устройство для бестраншейной замены подземных трубопроводов

Формула изобретения

1. Устройство для бестраншейной замены подземных трубопроводов, содержащее ударный механизм, труборазрушающий орган, расширитель для увеличения скважины, вдавливания осколков разрушенной трубы в окружающий грунт и затягивания обсадной или новой трубы, натяжной трос, отличающееся тем, что труборазрушающий орган и расширитель свободно установлены относительно ударного механизма с возможностью непосредственного восприятия ударной нагрузки.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что труборазрушающий орган выполнен в виде конической втулки с по меньшей мере одним неподвижным ножом, размещенной на натяжном канате, присоединенном к ударному механизму.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что натяжной канат присоединен к ударному механизму посредством удлинителя.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что длина конической втулки равна или меньше длины удлинителя.

5. Устройство по пп.2 - 4, отличающееся тем, что угол конусности внутренней поверхности втулки, внутренней поверхности расширителя и головной части ударного механизма больше угла заклинивания.

6. Устройство по п.2, отличающееся тем, что внутренний диаметр основания конической втулки равен или больше внешнего диаметра головной части ударного механизма.

7. Устройство по пп.2 - 5, отличающееся тем, что головная часть ударного механизма выполнена сферической.

8. Устройство по пп.1 - 3, отличающееся тем, что расширитель установлен на головной части ударного механизма.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что диаметр основания втулки равен или больше диаметра передней части расширителя.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что передняя внешняя поверхность расширителя выполнена сферической.

11. Устройство по п.8, отличающееся тем, что расширитель спереди выполнен с выступом, снабженным кольцевым буртом и свободно размещенным внутри конической втулки, имеющей ответный кольцевой внутренний выступ.

12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что расширитель снабжен гильзой, размещенной между головной частью ударного механизма и расширителем, с по меньшей мере одним сквозным продольным каналом в стенке для пропускания натяжного троса и закрепления его сзади к затягиваемой трубе через фланец.

13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что постоянный контакт расширителя с ударным механизмом осуществляется посредством, например, резьбового соединения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительному производству и может быть использовано для бестраншейной замены подземных трубопроводов при ремонте и реконструкции подземных инженерных коммуникаций, особенно при замене из колодца в колодец старых заиленных, поврежденных трубопроводов.

Известно устройство (EP 0053480), содержащее протягиваемый через старую трубу цилиндрический ударный механизм с конической головной частью, на которой спереди расположено труборазрезающее приспособление с по меньшей мере одним неподвижным ножом, и расширителем, размещенным сзади, к которому прикрепляется затягиваемая новая труба.

Недостатком данного устройства является то, что конструкция такой формы имеет значительную длину и это делает невозможным монтаж и демонтаж ее в стартовом и приемном колодцах без значительных разрушений. Кроме того, при изгибах, а также разломах старых заиленных труб головка устройства может выйти из магистрали, образуя петлю на тянущем тросе, что приведет к его обрыву или остановке проходки.

Известно устройство (EP 0379707) аналогичного назначения, которое также имеет ударный движущий механизм, расположенное спереди труборазрезающее устройство с по меньшей мере одним ножом, размещенный сзади расширитель для крепления затягиваемой трубы. Устройство направляется натяжным тросом. Разрезающее устройств выполнено в виде режущего калибра, несущего цилиндрические укороченные по отношению к ударному механизму ножи и посредством шарнирного соединения соединенного с конической вершиной ударного механизма.

Существенным недостатком данного устройства являются неблагоприятные условия передачи ударной нагрузки на режущее приспособление из-за наличия шарнирного приспособления, которое помогает только погружению и извлечению устройства из рабочих приямков, но резко ухудшает надежность передачи ударной нагрузки на ножи. Кроме того, фиксация ножей в калибре посредством штифтов также не обеспечивает достаточной надежности и долговечности работы устройства.

