напорный трубопровод земснаряда

Формула изобретения

НАПОРНЫЙ ТРУБОПРОВОД ЗЕМСНАРЯДА, включающий смонтированные в единый трубопровод стандартные звенья труб, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности использования напорного трубопровода, он снабжен кольцевым кожухом, а трубопровод выполнен с равномерно распределенными по его внешней поверхности поперечными кольцевыми ребрами и установлен в кольцевом кожухе с зазором между поперечными кольцевыми ребрами трубопровода и внутренней поверхностью кольцевого кожуха, причем через равные промежутки по длине напорного трубопровода между трубопроводом и кольцевым кожухом выполнены участки в виде ограничивающих их перфорированных кольцевых перегородок с фильтрующим грунтоудерживающим материалом, при этом стенки кольцевого кожуха на этих участках выполнены перфорированными.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидротехническому строительству и предназначено для разработки грунтов землесосным снарядом.

Известен напорный трубопровод земснаряда, включающий смонтированные в единый трубопровод звенья труб (см. Шкундин Б.М. Оборудование гидромеханизации земляных работ. М.: Энергия, 1970, с. 170-171). Это устройство принято в качестве аналога.

В названной книге Б.М. Шкундина, на стр. 170, 1-й столбец, последний абз. , сказано: "... Для магистральных пульпопроводов применяют обычно бесшовные или сварные толстостенные стальные трубы...".

Устройство-аналог имеет недостаток, который заключается в том, что толстостенные трубы сложены для прокладки трубопровода в качестве дюкера, т.е. трубопровода по дну водоема, когда возникает необходимость подать земснарядом гидросмесь на другой берег водоема.

Известен напорный трубопровод земснаряда, включающий смонтированные в единый трубопровод стандартные звенья труб (см. Шкундин Б.М. Оборудование гидромеханизации земляных работ. М.: Энергия, 1970, с. 172), это устройство принято в качестве прототипа.

Отличительной особенностью устройства-прототипа является прокладка напорного трубопровода земснаряда в качестве дюкера по дну водоема.

Устройство-прототип имеет недостаток, который заключается в том, что напорный трубопровод земснаряда подвержен интенсивному абразивному износу. Срок службы трубопровода по условиям абразивного износа колеблется в широком диапазоне: 5-0,5 года. Изношенный дюкер ремонтировать сложно. Чаще всего, обнаружив износ дюкера, его исключают из работы, а рядом прокладывают новый трубопровод. Всем этим снижается надежность и долговечность подводного трубопровода.

Целью изобретения является повышение надежности и долговечности использования трубопровода, уложенного в водоеме для транспортирования гидросмеси за пределы водоема.

Поставленная цель достигается тем, что напорный трубопровод земснаряда смонтирован из отдельных стандартных звеньев труб. Напорный трубопровод снабжен поперечными кольцевыми ребрами. Кольцевые ребра равномерно распределены по длине трубопровода и размещены на его внешней поверхности. Трубопровод с кольцевыми ребрами вставлен в цилиндрический кожух. Кожух имеет поперечное сечение, превышающее большой диаметр кольцевого ребра. Через равные промежутки по длине напорного трубопровода размещены участки, ограниченные кольцевыми перегородками, перекрывающими пространство между трубопроводом и кожухом. Кольцевые перегородки выполнены перфорированными. Полость участков в пространстве между трубопроводом и кожухом заполнено фильтрующим грунтоудерживающим материалом. Стенка кожуха на каждом участке выполнена также перфорированной.

Предлагаемый трубопровод отвечает требованиям патентного критерия "новизна", поскольку имеются следующие существенные отличительные признаки:

1) напорный трубопровод снабжен поперечными кольцевыми ребрами;

2) кольцевые ребра равномерно распределены по длине трубопровода;

3) кольцевые ребра размещены на внешней поверхности трубопровода;

4) трубопровод с кольцевыми ребрами вставлен в цилиндрический кожух;

5) кожух имеет поперечное сечение, превышающее большой диаметр кольцевого ребра;

6) через равные промежутки по длине напорного трубопровода размещены участки, ограниченные кольцевыми перегородками;

7) кольцевые перегородки перекрывают пространство между трубопроводом и кожухом;

8) кольцевые перегородки выполнены перфорированными;

9) стенка кожуха на каждом участке выполнена также перфорированной;

10) полость участков в пространстве между трубопроводом и кожухом заполнена фильтрующим грунтоудерживающим материалом.

Предложенный трубопровод отвечает требованиям патентного критерия "существенные отличия", поскольку в патентной и технической литературе заявителю не встретились описания такого трубопровода.

На фиг. 1-4 изображен предлагаемый напорный трубопровод земснаряда.

