[RU]

1. Способ бестраншейной замены подземного трубопровода, включающий продвижение в скважину из рабочего колодца (13) во вспомогательный колодец (25) тягового органа, затягивание в нее нового трубопровода (24) тяговым органом и разрушение заменяемого трубопровода (29), отличающийся тем, что разрушение заменяемого трубопровода (29) и последующее затягивание в скважину нового трубопровода (24) ведут непрерывным продвижением в скважине цепного тягового органа с использованием направляющей головки (28) посредством модульного силового устройства (2) сначала в прямом направлении из рабочего колодца (13) во вспомогательный колодец (25), а затем непрерывным продвижением в скважине цепного тягового органа в обратном направлении для затягивания в скважину нового трубопровода (24), при этом предварительно цепной тяговый орган собирают из шарнирно соединенных между собой звеньев (5) с возможностью образования цепи (3) с изгибом только в одном направлении, причем сборку цепи (3) производят на рабочем столе (6), который устанавливают на поверхности грунта (26) вне колодца (13), затем цепь (3) посредством лифтового механизма (14) с защитным коробом (15) опускают в рабочий колодец (13), причем затягивание в скважину нового трубопровода (24) ведут посредством режуще-тянущей рабочей головки (4) с одновременным разрушением и уплотнением в грунт заменяемого трубопровода (29), при этом режуще-тянущую рабочую головку (4) монтируют на направляющей головке (28), которую подсоединяют непосредственно к цепному тяговому органу.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что звенья (5) цепи (3) тягового органа собирают в виде линейных фрагментов, которые затем один за другим опускают в рабочий колодец (13), при этом каждый предыдущий фрагмент цепи (3) соединяют с последующим фрагментом цепи с образованием непрерывной цепи (3) заданной длины.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что цепь (3) тягового органа при сборке предварительно наматывают на комплект вращающихся барабанов (10), с которых затем ее сматывают и опускают в рабочий колодец (13).

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что при обратном направлении продвижения цепного тягового органа цепь (3) демонтируют на рабочем столе (6) в обратном порядке на линейные фрагменты заданной длины или без демонтажа наматывают на комплект барабанов (10).

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что цепь (3) тягового органа подают в рабочий колодец (13) и поднимают из него по защитному коробу (15) лифтового механизма (14).

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу цепи (3) тягового органа во вспомогательный колодец (25) производят из рабочего колодца (13).

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что ввод нового трубопровода (24) во вспомогательный колодец (25) производят с предварительным дотягиванием новой трубы, а после затягивании в скважину нового трубопровода (24) осуществляют демонтаж разрезного устройства с частью новой трубы.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительно производят опускание модулей силового устройства (2) в рабочий колодец (13) и последующую их сборку, а после замены трубопровода (29) осуществляют разборку силового устройства (2) и подъем модулей на поверхность колодца (13).

9. Установка (1) для осуществления способа бестраншейной замены подземного трубопровода по п.1, содержащая силовое устройство (2) для перемещения тягового органа, устройство для закрепления в рабочем колодце (13) и тяговый орган с головкой, отличающаяся тем, что содержит тяговый орган, выполненный в виде гибкой цепи (3) с головкой в виде направляющей головки (28), которая закреплена непосредственно на переднем конце цепи (3) с возможностью установки на ней тянуще-режущей рабочей головки (4), при этом звенья (5) гибкой цепи (3) тягового органа подвижно связаны шарнирным соединением с возможностью изгиба только в одном направлении; механизм подачи цепи (3) в колодец (13) в виде рабочего стола (6) с основанием (7), на котором смонтирован стопор (8), лебедка (9) или вращающиеся барабаны (10) с тросовым приводом (12), установленные на основании (11), при этом механизм подачи смонтирован непосредственно над люком рабочего колодца (13), а рабочий сборочный стол (6) смонтирован на поверхности грунта (26) вне колодца (13), лифтовой механизм (14) для опускания-подъема цепи (3) тягового органа в рабочий колодец (13) с защитным коробом (15), через который пропущен цепной тяговый орган, при этом защитный короб (15) смонтирован вертикально в рабочем колодце (13) и функционально связан с рабочим сборочным столом (6), а силовое устройство (2) содержит сборные модули и выполнено с возможностью непрерывного возвратно-поступательного перемещения цепи (3) в скважине для установки нового трубопровода (24).

10. Установка по п.9, отличающаяся тем, что звенья (5) цепи (3) выполнены цилиндрическими и содержат в средней части кольцевой буртик (17) и симметрично расположенные относительно него две кольцевые проточки (18), а на концах каждого звена (5) выполнено с одной стороны не менее двух пазов (19), с другой стороны не менее двух шипов (20) с фиксированной осью (16) для соединения звеньев (5) цепи (3) с возможностью их поворота друг относительно друга только в одном направлении.

11. Установка по п.9, отличающаяся тем, что сборные модули силового устройства кинематически связаны между собой и включают упорный бампер (22), противооткатное средство звеньев (5) цепи (3), силовые гидравлические цилиндры, захваты (21) цепи (3) рабочего органа, механизма преобразования (23) поступательного движения цилиндров во вращательное движение захватов (21) цепи (3) и механизм дотягивания части трубы нового трубопровода (24) во вспомогательный колодец (25) для ввода цепного тягового органа с направляющей головкой (28) и последующего затягивания трубы нового трубопровода (24) в рабочий колодец (13) посредством тянуще-режущей рабочей головки (4), установленной на направляющую головку (28).