Технической задачей, решаемой данным изобретением, является повышение надежности при расширении технологических возможностей устройства путем обеспечения его использования как при замене протяженных магистральных трубопроводов, так и в стесненных условиях замены отрезков труб из канализационных колодцев без их разрушения.

Поставленная задача решается тем, что в пневматическом устройстве для бестраншейной замены подземных трубопроводов, содержащем ударный механизм, труборазрушающий орган, расширитель для увеличения скважины, вдавливания осколков разрушенной трубы в окружающий грунт и затягивания обсадной или новой трубы, натяжной трос, труборазрушающий орган и расширитель свободно установлены относительно ударного механизма с возможностью непосредственного восприятия ударной нагрузки. Это позволяет при необходимости легко рассоединить труборазрушающий орган с ударным механизмом, например при размещении или извлечении из узкого колодца или при замене режущего органа, обеспечивая надежную передачу ударного импульса.

Целесообразно выполнить труборазрушающий орган в виде конической втулки с по меньшей мере одним неподвижным ножом, размещенной на натяжном канате, присоединенном к ударному механизму. Это позволит улучшить условия передачи ударной нагрузки на режущий орган и прохождение заиленных участков.

Целесообразно натяжной канат присоединить к ударному механизму посредством удлинителя, это даст возможность повысить точность проходки разрушенных участков заменяемого трубопровода, уменьшив возможность "рыскания" устройства.

Выполнение длины конической втулки равной или меньшей длины удлинителя позволяет вывести место присоединения троса к удлинителю из зоны разрушения старой трубы и даст возможность избежать отрицательного влияния осколков разрушаемой трубы на трос, повысить точность проходки разрушенного участка заменяемого трубопровода, уменьшив возможность "рыскания" устройства.

Угол конусности внутренней поверхности втулки и внутренней поверхности расширителя целесообразно выполнить больше угла заклинивания, это исключит возможность заклинивания соприкасающихся поверхностей.

Выполнение внутреннего диаметра основания конической втулки равным или большим внешнего диаметра головной части ударного механизма улучшит условия передачи ударной нагрузки на труборазрушающий орган.

Еще лучший эффект может быть получен при выполнении головной части ударного механизма сферической. Целесообразно расширитель установить на головной части ударного механизма. Это позволит избежать растягивающих напряжений, отрицательно воздействующих на корпус ударного механизма, уменьшить габаритные размеры устройства и облегчить работу в стесненных условиях.

Если диаметр основания конической втулки выполнить равным или большим диаметра передней части расширителя, это улучшит условия передачи ударной нагрузки на труборазрушающий орган.

Эффект усилится, если выполнить переднюю поверхность расширителя сферической.

Надежность соединения расширителя с конической втулкой увеличится, если расширитель спереди выполнить с выступом, снабженным кольцевым буртом, и свободно разместить внутри конической втулки, имеющей ответный кольцевой внутренний выступ.

Целесообразно в случае замены трубопровода большой длины для обеспечения сохранности стыков и облегчения работы устройства расширитель снабдить гильзой, размещенной между головной частью ударного механизма и расширителем, с по меньшей мере одним сквозным продольным каналом в стенке для пропускания натяжного троса и закрепления его сзади к затягиваемой трубе через фланец.

Целесообразно обеспечить постоянный контакт расширителя с ударным механизмом посредством, например, резьбового соединения.

На фиг. 1 изображено устройство с коническим выполнением головной части ударного механизма; на фиг. 2 - устройство со сферической формой выполнения головной части ударного механизма; на фиг. 3 - устройство с коническим выполнением головной части ударного механизма и присоединением натяжного троса к ударному механизму посредством удлинителя; на фиг. 4 - устройство со сферической формой выполнения головной части ударного механизма и присоединением натяжного троса к ударному механизму посредством удлинителя; на фиг. 5 - устройство с расширителем, размещенным на передней части ударного механизма; на фиг. 6 - устройство с вариантом выполнения соединения конической втулки и расширителя; на фиг. 7 - устройство с пропущенным через гильзу расширителя натяжным тросом, закрепленным сзади к затягиваемой трубе через фланец.

