RU2490536C1

RU2490536C1 - Device for trenchless replacement of underground pipelines

Info

Publication number: RU2490536C1
Application number: RU2012131703/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Анатольевич Шайхадинов; Михаил Сергеевич Жиганов; Роман Михайлович Авдеев; Любовь Михайловна Свитнева
Priority date: 2012-07-24
Filing date: 2012-07-24
Publication date: 2013-08-20

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: device comprises a facility for even application of a lubricant material onto walls of an old pipeline installed upstream a pipe-breaking working tool on a traction element. The facility for application of a lubricant material comprises a base, a hose with a nozzle, a gear with a cylindrical brush, a bearing and an electric motor. The pipe-breaking working tool is connected with a new pipeline by means of a sleeve and is made in the form of a conical expander and a cylindrical body with a vibrator installed in it. A disc knife is installed on an expander. Behind the pipe-breaking working tool there is a facility installed, being connected with a rope, for vibration of the new pipeline made in the form of an axis with a collar and two spacers with rear vibrators installed on their inner surface. Each of spacers is connected as capable of radial displacement with front and rear levers, which with other ends are connected with front and rear bushings installed on the axis. One of bushings is installed near an electromagnetic coil with the possibility of axial displacement along the axis and is spring-loaded.

EFFECT: reduced necessary traction forces.

5 dwg

Description

Изобретение относится к строительному производству и может быть использовано для бестраншейной замены трубопроводов при ремонте и реконструкции подземных инженерных коммуникаций.The invention relates to construction production and can be used for trenchless replacement of pipelines in the repair and reconstruction of underground utilities.

Известно устройство для бестраншейной замены подземных трубопроводов [патент РФ на полезную модель №42617, МПК F16L 1/028, опубл. 2004 г.], содержащее труборазрушающий рабочий орган с пластинчатым режущим элементом и опорным дисковым катком, ударный узел, расширитель для увеличения диаметра скважины и тяговый трос.A device is known for trenchless replacement of underground pipelines [RF patent for utility model No. 42617, IPC F16L 1/028, publ. 2004], containing a pipe-destroying working body with a plate cutting element and a support disk roller, a shock assembly, an expander for increasing the diameter of the well and a traction cable.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для бестраншейной замены подземных трубопроводов [патент РФ на изобретение №2249143, МПК F16L 1/028, опубл. 2005 г.], содержащее соединенные между собой труборазрушающий рабочий орган с пластинчатым ножом, направляющее приспособление в виде упругих лепестков вогнутыми вовнутрь концами, тяговый элемент и конический расширитель для увеличения диаметра скважины, вдавливания осколков разрушенной трубы в окружающий грунт и затягивания нового трубопровода.The closest technical solution, selected as a prototype, is a device for trenchless replacement of underground pipelines [RF patent for the invention No. 229143, IPC F16L 1/028, publ. 2005], containing a pipe-breaking working body with a blade knife connected to each other, a guide device in the form of elastic petals with the ends concave inward, a traction element and a conical expander to increase the diameter of the well, push fragments of the destroyed pipe into the surrounding soil and tighten a new pipeline.

Недостатком данных устройств являются большие усилия, необходимые на движение устройства и разрушение старого трубопровода.The disadvantage of these devices is the great effort required to move the device and the destruction of the old pipeline.

Техническим результатом изобретения является снижение усилий, необходимых на движение устройства и разрушение старого трубопровода.The technical result of the invention is to reduce the effort required to move the device and the destruction of the old pipeline.