12. Установка по п.9, отличающаяся тем, что рабочий сборочный стол (6) содержит площадку для укладки линейных фрагментов цепи (3) тягового органа.

13. Установка по любому из пп.9 и 12, отличающаяся тем, что рабочий сборочный стол (6) содержит крепления к горловине (27) рабочего колодца (13) в виде струбцины.

14. Установка по п.9, отличающаяся тем, что рабочий стол (6) содержит соединенные друг с другом фрагменты и может быть выполнен разной заданной длины.

(57) Реферат / Формула:

1. Способ бестраншейной замены подземного трубопровода, включающий продвижение в скважину из рабочего колодца (13) во вспомогательный колодец (25) тягового органа, затягивание в нее нового трубопровода (24) тяговым органом и разрушение заменяемого трубопровода (29), отличающийся тем, что разрушение заменяемого трубопровода (29) и последующее затягивание в скважину нового трубопровода (24) ведут непрерывным продвижением в скважине цепного тягового органа с использованием направляющей головки (28) посредством модульного силового устройства (2) сначала в прямом направлении из рабочего колодца (13) во вспомогательный колодец (25), а затем непрерывным продвижением в скважине цепного тягового органа в обратном направлении для затягивания в скважину нового трубопровода (24), при этом предварительно цепной тяговый орган собирают из шарнирно соединенных между собой звеньев (5) с возможностью образования цепи (3) с изгибом только в одном направлении, причем сборку цепи (3) производят на рабочем столе (6), который устанавливают на поверхности грунта (26) вне колодца (13), затем цепь (3) посредством лифтового механизма (14) с защитным коробом (15) опускают в рабочий колодец (13), причем затягивание в скважину нового трубопровода (24) ведут посредством режуще-тянущей рабочей головки (4) с одновременным разрушением и уплотнением в грунт заменяемого трубопровода (29), при этом режуще-тянущую рабочую головку (4) монтируют на направляющей головке (28), которую подсоединяют непосредственно к цепному тяговому органу.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что звенья (5) цепи (3) тягового органа собирают в виде линейных фрагментов, которые затем один за другим опускают в рабочий колодец (13), при этом каждый предыдущий фрагмент цепи (3) соединяют с последующим фрагментом цепи с образованием непрерывной цепи (3) заданной длины.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что цепь (3) тягового органа при сборке предварительно наматывают на комплект вращающихся барабанов (10), с которых затем ее сматывают и опускают в рабочий колодец (13).

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что при обратном направлении продвижения цепного тягового органа цепь (3) демонтируют на рабочем столе (6) в обратном порядке на линейные фрагменты заданной длины или без демонтажа наматывают на комплект барабанов (10).

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что цепь (3) тягового органа подают в рабочий колодец (13) и поднимают из него по защитному коробу (15) лифтового механизма (14).

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу цепи (3) тягового органа во вспомогательный колодец (25) производят из рабочего колодца (13).

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что ввод нового трубопровода (24) во вспомогательный колодец (25) производят с предварительным дотягиванием новой трубы, а после затягивании в скважину нового трубопровода (24) осуществляют демонтаж разрезного устройства с частью новой трубы.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительно производят опускание модулей силового устройства (2) в рабочий колодец (13) и последующую их сборку, а после замены трубопровода (29) осуществляют разборку силового устройства (2) и подъем модулей на поверхность колодца (13).

9. Установка (1) для осуществления способа бестраншейной замены подземного трубопровода по п.1, содержащая силовое устройство (2) для перемещения тягового органа, устройство для закрепления в рабочем колодце (13) и тяговый орган с головкой, отличающаяся тем, что содержит тяговый орган, выполненный в виде гибкой цепи (3) с головкой в виде направляющей головки (28), которая закреплена непосредственно на переднем конце цепи (3) с возможностью установки на ней тянуще-режущей рабочей головки (4), при этом звенья (5) гибкой цепи (3) тягового органа подвижно связаны шарнирным соединением с возможностью изгиба только в одном направлении; механизм подачи цепи (3) в колодец (13) в виде рабочего стола (6) с основанием (7), на котором смонтирован стопор (8), лебедка (9) или вращающиеся барабаны (10) с тросовым приводом (12), установленные на основании (11), при этом механизм подачи смонтирован непосредственно над люком рабочего колодца (13), а рабочий сборочный стол (6) смонтирован на поверхности грунта (26) вне колодца (13), лифтовой механизм (14) для опускания-подъема цепи (3) тягового органа в рабочий колодец (13) с защитным коробом (15), через который пропущен цепной тяговый орган, при этом защитный короб (15) смонтирован вертикально в рабочем колодце (13) и функционально связан с рабочим сборочным столом (6), а силовое устройство (2) содержит сборные модули и выполнено с возможностью непрерывного возвратно-поступательного перемещения цепи (3) в скважине для установки нового трубопровода (24).

