устройство для вскрытия трубопровода

Формула изобретения

1. Устройство для вскрытия трубопровода, содержащее клиновидный корпус, к основанию плавно переходящий в плоскорез с прикрепленными к нему по обеим сторонам отвальными лемехами, отличающееся тем, что для предохранения трубопровода от повреждений при вскрытии формовочные лемехи, клиновидный плавно переходящий корпус устройства с отвальными лемехами прикреплены к основанию-обечайке, представляющей собой полуцилиндр, охватывающий трубопровод по верхней половине поверхности и копирующий его при продольном перемещении, а между внутренней цилиндрической поверхностью обечайки и наружной поверхностью трубопровода предусмотрен кольцевой зазор для размещения в нем петли беспрерывного троса, сдвоенные ветви которого зафиксированы в центральном отверстии у передней кромки обечайки, разведены относительно друг друга под острым углом, пропущены в отверстия, выполненные по ее противоположным углам, и охватывают трубопровод по его нижней половине цилиндрической поверхности.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что клиновидный корпус снабжен наклонными грунтоподъемниками для выработки щели в грунте до уровня продольной оси и по обеим сторонам трубопровода.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что для уменьшения сопротивления резанию грунта и повышения эффективности очистки кольцевой полости от грунта передняя часть обечайки в плане выполнена клинообразной.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что для стабилизации вертикального положения устройства на трубопроводе формовочные лемехи устройства, формирующие отвалы грунта по сторонам траншеи, установлены под отрицательным углом к горизонтальной поверхности грунта и копируют ее в процессе перемещения устройства по трубопроводу.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что для облегчения прохождения тросовой петлей поперечных сварных швов и предохранения его от абразивного износа защемленные ветви троса оснащены втулками с возможностью их свободного вращения и продольного перемещения.

Описание изобретения к патенту

Предложение относится преимущественно к трубопроводному транспорту и может быть использовано для вскрытия трубопроводов большого диаметра для демонтажа, капитального ремонта, замены дефектных участков или в других целях.

В настоящее время вскрытие трубопроводов производится, в основном, одноковшовыми экскаваторами, так как вскрышные экскаваторы с трехсекционным ротором в настоящее время серийно не выпускаются. Вскрытие трубопроводов для последующего демонтажа производится до его продольной оси и не доходя 20-25 см до верха трубы. Тем не менее, объем извлеченного грунта и энергозатраты на его извлечение весьма значительны, а производительность невысока.

Известно устройство для отрывки подводной траншеи под трубопровод по авт. свид. SU 1229277, М.кл. Е 02 F 5/02, 5/10, включающее тяговое средство и установленные один за другим плуги, каждый последующий из которых выполнен уже и расположен ниже предыдущего, причем последний плуг завершает углубление и формирование профиля траншеи под укладываемую плеть трубопровода, прикрепленную к упомянутому плугу.

Система плугов прикреплена тросом к тяговому средству, расположенному на противоположном берегу водной преграды. Это устройство рассматривается авторами как прототип последовательного формирования элементов профиля траншеи функционально и конструктивно различными ковшами использованного в рассматриваемом предложении.

Известно также устройство для извлечения трубопровода из грунта, патент РФ 2123147, Мки F 16 L 1/028. Устройство используется при ремонте трубопроводов, содержит корпус с боковыми стенками, основание, режущую клиновидную поверхность, переходящую в основании в плоскорез, для соединения с тягачом посредством троса корпус снабжен водилом. При передвижении тягача корпус внедряется в грунт, раздвигает его и уплотняет. В грунте образуется щель, через которую траверса поднимает трубопровод.

По мнению авторов это устройство в части назначения и конструктивного исполнения узлов, взаимодействующих с грунтов, может быть принято одним из прототипов рассматриваемого предложения. Это устройство не предназначено для вскрытия трубопроводов большого диаметра, что явствует из его названия.

