устройство для уплотнения грунта в траншее под трубопроводом

Формула изобретения

Устройство для уплотнения грунта в траншее под трубопроводом при ремонте, содержащее в качестве базовой машины одноковшовый экскаватор, рабочее оборудование которого является источником уплотняющих движений, прикрепленный к его рукояти механизм передачи уплотняющих движений к грунту, и рабочий орган с уплотняющей плитой, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным рабочим органом с уплотняющей плитой, а механизм передачи уплотняющих движений к грунту выполнен в виде цилиндрической скалки, прикрепленной к рукояти экскаватора, и имеющей на нижнем конце вилку, с ушками которой соединено седло, причем скалка подвижно охвачена стаканом с ушками на его верхнем конце, несущим коромысло с тягами, при этом рабочие органы выполнены в виде двух противоположно расположенных, имеющих на концах уплотняющие плиты двуплечих рычагов, шарнирно соединенных с ушками вилки посредством общей оси, при этом рычаги шарнирно соединены с тягами коромысла, а ушки стакана шарнирно соединены с серьгой рукояти экскаватора посредством тяги.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области ремонта подземных трубопроводов и может быть использовано для уплотнения грунта по бокам и под трубопроводом преимущественно большого диаметра при его ремонте с подкопом.

До настоящего времени трубопроводы после ремонта закапываются без предварительного уплотнения грунта вокруг трубопровода.

Необходимость проведения операции уплотнения доказывают нижеперечисленные факторы:

1. При ведении капитального ремонта с подкопом трубопровод с одной стороны котлована постоянно опирается на жесткую земляную призму, а на противоположной стороне нитка трубопровода ложится на свеженасыпанный грунт с пустотами под трубопроводом. Естественно, при таких условиях трубопровод, уложенный на свеженасыпанный грунт, опускается ниже проектного положения, изгибая нитку трубопровода и вызывая повышенное напряжение в нем, особенно вокруг поперечного шва. Зафиксированы случаи прорыва нефти в местах расположения поперечных швов трубопровода.

2. Согласно “Табелю технического оснащения служб капитального ремонта магистральных нефтепроводов” РД 39-00147105-011-97, при ремонте с подкопом трубопровода диаметром 1220 мм для поддержания трубопровода закладываются три дорогостоящих мощных (285 кВт) трубоукладчика типа "Комацу-Д 355 С". Согласно РД 39-00147105-016-98, в случае применения устройства для уплотнения грунта предусматривается применение только двух (аналогичных) трубоукладчиков. Так что введение операции подкопа не приводит к дополнительным расходам. Тем более мощность базового экскаватора предлагаемого устройства для уплотнения всего 98 кВт.

3. Неуплотненный грунт со временем оседает и сдирает изоляционное покрытие по бокам трубопровода.

4. Трубопровод окажется ниже проектной отметки.

Известно “Устройство для уплотнения грунта в траншее при укладке трубопровода” (см. А.С. СССР №1520185 А1, МПК Е 02 D 3/046, 1989 г.), [1], содержащее источник уплотняющих движений, базовую машину, несущую источник уплотняющих движений, механизм передачи уплотняющих движений к грунту.

Источник уплотняющих движений выполнен в виде возбудителя колебаний в вертикальной плоскости. Механизм передачи уплотняющих движений состоит из стакана, соединенного с возбудителем колебания и коромысла, шарнирно соединенного со стаканом. К концам коромысла прикреплены два вертикально расположенных рабочих органа, выполненных в виде вертикальных стоек с уплотняющими плитами на конце. Конструкция крепления уплотняющей плиты позволяет ее прикрепить под углом.

Однако указанное устройство [1] рассчитано для уплотнения грунта, расположенного по бокам трубопровода только при его строительстве, когда трубопровод ложится на жесткий грунт.

Такое устройство [1] не может уплотнять грунт, находящийся под трубопроводом, и гарантированно устранять пустоты под трубопроводом, которые образуются во время свободной засыпки. Метод расположения уплотняющей плиты под углом не решает вопрос уплотнения грунта под трубопроводом большого диаметра, так как из-за значительных нагрузок, направленных перпендикулярно стойке рабочего органа, механизм передачи уплотняющих движений получается чрезвычайно массивным и соответствующий ему источник уплотняющих движений (вибратор) также получается не практично громоздким.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для уплотнения грунта в траншее под трубопроводом при ремонте (см. Патент ЕПВ 0220373 А2, МПК Е 02 D 3/074, 6.05.1987 г.), [2], содержащее в качестве базовой машины одноковшовый экскаватор, рабочее оборудование которого является источником уплотняющих движений, прикрепленный к его рукояти механизм передачи уплотняющих движений к грунту и рабочий орган с уплотняющей плитой.

Недостатком устройства для уплотнения грунта в траншее под трубопроводом [2], выбранным в качестве прототипа, является то, что оно рассчитано для уплотнения грунта, расположенного по бокам трубопровода, только при его строительстве, когда трубопровод ложится на жесткий грунт, это устройство не может уплотнять грунт, находящийся под трубопроводом, и устранять пустоты под трубопроводом, которые образуются во время свободной засыпки.

