способ бестраншейной замены трубопроводов и устройство для бестраншейной замены трубопроводов

Формула изобретения

1. Способ бестраншейной замены трубопроводов, включающий применение ударной нагрузки для разрушения старого трубопровода и введение секций нового трубопровода, применение статической нагрузки для обеспечения фиксации стыков нового трубопровода, отличающийся тем, что к заднему торцу затягиваемого трубопровода прикладывают дополнительную статическую нагрузку.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительную статическую нагрузку обеспечивают приложением толкающего усиления.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительную статическую нагрузку обеспечивают путем увеличения тянущего усилия.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что увеличение тянущего усилия обеспечивают путем повышения усиления тягового органа.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что увеличение тянущего усилия обеспечивают использованием системы типа полиспаст на тяговом тросе.

6. Устройство для замены трубопроводов, включающее ударный узел, соединенный с ним рабочий орган, натяжной трос, соединенный с тяговым органом и нажимным фланцем, отличающееся тем, что оно снабжено средством для создания дополнительного статического усилия, передаваемого на нажимной фланец.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что средство для создания дополнительного усилия выполнено в виде домкрата, установленного во входном приямке.

8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что средство для создания дополнительного статического усилия выполнено в виде дополнительного тягового органа, установленного в выходном приямке.

9. Устройство по п.6, отличающееся тем, что средство для создания дополнительного статического усилия выполнено в виде шкива, установленного на нажимном фланце, и крюка, закрепленного в выходном приямке, причем тяговый трос пропущен через шкив и закреплен на крюке.

10. Устройство по п.6, отличающееся тем, что средство для создания дополнительного статического усилия выполнено в виде шкива, установленного на нажимном фланце, и крюка, закрепленного на рабочем органе, причем тяговый трос пропущен через шкив и закреплен на крюке.

11. Устройство по п.6, отличающееся тем, что средство для создания дополнительного статического усилия выполнено в виде шкива, установленного на нажимном фланце, шкива, установленного на рабочем органе, и крюка, установленного на ударном узле, причем тяговый трос пропущен вначале через шкив фланца, затем через шкив рабочего органа и закреплен на крюке, установленном на ударном узле.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительной техники и касается способов и устройств для бестраншейной замены трубопроводов, которые также могут быть использованы и при прокладке трубопроводов в уплотняемых грунтах с возможностью прохождения лидерной скважины.

Известны способы замены трубопроводов, реализуемые при использовании, например, устройства для замены подземного трубопровода (EP 0053480). В данном способе используется статическая и ударная нагрузка. Статическая, прикладываемая лебедкой, размещенной в приемном приямке, используется для направления движения ударного механизма, ударная - для разламывания старого трубопровода и расширения скважины.

Недостатком данного способа является недостаточная надежность при замене трубопроводов большой протяженности из-за невозможности сохранения целостности стыков труб, на которые воздействует знакопеременная нагрузка от работы ударного механизма.

Известен способ замены трубопроводов, реализуемый в устройстве для бестраншейной замены подземных трубопроводов (патент РФ 2115053), в котором статическая нагрузка используется как для направления движения ударного механизма и для облегчения затягивания новой трубы, так и для сохранения стыков.

Недостатком этого способа является то, что в случае прокладки достаточно протяженного трубопровода, это устройство не гарантирует сохранности стыков или соединений отрезков труб, подвергающихся знакопеременным нагрузкам от работы ударного механизма, т.к. не имеет возможности их обезопасить.

Известное устройство для бестраншейной замены подземных трубопроводов по патенту РФ 2115053 (фиг. 1-4), включающее ударный механизм, расширитель, труборазрушающий орган с по меньшей мере одним ножом, натяжной трос, который выполняет несколько функций: обеспечивает направление движения, создает постоянный контакт элементов устройства с работающим ударным механизмом, передает статическую нагрузку от лебедки, что является дополнительной тягой.

Это устройство не в состоянии обеспечить надежность стыков в случае необходимости замены протяженных трубопроводов.

Известен вариант выполнения устройства для бестраншейной замены подземных трубопроводов по патенту РФ 2115053 (фиг.7), включающее те же элементы, только тяговый трос пропущен через переходную втулку и присоединен к натяжному фланцу. Конструкция позволяет передавать ставу труб статическое усилие, способствующее сохранению стыков. Однако при работе в обводненных грунтах и при замене длинных трубопроводов осевого усилия недостаточно.

