нижним и верхним дисками и дополнительной парой поворотных лопастей с дополнительным шарнирным узлом.
Известны анкерные устройства, патенты на полезные модели RU 104271, 104272, 104273, близкие к заявленному устройству по технической сущности и достигаемому результату. Известные устройства содержат выполненный из стали прямолинейный стержень, заостренный в нижней части и снабженный упором и узлом крепления к гибкому соединительному поясу в верхней части. К стержню жестко прикреплена по меньшей мере одна винтовая лопасть с режущей кромкой, при этом узел крепления к силовому соединительному поясу выполнен в виде опертой на упомянутый упор гильзы, выполненной с возможностью проворота стержня внутри нее.
Известно анкерное устройство (патент на полезную модель RU 104270, опубл. 07.02.2011, МПК F16L 1/06), выбранное в качестве прототипа, содержащее выполненный из стали прямолинейный стержень, заостренный в нижней части и снабженный упором и узлом крепления к гибкому соединительному поясу в верхней части, а также, по меньшей мере, одну винтовую лопасть с режущими кромками, закрепленную на стержне болтовым соединением.
Общим недостатком вышеперечисленных анкерных устройств при их использовании, в частности при установке, является возможность бурения грунта, то есть срыва несущего слоя грунта, при неравномерной скорости погружения стержня в грунт, что приводит к ненадежной фиксации трубопровода.
Задача, решаемая полезной моделью, - совершенствование анкерного устройства.
Технический результат направлен на повышение надежности фиксации анкерного устройства в грунте.
Указанный технический результат достигается за счет того, что анкерное устройство, содержащее прямолинейный стержень, заостренный в нижней части и снабженный упором и узлом крепления к гибкому соединительному поясу в верхней части, а также по меньшей мере одну винтовую лопасть, дополнительно содержит по меньшей мере два ограничителя перемещения винтовой лопасти, закрепленные на стержне, а винтовая лопасть установлена на стержне с возможностью перемещения между ограничителями.
Полезная модель поясняется чертежами: на фиг. 1 изображена схема установки анкерного устройства с соединительным поясом на трубопроводе; на фиг. 2 - схема установки лопасти на стержне; на фиг. 3 - объемное изображение узла крепления к гибкому соединительному поясу на стержне; на фиг. 4 - вид фиг. 3 в разрезе; на фиг. 5 - объемное изображение соединения отрезков стержня; на фиг. 6 - вид фиг. 5 в разрезе.
Анкерное устройство 1 служит для фиксации трубопровода 2 при помощи мягкого соединительного пояса 3.
Анкерное устройство 1 содержит выполненный из стали стержень 4 с заостренным концом 5 в нижней части, упор 6, узел крепления 7 к гибкому соединительному поясу 3, установленный в верхней части стержня 4 и установленную на стержне 4 винтовую лопасть 8 с режущими кромками. Упор 6 может быть выполнен, например, в виде съемного стакана 9, жестко соединенного со стержнем 4 болтовым соединением 10. Предпочтительно выполнять стакан 9 с внутренним отверстием той же формы и размера, что и наружные габариты верхней части стержня 4. Узел крепления 7 стержня 4 к соединительному поясу 3 выполнен в виде охватывающей стержень 4 и опертой на нижний торец съемного стакана 9 гильзы 11. Гильза 11 снабжена размещенным на ее боковой поверхности зацепом 12 и выполнена с возможностью вращения стержня 4 внутри нее. На стержне 4 при помощи болтового соединения 13 закреплены два ограничителя перемещения 14 винтовой лопасти 8. Ограничители перемещения 14 установлены на расстоянии Н, например равном 0,3 м, друг от друга. Винтовая лопасть 8 установлена на стержне 4 между ограничителями перемещения 14 с возможностью перемещения между ними.
Предпочтительна установка винтовой лопасти 8 на стержне 4 способом, описанным в: ″Ведомственные строительные нормы. Конструкции и способы балластировки и закрепления подземных газопроводов. ВСН 39-1.9-003-98. Москва 1998, ОАО ″Газпром″, п.2.12, (см., например, http://www.ohranatruda.ru/ot_biblio/normativ/data_normativ/8/8049/index.php).
Винтовая лопасть 8 закреплена, например методом сварки, на втулке 15. Втулка 15, устанавливается на стержень 4, в соответствии с предлагаемой полезной моделью, между ограничителями перемещения 14.
