RU2359789C2 - Device for cutting and changing of pipes sections in pipelines - Google Patents
Device for cutting and changing of pipes sections in pipelines Download PDFInfo
- Publication number
- RU2359789C2 RU2359789C2 RU2007133245/02A RU2007133245A RU2359789C2 RU 2359789 C2 RU2359789 C2 RU 2359789C2 RU 2007133245/02 A RU2007133245/02 A RU 2007133245/02A RU 2007133245 A RU2007133245 A RU 2007133245A RU 2359789 C2 RU2359789 C2 RU 2359789C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipeline
- stage
- old
- outer diameter
- front stage
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для резки и замены участков труб в трубопроводах.The present invention relates to the processing of metals by pressure and can be used for cutting and replacing sections of pipes in pipelines.
Известно устройство для резки труб [1], принятое за аналог. Оно содержит кинематически связанные с приводом возвратно-поступательного перемещения два ножа, имеющие вырезы с режущими кромками, расположенными под углом одна к другой. Вершины углов выреза каждого из ножей взаимно смещены относительно оси устройства, а режущие кромки каждого клина расположены под прямым углом одна к другой; при этом одна из них - плоская, а другая наклонена к оси устройства под углом α. При работе ножи от привода перемещаются навстречу друг другу, центрируют трубу и разрезают ее. Затем ножи возвращаются в исходное положение.A device for cutting pipes [1], adopted for the analogue. It contains two knives kinematically connected with a reciprocating drive, having cutouts with cutting edges located at an angle to one another. The vertices of the cut-out angles of each of the knives are mutually offset relative to the axis of the device, and the cutting edges of each wedge are located at right angles to one another; while one of them is flat, and the other is inclined to the axis of the device at an angle α. During operation, the blades from the drive move towards each other, center the pipe and cut it. Then the knives return to their original position.
Достоинство аналога - равномерное нагружение ножей, ровная линия реза, перпендикулярная оси трубы. Недостаток - невозможность продольного реза трубы. Известно также устройство для вырезки поврежденных участков труб действующих магистральных трубопроводов [2], также принятое за аналог. Устройство содержит привод, тележку с колесами, на которой установлена фреза, связанная с приводом и колесами тележки через механическую передачу и охватывающую трубу цепь с роликами. Привод передает крутящий момент на механизм резания - фрезу через центральное колесо внутреннего зацепления, сателлит и внутреннюю шестерню. Устройство устанавливается на разрезаемую трубу ходовыми колесами и закрепляется с помощью цепи через амортизатор и механизм натяжения. После включения привода ходовые колеса перемещают механизм резания. Фрезу подводят вручную с помощью винтового механизма и заглубляют ее до полного перерезания трубы. Привод останавливается и устройство переносят на новое место.The advantage of the analogue is the uniform loading of the knives, an even cut line perpendicular to the axis of the pipe. The disadvantage is the impossibility of longitudinal cutting of the pipe. Also known is a device for cutting damaged sections of pipes of existing pipelines [2], also taken as an analogue. The device comprises a drive, a trolley with wheels, on which a milling cutter is connected, connected with the drive and wheels of the trolley through a mechanical transmission and a chain with rollers covering the pipe. The drive transmits torque to the cutting mechanism - the milling cutter through the central wheel of the internal gearing, the satellite and the internal gear. The device is mounted on the pipe to be cut with running wheels and secured with a chain through a shock absorber and a tension mechanism. After turning on the drive, the running wheels move the cutting mechanism. The milling cutter is brought manually using a screw mechanism and deepened until the pipe is completely cut. The drive stops and the device is moved to a new location.
Достоинство этого аналога - малые габариты, жесткость подачи фрезы, ровный слой реза, высокая производительность резания. Недостаток - необходимость раскапывания траншеи по все длине заменяемого участка трубопровода, особенно если трасса проходит под оживленными улицами, строениями, железными и автомобильными дорогами.The advantage of this analogue is small dimensions, rigidity of the cutter feed, an even cut layer, high cutting performance. The disadvantage is the need to dig a trench along the entire length of the replaced section of the pipeline, especially if the route passes under busy streets, buildings, railways and highways.
