Способ бестраншейной замены трубопроводов и устройство для его реализации

 

Использование: замена и ремонт подземных трубопроводов. Сущность изобретения: при бестраншейной замене трубопровода во входном приямке собирают из блоков рабочий орган, центрируют его относительно удаляемого трубопровода и протягивают в приемный приямок. Одновременно рабочий орган затягивает новый трубопровод. Изобретение повышает надежность и точность прокладки. 2 с. и 24 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к строительному производству и может быть использовано для бестраншейной замены подземных трубопроводов при ремонте и реконструкции подземных инженерных коммуникаций.

Известен способ и устройство для замены трубопроводов (EP 0216100), согласно которому разрушают старый трубопровод режущими ножами, размещенными в передней части устройства, осколки запрессовывают в окружающий грунт корпусом и затягивают присоединенную к хвостовой части новую трубу. Согласно этому способу и конструкционному решению устройство направляется по старой трубе с помощью троса.

Недостатком способа и устройства является значительная длина всего устройства, необходимость его монтажа в специальном месте (цехе, мастерской), невозможность гарантирования точности затягивания новой трубы по старой в связи с большим соотношением длины захода в старую трубу и общей длины устройства, что позволяет устройству в случае наличия разрывов и неоднородности стенок старой трубы вообще изменить траекторию нового трубопровода (из-за возможного рыскания подвижных ножей). Необходимость выполнения больших приямков (по длине), невозможность выполнения замены в стесненных условиях.

Известно также устройство для замены трубопроводов, включающее ударный узел и размещенный на нем расширитель с режущими ножами. Способ разрушения и затягивания аналогичен предыдущему - ножами разрезается труба, расширителем раздвигаются и втрамбовываются осколки и затягивается новая труба. Это устройство по сравнению с аналогом имеет лучшее соотношение заходной части и общей длины устройства, поэтому центровка осуществляется лучше, однако эффект "рыскания" также присутствует из-за недостаточной центровки устройства относительно старой трубы. Кроме того, устройство имеет большую длину и особенности конструкции требуют его сборку в специальном месте. Для использования необходимы объемные стартовые и приемные памятки, а в стесненных условиях это устройство практически не применимо.

Технической задачей, решаемой изобретением, является повышение точности и надежности прокладки нового трубопровода, расширение технологических возможностей способа и устройства путем обеспечения возможности использования в стесненных городских условиях.

Поставленная задача решается тем, что в способе бестраншейной замены трубопроводов, включающем пропускание по старому трубопроводу из входного приямка в приемный рабочего органа, состоящего из сборно-разборных узлов, и затягивание за ним нового трубопровода, перед пропусканием рабочего органа по старому трубопроводу производят центровку рабочего органа относительно старого трубопровода. Это позволяет повысить точность прокладки нового трубопровода. Целесообразно центровку рабочего органа относительно старой трубы осуществлять последовательным введением в старую трубку узлов рабочего органа. Последовательное введение в старую трубу узлов рабочего органа обеспечивает возможность проведения работ из приямков меньших размеров, что очень важно в стесненных городских условиях.

При последовательном введении в старую трубу узлов рабочего органа целесообразно производить их сборку. Это также способствует облегчению выполнения работ в стесненных условиях. Выполнение сборки узлов рабочего органа во входном приямке также обеспечивает выполнение работ из приямков меньших размеров.

Целесообразно разборку узлов рабочего органа производить в приемном приямке, что приводит к уменьшению размеров приемного приямка.

Выполнение нового трубопровода из сборных секций обеспечивает возможность работы из приямков малой величины. Выполнение сборки секций нового трубопровода по мере их затягивания рабочим органом способствует расширению технологических возможностей способа, так как позволяет выполнять работы из малых приямков.

Использование в качестве входного и приемного приямков, установленных на трассе заменяемого трубопровода колодцев, позволяет исключить земляные работы, то есть расширяет технологические возможности способа.

Выполнение сборки секций нового трубопровода без остановки рабочего органа повышает производительность замены трубопровода. Целесообразно после присоединения очередной секции нового трубопровода производить ее подтяжку к рабочему органу с помощью тяги, что повышает надежность процесса замены трубопровода.