10. Установка по п.9, отличающаяся тем, что звенья (5) цепи (3) выполнены цилиндрическими и содержат в средней части кольцевой буртик (17) и симметрично расположенные относительно него две кольцевые проточки (18), а на концах каждого звена (5) выполнено с одной стороны не менее двух пазов (19), с другой стороны не менее двух шипов (20) с фиксированной осью (16) для соединения звеньев (5) цепи (3) с возможностью их поворота друг относительно друга только в одном направлении.

11. Установка по п.9, отличающаяся тем, что сборные модули силового устройства кинематически связаны между собой и включают упорный бампер (22), противооткатное средство звеньев (5) цепи (3), силовые гидравлические цилиндры, захваты (21) цепи (3) рабочего органа, механизма преобразования (23) поступательного движения цилиндров во вращательное движение захватов (21) цепи (3) и механизм дотягивания части трубы нового трубопровода (24) во вспомогательный колодец (25) для ввода цепного тягового органа с направляющей головкой (28) и последующего затягивания трубы нового трубопровода (24) в рабочий колодец (13) посредством тянуще-режущей рабочей головки (4), установленной на направляющую головку (28).

12. Установка по п.9, отличающаяся тем, что рабочий сборочный стол (6) содержит площадку для укладки линейных фрагментов цепи (3) тягового органа.

13. Установка по любому из пп.9 и 12, отличающаяся тем, что рабочий сборочный стол (6) содержит крепления к горловине (27) рабочего колодца (13) в виде струбцины.

14. Установка по п.9, отличающаяся тем, что рабочий стол (6) содержит соединенные друг с другом фрагменты и может быть выполнен разной заданной длины.

