УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ЗАМЕНЫ ТРУБОПРОВОДА
DEVICE FOR TRENCHLESS REPLACEMENT OF PIPELINE

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, кл. 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.
Также известно являющееся по технической сущности наиболее близким к предлагаемому техническому решению устройство для бестраншейной замены подземных трубопроводов (патент РФ на полезную модель №46330, кл. F16L 1/028, опубл. 2005 г.), содержащее труборазрушающий рабочий орган с опорным катком и режущим элементом, выполненным в виде свободно вращающегося дискового ножа, и тяговый элемент.
Недостатком данных устройств является высокая вероятность их застревания при бестраншейной замене криволинейных трубопроводов.
Задачей изобретения является обеспечение возможности бестраншейной замены криволинейных трубопроводов и улучшение маневренности устройства.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для бестраншейной замены трубопроводов, содержащем труборазрушающий рабочий орган с дисковым ножом, расширитель для увеличения диаметра скважины и тяговый элемент, согласно изобретению в труборазрушающем рабочем органе напротив дискового ножа установлен дополнительный дисковый нож, за труборазрушающим рабочим органом установлен и шарнирно соединен с ним дополнительный труборазрушающий рабочий орган с двумя дисковыми ножами, установленными друг против друга, все четыре дисковых ножа расположены в одной плоскости поперечного сечения, причем дисковые ножи труборазрушающего рабочего органа выступают за границу внутренней поверхности разрушаемого трубопровода на величину, меньшую толщины его стенки, а дисковые ножи дополнительного труборазрушающего рабочего органа выступают за границу внутренней поверхности разрушаемого трубопровода на величину, большую толщины его стенки, за дополнительным труборазрушающим рабочим органом последовательно установлены и шарнирно соединены расширитель для увеличения диаметра скважины и дополнительный расширитель для увеличения диаметра скважины, выполненные сферической формы, причем диаметр расширителя для увеличения диаметра скважины равен 1,1-1,3 диаметра разрушаемого трубопровода, а диаметр дополнительного расширителя для увеличения диаметра скважины равен 1,3-1,5 диаметра разрушаемого трубопровода, тяговый элемент выполнен в виде троса с установленными на нем элементами, в которых расположены по три равноудаленных друг от друга шарика с возможностью вращения во всех направлениях, элементы отделены друг от друга шайбами, выполненными из эластичного материала.
Преимущество предлагаемого устройства заключается в том, что труборазрушающие рабочие органы и расширители для увеличения диаметра скважины соединены между собой шарнирами. Это улучшает маневренность устройства и обеспечивает прохождение им криволинейных участков старого трубопровода. Кроме того, так как расширители для увеличения диаметра скважины выполнены сферической формы, то они, в отличие от расширителей конической формы, не имеют острых краев, что позволяет им избежать возможного царапания о стенки старого трубопровода при прохождении его изгибов и поворотов, обеспечить снижение усилий на протаскивание устройства и предотвратить его стопорение. Расположение на тяговом элементе элементов с тремя равноудаленными друг от друга шариками, имеющими возможность вращения во всех направлениях, исключает перетирание тягового элемента о стенки старого трубопровода на его криволинейных участках, снижает усилия на протаскивание устройства за счет замены силы трения скольжения на силу трения качения и предотвращает его стопорение. В результате использования данного устройства можно осуществлять бестраншейную замену трубопроводов с изгибами до 90 градусов.