Использование в качестве приемного приямка колодца, размещенного за соседним с входным колодцем, повышает производительность процесса замены, так как уменьшается время на сборку и разборку узлов рабочего органа.

В устройстве для реализации способа бестраншейной замены трубопроводов поставленная задача решается тем, что оно включает перемещаемый вдоль старого трубопровода рабочий орган и соединенную с ним новую трубу, причем рабочий орган состоит из отдельных узлов, выполненных сборно-разборными с возможностью центровки относительно друг друга и относительно старого трубопровода, приспособленных для взаимной сборки-разборки в стесненных условиях. Такое выполнение расширяет технологические возможности способа и устройства, повышает точность прокладки нового трубопровода.

Целесообразно рабочий орган выполнить состоящим из пневмоударного движителя, направляющей насадки и расширителя. Такое выполнение рабочего органа обеспечивает его удобную сборку-разборку в стесненных условиях колодцев и надежную центровку в старой трубе и относительно узлов. Целесообразно снабдить рабочий орган штифтами (пальцами) для удобного и надежного присоединения к рабочему органу новой трубы и ее отсоединения от рабочего органа, что обеспечивает работу в стесненных условиях. Целесообразно также присоединять направляющую насадку к носовой части движителя или резьбы, что обеспечивает надежную центровку насадки и движителя и удобную сборку-разборку, что делает возможным работу в стесненных условиях.

Целесообразно направляющую насадку выполнить сборно-разборной по длине - это обеспечивает возможность работы в стесненных условиях. Целесообразно направляющую насадку выполнить с продольными ребрами. Такое выполнение повышает точность прокладки нового трубопровода, особенно когда старый трубопровод заполнен грунтом или илом, так как насадка с продольными ребрами способствует перепусканию грунта между ребрами.

Целесообразно направляющую насадку выполнять с режущими кольцами в своей носовой части и продольными тягами. Такое выполнение повышает точность прокладки нового трубопровода в тех случаях, когда старый трубопровод заполнен грунтом или илом, так как наличие режущего кольца способствует перепусканию грунта от носовой части насадки между тягами к расширяющему конуса расширителя.

Целесообразно присоединять расширитель к носовой части движителя с помощью конуса, что обеспечивает хорошую их взаимную центровку, то есть повышает точность прокладки нового трубопровода. Целесообразно расширитель присоединять к носовой части движителя с помощью несамотормозаклинивающегося конуса. Такое заполнение обеспечивает возможность работы в стесненных условиях, то есть облегчает разборку движителя и расширителя в колодце. Целесообразно расширитель выполнять с конической носовой частью, на которой установлены режущие ножи, и цилиндрической юбкой. Коническая носовая часть с установленными на ней режущими ножами расширяет технологические возможности и надежность прокладки нового трубопровода, так как позволяет разрушать стальные трубопроводы, а цилиндрическая юбка предохраняет место крепления новой трубы к расширителю и способствует повышению точности прокладки. Целесообразно расширитель снабжать упругим элементом и переходной втулкой для крепления нового трубопровода. Это повышает надежность прокладки нового трубопровода, так как снижает ударные нагрузки на новый трубопровод от движителя.

Целесообразно движитель снабжать страховочным тросом, присоединенным к хвостовой части движения. Наличие страховочного троса повышает надежность прокладки нового трубопровода, так как обеспечивает возможность замены движителя при его поломке под землей. Целесообразно снабжать рабочий орган упорным фланцем, установленным на страховочном тросе. Такое выполнение позволяет повысить надежность прокладки нового трубопровода. Фланец устанавливается на заднем торце нового трубопровода, присоединяется к страховочному тросу и препятствует рассоединению секций нового трубопровода.

Целесообразно упорный фланец снабжать натяжным устройством, например винтовым, для повышения надежности прокладки нового трубопровода.

