устройство для извлечения металлических труб из грунта

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ ИЗ ГРУНТА, содержащее ударный узел с закрепленной на его передней части втулкой для установки ударного узла на извлекаемой трубе, отличающееся тем, что оно снабжено стяжкой, охватывающей корпус ударного узла и извлекаемую трубу, а втулка частью своей поверхности размещена в окне, образованном в стенке трубы, при этом наружная поверхность втулки выполнена цилиндрической или в виде двух конических поверхностей, обращенных одна к другой большими основаниями, с наружным диаметром, превышающим толщину стенки извлекаемой трубы.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что втулка установлена под углом к продольной оси ударного узла.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительной стяжкой, смещенной относительно основной и охватывающей втулку и извлекаемую трубу.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительной и горной технике и может быть применено для извлечения из грунта металлических труб, использованных, например, при возведении подпорных стенок или конструкций типа "стена" в грунте, при сооружении водозаборных скважин, подземном выщелачивании полезных ископаемых (серы, соли, металлов).

Известно устройству по патенту ФРГ N 1634245 для выдергивания обсадной трубы при формовании набивных свай, которое выполнено в виде выступающих радиально на извлекаемой трубе кулаков, расположенных по периметру трубы в нескольких плоскостях, смещенных по ее длине. Кольцевой хомут выполнен по внутренней кромке с выемками, при этом между кулачками и хомутом выполнен зазор, позволяющий беспрепятственно монтировать кулачки на извлекаемой трубе. Хомут состоит из жестко связанных между собой элементов. Извлечение трубы из скважины происходит за счет гидравлических цилиндров, опирающихся через двутавр на поверхность земли, а через шток в горизонтальные пластины.

Устройство создает статическую вертикальную силу, которая за счет сил трения передается на боковую поверхность извлекаемой трубы. Недостатками известного устройства являются: а) приложение силы вне извлекаемой трубы, в связи с чем часть ее теряется при передаче через кулачки и иные элементы конструкции; б) часть усилия тратится на зажим кулачков и радиальную деформацию трубы; в) для извлечения трубы используются патенциальные силы и силы трения, которые составляют от нормальных примерно 30% г) сложная конструкция, т. к. необходимы кулачки и различные распорки, передающие усилие от гидравлического силового элемента на кулачок.

Наиболее близким аналогом является устройство, использующее ударное воздействие на извлекаемую трубу, направленное от забоя. Сущность его в использовании пневмопробойника в качестве ударного узла, для чего на его передней части закреплена втулка, которая посредством тяг закреплена к извлекаемой трубе (см. например, "Рекомендации по применению пневмопробойников в строительном производстве", -М. Министерство строительства СССР, 1978, с. 44-45). Недостатком известного устройства является небольшая эффективность при извлечении труб, пролежавших длительное время в грунте, когда поверхность трубы прочно сцепляется с грунтом за счет химического взаимодействия металла с элементами, находящимися в грунте.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение эффективности процесса извлечения трубы из грунта, т.е. увеличение диаметра или длины извлекаемой трубы и скорости ее извлечения.

Это достигается за счет того, что устройство, состоящее из ударного узла с закрепленной на его передней части втулкой для установки ударного узла на извлекаемой трубе, снабжается стяжкой, охватывающей корпус ударного узла и извлекаемую трубу, а втулка частью своей поверхности размещена в окне, образованном в стенке трубы, при этом наружная поверхность втулки выполняется цилиндрической или в виде конических поверхностей, обращенных друг к другу основаниями с наружным диаметром, превышающим толщину извлекаемой трубы. Такое выполнение конструкции позволяет создавать динамическую силу, направленную в продольном направлении, и одновременно создавать момент, изгибающий извлекаемую трубу.

Целесообразно втулку устанавливать к продольной оси ударного узла под углом, что позволяет передавать извлекаемой трубе тангенциальный импульс, способствующий снижению сцепления трубы с грунтом.

Целесообразно устройство снабжать дополнительной стяжкой, смещенной относительно основной и охватывающей втулку и извлекаемую трубу. Такое выполнение конструкции устройства позволяет исключить раскачивание ударного узла относительно извлекаемой трубы, т.е. более эффективно передавать ударный импульс от ударного узла к трубе.