Для достижения технического результата в устройстве для бестраншейной замены подземных трубопроводов, содержащем труборазрушающий рабочий орган с ножом и тяговый элемент, новым является то, что перед труборазрушающим рабочим органом на тяговом элементе установлено средство для равномерного нанесения смазочного материала на стенки старого трубопровода, выполненное в виде основания с установленным на нем шлангом с соплом, подшипником и электродвигателем, на подшипнике установлено приспособление для передачи механической энергии, соединенное с электродвигателем, на приспособлении установлена цилиндрическая щетка, труборазрушающий рабочий орган выполнен в виде конического расширителя и цилиндрического корпуса с установленным в нем вибратором, нож выполнен дисковым и установлен на расширителе, за труборазрушающим рабочим органом установлено средство для вибрации нового трубопровода, выполненное в виде оси с буртиком и, по крайней мере, двух распоров, с установленными на их внутренней поверхности, по крайней мере, одному заднему вибратору, каждый из распоров соединен с возможностью радиального перемещения с передним и задним рычагами, которые другими концами соединены соответственно с передней и задней втулками с проушинами, установленными на оси, причем одна из втулок установлена рядом с электромагнитной катушкой с возможностью осевого перемещения по оси и подпружинена с помощью пружины сжатия, зафиксированной в буртике, на концах оси установлены гайки, труборазрушающий рабочий орган соединен со средством для вибрации нового трубопровода с помощью троса, а с новым трубопроводом соединен с помощью стакана.To achieve a technical result in a device for trenchless replacement of underground pipelines containing a pipe-breaking working body with a knife and a traction element, it is new that in front of the pipe-breaking working body on the traction element there is a means for uniformly applying lubricant to the walls of the old pipeline, made in the form of a base with a hose mounted on it with a nozzle, bearing and electric motor, a device for transmitting mechanical energy is installed on the bearing, with dyed with an electric motor, a cylindrical brush is mounted on the fixture, the pipe-cutting working body is made in the form of a conical expander and a cylindrical body with a vibrator installed in it, the knife is made disk and mounted on the expander, behind the pipe-cutting working body, means for vibration of a new pipeline made in the form of an axis with a shoulder and at least two struts, with at least one rear vibrator mounted on their inner surface, each of the struts is connected with the possibility of radial movement with front and rear levers, which other ends are connected respectively to the front and rear bushes with eyelets mounted on the axis, one of the bushes mounted next to the electromagnetic coil with the possibility of axial movement along the axis and spring loaded with a compression spring, fixed in the shoulder, nuts are installed at the ends of the axis, the pipe-breaking working body is connected to the means for vibration of the new pipeline using a cable, and with the new pipeline it is connected to by the glass.

Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна». Признаки, отличающие заявляемое устройство от прототипа, не выявлены в других технических решениях и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию «изобретательский уровень».These differences allow us to conclude that the proposed technical solution meets the criterion of "novelty." Signs that distinguish the claimed device from the prototype are not identified in other technical solutions and, therefore, provide the claimed solution with the criterion of "inventive step".

Преимущество предлагаемого устройства заключается в том, что использование средства для равномерного нанесения смазочного материала на стенки старого трубопровода обеспечивает снижение коэффициента трения устройства о стенки старого трубопровода. При этом применение вибратора в труборазрушающем рабочем органе кроме этого снижает его коэффициент трения о грунт. Тем самым, уменьшаются необходимые усилия на движение устройства и разрезание старого трубопровода. Использование средства для вибрации нового трубопровода обеспечивает за счет создания вибрации уменьшение усилий, необходимых на протаскивание нового трубопровода.The advantage of the proposed device is that the use of means for uniformly applying lubricant to the walls of the old pipeline reduces the coefficient of friction of the device on the walls of the old pipeline. At the same time, the use of a vibrator in a pipe-destroying working body also reduces its friction coefficient on the ground. Thereby, the necessary efforts to move the device and cut the old pipeline are reduced. The use of means for vibration of a new pipeline ensures, by creating vibration, a reduction in the effort required to pull a new pipeline.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 показано предлагаемое устройство для бестраншейной замены подземных трубопроводов (продольное сечение); на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - разрез В-В на фиг 1; на фиг.5 - разрез Г-Г на фиг 1.The invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows the proposed device for trenchless replacement of underground pipelines (longitudinal section); figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 is a section bB in figure 1; figure 4 is a section bb in figure 1; figure 5 is a section GG in figure 1.