На фиг.1 показано предлагаемое устройство для бестраншейной замены трубопроводов (продольное сечение); на фиг.2 - шарнир для соединения труборазрушающих рабочих органов и расширителей для увеличения диаметра скважины; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.5 - разрез В-В на фиг.1; на фиг.6 - разрез Г-Г на фиг.5; на фиг.7 - вид Д на фиг.6; 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, дополнительного труборазрушающего рабочего органа 2, расширителя 3 для увеличения диаметра скважины, дополнительного расширителя 4 для увеличения диаметра скважины и тягового элемента 5. В труборазрушающем рабочем органе 1 на осях 6, 7 установлены друг против друга два дисковых ножа 8, 9 для разрезания старого трубопровода 10, а в дополнительном труборазрушающем рабочем органе 2 на осях 11, 12 - два дисковых ножа 13, 14 (фиг.1). Все четыре дисковых ножа 8, 9, 13, 14 расположены в одной плоскости поперечного сечения, причем дисковые ножи 8,9 труборазрушающего рабочего органа 1 выступают за границу внутренней поверхности разрушаемого трубопровода 10 на величину, меньшую толщины его стенки, а дисковые ножи 13, 14 дополнительного труборазрушающего рабочего органа 2 выступают за границу внутренней поверхности разрушаемого трубопровода 10 на величину, большую толщины его стенки. Это позволяет разрушать старый трубопровод 10 с помощью его надрезания ножами 8, 9 с последующим полным разрезанием ножами 13, 14, обеспечивая разрушение старого трубопровода 10 меньшими усилиями. За дополнительным труборазрушающими рабочим органом 2 последовательно установлены и шарнирно соединены расширитель 3 для увеличения диаметра скважины и дополнительный расширитель 4 для увеличения диаметра скважины, выполненные сферической формы. Сферическое исполнение расширителей 3, 4 для увеличения диаметра скважины, в отличие от конического, позволяет избежать их возможного царапания о стенки старого трубопровода 10 при прохождении его изгибов и поворотов (фиг.8) вследствие отсутствия острых краев у таких расширителей. Это снизит усилия на протаскивание устройства и предотвратит его стопорение. Диаметр расширителя 3 для увеличения диаметра скважины равен 1,1-1,3 диаметра разрушаемого трубопровода 10, а диаметр дополнительного расширителя 4 для увеличения диаметра скважины равен 1,3-1,5 диаметра разрушаемого трубопровода 10. Если диаметры расширителей 3, 4 будут больше значений, указанных в данном интервале, то это приведет к существенному возрастанию усилий, затрачиваемых на расширение диаметра скважины и, соответственно, на протаскивание устройства. Диаметры расширителей 3, 4, значения которых меньше указанных в интервале, являются нецелесообразными. За расширителем 4 расположено приспособление 15 для крепления нового пластмассового трубопровода 16, выполненное в виде стакана. Труборазрушающие рабочие органы 1, 2, расширители 3, 4 и приспособление 15 последовательно соединены между собой шарнирами 17-20. Это позволяет улучшить маневренность устройства и проходить криволинейные участки старого трубопровода 10. Шарниры 17-20 крепятся к труборазрушающим рабочим органам 1, 2 и расширителям 3, 4 для увеличения диаметра скважины с помощью винтов 21 (фиг.2). Передняя часть труборазрушающего рабочего органа 1 через крюк 22 и тяговый элемент 5 соединена с лебедкой 23. Тяговый элемент 5 выполнен в виде троса с установленными на нем элементами 24 (фиг.5-7), в которых расположены по три равноудаленных друг от друга шарика 25-27 с возможностью вращения во всех направлениях. Это исключает перетирание тягового элемента 5 о стенки старого трубопровода 10 на его криволинейных участках, снижает усилия на протаскивание устройства за счет замены силы трения скольжения на силу трения качения и предотвращает его стопорение. Элементы 24 отделены друг от друга шайбами 28, выполненными из эластичного материала, например резины.
Устройство работает следующим образом.
Располагая в одном из приямков, устройство монтируют и заводят в старый трубопровод 10, предварительно соединив с приспособлением 15 для крепления нового пластмассового трубопровода 16 и пропущенным через старый трубопровод 10 тяговым элементом 5 с лебедкой 23. После включения лебедки 23 она с помощью тягового элемента 5 начинает статически (безударно) затягивать устройство в старый трубопровод 10. Двигаясь вперед, устройство надрезает старый трубопровод 10 дисковыми ножами 8, 9 и окончательно дорезает его дисковыми ножами 13, 14, разделяя на две части (фиг.3, 4), а также деформирует и вдавливает расширителями 3, 4 старый трубопровод 10 в грунт, одновременно затягивая новый пластмассовый трубопровод 16 по формируемой скважине (фиг.1).
В результате использования данного устройства можно осуществлять бестраншейную замену трубопроводов с изгибами до 90 градусов.
Предлагаемое устройство для бестраншейной замены трубопроводов обеспечит возможность бестраншейной замены криволинейных трубопроводов.