Известно другое устройство для замены подземного трубопровода [3], также принятое за аналог. В отличие от предыдущих аналогов, устройство используется для бестраншейной замены участков трубопровода из хрупких материалов (керамика, чугун, асбоцемент и т.п.) при ремонте и реконструкции подземных коммуникаций. Это устройство содержит оголовок цилиндрической формы с гнездом для размещения переднего конца нового трубопровода, приспособление для разрушения старого трубопровода, выполненное в виде фрезерной головки и шнекового механизма, размещаемого в старом трубопроводе. Своей передней частью оголовок охватывает старый трубопровод. При вращении фрезерная головка разрушает старый трубопровод и его обломки вместе с прилегающим грунтом транспортируются шнеком в приемный приямок. По мере разрушения старого трубопровода оголовок перемещают вперед, затягивая в грунт новый трубопровод.There is another device for replacing an underground pipeline [3], also taken as an analogue. Unlike previous analogues, the device is used for trenchless replacement of pipeline sections from brittle materials (ceramics, cast iron, asbestos cement, etc.) during the repair and reconstruction of underground utilities. This device contains a cylinder head with a socket for accommodating the front end of the new pipeline, a device for destroying the old pipeline, made in the form of a milling head and a screw mechanism, placed in the old pipeline. The front part covers the old pipeline. During rotation, the milling head destroys the old pipeline and its fragments, together with the adjacent soil, are transported by a screw into the receiving pit. As the old pipeline collapses, the tip moves forward, pulling the new pipeline into the ground.
Достоинство этого устройства - при бестраншейной замене трубопровода не происходит загрязнения грунтового массива и грунтовых вод.The advantage of this device is that when trenchless replacement of the pipeline does not occur, the soil mass and groundwater are not contaminated.
Недостатки - громоздкость, большая энергоемкость дробления старого трубопровода, ненадежность транспортирования его обломков шнековым механизмом.Disadvantages - cumbersome, high energy intensity of crushing the old pipeline, the unreliability of transporting its fragments by a screw mechanism.
Известно также устройство для замены подземного трубопровода [4], принятое за прототип. Оно содержит ударный механизм в оголовке с гнездом для размещения переднего конца нового трубопровода и приспособление для разрушения старого трубопровода, в котором имеется емкость, соединенная с ударным механизмом и размещенная между ним и конусным оголовком.There is also known a device for replacing an underground pipeline [4], adopted as a prototype. It contains a percussion mechanism in the head with a socket for accommodating the front end of the new pipeline and a device for destroying the old pipeline, in which there is a container connected to the percussion mechanism and placed between it and the conical tip.
Достоинство этого устройства состоит в повышении надежности работы по сравнению с аналогами, а также в возможности замены подземного трубопровода без раскапывания траншеи с поверхности. Недостатком является то, что как и у аналогов, у прототипа необходимо разрушать полностью старый трубопровод из хрупких материалов при большом сопротивлении разрушению и перемещению обломков. Разрушать стальной старый трубопровод с вязкой структурой прототип вообще не способен.The advantage of this device is to increase the reliability of operation compared to peers, as well as the ability to replace the underground pipeline without digging a trench from the surface. The disadvantage is that, like analogs, the prototype must destroy a completely old pipeline of brittle materials with high resistance to destruction and movement of debris. The prototype is not capable of destroying the old steel pipeline with a viscous structure.
Задачей настоящего изобретения является исключение недостатков аналогов при использовании их преимуществ.The objective of the present invention is to eliminate the disadvantages of analogues when using their advantages.
Эта задача достигается тем, что в устройстве для резки и замены участков труб в трубопроводах, содержащем корпус, узел закрепления тяги или троса и приспособление для разрушения старого трубопровода, предусмотрено оснащение корпуса передней ступенью, переходником и задней ступенью для размещения на ее торцевом конце переднего конца нового трубопровода, а приспособление для разрушения старого трубопровода выполнено в виде резака с заостренным лезвием, наклоненным в сторону рабочего перемещения устройства и установленным на передней ступени и переходнике корпуса. Наружный диаметр D старого трубопровода, наружный диаметр D1 задней ступени, диаметр переднего конца нового трубопровода D2 и наружный диаметр D3 передней ступени корпуса связаны соотношением: D1≥D=D2>D3. Наружный диаметр D3 передней ступени, высота Н от вершины резака до передней ступени и наружный диаметр D старого трубопровода связаны соотношением D3+Н>D. Угол наклона α лезвия резака выбран в пределах α=12÷43°, а угол приострения β лезвия резака выбран в пределах β=25÷48°.This task is achieved by the fact that in the device for cutting and replacing pipe sections in pipelines containing a housing, a tie rod or cable fixing unit and a device for destroying an old pipeline, it is provided that the housing is equipped with a front stage, an adapter and a rear stage for placement on its front end of the front end a new pipeline, and the device for the destruction of the old pipeline is made in the form of a cutter with a pointed blade, tilted towards the working movement of the device and mounted on the front with Upenu and the housing adapter. The outer diameter D of the old pipeline, the outer diameter D 1 of the rear stage, the diameter of the front end of the new pipeline D 2 and the outer diameter D 3 of the front stage of the casing are related by the relation: D 1 ≥D = D 2 > D 3 . The outer diameter D 3 of the front stage, the height H from the top of the torch to the front stage and the outer diameter D of the old pipe are connected by the ratio D 3 + H> D. The angle of inclination α of the cutter blade is selected within the range of α = 12 ÷ 43 °, and the angle of suspension β of the cutter blade is selected within the range of β = 25 ÷ 48 °.
