устройство для прокладки подземных коммуникаций в водонасыщенных грунтах

Формула изобретения

1. Устройство для прокладки подземных коммуникаций в водонасыщенных грунтах методом прокола, выполненное с осевым продольным каналом для размещения тягового троса, включающее корпус с кольцевой камерой, патрубком для подвода рабочего агента и приспособлением для крепления прокладываемого коллектора на одном торце и выступом на другом торце, на котором размещен с возможностью вращения и ограниченного осевого перемещения относительно корпуса насадок в виде усеченного конуса с соплами для размыва грунта и кольцевой камерой, посредством которой сопла сообщены с каналами для прохода рабочего агента, отличающееся тем, что корпус выполнен цилиндрическим с выступом в виде усеченного конуса, а размещенный на нем насадок имеет вид ступенчатого усеченного конуса, на поверхности первой ступени которого выполнены винтовые направляющие в виде ребер, а на поверхности второй ступени - размывающие сопла и рыхлящие зубья, расположенные по той же спирали, что и направляющие, но зубья - со смещением спирали на полшага, при этом размывающие сопла направлены в сторону корпуса под острым углом к образующей конуса, а расстояние между зубьями равно не менее трем толщинам зуба, корпус в начале цилиндрической части снабжен дополнительными соплами, гидравлически связанными с кольцевой камерой корпуса и направленными к хвостовой части устройства.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что верх хвостовой части корпуса снабжен продольными окнами-прорезами.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области строительства и предназначено для прокладки подземных коммуникаций в водонасыщенных грунтах.

Известен наконечник грунтопрокалывающего устройства (А.с. SU 899790, E 02 F 5/18, БИ 3, 1982) конусного типа со ступенчатой поверхностью, каждая последующая ступень которой выполнена в виде усеченного конуса, диаметр вершины которого меньше диметра основания предыдущего конуса.

Недостатком известного наконечника является увеличение сопротивления протягиванию коммуникаций при работе в переувлажненных грунтах за счет налипания грунта в пространствах между основаниями конусов.

Известно также устройство для осуществления способа подземной прокладки трубопроводов (Пат. США 4319648, кл. 175-53, 1982 г.), выполненное в виде цилиндра с конусным наконечником, на поверхности которого размещены разрыхляющие зубья и отверстия для подачи увлажняющей жидкости. Данное устройство содержит разрыхляющую фрезу и осуществляет образование полости для последующей укладки трубопровода.

Недостатком данного устройства является повышенная энергоемкость и металлоемкость.

Наиболее близким предлагаемому устройству является наконечник для прокладки коллектора способом прокола (А. с. SU 1751272, E 02 F 5/8, БИ 28, 1992 г. ), выполненный с осевым продольным каналом для размещения тягового троса, включающий корпус в виде усеченного конуса с кольцевой камерой, размещенными на одном его торце приспособлением для крепления прокладываемого коллектора, патрубком для подвода рабочего агента и цилиндрическим выступом на другом торце с размещенным на нем насадком в виде усеченного конуса с кольцевой камерой и тангенциально расположенными соплами для разработки грунта. Насадок установлен с возможностью вращения и ограниченного осевого перемещения относительно корпуса, а сопла через кольцевую камеру сообщены с каналами для прохода рабочего агента.

Недостатком известной конструкции является низкая эффективность работы в переувлажненных грунтах, связанная с тем, что устройство вращается за счет реактивной силы струи, а в переувлажненных грунтах усилие воздействия струи на грунт значительно снижается. Это приводит к неравномерности вращения, ухудшению размыва грунта, повышению лобового сопротивления насадка, в результате чего увеличивается усилие протягивания наконечника и расход рабочего агента.