Технической задачей предлагаемого устройства для уплотнения грунта в траншее под трубопроводом при ремонте является достижение гарантированного уплотнения грунта под трубопроводом преимущественно большого диаметра (свыше 820 мм, а также 1020...1220 мм) и ликвидация пустот под трубопроводом, которые остаются после свободной засыпки.

Для достижения названного технического результата в предлагаемом устройстве для уплотнения грунта в траншее под трубопроводом при ремонте, содержащем в качестве базовой машины одноковшовый экскаватор, рабочее оборудование которого является источником уплотняющих движений, прикрепленный к его рукояти механизм передачи уплотняющих движений к грунту и рабочий орган с уплотняющей плитой, в отличие от прототипа оно снабжено дополнительным рабочим органом с уплотняющей плитой, а механизм передачи уплотняющих движений к грунту выполнен в виде цилиндрической скалки, прикрепленной к рукояти экскаватора и имеющей на нижнем конце вилку, с ушками которой соединено седло, причем скалка подвижно охвачена стаканом с ушками на его верхнем конце, несущим коромысло с тягами, при этом рабочие органы выполнены в виде двух противоположно расположенных, имеющих на концах уплотняющие плиты двуплечих рычагов, шарнирно соединенных с ушками вилки посредством общей оси, при этом рычаги шарнирно соединены с тягами коромысла, а ушки стакана шарнирно соединены с серьгой рукояти экскаватора посредством тяги под некоторым углом, что обеспечивает уплотнение грунта, находящегося под трубопроводом.

Введение в технологию операции уплотнения позволяет:

- вести ремонт трубопроводов с подкопом двумя трубоукладчиками вместо традиционных трех;

- устраняется появление опасного напряженного состояния трубопровода во время ведения ремонта;

- устраняется порча изоляции отремонтированного трубопровода из-за оседания прилегающих к трубопроводу грунтов.

Предлагаемое устройство для уплотнения грунта в траншее при ремонте трубопроводов иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-3.

На фиг.1 показан общий вид устройства для уплотнения грунта в траншее при ремонте трубопроводов; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1.

Заявляемое устройство для уплотнения грунта в траншее при ремонте трубопроводов состоит из одноковшового экскаватора 1 (фиг.1), рабочее оборудование 2 которого служит как источник уплотняющих движений, механизма передачи уплотняющих движений 3 к грунту, который прикрепляется к рукояти 4 рабочего оборудования при помощи цилиндрической скалки 5 и переходника 6. Скалка 5 несет расположенную на ее нижнем конце вилку 7, к ушкам которой шарнирно присоединено седло 8. К этим же ушкам посредством общей оси 9 присоединены два рабочих органа, выполненных в виде двухплечих рычагов 10 с уплотняющими плитами 11 на концах. Скалку 5 подвижно по оси охватывает стакан 12, с ушками 13 на его верхнем конце, которые соединены с серьгой 14 экскаватора 1 посредством тяги 15. Наружный диаметр стакана 12 охвачен отверстием коромысла 16 для ограничения от перемещения по оси стакана 12 гайкой 17 (фиг.2).

Переходник 6 представляет собой коробку, в которую заводится конец рукояти 4 и прикрепляется к ней двумя конусными втулками 18, стягиваемыми болтом 19. Такая сложная конструкция соединения вызвана тем, что невозможно выставить отверстие переходника 6 соосно с отверстием рукояти 4.

От разворота рукоять 4 ограничивается упором 20, который прижимает рукоять к опоре 21 болтами 22. К фланцу переходника 6 крепится фланец 23 втулки 24 через распорку 25, а сама втулка 24 неподвижно соединена со скалкой 5.

Для ориентирования положения рабочего органа относительно трубопровода 26 предусмотрен подпружиненный указатель 27 положения рабочего органа по высоте и указатель 28 по горизонтали.

Для определения исходного положения рабочего оборудования 2 перед началом работы при каждом цикле и для определения величины разворота стрелы к раме экскаватора 1 прикреплена неподвижная планка 29, а к кабине прикреплена подвижная стрелка 30, гидроцилиндр 31.

На концах коромысла 16 шарнирно смонтированы тяги 32, вторые концы которых также шарнирно соединены с двуплечими рычагами 10.

Устройство работает следующим образом.

Экскаватор 1 выставляют относительно трубопровода 26, подводя указатель 28 к трубопроводу, как показано на фиг.1, а угловое исходное положение рабочего оборудования 2 экскаватора 1 выставляют по разметке на неподвижной планке 29. После этого рукоять 4 вместе с уплотняющими плитами 11 опускают вертикально вниз до соприкосновения указателя 27 с трубопроводом 26, затем гидроцилиндром 31 опускают коромысло 16, перемещая уплотняющие плиты 11 под трубопроводное пространство.

Возвратив коромысло 16 в исходное положение, выводят уплотняющую плиту 11 из-под трубопроводного пространства, а, поднимая рукоять 4 вверх, выводят уплотняющие плиты 11 из грунта. После этого рабочее оборудование 2 разворачивают на заданный на неподвижной планке 29 угол. Цикл повторяется.

Источники информации, принятые во внимание

1. Авторское свидетельство СССР №1520185 А1, МПК Е 02 D 3/046, 1989 г.

2. Патент ЕПВ №0220373 А2, МПК Е 02 D 3/074, 6.05.1987 г.