Устройство для бестраншейной прокладки трубопроводов методом прокола
Владельцы патента RU 2272874:
Саратовский государственный технический университет (RU)
Изобретение относится к строительству, а именно к устройствам, предназначенным для бестраншейной прокладки трубопроводов методом прокола, и может найти применение для устройства скрытых переходов при прокладке трубопроводов, кабельных линий связи и электропередач. Обеспечивает повышение эффективности действия устройства. Устройство содержит лидер, соединенный с трубчатым валом с выхлопными отверстиями, ориентированными перпендикулярно его оси, механизм воздействия на грунт в лидерной скважине, расширитель, корпус которого закреплен на переднем по направлению прокола конце прокладываемого трубопровода. Лидер и расширитель оснащены винтовыми лопастями с односторонней навивкой. Механизм воздействия на грунт выполнен газодинамическим и установлен на конце трубчатого вала в расширителе. Трубчатый вал жестко соединен с расширителем, а трубопровод оснащен механизмом вращения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к строительству, а именно к устройствам, предназначенным для бестраншейной прокладки трубопроводов методом прокола, и может найти применение для устройства скрытых переходов при строительстве трубопроводов, подземных кабельных линий связи и электропередач.
Известно устройство для бестраншейной прокладки трубопроводов методом прокола, содержащее полый рабочий наконечник конической формы, соединенный с передним по направлению прокола концом прокладываемого трубопровода и подающим механизмом [1].
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для образования скважин в грунте, содержащее лидер и расширитель, оснащенные винтовой лопастью с односторонней навивкой и шарнирно соединенные трубчатым валом с выхлопными отверстиями, ориентированными перпендикулярно его оси, механизм для газодинамического воздействия на грунт в лидерной скважине, установленный на конце трубчатого вала в расширителе, и привод в виде вибратора круговых колебаний, установленного с зазором в расширителе и соединенного с ним через компенсирующую муфту [2].
Проведенные исследования показали, что наибольший эффект от газодинамического воздействия достигается на глинистых и пластичных грунтах, имеющих малую фильтрацию через них газа. Однако такие грунты плохо поддаются виброраскатке, в результате чего трудно получить разницу диаметров скважины и расширителя, необходимую для вращения снаряда и получению достаточной осевой скорости проходки скважины.
Цель изобретения - повышение эффективности действия устройства.
Для достижения поставленной цели трубчатый вал жестко соединен с расширителем, корпус которого закреплен на переднем по направлению проходки конце прокладываемого трубопровода, оснащенного механизмом вращения, который может быть выполнен в виде тележки, установленной на направляющей раме с возможностью свободного перемещения в направлении проходки, на которой установлен привод вращения с механизмом зажима прокладываемого трубопровода.
На фиг.1 представлено устройство для бестраншейной прокладки трубопроводов методом прокола, общий вид; на фиг.2 - разрез головной части устройства.
Устройство для бестраншейной прокладки трубопровода методом прокола содержит лидер 1 в виде вала с винтовой лопастью, расширитель 2 в виде полого рабочего наконечника конической формы, оснащенного винтовой лопастью того же направления, что и лидер, трубчатый вал 3 с выхлопными отверстиями 4, ориентированными перпендикулярно его оси, жестко соединенный с лидером и расширителем, на конце которого в расширителе смонтирован механизм для газодинамического воздействия, состоящий из затвора в виде подвижного стакана 5, на конце которого установлен выбрасыватель 6 гильзы, ударник 7, катушка 8 электромагнита управления ударником, пружины 9 возврата стакана, подвижных собачек 10, для фиксации стакана в момент газодинамического воздействия, магазин 11 с гильзами, который собачками 12 крепится к зацепам на торце стакана, упорного кольца 13, жестко закрепленного на конце трубчатого вала, кронштейн 14, жестко закрепленный на трубчатом валу, внутри которого в направляющих установлено подвижное кольцо с пальцами 15, которые связаны с катушками 16 электромагнитов, установленными на торце кронштейна, где смонтирована катушка 17 электромагнита для перемещения подвижного стакана. Корпус расширителя через переходную муфту 18 жестко закреплен на переднем по направлению прокола конце прокладываемого трубопровода 19, противоположный конец которого соединен с механизмом вращения трубы, который включает раму 20, в направляющих которой перемещается тележка 21, на которой установлен привод 22 в виде электродвигателя с планетарным редуктором, на выходном валу которого установлен механизм зажима трубы в виде патрона 23 для передачи вращения прокладываемому трубопроводу. Направляющий каток 24 обеспечивает направление прокола в момент забуривания.