Устройство для бестраншейной замены состоит из ударного механизма 1, труборазрушающего органа 2, представляющего собой коническую втулку 3 с по меньшей мере одним неподвижным ножом 4, свободно установленную на тросе 5, присоединенном к ударному механизму 1 посредством соединения 6. Головная часть 7 ударного механизма 1 может быть выполнена конической (фиг.1, 3) или сферической формы (фиг.2, 4). Трос 5 может крепиться непосредственно к ударному механизму 1 или посредством удлинителя 8. Расширитель 9 размещен на ударном механизме 1 ближе к заднему концу (фиг.1, 3) или на головной части 7 (фиг. 5-7). Расширитель 9 осуществляет расширение скважины 10, вдавливание осколков 11 в окружающий грунт 12 и затягивание новой трубы 13 по вновь образованной скважине 14. Коническая втулка 3 может быть снабжена внутренним кольцевым выступом 15, в котором свободно размещен выступ 16 расширителя 9 (фиг.6).

Устройство работает следующим образом. Размещенное в заменяемой трубе 10 устройство труборазрушающим органом 2 разрушает старую трубу 10, расширителем 9 вдавливает осколки 11 в окружающий грунт 12 и затягивает новую трубу 13 по вновь образованной скважине 14. Свободное размещение труборазрушающего органа 2 на натяжном тросе 5 (фиг.1, 2) или на удлинителе 8 (фиг.3 и 5) позволяет легко разместить устройство в стесненных условиях канализационных колодцев без необходимости их увеличения. Под действием усилия, передаваемого натяжным тросом 5 от лебедки, и ударной нагрузки, передаваемой при работе ударного механизма 1 на труборазрушающий орган 2, устройство движется вперед, затягивая за собой новую трубу.

Конструктивное выполнение контактирующих поверхностей конической втулки 3 и головной части 7 ударного механизма (фиг.1-4) или расширителя 9 (фиг. 5-7) обеспечивают эффективную передачу ударной энергии без опасности заклинивания. Устройство не движется, если не натянут трос 5, т.к. при этом не обеспечивается его постоянный контакт с работающим ударным механизмом 1. В случае замены старой трубы с большими повреждениями целесообразно использовать удлинитель 8, который позволяет сохранить направление замены и избежать выхода устройства из старого трубопровода 10, а также обрыв троса и остановки процесса. Однако в случае замены коротких отрезков его использование менее целесообразно, т.к. его использование несколько увеличивает общую длину устройства.

При замене достаточно длинных трубопроводов или трубопроводов большого диаметра целесообразно использовать более сложное соединение конической втулки 3 и расширителя 9. На фиг. 6 представлен вариант такого соединения. Сохраняя основное достоинство - свободное размещение конической втулки 3 на натяжном тросе 5 и эффективную передачу ударной энергии от ударного механизма 1 на труборазрезающий орган 2, предлагаемое соединение позволяет увеличить надежность их контакта и сохранность места присоединения натяжного троса 5 к ударному механизму 1.

Другим вариантом выполнения устройства при затягивании длинных трубопроводов является вариант, представленный на фиг.7. В этом случае натяжной трос 5 используется не только как направляющий для движения устройства, но и как дополнительная тяга для затягиваемой новой трубы 13. Трос 5 пропускается через гильзу 14, размещенную между головной частью 7 ударного механизма и расширителем 9, в которой выполнено отверстие 15, и закрепляется к затягиваемой трубе 13 через фланец 16. При наращивании секций фланец 16 соответственно перестанавливается на следующую секцию.

После окончания работ устройство легко извлекается из скважины благодаря тому, что в нерабочем состоянии все составляющие рассоединяются без применения усилия.