Для того, чтобы втулка 15 имела возможность перемещаться между ограничителями перемещения 14, ее длину выбирают предпочтительно не более чем 0,9 длины отрезка стержня 4 между ограничителями перемещения 14. Для того, чтобы втулка 15 имела возможность свободно перемещаться между ограничителями перемещения 14, но не могла вращаться относительно стержня 4 для передачи крутящего момента от стержня к винтовой лопасти 8 при монтаже анкерного устройства 1, внутренний диаметр втулки, а также вид сечения стержня 4 и втулки выбирают таким образом, чтобы втулка, будучи посаженной на стержень 4 между ограничителями перемещения 14, Например, стержень изготавливают из квадратного проката размером 40*40 мм, а втулку изготавливают из труб квадратного сечения с размерами сторон 50*50 мм и толщиной стенки 10 мм.
Стержень 4 предпочтительно выполнять составным, из отрезков, соединенных между собой муфтами 15, закрепленными на стержнях 4 болтовыми соединениями 16. Винтовая линия винтовой лопасти 8 выполнена с шагом не менее 0,18 ее диаметра, например 0,072 м.
Анкерное устройство 1, как правило, используется попарно.
Анкерное устройство используют следующим образом.
На место эксплуатации анкерное устройство 1 поставляют в разобранном виде, со снятыми лопастями 8 и муфтами 15, что, при необходимости, позволяет изменять общую длину стержня 4 путем изменения количества его отрезков и/или замены одной из частей на более длинную или короткую. Погрузочно-разгрузочные операции при этом не требуют использования оборудования большой грузоподъемности, а процесс транспортировки - использования длинномерных грузовых транспортных средств. На заглубляемую часть стержня 4 при помощи болтового соединения 13 закрепляют два ограничителя перемещения 14, между которыми устанавливают винтовую лопасть 8. С помощью стандартных инструментов производится сборка стержня 4 нужной длины из отдельных частей, соединяемых муфтами 15 и болтовыми соединениями 16. Если начинать погружение заостренного конца 5 в грунт непосредственно после сборки лопасти 8 с нижней частью стержня 4, то дальнейшую сборку стержня 4 присоединением следующих частей возможно осуществлять болтовыми соединениями 16 с муфтами 15 по мере погружения в грунт одной части стержня 4 за другой. Аналогичным образом по частям в обратном порядке можно разобрать стержень 4 анкерного устройства 1 при его извлечении из грунта.
Берутся два стержня 4, с закрепленными на них винтовыми лопастями 8. Соединительный пояс 3 должен быть заранее приготовлен к установке и зафиксирован с каждой стороны в зацепах 12 на гильзах 11.
По обе стороны трубопровода 2 с помощью внешнего приводного механизма, соединенного с верхним концом стержня 4, заостренными концами 5 в грунт (дно траншеи) ввинчиваются частично собранные до описанного выше состояния анкерные устройства 1. Анкерные устройства 1 ввинчиваются до момента достижения несущего слоя грунта, но не менее 3-х метров. После этого соединительный пояс 3, закрепленный в зацепах 12 гильз 11, накладывается на трубопровод 2, и одевается гильзами 11 на каждый стержень 4. На верхний конец стержня 4 устанавливается и фиксируется болтовым соединением 10 стакан 9, который в дальнейшем служит упором для гильзы 11.
Затем с помощью внешнего приводного механизма производится окончательное ввинчивание (довинчивание) стержней 4 с винтовыми лопастями 8 анкерных устройств 1 по обе стороны трубопровода 2 до положения, при котором обеспечивается прилегание соединительного пояса 3 к поверхности трубопровода 2. При вращении стержня 4 и стакана 9 последний нажимает на торец гильзы 11, а стержень 4 проворачивается внутри нее. При настройке натяжения соединительного пояса 3 ввинчиванием стержня 4 гильза 11 перемещается по стержню 4 к дну траншеи и обеспечивает натяжение соединительного пояса 3 до оптимального усилия натяжения, обеспечивающего необходимое противодействие всплытию трубопровода 2 и не вызывающего повреждения изоляционного защитного покрытия трубопровода 2.
Свободное перемещение винтовой лопасти 8 по стержню 4 в процессе ее ввинчивания в грунт исключает возможность бурения грунта, то есть срыва несущего слоя грунта, при неравномерной скорости погружения стержня 4 в грунт. Тем самым минимизируется вероятность ошибки оператора внешнего приводного механизма в процессе установки анкерного устройства 1 и повышается надежность фиксации анкерного устройства 1 в грунте и, как следствие, фиксации трубопровода 2.
После установки анкерных устройств 1 трубопровод 2 с анкерными устройствами 1 засыпают местным грунтом. Удержание трубопровода 2 в проектном положении обеспечивается за счет использования прочностных свойств грунта, размещенного над винтовыми лопастями 8 при завинчивании их на расчетную глубину, и удержания соединительного пояса 3 в натянутом состоянии.
При этом прочностные свойства грунта остаются на близком к первоначальному уровню за счет возможности свободного перемещения винтовой лопасти 8 по стержню 4 в процессе ее ввинчивания в грунт и повышается надежность фиксации трубопровода 2 заявленным анкерным устройством.