Технической задачей, решаемой данным изобретением, является повышение надежности замены и расширение технологических возможностей применения устройства при замене трубопроводов большой протяженности в условиях различного типа грунтов, в частности водонасыщенных.

Поставленная задача решается тем, что при бестраншейной замене трубопроводов, включающей применение ударной нагрузки для разрушения старого трубопровода и введения секций нового трубопровода, применение статической нагрузки для обеспечения фиксации стыков нового трубопровода, к заднему торцу затягиваемого трубопровода прикладывают дополнительную статическую нагрузку. Это позволяет увеличить надежность замены, т.к. дополнительное усилие снижает растягивающие усилия на стыках, препятствуя их разрушению.

Целесообразно обеспечить дополнительную нагрузку приложением толкающего усилия. Это даст возможность облегчить работу ударного узла по затягиванию нового трубопровода особенно при работе в песчаных грунтах.

Целесообразно обеспечить дополнительную статическую нагрузку путем увеличения тянущего усилия. Это позволяет получить тот же эффект, не используя дополнительный привод, особенно при работе в тяжелых глинистых грунтах.

Целесообразно обеспечить увеличение тянущего усилия путем повышения усилия тягового органа. Это имеет смысл, если есть возможность поставить мощную лебедку.

Целесообразно обеспечить увеличение тянущего усилия путем использования системы типа полиспаст на тяговом тросе. В этом случае возможно получение повышенного усилия и при довольно слабой лебедке.

Технически данная задача также решается применением устройства, содержащего ударный узел, соединенный с ним рабочий орган, натяжной трос, соединенный с тяговым органом и нажимным фланцем, которое снабжено средством для создания дополнительного статического усилия, передаваемого на нажимной фланец. Это средство повысит надежность сохранности стыков.

Целесообразно выполнить средство для создания дополнительного статического усилия в виде дополнительного тягового органа, установленного во входном приямке. Это можно применить в случае наличия достаточно большого входного приямка, способного принять этот механизм.

Целесообразно выполнить средство для создания дополнительного статического усилия в виде дополнительного тягового органа, установленного в выходном приямке. Это можно применить в случае наличия выходного приямка больших размеров.

Целесообразно выполнить средство в виде шкива, установленного на нажимном фланце, и крюка, закрепленного в выходном приямке, причем тяговый трос пропустить через шкив и закрепить на крюке. Это позволит в два раза повысить усилие на фланце без дополнительной лебедки или домкрата.

Целесообразно выполнить средство в виде шкива, установленного на нажимном фланце, и крюка, закрепленного на рабочем органе, причем следует пропустить трос через шкив и закрепить на крюке. Это позволит использовать в два раза более короткий трос.

Целесообразно средство выполнить в виде шкива, установленного на нажимном фланце, шкива, установленного на рабочем органе, и крюка, установленного на ударном узле, причем тяговый трос пропускают вначале через шкив фланца, затем через шкив рабочего органа и закрепляют на крюке, установленном на ударном узле. Это обеспечивает дополнительно надежное крепление ударного узла и рабочего органа.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами:

на фиг. 1 представлено устройство, снабженное средством, выполненным в виде домкрата;

на фиг. 2 - устройство, снабженное средством, выполненным в виде дополнительного тягового органа;

на фиг.3 - устройство, снабженное средством, выполненным в виде шкива и крюка, через которые пропущен трос;

на фиг.4 - устройство с другим вариантом выполнения средства для создания дополнительного усилия;

на фиг. 5 - устройство, в котором представлен третий вариант выполнения средства для создания дополнительного усилия.

Заявляемый способ реализуется следующим образом.

В монтажный колодец или во входной приямок 1 устанавливают устройство 2 для замены трубопроводов. К задней части устройства 2 через соответствующие конструктивные элементы 6 присоединяют пропущенный через старый трубопровод 3 тянущий трос 4, присоединенный, например, к лебедке 5. К заднему торцу устройства 2 также присоединен, например, домкрат 7. Запустив в работу устройство 2, начинают разрушение старой трубы 3. При этом одновременно с движением устройства по разрушаемой трубе 3 происходит затягивание новой трубы 8. Т.к. при осуществлении процесса замены новая труба 8 подвергается динамической нагрузке, то ее стыки необходимо оберегать от знакопеременных растяжений, домкрат 7, создающий дополнительное толкающее усилие, способствует сохранению стыков, т. к. своим усилием компенсирует отдачу устройства 2 с присоединенной к нему новой трубой 3.