Ближайший прототип представляет собой устройство для вскрытия трубопровода, содержащее корпус, плавно переходящий к основанию в плоскорез. К корпусу, по его обеим сторонам, прикреплены отвальные лемехи. Устройство в 1980 г. было разработано и изготовлено в тресте "Средазтрансгаз" и предназначалось для вскрытия участка газопровода "Бухара-Урал" диаметром 1020 мм до верхней образующей. Испытания проводились в пустынной местности на газопроводе "Бухара-Урал". Устройство устанавливалось на предварительно вскрытый и очищенный от грунта участок газопровода, а затем буксировалось вдоль него тягачом по предварительно обозначенной трассе заложения. В процессе испытаний плоскорез устройства неоднократно касался тела трубы, причем затраты мощности на его буксировку оказались столь велики, что два мощных гусеничных тягача с трудом справлялись с этой работой. Но главный недостаток этого устройства заключался в опасности нанесения повреждений телу трубы из-за спонтанных заглублений устройства в процессе буксировки в створе заложения трубопровода. Участником испытаний этого устройства являлся один из авторов рассматриваемого предложения. К сожалению, документальные свидетельства испытаний этого устройства находятся в ближнем зарубежье и, скорее всего, не сохранились.

Авторы понимают, что изустные свидетельства очевидцев экспертизой в рассмотрение не принимаются, но надеются, что уважаемая экспертиза предъявит прототип из своих обширных фондов.

Предлагаемое изобретение направлено на снижение энергозатрат, сохранность тела трубы и ее ложа при вскрытии трубопровода перед демонтажем.

Это достигается:

- оснащением корпуса предлагаемого устройства для вскрытия трубопровода грунтоподъемниками для выработки по обеим сторонам трубопровода и до его продольной оси щелей, ширина которых достаточна для его демонтажа и существенно уменьшает размер траншеи по ширине, объем грунта и энергетические затраты на его извлечение;

- клиновидный корпус устройства плавно переходит и прикреплен к основанию обечайки, представляющей собой тонкостенный полуцилиндр, охватывающий трубопровод по верхней половине поверхности и копирующий его при продольном перемещении, что предохраняет тело трубы от повреждений при вскрытии;

- между внутренней цилиндрической поверхностью обечайки и наружной поверхностью трубопровода предусмотрен кольцевой зазор для размещения в нем петли беспрерывного троса, сдвоенные ветви которого зафиксированы в центральном отверстии у передней кромки обечайки, разведены относительно друг друга под острым углом, пропущены в отверстия, выполненные по ее противоположным углам, и охватывают трубопровод по нижней образующей;

- при работе устройства грунт отвала натягивает ветви тросовой петли, размещенной в кольцевом зазоре, приводит их в рабочее состояние, чем обеспечивается безударный проход обечайки через поперечные сварные швы, удаляет из кольцевого зазора грунт, что ликвидирует эффект присасывания друг к другу цилиндрических поверхностей обечайки и трубы. Эта же тросовая петля гасит вертикальные колебания хвостовой части устройства и пиковые нагрузки на буксировщик;

- передняя часть обечайки в плане выполнена клинообразной, а ее боковые кромки копируют траекторию разведенных под углом сдвоенных ветвей тросовой петли для уменьшения сопротивления резанию грунта, повышению эффективности очистки кольцевой полости от грунта и устойчивости устройства на трубе;

- для облегчения прохождения тросовой петлей поперечных сварных швов и предохранения его от абразивного износа защемленные ветви троса оснащены втулками с возможностью их свободного вращения и продольного перемещения;

- формовочные лемехи устройства, формирующие отвалы грунта по сторонам траншеи, установлены под отрицательным углом к горизонтальной поверхности грунта и стабилизируют вертикальное положение устройства на трубопроводе.

Таким образом, признаки изобретения, изложенные в предлагаемой совокупности, по мнению авторов, соответствуют критерию "существенная новизна".

На фиг.1 - изображен общий вид устройств по стрелке "Б";

На фиг.2 - изображен вид на устройство по стрелке "А";

На фиг.3 - изображен общий вид устройства в аксонометрии;

На фиг.4 - изображен вид на обечайку по стрелке "С".

Устройство для вскрытия трубопроводов, в дальнейшем "Устройство", содержит корпус 2 с отвальными лемехами 10, переднюю клиновидную часть корпуса 11 с режущей кромкой 5, формовочные лемехи 12, грунтоподъемники 7, цилиндрическую обечайку 6, трос 8. Корпус 2, его клиновидная передняя часть 11, лемехи 10 и 12, грунтоподъемники 7 прикреплены к основанию - обечайке 6.

