УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ЗАМЕНЫ ТРУБОПРОВОДОВ
DEVICE FOR TRENCHLESS REPLACEMENT OF PIPELINES

Предлагаемое изобретение относится к области строительной техники и касается способов и устройств для бестраншейной замены преимущественно металлических трубопроводов, особенно при работе в условиях плывунов и в неустойчивых осадочных породах.
Известны способ и устройство для замены трубопроводов, например, из патента РФ 2003918, включающей разрушение старого трубопровода, втрамбовывание осколков в грунт с одновременным образованием скважины и затягиванием в нее нового трубопровода. Разрушение осуществляется расширителем, установленным на ударный узел, который одновременно и формирует новую скважину.
Недостатком данного способа и устройства является возможность его использования только для замены труб из хрупких материалов. Кроме того, оно требует использования мощного ударного узла, т.к. осуществляется сразу несколько операций: разрушение, образование новой скважины и затягивание нового трубопровода.
Известны способ и устройство для замены трубопроводов (патент ФРГ 3902081), включающий разрушение старого трубопровода, образование новой скважины и затягивание в нее нового трубопровода, это осуществляется устройством, включающим ударный узел, расширитель и размещенных спереди два заостренных ножа.
Недостатком также является высокая энергоемкость устройства, кроме того, при работе со стальными трубами разрезать трубу будет только один из ножей, второй разместится параллельно оси устройства, и весь элемент с ножами перекосится относительно оси устройства, что изменит угол наклона режущего ножа и ухудшит эффективность процесса резки. При работе резать может то один, то другой нож в зависимости от прочности частей разрезаемой трубы у того или другого ножа. Получается беспорядочная нарезка трубы на отдельные фрагменты. Укрепления свода при этом не происходит.
Технической задачей, решаемой данным изобретением, является снижение энергоемкости и повышение надежности замены трубопроводов.
Поставленная задача решается тем, что при бестраншейной замене трубопроводов, включающей формирование скважины с затягиванием в нее нового трубопровода, формирование скважины производят путем продольного расчленения старого трубопровода с последующим его раскрытием. Это позволяет снизить энергозатраты (нет необходимости разрушать старый трубопровод до отдельных фрагментов) и благодаря образованию укрепленного свода вновь образуемой скважины работать в неустойчивых, сыпучих и переувлажненных грунтах.
Целесообразно расчленение старого трубопровода производить по его нижней части. Это наиболее рациональный способ образования свода.
Целесообразно устройство для замены трубопроводов, выполненное в виде ударного узла и заостренного по периферии ребра, размещенного под углом к оси устройства, снабдить опорным ребром, установленным напротив заостренного ребра. Это позволяет делать один разрез в нужном месте, что экономит энергозатраты, обеспечивает возможность образования свода, способствует центровке устройства в трубе.
Целесообразно опорное ребро установить под углом, близким к нулю, к оси устройства. Это позволит снизить энергозатраты, т.к. режущий элемент не перекашивается при движении и удар на трубу передается полностью. Способствует центровке устройства в трубе, обеспечивает получение одного реза.
Целесообразно часть заостренного ребра выполнить утолщающейся к хвостовой части устройства. Это позволит снизить энергозатраты, т.к. усилия раскрытия трубы прилагаются в наиболее выгодном месте - месте разреза, а не по всему контуру трубы.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами:
на фиг.1 представлено устройство в разрезе;
на фиг.2 - вид А фиг.1;
на фиг.3 - сечение Б-Б фиг.1;
на фиг.4 - старая труба, расчлененная и раскрытая;
на фиг.5 - старая труба с введенной в нее новой трубой, поперечный разрез;
на фиг.6 - ребра в аксонометрии.
Заявляемые способ и устройство реализуются следующим образом.
В старый трубопровод 1 направляется посредством тягового троса 2 ударный узел 3 с размещенным на нем заостренным 4 и опорным 5 ребрами. Заостренное ребро 4 размещено внизу. К задней части ударного узла 3 подсоединена через калибрующий орган 6 новая труба 7. Устройство запускается в работу. Вначале при перемещении по трубе ребра 4 и 5 деформируют трубу 1, превращая ее в овал, затем в трубе 1 образуется трещина 8 со стороны заостренного ребра 4. Начинается процесс расчленения старой трубы 1. Для продольного расчленения трубы 1 на ее стенку воздействуют статической (от тяглового органа 2) и динамической (от ударного узла 3) нагрузками. Усилия (нагрузки) приложены в нижней части трубы 1 и направлены по радиусу и вдоль оси трубы 1. Под действием нагрузок происходит разрыв стенки трубы в месте приложения нагрузок. Далее трещина 8 развивается вперед. Затем к кромкам трещины 8 (разрыву) прилагают статическую и динамическую нагрузки, направленные по касательной к трубе 1. Они раскрывают трубу 1, образуя свод скважины 9. В скважину 9 вводят новую трубу 7. Свод - крыша, защита для новой трубы 7. Устройство своим опорным ребром 4 опирается на внутреннюю поверхность трубы 1 в месте, противоположном разрезу 8, тем самым не допуская перекашивания ребер в сторону, противоположную разрезу 8, что обеспечивает однозначность ориентации заостренного ребра 3. Далее при движении к трещине 8 подходит более широкая часть 3'' заостренного ножа 3 и, воздействуя на кромки трещины 8, раскрывает ее и всю трубу. Затем калибрующий орган 6 формирует скважину 9, в которую затягивают новую трубу 7.
Наличие одного заостренного ребра и одного опорного позволяет делать один рез и всегда внизу, т.е. образовывать свод. Это очень важно при работе во влажных и сыпучих грунтах. Свод, кроме того, служит опалубкой для новой трубы в случае большой глубины заложения.