---

Евразийское 027243 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента (51) Int. Cl. F16L 1/028 (2006.01)
2017.07.31
(21) Номер заявки 201500190
(22) Дата подачи заявки
2015.01.13
(54) СПОСОБ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ЗАМЕНЫ ПОДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
(43) 2016.07.29
(96) 2015/EA/0003 (BY) 2015.01.13
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "МЕМПЭКС" (BY)
(72) Изобретатель:
Моисеев Виктор Александрович, Матусевич Олег Игоревич, Саливон Дмитрий Николаевич, Коваленко Сергей Аркадьевич (BY)
(74) Представитель:
Самцов В.П. (BY)
(56) EP-A1-0794315
WO-A1-2008122403 RU-C1-2135874
(57) Изобретение относится к строительному производству и предназначено для замены ранее уложенных в грунт трубопроводов. Технический результат: повышение технологичности, производительности и безопасности работ. Способ включает разрушение заменяемого трубопровода (29) и последующее затягивание нового трубопровода (24) непрерывным продвижением цепного тягового органа сначала из рабочего колодца (13) во вспомогательный колодец (25) и обратно. Тяговый орган собирают из шарнирно соединенных между собой звеньев (5), снабженных фиксированной осью (16), с образованием цепи (3) с изгибом только в одном направлении. Сборку цепи (3) производят на рабочем столе (6), установленном на поверхности грунта (26) вне рабочего колодца (13). Установка (1) содержит силовое модульное устройство (2), тяговый орган в виде гибкой цепи (3). Механизм подачи тягового органа включает рабочий стол (6) со стопорным приспособлением (8) для цепи (3) и лебедку (9), смонтированные на основании (7), или вращающиеся барабаны (10), установленные на основании (11) с тросовым приводом (12), и лифтовой механизм (14) с защитным коробом (15), через который пропущена цепь (3).
Изобретение относится к строительному производству и предназначено для использования при работах, связанных с ремонтом и заменой ранее уложенных в грунт трубопроводов.
Известны способы бестраншейной замены подземных трубопроводов, включающие пропускание по старому трубопроводу рабочего органа из сборно-разборных узлов [1, 2, 3]. Так способ [1] включает центровку во входном приямке рабочего органа относительно старого трубопровода последовательным введением в старую трубу узлов рабочего органа и затягивание за ним нового трубопровода. Перед центровкой осуществляют пропускание по старому трубопроводу тягового троса и предварительную сборку устройства. При сборке последовательно на шарнирах присоединяют сборно-разборные узлы друг к другу и к тросу, причем присоединение друг к другу и к тросу и сборно-разборных узлов производят вне входного приямка. Перед началом центровки рабочего органа относительно старой трубы рабочий орган размещают под углом к оси старой трубы. Далее включают в работу привод рабочего органа и натяжением тягового троса вводят в старую трубу весь рабочий орган. Затем присоединяют к нему первую секцию нового трубопровода и продолжают работу, последовательно наращивая секции нового трубопровода. После окончания замены старого трубопровода на новый и выхода в приемный приямок узла рабочего органа узел ориентируют вертикально вверх, затем последовательно ориентируют вертикально вверх последующие узлы рабочего органа и весь рабочий орган извлекают из приемного приямка.
В способе [2] описана технология бестраншейной замены старого, частично или полностью заполненного грунтом трубопровода. Согласно способу при замене трубопровода в нем предварительно проходят скважину с помощью самоходного уплотняющего грунт наконечника, при этом пропускают через нее трос и его концы закрепляют соответственно на лебедке и рабочем органе. Затем рабочий орган протягивают лебедкой через заменяемый трубопровод с его разрушением рабочим органом и образованием скважины, в которую затягивают новый заменяющий трубопровод.
Способ [3] заключается в том, что разрушающую головку подвергают радиальному расширению, а затем с помощью гидроцилиндра и направляюще-тянущего троса осуществляют подачу новой трубы. При продольном перемещении новой трубы осуществляют радиальное сжатие разрушающей головки.
Недостатками известных технических решений является растяжение и низкий рабочий ресурс тягового органа - троса из-за повышенного износа, а также наличие дополнительной технологической операции, связанной с необходимостью предварительного протягивания троса через заменяемый трубопровод специальным сантехническим тросом - "коброй". Недостатком также является необходимость полной замены троса при его повреждении.
Наиболее близок к предлагаемому изобретению способ бестраншейной прокладки (замены) трубопровода, описанный в патенте [4], выбранный в качестве прототипа. Способ включает формирование рабочего и вспомогательного котлованов, образование между ними скважины и затягивание в нее трубопровода. Образование скважины ведут проколом грунта или посредством удаления заменяемого трубопровода пошаговым продвижением из рабочего котлована (колодца) во вспомогательный котлован наращиваемой сборной штанги с рабочей головкой. Затягивание в скважину нового трубопровода производят посредством тянущей головки из вспомогательного котлована (колодца) возвратным пошаговым ходом сборной штанги с уменьшением ее длины. Удаление заменяемого трубопровода ведут с его разрушением, для чего через трубопровод пропускают до вспомогательного котлована сборную штангу, на конце которой закрепляют разрушающе-тянущую головку и сообщают сборной штанге возвратное движение. В процессе удаления заменяемого трубопровода осуществляют его выталкиванием во вспомогательный котлован, для чего на конце сборной штанги закрепляют толкающую головку.
Недостатком прототипа является повышенная опасность проведения работ из-за необходимости присутствия рабочего в колодце для сборки штанг и наращивания длины рабочего органа. Недостатком также является низкая технологичность и производительность способа проведения работ, обусловленная пошаговой сборкой штанги тягового органа и ее ходом в скважине.