Для монтажа устройства над трубопроводом отрывают траншею, вскрывая его до нижней образующей, и прежде чем установить его на очищенную от грунта наружную поверхность трубы, внутреннюю поверхность обечайки 6 оснащают тросом 8, сдвоенная ветвь 18 которого проводится в центральное отверстие 16 (см. фиг.3), и фиксируется на внешней поверхности обечайки V шкворнем 14 (см. вид I), далее ветви 18 троса 8 протягиваются под острым углом к задней кромке обечайки, в ее угловые отверстия (см. вид II), выводятся наружу так, чтобы удлиненным концом одной из ветвей троса 8 возможно было бы охватить трубопровод по его нижней поверхности. Затем устройство устанавливают на очищенную от грунта наружную поверхность трубопровода, под трубопроводом осуществляют подкоп, протягивают под ним удлиненную ветвь троса, предварительно полностью оснастив втулками 19, и соединяют ее с концом другой, более короткой ветви на противоположной стороне трубопровода, замыкая тем самым трос 8 на свободную, без натяжения бесконечную петлю.

За счет размещения внутри обечайки 6 ветвей 18 троса 8, между ее внутренней поверхностью и наружной поверхностью трубопровода образуется кольцевой зазор h (см. вид I), на толщину троса 6. К передней клиновидной части 11 корпуса 2 в точке 3 присоединяется трос 4 буксировщика (не показан), чем завершается операция монтажа устройства на трубопроводе.

Работа устройства.

Перед вскрытием трубопровода, в соответствии с "Правилами производства работ при вскрытии трубопроводов", в створе его заложения снимается гумусный слой грунта. Над трубопроводом, не доходя 20 см до его верхней образующей, и по бокам до его продольной оси, в габаритах старой траншеи 13 (см. фиг.2), производится рыхление грунта.

При перемещении устройства по трубопроводу передняя кромка обечайки 6 и режущая кромка 5 клиновидной части 11 корпуса 2 врезаются в грунт, в котором образуется щель.

Дальнейшее поступательное перемещение устройства по трубопроводу вводит в контакт с грунтом наклонные плоскости лемехов грунтоподъемника 7 диаметрально прикрепленные к обечайке 6 и корпусу 2. Грунт извлекается по сторонам трубопровода, поднимается по наклонным плоскостям лемехов грунтроподъемников 7 и вместе с грунтом, разработанным клиновидной частью 11 корпуса 2, транспортируется по его наклонным плоскостям к отвальным лемехам 10, а затем - к формовочным лемехам 12 и далее в отвалы грунта 9 по обеим сторонам траншеи 15, разработанной посредством предлагаемого устройства.

Формовочные лемехи 12, установленные под отрицательным углом к горизонтальной плоскости грунта, в него не врезаются, а, опираясь на него в процессе перемещения устройства по трубопроводу, выполняют кроме того функцию стабилизаторов вертикального положения устройства на трубопроводе.

Одновременно в процессе работы устройства тросовая петля 8, оснащенная втулками 19 и защемленная между трубопроводом и ложем, преодолевая сопротивление грунта, натягивает ветви 18 троса в кольцевом зазоре между цилиндрическими поверхностями обечайки и трубопровода относительно друг друга под острым углом вершиной в направлении перемещения устройства, что придает ветвям троса режущие и очистительные свойства, обеспечивающие эффективное удаление грунта из упомянутого кольцевого зазора, и ликвидирует тормозящий устройство эффект присасывания (притирания) цилиндрических плоскостей друг к другу. Кроме того, напряженные ветви 18 троса 8 в кольцевом зазоре выполняют функцию копира, поднимая переднюю кромку цилиндрической обечайки 6 над усилением поперечного сварного шва на толщину троса h, чем обеспечивается его целостность. Тросовая петля 8, защищенная втулками 19, перемещаясь под трубопроводом, отделяет его от ложа, что облегчает его последующий демонтаж, прижимает хвостовую часть устройства к наружной поверхности трубопровода, гасит ее вертикальные колебания, что стабилизирует процесс вскрытия трубопровода устройством и снижает энергетические затраты.