Аналогичного результата можно добиться увеличением тянущего усилия на тросе 4, аналогично присоединенном к хвостовой части устройства 2. В этом случае сила натяжения компенсирует растягивающие усилия на стыках от ударной нагрузки, создаваемой устройством 2. Данная операция дает хорошие результаты при замене протяженных трубопроводов и наличии мощной лебедки или двух. В этом случае необходимо обратить внимание на конструкцию крепления троса, чтобы не случился разрыв конструкции.

Система полиспастов несколько сложнее в использовании, но имеет то преимущество, что используя довольно слабосильную лебедку, на выходе можно получить в два раза большее тянущее усилие.

По достигаемому эффекту эти решения эквивалентны и их использование может обуславливаться наличием того или иного оборудования или требованиями условий замены (наличие маленького входного приямка (колодца) исключит применение домкрата, а небольшой приемный приямок (колодец) может затруднить размещение двух лебедок.

Устройство для реализации данного способа состоит из ударного узла 9, рабочего органа 10, натяжного троса 4, тягового органа 5, нажимного фланца 11 и средства для создания дополнительного статического усилия, передаваемого на нажимной фланец 11. Средство может быть выполнено в виде домкрата 7 (фиг. 1), либо в виде дополнительного тягового органа 12 (фиг.2), либо в виде шкива 13, крюка 14 (фиг.3). Средство может быть выполнено в виде шкива 13, установленного на нажимном фланце 11 и крюка 15 (фиг.4). Средство может быть также выполнено в виде шкива 13, установленного на нажимном фланце 11, шкива 16, установленного на рабочем органе 10 и крюка 17, установленного на ударном узле 9.

Работа устройства.

Принцип работы устройства не зависит от его конструктивного выполнения. Согласно фиг.1 устройство монтируют в старом трубопроводе 3, дополнительное осевое усилие создают домкратом 7. Включают ударный узел 9. Он наносит удары по рабочему органу 10. Тот перемещается вперед, разрушает старую трубу 3 и образует при своем перемещении скважину 18. К рабочему органу 10 присоединена новая труба 8, которая затягивается рабочим органом 10. Натяжной трос 4, соединенный с нажимным фланцем 11, создает осевую статическую нагрузку, передаваемую на новую трубу 8, состоящую из секций, состыкованных между собой. Осевая нагрузка способствует сохранению целостности стыков и воспринимает усилия отдачи, создаваемые рабочим органом 10.

При работе в неустойчивых грунтах и при большой длине нового трубопровода усилия, создаваемого тяговым органом и передаваемого нажимным фланцем 11 на стыки нового трубопровода, оказывается недостаточно для обеспечения их сохранности, поэтому домкрат 7 создает дополнительное осевое усилие, передаваемое на стыки нового трубопровода 8, обеспечивая их сохранность.

Согласно фиг. 2 дополнительное осевое усилие создается установленным в приемном приямке 19 дополнительным тяговым органом 12, тяговый трос 20 которого присоединен к нажимному фланцу 11. Такое выполнение целесообразно в том случае, когда имеется достаточно место в приемном приямке 19. Работа выполняется также, как и в устройстве согласно фиг.1.

Согласно фиг. 3 дополнительное усилие создается при помощи шкива 13 и крюка 14. Шкив 13 установлен на нажимном фланце 11, а крюк 14 в приемном приямке 19. Благодаря шкиву 13 и крюку 14 на стыки нового трубопровода 8 с помощью одного тягового органа 5 передается осевое усилие в два раза больше, чем в устройстве согласно фиг. 1. Сохранность стыков обеспечивается без применения домкрата и дополнительного тягового органа.

Согласно фиг. 4 представлена конструкция, обеспечивающая тот же результат, что и устройство на фиг.3, но не требуется установки крюка 14 в приемном приямке 19, кроме того, используемый натяжной трос 4 может быть в два раза короче.

Использование шкивов 13 и 16 согласно фиг. 5 обеспечит более надежное соединение ударного узла 9 и рабочего органа 10 при прочих одинаковых достоинствах.

Предлагаемые способы замены трубопроводов и устройства, реализующие их, позволяют, используя те или иные приемы и конструктивные особенности, осуществлять замену протяженных трубопроводов, состоящих как из длинных, так и коротких секций без опасения получения разрывов в стыках как от недостаточности усилий подачи, так и от знакопеременных нагрузок. Также данные технологии позволяют осуществлять замену как при наличии длинных входных и приемных приямков, так в условиях монтажных колодцев.