Известны многочисленные устройства и установки для бестраншейной замены трубопроводов, в которых используют в качестве рабочего тягового органа трос или сборные штанги [5, 6, 7, 8, 9, 10]. Так в изобретении [5] описана установка, в которой тяговый орган в предпочтительном исполнении содержит фиксаторы, смонтированные с заданным промежутком, а система тяги имеет элемент, который входит в зацепление с элементов тягового устройства при прямом и обратном ходе фиксатора. Устройство [7] содержит рабочий тяговый орган, соединенный натяжным тросом с тяговым органом и средство для перераспределения статического усилия, выполненное из корпуса и распорного элемента. Корпус средства перераспределения статического усилия соединен с двумя демонтажными тросами.
Недостатками известных устройств является повышенный износ тягового органа в виде троса вследствие растяжения и необходимость полной замены в случае его разрыва. Недостатком устройств со сборными штангами является их низкая производительность и повышенная опасность работ, связанная с присутствием в колодце рабочего для выполнения операции сборки-разборки штанг тягового органа.
В качестве прототипа выбрано установка для бестраншейной прокладки (замены) трубопровода известная из патента [4]. Установка содержит головку для разрушения старой трубы, проникающую в грунт и тянущую головку для новой трубы, которые закрепляются на конце толкающе-тянущей штанги и силовое устройство для перемещения штанг. Каждая секция штанги имеет местное увеличение диаметра,
образующее кольцеобразные упорные торцы. Силовое устройство выполнено в виде гидроцилиндра с пустотелым плунжером и гильзой, расположенной по оси цилиндра с возможностью прохода внутри нее штанги. На выходной оконечности плунжера закреплен узел схвата штанги, содержащий корпус, в котором на осях установлены кулачки с возможностью контакта с упорными торцами штанги. Кулачки подпружинены "на схват" штанги и связаны кинематически. На оконечности гидроцилиндра, смежной с торцом плунжера, закреплен узел фиксации штанги. На оконечностях силового гидроцилиндра на гайках установлены фланцы, скрепленные между собой планками профильного сечения, например в форме угольника. Устройство для закрепления установки в котловане содержит днищевую плиту, переднюю и заднюю пристеночные плиты с отверстиями для прохода штанги с проникающей тянущей или разрушающей головкой. Вдоль днищевой плиты по ее краям закреплены трубы прямоугольного сечения, в которых с возможностью относительного перемещения и фиксации размещены штанги профильного сечения, например отрезки швеллера, скрепленные с пристеночными плитами. Фланцы, закрепленные на гайках, расположенных на оконечностях силового гидроцилиндра, имеют регулируемые упоры, контактирующие с пристеночными плитами и расположенные на уровне оси гидроцилиндра по обеим его сторонам в горизонтальной плоскости. На оконечностях труб прямоугольного сечения со стороны задней пристеночной плиты закреплены гайки регулируемых винтовых упоров, контактирующих с плитой. Силовой гидроцилиндр имеет местные утолщения с опорными площадками, которыми он установлен и закреплен на П-образном опорном "мостике", установленном на днищевой плите с помощью винтовых регулируемых упоров. Опорный "мостик" силового гидроцилиндра имеет регулируемые винтовые упоры, контактирующие с трубами прямоугольного сечения.
Недостатком прототипа является исполнение тягового органа - толкающе-тянущей штанги в виде сборных элементов, что требует постоянного присутствия рабочего в колодце и повышенная опасность в связи с этим проведения сборочно-разборочных работ. Недостатком также является низкая производительность установки из-за наличия ручной операции сборки и последующей разборки толкающе-тянущего рабочего органа.
Целью изобретения является создание способа и установки свободных от указанных недостатков и повышение безопасности работ по бестраншейной замене трубопроводов.
Техническим результатом изобретения является повышение технологичности монтажа установки, производительности и безопасности проведения работ при реализации способа по бестраншейной замене трубопроводов.
Технический результат достигается тем, что в способе бестраншейной замены подземного трубопровода, включающем продвижение в скважину из рабочего колодца во вспомогательный колодец тягового органа, затягивания в нее нового трубопровода тяговым органом и разрушение заменяемого трубопровода, согласно изобретению, разрушение заменяемого трубопровода 29 и последующее затягивание в скважину нового трубопровода ведут непрерывным продвижением в скважине цепного тягового органа с использованием направляющей головки посредством модульного силового устройства сначала в прямом направлении из рабочего колодца во вспомогательный колодец, а затем непрерывным продвижением в скважине цепного тягового органа в обратном направлении для затягивания в скважину нового трубопровода, при этом предварительно цепной тяговый орган собирают из шарнирно соединенных между собой звеньев с возможностью образования цепи с изгибом только в одном направлении, причем сборку цепи производят на рабочем столе, который устанавливают на поверхности грунта вне колодца, затем цепь посредством лифтового механизма с защитным коробом опускают в рабочий колодец, причем затягивание в скважину нового трубопровода ведут посредством режуще-тянущей рабочей головки с одновременным разрушением и уплотнением в грунт заменяемого трубопровода, при этом режуще-тянущую рабочую головку монтируют на направляющей головке, которую подсоединяют непосредственно к цепному тяговому органу.
Звенья цепи тягового органа собирают в виде линейных фрагментов, которые затем один за другим опускают в рабочий колодец, при этом каждый предыдущий фрагмент цепи соединяют с последующим фрагментом цепи с образованием непрерывной цепи заданной длины.
Цепь тягового органа при сборке предварительно наматывают на комплект вращающихся барабанов, с которых затем ее сматывают и опускают в рабочий колодец.
При обратном направлении продвижения цепного тягового органа цепь демонтируют на рабочем столе в обратном порядке на линейные фрагменты заданной длины или без демонтажа наматывают на комплект барабанов.
Цепь тягового органа подают в рабочий колодец и поднимают из него по защитному коробу лифтового механизма.
Подачу цепи тягового органа во вспомогательный колодец производят из рабочего колодца.