Устройство для бестраншейной замены подземных трубопроводов состоит из труборазрушающего рабочего органа с ножом 1 (фиг.1) и тягового элемента 2 (составной штанги). Перед труборазрушающим рабочим органом на тяговом элементе 2 установлено средство для равномерного нанесения жидкости на стенки старого трубопровода 3. Оно выполнено в виде основания 4 с установленным на нем шлангом 5 для подачи смазочного материала (технические масла, вода) с соплом 6, подшипником 7 и электродвигателем 8. На подшипнике 7 установлено приспособление 9 (фиг.3) для передачи механической энергии, выполненное в виде зубчатой передачи, соединенной с электродвигателем 8. На приспособлении 9 (фиг.2) установлена цилиндрическая щетка 10 для равномерного распределения по стенкам старого трубопровода 3 нанесенного смазочного материала. Труборазрушающий рабочий орган выполнен в виде конического расширителя 11 (фиг.1) и цилиндрического корпуса 12 с установленным в нем вибратором 13. Нож 1 (фиг.4) выполнен дисковым и установлен в расширителе 11. За труборазрушающим рабочим органом установлено средство для вибрации нового трубопровода 14 (фиг.1, 5), выполненное в виде оси 15 с буртиком 16 и распоров 17, с установленным на внутренней поверхности каждого из них задним вибратором 18. Каждый из распоров 17 выполнен из фрикционного материала, например, ретинакса, и соединен с возможностью радиального перемещения с передним 19 и задним 20 рычагами, которые другими концами соединены соответственно с передней 21 и задней 22 втулками с проушинами 23, установленными на оси 15. Причем втулка 21 установлена рядом с электромагнитной катушкой 24 с возможностью осевого перемещения по оси 15 и подпружинена с помощью пружины сжатия 25, зафиксированной в буртике 16. Втулка 22 зафиксирована на оси 15 с помощью установленной на ней гайки 26. На другом конце оси 15 установлена гайка 27, ограничивающая осевое перемещение электромагнитной катушки 24 с втулкой 21. Труборазрушающий рабочий орган соединен со средством для вибрации нового трубопровода 14 (фиг.1) с помощью троса 28, а с новым трубопроводом 14 соединен с помощью стакана 29.A device for trenchless replacement of underground pipelines consists of a pipe-cutting working body with a knife 1 (Fig. 1) and a traction element 2 (composite rod). In front of the pipe-breaking working body, a means for uniformly applying liquid to the walls of the old pipeline 3 is installed on the traction element 2. It is made in the form of a base 4 with a hose 5 installed on it for supplying lubricant (technical oils, water) with a nozzle 6, a bearing 7 and an electric motor 8. On the bearing 7, a device 9 (Fig. 3) is installed for the transmission of mechanical energy, made in the form of a gear connected to an electric motor 8. On the device 9 (Fig. 2), a cylindrical brush 10 for I have a uniform distribution on the walls of the old pipeline 3 of the applied lubricant. The pipe-destroying working body is made in the form of a conical expander 11 (Fig. 1) and a cylindrical body 12 with a vibrator 13 installed in it. The knife 1 (figure 4) is made disk and installed in the conservator 11. A means for vibration of a new pipeline is installed behind the pipe-breaking working body 14 (Figs. 1, 5), made in the form of an axis 15 with a shoulder 16 and spacers 17, with a rear vibrator 18 mounted on the inner surface of each of them. Each of the spacers 17 is made of friction material, for example, retinax, and is connected with the possibility of radial movement with the front 19 and rear 20 levers, which other ends are connected respectively to the front 21 and rear 22 bushings with eyelets 23 mounted on the axis 15. Moreover, the sleeve 21 is mounted next to the electromagnetic coil 24 with the possibility of axial movement along the axis 15 and is spring loaded with using a compression spring 25, fixed in the flange 16. The sleeve 22 is fixed on the axis 15 using a nut 26 mounted on it. At the other end of the axis 15, a nut 27 is installed, restricting the axial movement of the electromagnetic coil 24 with the sleeve 21. Tr borazrushayuschy working body coupled with means for vibrating the new pipe 14 (Figure 1) via cable 28, and the new pipe 14 is coupled via nozzle 29.