Сущность предлагаемого устройства для извлечения металлических труб из грунта иллюстрируется фиг. 1-7.

В извлекаемой трубе 1 выполняется окно 2, в которое монтируется втулка 6, закрепленная на передней части ударного узла 5. Затем тросовой петлей 7 или стяжками 8 прижимают ударный узел 5 к боковой поверхности извлекаемой трубы 1. Подавая сжатый воздух в ударный узел 5, создают ударные импульсы, благодаря которому возникает вертикальная сила, извлекающая трубу 1 из грунта.

При выполнении окна 2 коническим повышается эффективность передачи ударного импульса от ударного узла 5 к извлекаемой трубе 1. Это объясняется тем, что при монтаже ударного узла 5 к трубе 1 выбираются зазоры между втулкой 6 и трубой 1 (в случае выполнения окна 2 цилиндрическим всегда будет зазор между втулкой 6 и стенками окна 2). Отсутствие зазора обеспечивает постоянный контакт втулки 6 со стенками окна 2, в результате чего улучшается коэффициент передачи ударного импульса. В случае выполнения окна 2 с конической стенкой появляется возможность, используя реверс, изменять направление ударного импульса, передаваемого на трубу для разрушения сцепления трубы 1 с грунтом.

При монтаже ударных узлов 5 под наклонным к продольной оси извлекаемой трубы 1 возникает тангенциальная составляющая, которая одновременно с извлечением трубы 1, вращает ее. Как известно касательные напряжения меньше нормальных, поэтому тангенциальные силы способствуют более быстрому разрушению сил сцепления между боковой поверхностью извлекаемой трубы 1 и грунтом, что, в конечном счете, способствует извлечению трубы из грунта.

При выполнении на трубе 1 окна 2 с коническими стенками 4 возникает при ударах сила, направленная поперек извлекаемой трубы 1, поэтому, в этом случае, целесообразно, тросовую петлю 7 или стяжку 8 размещать на втулке 6 или использовать несколько петель 7 или стяжек 8, смещенных друг относительно друга вдоль продольной оси ударного узла 5.

Для повышения эффективности извлечения труб 1 из грунта целесообразно использование нескольких ударных узлов (см.фиг.4). В случае синхронизации ударов, что чрезвычайно сложно, будет получен двойной по величине импульс (при отсутствии синхронизации двойной импульс будет образовываться по вероятностному закону).

На извлекаемую трубу 1 будет воздействовать повышенная частота ударных импульсов. Кроме этих количественных факторов, возникает еще и дополнительный фактор, связанный с появлением изгибающих моментов, которые раскачивают извлекаемую трубу 1, способствуя снижению сцепления ее с грунтом, что, в конечном случае, повышает эффективность извлечения трубы.

Возможно размещение ударных узлов 5 со смещением вдоль продольной оси извлекаемой трубы 1 (см.фиг.4,6,7). Это целесообразно в двух случаях когда: а) диаметр трубы 1 мал и, с точки зрения прочности трубы, невозможно в одном сечении закрепить два (или более) ударных узла 5; б) специально размещают ударные узлы 5 таким образом, чтобы увеличить величину изгибающего момента. Это целесообразно использовать тогда, когда для извлечения трубы необходимо прилагать значительные усилия.

Нужно отметить, что возможно использование инвентарных приспособлений в виде отрезка трубы (прутка) с выфрезерованными окнами 2, которое в нижней части прикрепляется (сваркой или на резьбе) к извлекаемой трубе 1. Суть работы предложенной конструкции не изменится, однако операции будут разнесены во времени, т.е. сначала в условиях мастерских собирается инвентарное приспособление, а при приезде на промышленную площадку необходимо прикрепить его к извлекаемой трубе. В описанных выше вариантах все операции осуществляются непосредственно на производственной площадке.

Применение предлагаемого устройства для извлечения труб, погруженных в грунт, позволит повысить эффективность извлечения особенно труб большого диаметра.