Ввод нового трубопровода во вспомогательный колодец производят с предварительным дотягиванием новой трубы, а после затягивании в скважину нового трубопровода осуществляют демонтаж разрезного устройства с частью новой трубы.
Предварительно производят опускание модулей силового устройства в рабочий колодец и последующую их сборку, а после замены трубопровода осуществляют разборку силового устройства и подъем
модулей на поверхность колодца.
Технический результат достигается также тем, что установка для осуществления способа бестраншейной замены подземного трубопровода, содержащая силовое устройство для перемещения тягового органа, устройство для закрепления в рабочем колодце и тяговый орган с головкой, согласно изобретению содержит тяговый орган, выполненный в виде гибкой цепи с головкой в виде направляющей головки, которая закреплена непосредственно на переднем конце цепи с возможностью установки на ней тянуще-режущей рабочей головки, при этом звенья гибкой цепи тягового органа подвижно связаны шарнирным соединением с возможностью изгиба только в одном направлении; механизм подачи цепи в колодец в виде рабочего стола с основанием, на котором смонтирован стопор, лебедка или вращающиеся барабаны с тросовым приводом, установленные на основании, при этом механизм подачи смонтирован непосредственно над люком рабочего колодца, а рабочий сборочный стол смонтирован на поверхности грунта вне колодца, лифтовой механизмом для опускания-подъема цепи тягового органа в рабочий колодец с защитным коробом, через который пропущен цепной тяговый орган, при этом защитный короб смонтирован вертикально в рабочем колодце и функционально связан с рабочим сборочным столом, а силовое устройство содержит сборные модули и выполнено с возможностью непрерывного возвратно-поступательного перемещения цепи в скважине для установки нового трубопровода.
Звенья цепи выполнены цилиндрическими и содержат в средней части кольцевой буртик и симметрично расположенные относительно него две кольцевые проточки, а на концах каждого звена выполнено с одной стороны не менее двух пазов, с другой стороны не менее двух шипов с фиксированной осью для соединения звеньев цепи с возможность их поворота друг относительно друга только в одном направлении.
Сборные модули силового устройства кинематически связаны между собой и включают упорный бампер, фиксатор (противооткатное средство) звеньев цепи, силовые гидравлические цилиндры, захваты цепи рабочего органа, механизма преобразования поступательного движения цилиндров во вращательное движение захватов цепи и механизм дотягивания части трубы нового трубопровода во вспомогательный колодец для ввода цепного тягового органа с направляющей головкой и последующего затягивания трубы нового трубопровода в рабочий колодец посредством тянуще-режущей рабочей головки, установленной на направляющую головку.
Рабочий сборочный стол содержит площадку для укладки линейных фрагментов цепи тягового органа.
Рабочий сборочный стол содержит крепления к горловине рабочего колодца в виде струбцины. Рабочий стол содержит соединенные друг с другом фрагменты и может быть выполнен разной заданной длины.
Сущность изобретения поясняются чертежами.
На фиг. 1 представлена схема вида установки для бестраншейной замены трубопровода при проталкивании тягового органа.
На фиг. 2 - схема вида установки при затягивании тягового органа с одновременных разрушением старого и затягиванием нового трубопровода.
На фиг. 3 - фрагмент общего вида гибкой цепи тягового органа.
На фиг. 4 - вид фрагмента гибкой цепи тягового органа (разрез по сечению А-А).
На фиг. 5 и 6 - звено цепи тягового органа вид сбоку и вид сверху соответственно.
На фиг. 7 и 8 - схемы подачи тягового органа лебедкой со сборочного рабочего стола вид сбоку и вид сверху соответственно.
На фиг. 9 и 10 - схемы подачи тягового органа с вращающихся барабанов вид сбоку и вид сверху соответственно.
Установка 1 содержит силовое модульное устройство 2, тяговый орган в виде гибкой цепи 3, звенья 5 которой подвижно связанны шарнирным соединением с возможностью изгиба только в одном направлении, тянуще-режущую головку 4; механизм подачи тягового органа, включающий рабочий стол 6, смонтированный на основании 7, стопорное приспособление 8 для цепи 3 и лебедку 9 (фиг. 7, 8) или вращающиеся барабаны 10 установленные на основании 11 с тросовым приводом 12 (фиг. 9, 10); рабочий сборочный стол 6 смонтирован вне рабочего колодца 13 на поверхности грунта 26; лифтовой механизм 14 для опускания и подъема цепи 3 тягового органа в рабочий колодец 13, защитный короб 15, через который пропущена цепь 3 тягового органа; звенья 5 цепи 3 выполнены цилиндрическими (возможно также прямоугольными), снабжены фиксированной осью 16 и содержат кольцевой буртик 17 в средней части и симметрично расположенные относительно него две кольцевые проточки 18, а также два паза 19 и два шипа 20 на противоположных концах каждого звена 5; кольцевые проточки 18 звеньев 5 расположены в согласовании с захватами 21 фиксатора (противооткатного средства) для предупреждения падения цепи (на чертеже не показано) в колодце 13 силового модульного устройства 2; силовое модульное устройство 2 состоит из кинематически связанных между собой сборных модулей, включающих упорный бампер 22, силовые гидравлические цилиндры, фиксатор (противооткатное средство) для предупреждения падения цепи 3 (на чертеже не показано), механизм преобразования 23 поступательного движения цилиндров во вращательное движение захватов 21 для звеньев 5 цепи 3 рабочего органа и механизма
дотягивания (на чертеже не показано) части трубы нового трубопровода 24 во вспомогательный колодец
25.
Способ и установка работают следующим образом.