Для осуществления прокола включается привод 22, который вращает патрон 23, а вместе с ним и прокладываемый трубопровод 19, расширитель 2, трубчатый вал 3 и лидер 1. Лидер, ввинчиваясь в грунт, образует лидерную скважину и увлекает за собой трубчатый вал 3, расширитель 2, прокладываемый трубопровод 19 и тележку 21 с установленным на ней приводом 22 по направляющим рамы 20 в направлении прокола. При ввинчивании лопастей расширителя 2 в грунт происходит изоляция лидерной скважины от поверхности, а момент на ввинчивание трубы возрастает. В этот момент срабатывает газодинамический интенсификатор, для чего в катушки 16 электромагнитов подается ток. Они втягивают пальцы 15 с кольцом, которое воздействует на подвижные собачки 10, утопляя их в прорези на валу, освобождая подвижный стакан 5, после чего напряжение подается в катушку 17 электромагнита, которая втягивает стакан 5, сжимая возвратную пружину 9. Вместе со стаканом перемещается магазин 11 с гильзами и выбрасыватель 6, который вытягивает гильзу из вала 3, выбрасывая ее, а вместо нее из магазина 11 подается заряженная гильза. Катушки 16 и 17 электромагнитов обесточиваются и стакан 5 под действием пружины 9 возвращается в исходное положение, при этом гильза из магазина 11 досылается в вал 3, а пальцы 15 с кольцом освобождают собачки 10, которые выходят из прорезей вала 3 и фиксируют положение стакана 5 для газодинамического импульса. При подаче тока в катушку 8 электромагнита ударник 7 воздействует на капсулу заряда, в результате чего происходит микровзрыв в полости трубчатого вала 3. Давление из полости вала через отверстия 4 передается в изолированную лидерную скважину.
Ударная волна микровзрыва отбрасывает грунт от вала 3, который является эпицентром давления, расширяя скважину до нужного размера. В осевом направлении газодинамическое воздействие на грунт не распространяется, так как торцы расширяемой скважины изолированы с одной стороны витками лопастей лидера 1, а с другой - корпусом и витками расширителя 2, в результате чего осевое давление газа при расширении скважины воспринимается этими элементами и дополнительно нагружает на растяжение вал 3, соединяющий их. Расширение скважины на участке между лидером и расширителем после газодинамического воздействия требует значительно меньший момент на ввинчивание расширителя, который в основном расходуется на формирование поверхности скважины. После проходки этого участка момент на ввинчивание вновь значительно возрастает и цикл газодинамического воздействия повторяется. Обратное вращение прокладываемого трубопровода возвращает устройство из скважины.
Установка расширителя на переднем по направлению прокола конце прокладываемого трубопровода и замена виброраскатывающего привода, установленного в расширителе на механический привод вращения трубы за пределами скважины, позволит увеличить скорость проходки, диаметр прокладываемого трубопровода и надежность работы устройства в глинистых, пластичных, водонасыщенных грунтах, в которых эффект виброраскатки практически отсутствует, т.к. за счет быстрого затухания колебаний трудно получить разницу диаметров скважины и расширителя, необходимую для вращения устройства и получения необходимой скорости проходки скважины. В предлагаемом устройстве это решается за счет механического привода вращения трубы, что позволяет получить необходимую скорость проходки независимо от свойств грунта. Размещение механизма вращения за пределы скважины позволяет увеличить его энергонасыщенность, что позволит увеличить не только скорость прокладки, но и диаметр прокладываемого трубопровода, а жесткое соединение лидера и расширителя с прокладываемым трубопроводом - точность прокладки трубопровода.
Источники информации
1. Пестов Г.Н. Закрытая прокладка трубопроводов. - М.: Издательство литературы по строительству, 1964.
2. Авторское свидетельство СССР №1136508, кл. Е 02 F 5/18, Е 21 В 7/28, 1984.
1. Устройство для бестраншейной прокладки трубопровода методом прокола, содержащее лидер, соединенный с трубчатым валом с выхлопными отверстиями, ориентированными перпендикулярно его оси, механизм воздействия на грунт в лидерной скважине, расширитель, корпус которого закреплен на переднем по направлению прокола конце прокладываемого трубопровода, отличающееся тем, что лидер и расширитель оснащены винтовыми лопастями с односторонней навивкой, механизм воздействия на грунт выполнен газодинамическим и установлен на конце трубчатого вала в расширителе, при этом трубчатый вал жестко соединен с расширителем, а трубопровод оснащен механизмом вращения.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что привод механизма вращения с механизмом зажима прокладываемого трубопровода расположен на тележке, установленной на направляющей раме с возможностью свободного перемещения в направлении проходки.
