устройство для бестраншейной прокладки трубопроводов методом прокола

Формула изобретения

Устройство для бестраншейной прокладки трубопроводов методом прокола, содержащее полый рабочий наконечник конической формы, соединенный с передним по направлению прокола концом прокладываемого трубопровода через шарнир, вибратор круговых колебаний и подающий механизм, отличающееся тем, что шарнир установлен на стержне, закрепленном на фланце, который смонтирован на переднем по направлению прокола конце прокладываемого трубопровода, а вибратор выполнен в виде блока зубчатых колес, установленных на опорах вращения во фланце, одно из которых входит в зацепление с зубчатым колесом привода, который установлен в прокладываемом трубопроводе, а второе входит в зацепление с зубчатым колесом, которое установлено на стержне на опорах вращения и соединено водилом с осью катка, опирающегося на внутреннюю поверхность полого рабочего наконечника.

Описание изобретения к патенту

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, закрепленный в наконечнике вибратор и подающий механизм [1].

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для бестраншейной прокладки трубопроводов методом прокола, содержащее полый рабочий наконечник конической формы, прокладываемый трубопровод, передний по направлению прокола конец которого имеет форму, соответствующую форме рабочего наконечника и расположен с зазором внутри него, при этом в вершине конца наконечника с его внутренней стороны смонтирован шарнир для соединения с прокладываемым трубопроводом, вибратор, закрепленный в рабочем наконечнике посредством кронштейнов, проходящих через прорези в стенке прокладываемого трубопровода и подающий механизм [2].

Проведенные исследования устройства [2] показали, что при круговых колебаниях рабочего наконечника возникает обкатка его по поверхности скважины, в результате чего рабочий наконечник начинает вращаться вокруг оси скважины, развивая при этом значительный момент кручения. Вместе с рабочим наконечником вращаются и кронштейны крепления вибратора, которые выбирают зазоры в прорезях стенки прокладываемого трубопровода и вовлекают его во вращательное движение. В результате неэффективного использования энергии вибратора, так как часть ее расходуется на кручение прокладываемого трубопровода, снижается скорость прокладки трубопровода, увеличивается усилие прокола, усложняется конструкция подающего устройства.

Цель изобретения - повышение эффективности действия устройства.

Для достижения поставленной цели шарнир, соединяющий полый рабочий наконечник с прокладываемым трубопроводом, установлен на стержне, закрепленном на фланце, который смонтирован на переднем по направлению прокола конце прокладываемого трубопровода, а вибратор выполнен в виде блока зубчатых колес, установленных на опорах вращения во фланце, одно из которых входит в зацепление с зубчатым колесом привода, который установлен в прокладываемом трубопроводе, а второе входит в зацепление с зубчатым колесом, которое установлено на стержне на опорах вращения и соединено водилом с осью катка, опирающегося на внутреннюю поверхность полого рабочего наконечника.

На фиг. 1 представлено устройство для бестраншейной прокладки трубопровода методом прокола, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - разрез головной части устройства.

Устройство для бестраншейной прокладки трубопровода методом прокола содержит прокладываемый трубопровод 1, на переднем по направлению прокола конце которого смонтирован фланец 2, с закрепленным на нем стержнем 3. На стержне 3 установлен шарнир (шаровая опора) 4, на который опирается полый рабочий наконечник конической формы 5 и лидер 6. Вибратор круговых колебаний, выполненный в ввиде блока зубчатых колес 7, 8, установленных на опорах вращения во фланце 2, при этом зубчатое колесо 8 блока входит в зацепление с зубчатым колесом 9, которое установлено на стержне 3 на опорах вращения и шарнирно соединено с осью катка 10, опирающегося на внутреннюю поверхность полого рабочего наконечника 5, водилом 11, а зубчатое колесо 7 блока входит в зацепление с зубчатым колесом 12, которое установлено на стержне 3 на опорах вращения и муфтой 13 соединено с электродвигателем 14, который смонтирован в прокладываемом трубопроводе 1. Зубчатые колеса помещены в защитный кожух 15. Уплотнение 16 предохраняет от попадания грунта внутрь рабочего наконечника 5.

Подающий механизм состоит из направляющей рамы 17 с горизонтальными 18, вертикальными 19 направляющими катками, подвижной 20 и неподвижной 21 траверсами, каната 22 и тяговой лебедки 23. Питание электродвигателя 14 привода вибратора осуществляется через кабель 24.

Для осуществления прокола включается тяговая лебедка 23 и электродвигатель 14 привода вибратора, который через муфту 13 и зубчатые колеса 12, 7, 8, 9 приводит во вращение водило 11 с катком 10, который перекатывается по внутренней поверхности полого рабочего наконечника 5.

Под действием возмущающей силы катка 10, рабочий наконечник совершает круговые колебания с частотой, равной частоте вращения водила 11, перпендикулярные направлению проходки. Центр колебаний, т.е. точка, в которой амплитуда колебаний равна нулю, совпадает с шаровой опорой 4 наконечника. С удалением от него амплитуда возрастает и достигает максимума на цилиндрической части рабочего наконечника 5. Рабочий наконечник 5, обкатываясь по поверхности скважины, вызывает колебания грунта в радиальном направлении, что способствует уменьшению сил трения и сцепления в нем, и, как следствие этого, уменьшение сопротивления и увеличение скорости прокладки трубопровода 1. Вращению рабочего наконечника 5 вокруг своей оси при обкатке по скважине препятствует только момент трения в шаровой опоре 4, который относительно мал и не оказывает существенного влияния на положение прокладываемого трубопровода 1.

Установка в рабочем наконечнике 5 только катка 10, который выполняет роль дебаланса, а его привода в прокладываемом трубопроводе 1, позволяет уменьшить колеблющуюся массу рабочего наконечника, в результате чего при одинаковой с известным устройством возмущающей силе, увеличивается амплитуда колебаний рабочего наконечника 5, а следовательно, эффективность его воздействия на грунт. Кроме этого, расположение привода вибратора в прокладываемом трубопроводе позволит не только снизить колеблющуюся массу рабочего наконечника, но и снять ограничения на размеры привода по его длине, что позволит обеспечить большую энергонасыщенность (возмущающую силу) вибратора.

Разгрузка колеблющегося рабочего наконечника 5 от крутящего момента, передаваемого прокладываемому трубопроводу 1, снижение его массы в сочетании с возможностью большей энергонасыщенности (возмущающей силы) вибратора позволит повысить скорость прокладки трубопровода, уменьшить лобовое сопротивление, что в сочетании с наличием лидера 6 повысит и точность прокладки трубопровода.

Источники информации

1. Песто Г.Н. Закрытая прокладка трубопроводов. М., Издательство литературы по строительству, 1964, с. 117-121.

2. Авторское свидетельство СССР N 787575, кл. E 02 F 5/18, 1980.