Производят сборку установки 1, для этого устанавливают в рабочем колодце 13 сборные модули силового устройства 2 в составе упорного бампера 22, противооткатного средства, силовых гидравлических цилиндров (на чертеже не показаны), механизма преобразования 23 поступательного движения цилиндров во вращательное движение захватов 21 цепи 3 рабочего органа и механизм дотягивания (на чертеже не показано) части трубы нового трубопровода 24 из вспомогательного колодца 25. Силовое устройство 2 может быть смонтировано в существующем колодце диаметром 1 метр и более. На поверхности грунта 26, вне рабочего колодца 13, монтируют механизм подачи (см. фиг. 7) непосредственно над люком рабочего колодца 13. Для этого предварительно устанавливают основание 7 и крепят его к горловине 27 рабочего колодца 13 струбциной (на чертеже не показано), а на основании 7 размещают рабочий стол 6 из сборно-разборных фрагментов (на чертеже не показано), обеспечивающих получение рабочего стола 6 любой заданной длины с площадкой для укладки линейных фрагментов цепи 3 тягового органа. На рабочем столе 6 устанавливают лебедку 9 и стопорное приспособление 8 для цепи 3.
При использовании вращающихся барабанов 10 их монтируют на основании 11 (см. фиг. 9), на котором устанавливают указанные барабаны и тросовый привод 12 для подачи гибкой цепи 3 тягового органа в рабочий колодец 13.
Далее монтируют лифтовой механизм 14 с защитным коробом 15, который устанавливают вертикально в рабочем колодце 13.
Цепь 3 предварительно собирают на площадке рабочего стола 6 из звеньев 5. Звенья 5 в виде линейных фрагментов (см. фиг. 3, 4) шарнирно соединяют между собой фиксированной осью 11, при этом пазы 19 одного звена 5 совмещают с шипами 20 другого звена 5 и обеспечивают образование цепи 3 с поворотом только в одном направлении по стрелке С (см. фиг. 4) за счет конструктивного исполнения указанных пазов и шипов. Две кольцевые проточки 18, симметрично расположенные относительно кольцевого буртика 17 в средней части звеньев 5, при этом, в процессе работы силового устройства 2, оказываются пространственно согласованными с расположением захватов 21 противооткатного устройства (на чертеже не показано). Каждый предыдущий фрагмент цепи 3 соединяют с последующим фрагментом с образованием непрерывной цепи 3 заданной длины, а на переднем конце цепи 3 тягового органа устанавливают направляющую головку (наконечник) 28.
При работе установки 1 цепь 3 тягового органа подают в рабочий колодец 13 и поднимают из него лебедкой 9 по защитному коробу 15 лифтовым механизмом 14 с периодическим торможением стопорным приспособлением 8 при соединении (разъединении) каждого последующего фрагмента цепи 3 тягового органа. При использовании вращающихся барабанов 10 (фиг. 9, 10) цепь 3 тягового органа при сборке предварительно наматывают на комплект вращающихся барабанов 10, с которых затем ее сматывают и опускают в рабочий колодец 13.
В процессе прокладки нового трубопровода подачу цепи 3 тягового органа во вспомогательный колодец 25 производят из рабочего колодца 13 по заменяемому трубопроводу 29 с использованием направляющей головки 28, которую крепят непосредственно на переднем конце цепи 3 тягового органа. Затягивание в скважину нового трубопровода 24 ведут посредством тянуще-режущей рабочей головки 4, установленной на направляющей головке (наконечнике) 28, с одновременным разрушением и уплотнением в грунт заменяемого трубопровода 29. При вводе трубы нового трубопровода 24 во вспомогательный колодец 25 производят ее подтягивание механизмом дотягивания (на чертеже не показано). При затягивании нового трубопровода 24 механизм преобразования 23 через захваты 21 взаимодействует с кольцевыми проточками 18 звеньев 5 цепи 3 и преобразует поступательное движение штоков гидроцилиндров во вращательное и прямолинейное движение цепи 3 тягового органа и обеспечивают вращение и продвижение в скважине тянуще-режущей рабочей головки 4. Противооткатное средство (на чертеже не показано) силового устройства 2 обеспечивает безоткатную подачу цепи 3 тягового органа в скважину, а упорный бампер 22 воспринимает обратную реакцию тягового органа и гарантирует устойчивую работу силового устройства 2 и непрерывное продвижение в скважине цепи 3 тягового органа.
После завершения затягивания в скважину нового трубопровода осуществляют демонтаж тянуще-режущей рабочей головки 4 с частью новой трубы трубопровода 24. При обратном направлении продвижения тягового органа цепь 3 ее поднимают из колодца 13 лифтовым механизмом 14 и демонтируют на площадке рабочего стола 6 в обратном порядке на линейные фрагменты любой заданной длины, а при использовании комплекта барабанов 10 цепь 3 без демонтажа наматывают на эти барабаны (см. фиг. 10).
Как показали испытания, разработанный способ и установка обеспечивают высокую технологичность сборки компонентов силовой установки, повышают производительность способа бестраншейной замене трубопроводов и безопасность проведения работ, так как не требуется постоянного присутствия оператора в рабочем колодце 13. Дополнительная гарантия безопасности работ обеспечивается за счет пропускание цепи 3 тягового органа через защитный короб 15 лифтового механизма 14, что снижает вероятность повреждения оборудования и повышает безопасность обслуживания установки при случайном обрыве цепи 3 тягового органа. Кроме того, использование цепи 3 тягового органа, которая изгибается
только в одну сторону по стрелке С (см. фиг. 4), позволяет исключить промежуточную операцию предварительного протягивания тягового органа через заменяемый трубопровод специальным сантехническим тросом - "коброй", что имеет место в известных аналогах, тем самым существенно повышается производительность установки.
Разработанное техническое решение удовлетворяет условиям патентоспособности промышленная применимость, а также новизне и изобретательскому уровню, что следует из приведенного описания изобретения и уровня техники.
Источники информации.
1. RU № 2166685 С1, 10.05.2001.
2. RU № 2116546 С1, 27.07.1998.
3. WO 1992/013226, 06.08.1992.
4. RU № 2135874 C1, 27.08.1999 (прототип).
5. US № 5997215, 07.12.1999.
6. US № 7025536 B2, 11.04.2006.
7. EA № 201101371 A, 29.06.2012.
8. DE № 19608980 C2, 07.05.1998.
9. DE № 19814232 C1, 28.10.1999.