Таким образом, предлагаемое устройство оснащено ступенчатым корпусом, задняя часть которого имеет наружный диаметр, равный диаметру заменяемого трубопровода, а передняя часть образует ступеньку - уступ для неподвижного закрепления резака с заостренным лезвием, вершина которого расположена в плоскости, проходящей через ось задней части с наклоном в направлении движения. Задний край устройства соединен с новым трубопроводом, а на переднем конце расположено крепление тягового устройства, например штанги или троса, продернутых через старый трубопровод.Thus, the proposed device is equipped with a stepped case, the back of which has an outer diameter equal to the diameter of the replaced pipe, and the front part forms a step - a ledge for the fixed mounting of the torch with a pointed blade, the top of which is located in a plane passing through the axis of the back part with an inclination of direction of movement. The rear edge of the device is connected to a new pipeline, and at the front end there is a fastening of a traction device, such as a rod or cable, drawn through the old pipeline.
Перечень фигур чертежей. The list of figures drawings.
На фиг.1 показано предлагаемое устройство для резки и замены участков труб в трубопроводах. На фиг.2 - то же, в продольном сечении, проходящем через его ось. На фиг.3, 4 и 5 показаны поперечные сечения А-А, Б-Б и В-В, раскрывающие стадии вхождения предлагаемого устройства в полость старого трубопровода. На фиг.6, 7 и 8 показана схема возникновения вспарывающей силы в зависимости от угла наклона лезвия резака к оси устройства. На фиг.9, 10 и 11 показана схема разложения вспарывающей силы на боковых гранях острого клина лезвия 10 резака 9 в сечении Г-Г (фиг.2).Figure 1 shows the proposed device for cutting and replacing sections of pipes in pipelines. In Fig.2 - the same, in a longitudinal section passing through its axis. Figure 3, 4 and 5 shows the cross-section aa, bb and bb, revealing the stage of entry of the proposed device into the cavity of the old pipeline. 6, 7 and 8 show a diagram of the occurrence of a tearing force depending on the angle of inclination of the cutter blade to the axis of the device. Figure 9, 10 and 11 shows a diagram of the decomposition of the tearing force on the lateral faces of the sharp wedge of the
Устройство (фиг.1, 2) состоит из передней ступени 1, переходника 2 и задней ступени 3. На передней ступени 1 установлен узел крепления тягового устройства 4, например, в виде серьги 5 и валика 6, вставленного через пару боковых отверстий 7 в начале передней ступени 1.The device (figures 1, 2) consists of a
На торцевом конце задней ступени 3, выполненной в виде трубы с наружным диаметром D1, равным или несколько большим наружного диаметра старого трубопровода D(D1≥D), закреплен любым известным способом, например сваркой, передний конец нового трубопровода 8, наружный диаметр D2 которого равен диаметру задней ступени (D2=D1).At the end end of the
Передняя ступень 1 имеет наружный размер по диаметру D3, меньший, чем диаметр задней ступени (D3<D1), и соединена с последней при помощи жесткого переходника 2, соответствующего по размерам концу ступени 1 и началу ступени 3.The
Ось передней ступени 1 расположена эксцентрично оси ступени 3 на величину Δ (фиг.2). Наружные линии контакта поверхности передней ступени 1 переходника 2 задней ступени 3 и нового трубопровода 8 располагаются на внутренней поверхности старого трубопровода. На уступе ступени, образуемом разницей диаметров D1 и D2, а также на переходе между ними на поверхности переходника 2 установлен, например, при помощи сварки резак 9 с заостренным лезвием 10, наклоненным в сторону рабочего перемещения и выступающим над поверхностью ступени, с условием D3+Н>В. Такой резак в форме, напоминающей акулий плавник, обеспечивает при перемещении устройства внутри старого трубопровода местное вспарывающее воздействие вдоль образующей поверхности старого трубопровода, вначале приподнимая его верхнюю часть на некоторую высоту h (фиг.4), затем разрывая ее изнутри подобно ножу для открывания металлических консервных банок (фиг.5).The axis of the