На фиг. 1 изображен старый трубопровод 1 с введенной в него из входного приямка 2 частью 3 центрующей насадки; на фиг. 2 - старый трубопровод 1 с введенной в него из входного приямка 2 центрирующей насадкой, собранной из частей 3 и 4; на фиг. 3 - старый трубопровод 1 с введенными в него центрирующей насадкой, собранной из частей 3 и 4, и присоединенной к ней расширяющей насадкой 5; на фиг. 4 - старый трубопровод 1 с введенной в него центрирующей насадкой, расширяющей насадкой 5 и присоединенный к ним ударный узел 6; на фиг. 5 - старый трубопровод 1, центрирующая насадка, расширитель 5, движитель 6 и присоединенная к ним секция 7 нового трубопровода в момент начала пропускания рабочего органа по старому трубопроводу; на фиг. 6 - момент выхода в приемный приямок 8 части 3 центрирующей насадки; на фиг. 7 - момент выхода в приемный приямок 8 части 4 центрирующей насадки; на фиг. 8 - момент выхода в приемный приямок 8 расширителя 5 и отсоединение от него движителя 6; на фиг. 9 - отсоединение расширителя 5 от нового трубопровода 9; на фиг. 10 - продольный разрез устройства в сборе; на фиг. 11 - продольной разрез устройства с насадкой, снабженной продольными ребрами и присоединенной к расширителю с помощью конуса; на фиг. 12 - поперечный разрез А-А на фиг. 11; на фиг. 13 - продольный разрез устройства с насадкой, выполненной с кольцевыми ножами и тягами, насадка соединена с движителем с помощью конуса; на фиг. 14 - поперечный разрез Б-Б на фиг. 13; на фиг. 15 - продольный разрез устройства, в котором расширитель снабжен режущими ребрами, упругим элементом и переходной втулкой; на фиг. 16 - продольный разрез другого варианта устройства с упругим элементом и переходной втулкой.

Предлагаемый способ и устройство реализуются следующим образом.

Во входной приямок (колодец) 2 (фиг. 1) опускается часть 3 (фиг. 1) (часть 3 на фиг. 10) центрирующей насадки, которую вводят в старый трубопровод 1. Далее во входной приямок (колодец) 2 (фиг. 2) опускают часть 4 (фиг. 2) (часть 4 на фиг. 10) центрирующей насадки и присоединяют ее к части 3 (фиг. 2) (часть 3 на фиг. 10) с помощью резьбы 5 (фиг. 10) и вводят собранную насадку в старый трубопровод 1 (фиг. 2). Затем опускают в колодец 2 (фиг. 3) расширитель 6 (фиг. 3) (поз. 6 на фиг. 10), присоединяют его к направляющей насадке с помощью резьбы 7 (фиг. 10) и всю конструкцию вводят в старый трубопровод 1 (фиг. 3). Затем опускают в колодец 2 (фиг. 4) движитель 8 (фиг. 4) (поз. 8 фиг. 10), присоединяют его к расширителю 6 (фиг. 4) (поз. 6 на фиг. 10) с помощью конуса 9 (фиг. 4) (поз. 9 на фиг. 10). Подачей сжатого воздуха по воздуховоду 10 (фиг. 5) (поз. 10 на фиг. 10) запускают в работу движитель 8 (фиг. 5) (поз. 8 на фиг. 10), и все устройство начинает движение по старой трубе 1 (фиг. 5) до тех пор, пока расширитель 6 (фиг. 5) (поз. 6 на фиг. 10) не войдет в старую трубу. Для увеличения скорости перемещения устройства по старой трубе его подтягивают лебедкой с помощью предварительно пропущенного по старой трубе троса 11. Части (узлы) устройства надежно отцентрованы друг относительно друга и относительно старый трубы.

Устройство останавливают и к расширителю 6 (фиг. 3) (поз. 6 на фиг. 10) с помощью пальцев 12 (фиг. 10) присоединяют первую секцию 13 (фиг. 5) (поз 13 на фиг. 10) нового трубопровода. После присоединения секции 13 нового трубопровода устройство вновь запускают в работу до тех пор, пока секция 13 не войдет в скважину, образуемую расширителем 6. Устройство останавливается. К первой секции 13 с помощью резьбы 14 (фиг. 10) присоединяют следующую секцию 15 (фиг. 10) нового трубопровода и вновь запускают устройство в работу. Для повышения скорости замены целесообразно присоединение очередной секции нового трубопровода производить без остановки устройства.