10. EP № 1316670 A2, 04.06.2003.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ бестраншейной замены подземного трубопровода, включающий продвижение в скважину из рабочего колодца (13) во вспомогательный колодец (25) тягового органа, затягивание в нее нового трубопровода (24) тяговым органом и разрушение заменяемого трубопровода (29), отличающийся тем, что разрушение заменяемого трубопровода (29) и последующее затягивание в скважину нового трубопровода (24) ведут непрерывным продвижением в скважине цепного тягового органа с использованием направляющей головки (28) посредством модульного силового устройства (2) сначала в прямом направлении из рабочего колодца (13) во вспомогательный колодец (25), а затем непрерывным продвижением в скважине цепного тягового органа в обратном направлении для затягивания в скважину нового трубопровода (24), при этом предварительно цепной тяговый орган собирают из шарнирно соединенных между собой звеньев (5) с возможностью образования цепи (3) с изгибом только в одном направлении, причем сборку цепи (3) производят на рабочем столе (6), который устанавливают на поверхности грунта (26) вне колодца (13), затем цепь (3) посредством лифтового механизма (14) с защитным коробом (15) опускают в рабочий колодец (13), причем затягивание в скважину нового трубопровода (24) ведут посредством режуще-тянущей рабочей головки (4) с одновременным разрушением и уплотнением в грунт заменяемого трубопровода (29), при этом режуще-тянущую рабочую головку (4) монтируют на направляющей головке (28), которую подсоединяют непосредственно к цепному тяговому органу.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что звенья (5) цепи (3) тягового органа собирают в виде линейных фрагментов, которые затем один за другим опускают в рабочий колодец (13), при этом каждый предыдущий фрагмент цепи (3) соединяют с последующим фрагментом цепи с образованием непрерывной цепи (3) заданной длины.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что цепь (3) тягового органа при сборке предварительно наматывают на комплект вращающихся барабанов (10), с которых затем ее сматывают и опускают в рабочий колодец (13).
4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что при обратном направлении продвижения цепного тягового органа цепь (3) демонтируют на рабочем столе (6) в обратном порядке на линейные фрагменты заданной длины или без демонтажа наматывают на комплект барабанов (10).
5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что цепь (3) тягового органа подают в рабочий колодец (13) и поднимают из него по защитному коробу (15) лифтового механизма (14).
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу цепи (3) тягового органа во вспомогательный колодец (25) производят из рабочего колодца (13).
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что ввод нового трубопровода (24) во вспомогательный колодец (25) производят с предварительным дотягиванием новой трубы, а после затягивании в скважину нового трубопровода (24) осуществляют демонтаж разрезного устройства с частью новой трубы.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительно производят опускание модулей силового устройства (2) в рабочий колодец (13) и последующую их сборку, а после замены трубопровода (29) осуществляют разборку силового устройства (2) и подъем модулей на поверхность колодца (13).
9. Установка (1) для осуществления способа бестраншейной замены подземного трубопровода по п.1, содержащая силовое устройство (2) для перемещения тягового органа, устройство для закрепления в рабочем колодце (13) и тяговый орган с головкой, отличающаяся тем, что содержит тяговый орган, выполненный в виде гибкой цепи (3) с головкой в виде направляющей головки (28), которая закреплена непосредственно на переднем конце цепи (3) с возможностью установки на ней тянуще-режущей рабо
1.
чей головки (4), при этом звенья (5) гибкой цепи (3) тягового органа подвижно связаны шарнирным соединением с возможностью изгиба только в одном направлении; механизм подачи цепи (3) в колодец (13) в виде рабочего стола (6) с основанием (7), на котором смонтирован стопор (8), лебедка (9) или вращающиеся барабаны (10) с тросовым приводом (12), установленные на основании (11), при этом механизм подачи смонтирован непосредственно над люком рабочего колодца (13), а рабочий сборочный стол (6) смонтирован на поверхности грунта (26) вне колодца (13), лифтовой механизм (14) для опускания-подъема цепи (3) тягового органа в рабочий колодец (13) с защитным коробом (15), через который пропущен цепной тяговый орган, при этом защитный короб (15) смонтирован вертикально в рабочем колодце (13) и функционально связан с рабочим сборочным столом (6), а силовое устройство (2) содержит сборные модули и выполнено с возможностью непрерывного возвратно-поступательного перемещения цепи (3) в скважине для установки нового трубопровода (24).
10. Установка по п.9, отличающаяся тем, что звенья (5) цепи (3) выполнены цилиндрическими и содержат в средней части кольцевой буртик (17) и симметрично расположенные относительно него две кольцевые проточки (18), а на концах каждого звена (5) выполнено с одной стороны не менее двух пазов (19), с другой стороны не менее двух шипов (20) с фиксированной осью (16) для соединения звеньев (5) цепи (3) с возможностью их поворота друг относительно друга только в одном направлении.
11. Установка по п.9, отличающаяся тем, что сборные модули силового устройства кинематически связаны между собой и включают упорный бампер (22), противооткатное средство звеньев (5) цепи (3), силовые гидравлические цилиндры, захваты (21) цепи (3) рабочего органа, механизма преобразования
(23) поступательного движения цилиндров во вращательное движение захватов (21) цепи (3) и механизм дотягивания части трубы нового трубопровода (24) во вспомогательный колодец (25) для ввода цепного тягового органа с направляющей головкой (28) и последующего затягивания трубы нового трубопровода
(24) в рабочий колодец (13) посредством тянуще-режущей рабочей головки (4), установленной на направляющую головку (28).
12. Установка по п.9, отличающаяся тем, что рабочий сборочный стол (6) содержит площадку для укладки линейных фрагментов цепи (3) тягового органа.
13. Установка по любому из пп.9 и 12, отличающаяся тем, что рабочий сборочный стол (6) содержит крепления к горловине (27) рабочего колодца (13) в виде струбцины.
14. Установка по п.9, отличающаяся тем, что рабочий стол (6) содержит соединенные друг с другом фрагменты и может быть выполнен разной заданной длины.
12.
12.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
027243
027243
- 1 -
- 1 -
(19)
027243
027243
- 4 -
- 3 -
027243
027243
- 6 -
027243
027243
- 6 -
027243
027243
- 8 -