Изменение угла наклона α лезвия 10 позволяет в широких пределах изменить разрывающие усилие F, возникающее на вершине лезвия по оси его симметрии. Например, при одинаковом усилии N, возникающем на вершине клиновидного лезвия резака в направлении натяжения тягового устройства или троса и его внедрении в стенку старого трубопровода, разрывающее усилие F (фиг.2) при угле наклона α=10° (фиг.6) более чем в 5 раз превышает усилие N по известному правилу параллелограмма уравновешивающих сил на клине Fα1=5,88 N (фиг.6). При увеличении угла α величина разрывающего усилия значительно уменьшается. При α2=30° Fα2=2N (фиг.7), а при α3=50° Fα3=1,3N (фиг.8).Changing the angle of inclination α of the
Значительное влияние на усилие, разрывающее старый трубопровод, оказывает также угол приострения β клиновидного лезвия 10, на гранях которого по тому же известному правилу параллелограмма уравновешивающих сил на клине при приложении разрывающего усилия F на гранях остроугольного клина с углом β развиваются усилия F′ и F″, кратно превышающие разрывающее усилие F (фиг.9, 10, 11).A significant influence on the force breaking an old pipeline is also exerted by the angle of suspension β of the wedge-
Например, разрывающее усилие F, прилагаемое по оси клина, раскладывается на пару разрывающих тело одинаковых уравновешивающих сил F′ и F″ перпендикулярно граням клина, каждая из которых, в зависимости от угла приострения β, может быть значительно больше или меньше F.For example, the tearing force F applied along the wedge axis is decomposed into a pair of equal balancing forces F ′ and F ″ tearing the body perpendicular to the faces of the wedge, each of which, depending on the angle of suspension β, can be significantly greater or less than F.
Так, при β=20° каждая из разрывающих сил F′ и F″ почти втрое больше осевой силы F. F′β1=F″β1=2,88F (фиг.9). При β2=40° эти боковые разрывающие силы F′β1=F″β2=1,46F (фиг.10); а при β3=60° силы F′β3=F″β3=F (фиг.11).So, at β = 20 ° each of the breaking forces F ′ and F ″ is almost three times greater than the axial force F. F ′ β1 = F ″ β1 = 2.88 F (Fig. 9). At β 2 = 40 °, these lateral tensile forces F ′ β1 = F ″ β2 = 1.46F (FIG. 10); and at β 3 = 60 °, the forces F ′ β3 = F ″ β3 = F (Fig. 11).
При росте угла наклона α лезвия 10 свыше 43° деформации разрыва стенки старого трубопровода начинают заменяться деформациями смятия, для осуществления которых требуется приложение гораздо больших усилий.With an increase in the angle of inclination α of the
При росте угла приострения β лезвия 10 боковые разрывающие силы F′ и F″ на гранях клина кратно уменьшаются, однако при этом значительно возрастают прочностные свойства и стойкость самого клина.With an increase in the angle of suspension β of the
В зависимости от толщины и диаметра трубы старого трубопровода угол наклона α заостренного лезвия резака 9 относительно оси передней ступени, а также угол приострения β лезвия 10 (фиг.2, 6, 7, 8) резака 9 (фиг.9, 10, 11) в поперечном сечении в каждом конкретном случае применения подбираются экспериментально.Depending on the thickness and diameter of the pipe of the old pipeline, the angle of inclination α of the pointed blade of the
Эксперименты показали, что оптимальным вариантом для угла наклона α лезвия 10 является интервал α=12÷43°, а для угла приострения β лезвия 10 - интервал β=25÷48°. При необходимости, поверхности клиновидного лезвия могут армироваться любыми износостойкими покрытиями, наносимыми любым известным способом.The experiments showed that the optimal option for the angle of inclination α of the
Работает устройство следующим образом. The device operates as follows.
Через заменяемый участок трубопровода прокладывают тягу или трос и закрепляют на устройстве. При создании тягового усилия от силового привода, например от трактора или лебедки, устройство для резки входит в соприкосновение с торцом старого трубопровода, вспарывает его верхнюю стенку наподобие консервного ножа (фиг.1) и одновременно протаскивает за собой новый трубопровод без изменения диаметра, поскольку получающийся после реза увеличенный размер периметра старого трубопровода позволяет это сделать. Работа продолжается до проходки всего заменяемого участка.Through a replaceable section of the pipeline, a traction or cable is laid and fixed on the device. When creating traction from a power drive, for example, from a tractor or a winch, the cutting device comes into contact with the end face of the old pipeline, rips up its upper wall like a can opener (Fig. 1) and simultaneously drags a new pipeline along without changing the diameter, since the resulting after the cut, the increased perimeter size of the old pipeline allows this to be done. Work continues until the entire replacement section is drilled.