Напорный трубопровод земснаряда 1 включает дюкер, т.е. проложенный по откосам и дну водоема трубопровод 2. Трубопровод 2 снабжен поперечными кольцевыми ребрами 3, которые равномерно распределены по внешней поверхности трубопровода 2. Трубопровод 2 с ребрами 3 вставлен в цилиндрический кожух 4 поперечного сечения, превышающего большой диаметр кольцевого ребра 3. Через равные промежутки по длине трубопровода 2 размещены участки 5, ограниченные кольцевыми перегородками 6 с окнами перфорации 7 в них. Кольцевыми перегородками 6 перекрывается пространство между трубопроводом 2 и кожухом 4. Стенка кожуха 4 на участках 5 выполнена с окнами перфорации 8. Пространство между трубопроводом 2 и кожухом 4 на участках 5 заполнено фильтрующим грунтоудерживающим материалом 9, например, гравием. Позициями обозначены также: 10 - каверна в стенке трубопровода 2; 11 - поверхность земли; 12 - грунт дна водоема; 13 - акватория водоема.

Используют предложенный напорный трубопровод следующим образом.

Землесосным снарядом гидросмесь транспортируется по магистральному напорному трубопроводу 1, уложенному на поверхности земли 11 до берега водоема. Далее гидросмесь поступает в дюкер 2. Проходит по трубопроводу, описывая путь вдоль левого откоса (см. фиг. 1), вдоль дна водоема и вдоль правого откоса, а затем течет по продолжению магистрального трубопровода 1 на правом берегу (течение гидросмеси на фиг. 1 показано стрелками). Ничто не препятствует течению гидросмеси. Диаметр напорного трубопровода 1 и дюкера 2 одинаковой величины.

При течении гидросмеси по трубопроводу 2 происходит износ его стенок абразивными частицами грунта; через определенный период эксплуатации, измеряемый годами или частями года, в результате износа происходит образование каверны 10 в стенке трубопровода 2. Гидросмесь через каверну 10 проникает в межреберное пространство (на фиг. 2 течение гидросмеси через каверну 10 показано стрелками). До образования каверны 10 в стенке трубопровода 2 пространство между трубопроводом и кожухом заполнено водой, которая проникла туда из акватории 13. Путь воды таков: из акватории 13 через окна 8 - в фильтрующий материал 9 - через него к окнам 7 - из окон 7 в пространство между ребрами 3.

Гидросмесь, имеющая высокое давление, равное нескольким десяткам метров водяного столба, через каверну 10 поступает в пространство между ребрами 3, которое является одновременно пространством между стенками трубопровода 2 и кожуха 4. Давление гидросмеси намного больше давления в акватории 13 водоема. Под действием перепада давлений гидросмесь из полости трубопровода 2 через каверну 10 поступает в межреберное пространство, течет из одного отсека в другой, влево и вправо от каверны 10 (см. фиг. 2), в сторону левого участка 5 и в сторону правого участка 5. Через окна 7 вода из гидросмеси поступает в полость участка 5. Грунт из гидросмеси задерживается фильтрующим грунтоудерживающим материалом 9, вода через этот материал фильтруется и вытекает через окна 8 в акваторию 13. Постепенно все отсеки между ребрами 3 оказываются заполненными грунтом (песком), в том числе и отсек с каверной 10. Протекающая по трубопроводу 2 гидросмесь не контактирует с внешней средой (акваторией 13) и со стенкой кожуха 4. Она контактирует с грунтом, отложившимся в отсеке с каверной 10.

Происходит тампонирование каверны 10 грунтом. Фильтрация воды через межреберное пространство происходит в мизерных размерах, т.к. воде приходится преодолеть уплотненный грунт (песок) в отсеках между ребрами 3 и фильтрующий материал 9. Одновременно тенденция к течению гидросмеси через каверну износа по пути к участкам 5 обеспечивает постоянное тампонирование каверны 10 грунтом (песком) и его уплотнение.

Рассмотрим свойства элементов устройства. В качестве кожуха 4 принимают трубу большего, чем трубопровод 2, диаметра. Кольцевые ребра 3 приварены к трубопроводу 2. Зазоры между краями ребер 3 и стенками кожуха 4 предназначены для выполнения ряда задач. Во-первых, зазор служит для обеспечения возможности заполнения межреберного пространства грунтом (песком) слаботекущим потоком гидросмеси. Во-вторых, наличие зазора между трудами 2 и 4 обеспечивает достаточную гибкость дюкера. В-третьих, ребра 3, присоединенные к трубопроводу 2, увеличивают продолжительность срока службы трубопровода 2 за счет увеличения массы изнашиваемого металла. Размещение жестких участков 5 дюкера на значительном расстоянии один от другого гибкость дюкера существенно не снижает.

Все это существенно повышает надежность и долговечность использования дюкера.

Для трубопроводов небольших диаметров можно обойтись упрощенной конструкцией дюкера: труба - в трубе с жесткими кольцевыми перегородками в межтрубном пространстве. Жесткость такого трубопровода несколько повышается, но долговечность возрастает в несколько раз.