Для обеспечения надежности соединения секций нового трубопровода они стягиваются с помощью присоединенного к движителю 8 страховочного троса 16 (фиг. 10), упорного фланца 17 (фиг. 10) и винтового натяжного устройства 18 (фиг. 10).

При движении устройства по старой трубе, частично или полностью заполненной грунтом (илом), используют варианты конструкции центрирующих насадок, изображенных на фиг. 11-14.

При работе устройства с направляющей насадкой согласно фиг. 11 и 12 ребра 19 центрируют устройство в старой трубе и распределяют грунт, находящийся в старой трубе, в пространство между ребрами и подают грунт к конической носовой части 20 расширителя 6, которая втрамбовывает его в стенки образуемой расширителем скважины. При работе устройства с направляющей насадкой согласно фиг. 13 и 14 переднее режущее кольцо 21 забирает грунт, находящийся в старой трубе, и подает его по центральному каналу 22 и пазам 23 между тягами 24 к конической части расширителя, которая втрамбовывает его в стенки скважины.

Насадка согласно фиг. 11, 12 соединена с помощью конуса с расширителем, а насадка согласно фиг. 13, 14 соединена с помощью конуса с движителем.

При замене старых трубопроводов стальных и чугунных на конической поверхности 20 (фиг. 10) расширителя размещены режущие ножи 25 (фиг. 10), обеспечивающие надежное разрушение старого трубопровода.

Для уменьшения ударных нагрузок от движителя на элементы крепления секций новой трубы используется конструкция устройства на фиг. 15. Наличие упругого элемента 26 (фиг. 15) с переходной втулкой 27 уменьшает ударные нагрузки.

На фиг. 16 изображен другой вариант выполнения устройства с упругим элементом и переходной втулкой.

Когда часть 3 (фиг. 6) (поз. 3 фиг. 10) направляющей насадки выйдет в приемный приямок (колодец) 28 (фиг. 6), ее отсоединяют от части 4 (фиг. 6) (поз. 4 на фиг. 10) и извлекают на поверхность из колодца 28 (фиг. 6). После того, как в приемный колодец выйдет часть 4 (фиг. 7) (поз. 4 на фиг. 10) направляющей насадки, ее отсоединяют от устройства и также извлекают на поверхность. Затем, после выхода расширителя 6 (фиг. 7) (поз. 6 на фиг. 10) в приемный колодец, от расширителя отсоединяют движитель 8 (фиг. 8) и с помощью страховочного троса 11 (фиг. 10) извлекают его из новой трубы во входной колодец 2 (фиг. 1) и далее на поверхность. И, наконец, отсоединяют расширитель от первой секции новой трубы (фиг. 9) и извлекают его на поверхность.

Целесообразно также после прохода устройства из колодца в колодец не прекращать работу, а продолжать ее до выхода устройства в следующий колодец.

Формула изобретения

1. Способ бестраншейной замены трубопроводов, включающий пропускание по старому трубопроводу из входного приямка в приемный приямок рабочего органа, состоящего из сборно-разборных узлов, и затягивание за ним нового трубопровода, отличающийся тем, что перед пропусканием рабочего органа производят его центровку относительно старого трубопровода.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что центровку рабочего органа относительно старого трубопровода осуществляют последовательным введением в старый трубопровод узлов рабочего органа.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что при последовательном введении в старый трубопровод узлов рабочего органа осуществляют их сборку.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что сборку узлов рабочего органа производят во входном приямке.

5. Способ по пп.1 - 4, отличающийся тем, что разборку рабочего органа на узлы производят в приемном приямке.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что новый трубопровод выполняют из сборных секций.

7. Способ по пп.1 и 6, отличающийся тем, что сборку секций нового трубопровода производят по мере их затягивания рабочим органом.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве входного и приемного приямков используют установленные на трассе заменяемого трубопровода колодцы.

9. Способ по пп.1, 6 и 7, отличающийся тем, что сборку нового трубопровода производят без остановки рабочего органа.