Источники информацииInformation sources
1. Авторское свидетельство №912404, кл. B23D 21/00 от 15.03.1982 г.1. Copyright certificate No. 912404, cl. B23D 21/00 dated 03/15/1982
2. Авторское свидетельство №902991, кл. B23D 21/00 от 07.02.1982 г.2. Copyright certificate No. 902991, cl. B23D 21/00 of 02/07/1982
3. Патент ФРГ №3620026, кл. Е21В 7/26.3. German patent No. 362,026,
4. Патент РФ №2062941, кл. F16L 55/18 от 27.06.1996.4. RF patent No. 2062941, cl. F16L 55/18 dated 06/27/1996.
Claims (5)
D1≥D=D2>D3.2. The device according to claim 1, characterized in that the outer diameter D of the old pipeline, the outer diameter D 1 of the rear stage, the diameter of the front end of the new pipeline D 2 and the outer diameter D 3 of the front stage of the housing are related by the ratio:
D 1 ≥D = D 2 > D 3 .
D3+H>D.3. The device according to claim 1 or 2, characterized in that the outer diameter D 3 of the front stage, the height H from the top of the torch to the front stage and the outer diameter D of the old pipe are connected by the ratio:
D 3 + H> D.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007133245/02A RU2359789C2 (en) | 2007-09-04 | 2007-09-04 | Device for cutting and changing of pipes sections in pipelines |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007133245/02A RU2359789C2 (en) | 2007-09-04 | 2007-09-04 | Device for cutting and changing of pipes sections in pipelines |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007133245A RU2007133245A (en) | 2009-03-10 |
RU2359789C2 true RU2359789C2 (en) | 2009-06-27 |
Family
ID=40528268
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007133245/02A RU2359789C2 (en) | 2007-09-04 | 2007-09-04 | Device for cutting and changing of pipes sections in pipelines |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2359789C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2670318C2 (en) * | 2016-08-01 | 2018-10-22 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Device for extraction of pipe elements from exhaust pipelines |
RU2763636C1 (en) * | 2021-05-11 | 2021-12-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук (ИГД СО РАН) | Method for trenchless replacement of underground pipelines |
-
2007
- 2007-09-04 RU RU2007133245/02A patent/RU2359789C2/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2670318C2 (en) * | 2016-08-01 | 2018-10-22 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Device for extraction of pipe elements from exhaust pipelines |
RU2763636C1 (en) * | 2021-05-11 | 2021-12-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук (ИГД СО РАН) | Method for trenchless replacement of underground pipelines |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007133245A (en) | 2009-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
USRE35542E (en) | Pipe bursting and replacement method | |
US5205671A (en) | Trenchless pipeline replacement | |
US5112158A (en) | Underground pipe replacement method and apparatus | |
EP0086567B1 (en) | Pipe replacement | |
NO165151B (en) | ROERSPRENGNINGSVERKTOEY. | |
US4880335A (en) | Method and apparatus for removing concrete coating from pipe | |
EP0379707B1 (en) | Pneumatic pipe-expanding device | |
RU2359789C2 (en) | Device for cutting and changing of pipes sections in pipelines | |
MX2008016431A (en) | Heavy duty material processing shears. | |
CA1334482C (en) | Method and apparatus for production of underground pipelines | |
US5507597A (en) | Underground pipe replacement method | |
CA2013540C (en) | System using a toothed wheel for fragmenting a frangible layer into a particulate form | |
RU2670318C2 (en) | Device for extraction of pipe elements from exhaust pipelines | |
US20040131426A1 (en) | Device for breaking up pipelines | |
JP5220572B2 (en) | Hiding device and method | |
EP0392583B1 (en) | Device for replacing damaged sewage pipes | |
US20060157276A1 (en) | Pipe burster with spherical bursting member | |
NO334195B1 (en) | Process and tools for the construction of pipes through a filling of bulk material, as well as applications thereof | |
CA2900182A1 (en) | Method and apparatus for culvert crushing | |
CA2127264A1 (en) | Soil displacement hammer for replacing underground pipes | |
JP2852910B2 (en) | Perforator | |
US4705116A (en) | Mole with rotary vibrator | |
SU848544A1 (en) | Device for trechless laying of pipes by pressing-in | |
RU1778424C (en) | Method of replacement of pipe line without trench | |
RU2484352C2 (en) | Method to replace pipes in pipelines |