Устранить указанные недостатки позволяет предлагаемое устройство для прокладки подземных коммуникаций в водонасыщенных грунтах (методом прокола), выполненное с осевым продольным каналом для размещения тягового троса, включающее корпус с кольцевой камерой, патрубком для подвода рабочего агента и приспособлением для крепления прокладываемого коллектора на одном торце и выступом на другом торце, на котором размещен с возможностью вращения и ограниченного осевого перемещения относительно корпуса насадок в виде усеченного конуса с соплами для размыва грунта и кольцевой камерой, посредством которой сопла сообщены с каналами для прохода рабочего агента, которое отличается тем, что корпус выполнен цилиндрическим с выступом в виде усеченного конуса, а размещенный на нем насадок имеет вид ступенчатого усеченного конуса, на поверхности первой ступени которого выполнены винтовые направляющие в виде ребер, а на поверхности второй ступени - размывающие сопла и рыхлящие зубья, расположенные по той же спирали, что и направляющие, но зубья - со смещением спирали на полшага, при этом размывающие сопла направлены в сторону корпуса под острым углом к образующей конуса, а расстояние между зубьями равно не менее трех толщин зуба, корпус же в начале цилиндрической части снабжен дополнительными соплами, гидравлически связанными с кольцевой камерой корпуса и направленными к хвостовой части устройства. Кроме того, верх хвостовой части корпуса может быть снабжен продольными окнами-прорезями.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что вращение насадка осуществляется благодаря винтовым направляющим, и сила струи из сопла идет целиком на размывание грунта, разрыхлению которого и превращению в пульпу способствуют рыхлящие зубья. Ступенчатость конусной поверхности насадка в данном случае позволяет передавать уплотненный и частично обезвоженный между винтовыми направляющими грунт непосредственно на рыхлящие зубья, спираль которых смещена на полшага относительно спирали винтовых направляющих. Установка же зубьев с расстоянием между ними не менее трех толщин зубьев позволяет образовавшейся пульпе транспортироваться в зону между стенками образующейся полости и трубой. Дополнительные сопла, расположенные в начале цилиндрической части корпуса, позволяют доводить пульпу до нужной консистенции и направлять ее непосредственно в пространство между протягиваемой трубой и стенками полости, что способствует снижению усилия протяжки. Продольные окна-прорези вверху хвостовой части невращающегося корпуса позволяют отводить избыток воды через трубу и впоследствии возвращать его в процесс размыва грунта.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид устройства, на фиг.2 - вид устройства в разрезе, на фиг.3 - схема работы устройства.

Устройство для прокладки подземных коммуникаций в водонасыщенных грунтах (методом прокола) состоит из цилиндрического корпуса 1 с кольцевой камерой 2, патрубком 3 для подачи рабочего агента и приспособлением 4 для крепления прокладываемого коллектора. На коническом выступе корпуса размещен насадок 5 в виде ступенчатого усеченного конуса с кольцевой камерой 6. На поверхности первой ступени насадка 5 выполнены винтовые направляющие 7 в виде ребер, а на поверхности второй ступени - размывающие сопла 8 и рыхлящие зубья 9. Зубья и сопла расположены по той же спирали, что и винтовые направляющие, но зубья - со смещением на полшага и с расстоянием между ними не менее трех толщин зуба. Сопла 8 направлены в сторону корпуса 1 под острым углом к образующей конуса и через кольцевую камеру 6 сообщены с каналами для прохода рабочего агента в корпусе 1. В самом же корпусе 1, в начале цилиндрической его части размещены дополнительные сопла 10, направленные в сторону, противоположную протяжке, которые посредством кольцевой камеры 2 сообщены с каналами подачи рабочего агента. Кроме того, верх хвостовой части цилиндрического корпуса 1 может быть снабжен продольными окнами-прорезями 11 для отвода избытка воды.

Устройство выполнено с осевым продольным каналом для размещения тягового троса 12. Насадок 5 установлен с возможностью свободного вращения вокруг трубки 13, являющейся частью канала для тягового троса 12, и опирается на нее с помощью подшипников 14, а для сопряжения с корпусом 1 передний торец насадка упирается в подпружиненный подшипник 15, снабженный эксцентриковым механизмом 22.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При укладке подземных коллекторов труба 16 со стенда 17 с помощью троса 12 и домкрата 18 прокладывается между котлованами 19 и 20.

Под воздействием усилия протягивания насадок 5 за счет пассивных сил реакции грунта на винтовые направляющие 7 начинает поворачиваться. При этом увлажненный грунт за счет движения по конусной поверхности первой ступени частично уплотняется, обезвоживается и подается с выступа первой ступени на рыхлящие зубья 9 второй ступени насадка 5.

Частично подготовленная первой ступенью насадка 5 полость начинает разрабатываться струями из сопел 8, направленными в сторону корпуса под острым углом к образующей конуса. Зубья 9 разрыхляют уплотненный и частично обезвоженный между спиральными направляющими 7 грунт, который вместе с грунтом, разрабатываемым струями сопел 8, превращается в пульпу и между зубьями, расстояние между которыми не менее трех толщин, беспрепятственно транспортируется в пространство между образуемой полостью и поверхностью корпуса 1. Интенсификация процесса образования пульпы осуществляется размещенными в передней цилиндрической части корпуса 1 дополнительными соплами 10, струи которых направлены в противоположную направлению протяжки сторону. Здесь пульпа дорабатывается до соответствующей консистенции и подается непосредственно в пространство между стенками разрабатываемой полости и прокладываемой трубой 16. Избыток воды может сбрасываться в продольные окна-прорези 11 вверху хвостовой части корпуса 1, по трубе 16 отводиться в котлован 19, осветляться в отстойнике 21 и повторно использоваться для размыва грунта.

Таким образом, прелагаемое устройство, вращающееся под действием усилия протягивания, обеспечивает возможность более эффективной разработки переувлажненного грунта, образования пульпы и подачи ее в пространство между трубой и полостью, что значительно снижает усилие протяжки. Кроме того, оно позволяет использовать удаляемый избыток воды для оборотного водоснабжения при размыве грунта.