10. Способ по пп. 1, 6 и 7, отличающийся тем, что после присоединения очередной секции нового трубопровода производят ее подтяжку к рабочему органу с помощью тяги.

11. Способ по пп.1 и 8, отличающийся тем, что в качестве приемного колодца используют колодец, размещенный за соседним с входным колодцем.

12. Устройство для бестраншейной замены трубопроводов, включающее перемещаемый вдоль старого трубопровода рабочий орган и соединенную с ним новую трубу, отличающееся тем, что рабочий орган состоит из отдельных узлов, выполненных сборно-разборными с возможностью центровки относительно друг друга и относительно старого трубопровода, приспособленных для взаимной сборки-разборки в стесненных условиях.

13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что рабочий орган снабжен штифтами или пальцами для присоединения в нему новой трубы.

14. Устройство по п.12, отличающееся тем, что рабочий орган состоит из пневмоударного движителя, направляющей насадки и расширителя.

15. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что направляющая насадка присоединена к носовой части движителя с помощью конуса или резьбы.

16. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что направляющая насадка присоединена к носовой части расширителя с помощью конуса или резьбы.

17. Устройство по пп.14 - 16, отличающееся тем, что направляющая насадка выполнена сборно-разборной по длине.

18. Устройство по пп.14 - 16, отличающееся тем, что направляющая насадка выполнена с продольными ребрами.

19. Устройство по пп.14 - 16, отличающееся тем, что направляющая насадка выполнена с режущими кольцами в своей носовой части и продольными тягами.

20. Устройство по п.14, отличающееся тем, что расширитель присоединен к носовой части движителя с помощью конуса.

21. Устройство по пп.14 и 20, отличающееся тем, что расширитель присоединен к движителю с помощью несамозаклинивающего конуса.

22. Устройство по пп.14 и 20, отличающееся тем, что расширитель выполнен с конической носовой частью, на которой установлены режущие ножи, и цилиндрической юбкой.

23. Устройство по п.14, отличающееся тем, что расширитель снабжен упругим элементом и переходной втулкой для крепления новой трубы.

24. Устройство по п.14, отличающееся тем, что движитель снабжен страховочным тросом, присоединенным к хвостовой части движителя.

25. Устройство по пп.14 и 24, отличающееся тем, что рабочий орган снабжен упорным фланцем, установленным на страховочном тросе.

26. Устройство по пп.14, 24 и 25, отличающееся тем, что упорный фланец снабжен натяжным устройством, например, винтовым.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16

PC4A - Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение

Номер и год публикации бюллетеня: 31-2002

(73) Патентообладатель:ООО "Сибирская проектно-инжиниринговая компания" (RU)

Договор № 15007 зарегистрирован 03.09.2002

Извещение опубликовано: 10.11.2002        

QB4A Регистрация лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): ООО "Сибирская проектно-инжиниринговая компания"

Вид лицензии*: НИЛ

Лицензиат(ы): ООО "Стройком-плюс"

Договор № 19946 зарегистрирован 19.08.2004

Извещение опубликовано: 10.10.2004        БИ: 28/2004

* ИЛ - исключительная лицензия        НИЛ - неисключительная лицензия

QB4A Регистрация лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): Общество с ограниченной ответственностью "Сибирская проектно-инжиниринговая компания"

Вид лицензии*: НИЛ

Лицензиат(ы): Общество с ограниченной ответственностью "Строительная компания "Под ключ"

Договор № РД0016769 зарегистрирован 19.01.2007

Извещение опубликовано: 20.03.2007        БИ: 08/2007

* ИЛ - исключительная лицензия        НИЛ - неисключительная лицензия

QB4A Регистрация лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): Общество с ограниченной ответственностью "Сибирская проектно-инжиниринговая компания"

Вид лицензии*: НИЛ

Лицензиат(ы): Общество с ограниченной ответственностью "БСК"

Договор № РД0021816 зарегистрирован 10.05.2007

Извещение опубликовано: 20.06.2007        БИ: 17/2007

* ИЛ - исключительная лицензия        НИЛ - неисключительная лицензия

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 24.02.2009

Извещение опубликовано: 27.12.2010        БИ: 36/2010

---