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Разместив в одном из приямков, устройство монтируют: соединяют Труборазрушающий рабочий орган передней частью с тяговым элементом 2, а задней частью - с новым трубопроводом 14 с помощью стакана 29 и со средством для вибрации нового трубопровода 14 посредством троса 28. На тяговый элемент 2 устанавливают средство для равномерного нанесения смазочного материала на стенки старого трубопровода 3 и подключают его к источнику подачи смазочного материала (на фигурах не указан). В новый трубопровод 14 помещают средство для вибрации и подключают его электромагнитную катушку 24 к источнику постоянного тока (на фигурах не указан). При включении источника постоянного тока на электромагнитной катушке 24 создается электромагнитное поле, под действием которого начинается осевое перемещение втулки 21 по оси 15 навстречу втулке 22. При этом распоры 17 раздвигаются передними 19 и задними 20 рычагами в радиальном направлении до их контакта с внутренней поверхностью нового трубопровода 14. Улучшение фиксации распоров 17 с внутренней поверхностью нового трубопровода 14 обеспечивается выполнением распоров 17 из фрикционного материала. После этого включают вибраторы 13, 18 и силовую гидравлическую установку (на фигурах не указана). Под действием ее усилия, передаваемого через тяговый элемент 2, устройство статически (безударно) движется вперед. При движении устройства смазочный материал нагнетается от источника подачи смазочного материала через шланг 5 с соплом 6, наносится на стенки старого трубопровода 3 и равномерно распределяется по ним посредством ворса цилиндрической щетки 10, вращающейся от электродвигателя 8. В качестве смазочного материала применяется вода или различные технические масла. Это обеспечивает снижение коэффициента трения устройства о стенки старого трубопровода 3. Смоченный смазочным материалом старый трубопровод 3 разрезается ножом 1, деформируется и вдавливается в грунт расширителем 11. Вибратор 13 в корпусе 12, вибрируя, передает вибрацию на труборазрушающий рабочий орган и нож 1, обеспечивая облегчение процесса резания и снижение их коэффициентов трения о стенки старого трубопровода 3 и грунт. Одновременно в образуемую скважину затягивается новый трубопровод 14. При этом средство для вибрации, расположенное в новом трубопроводе 14, вибраторами 18 создает вибрации, передающиеся на его внутреннюю поверхность, что облегчает его перемещение внутри скважины, снижая усилия, необходимые на протаскивание нового трубопровода 14.Having placed in one of the pits, the device is mounted: they connect the pipe-destroying working body with the front part to the traction element 2, and the back part - to the new pipeline 14 with the help of the cup 29 and with the means for vibration of the new pipeline 14 by means of the cable 28. The means are installed on the traction element 2 for uniform application of lubricant to the walls of the old pipeline 3 and connect it to a lubricant supply source (not shown in the figures). A means for vibration is placed in a new pipeline 14 and its electromagnetic coil 24 is connected to a direct current source (not shown in the figures). When the direct current source is turned on, an electromagnetic field is created on the electromagnetic coil 24, under the action of which the axial movement of the sleeve 21 along the axis 15 towards the sleeve 22 begins. In this case, the spacers 17 are moved apart by the front 19 and rear 20 levers in the radial direction until they contact the inner surface of the new pipeline 14. Improving the fixation of the struts 17 with the inner surface of the new pipeline 14 is provided by the implementation of the struts 17 of the friction material. After that include vibrators 13, 18 and a hydraulic power unit (not shown in the figures). Under the action of its force transmitted through the traction element 2, the device statically (shocklessly) moves forward. When the device is moving, the lubricant is pumped from the lubricant supply source through a hose 5 with a nozzle 6, applied to the walls of the old pipeline 3 and evenly distributed over them by means of a pile of a cylindrical brush 10 rotating from the electric motor 8. Water or various technical oils are used as the lubricant . This ensures a reduction in the coefficient of friction of the device against the walls of the old pipeline 3. The old pipeline 3 moistened with lubricant is cut with a knife 1, deformed and pressed into the ground with the expander 11. The vibrator 13 in the housing 12 vibrates and transmits vibration to the pipe-cutting tool and knife 1, providing relief the cutting process and the reduction of their friction coefficients on the walls of the old pipeline 3 and soil. At the same time, a new pipe 14 is drawn into the well being formed. In this case, the vibration tool located in the new pipe 14 by vibrators 18 creates vibrations transmitted to its inner surface, which facilitates its movement inside the well, reducing the effort required to pull the new pipe 14.

Предлагаемое устройство для бестраншейной замены подземных трубопроводов снижает усилия, необходимые на движение устройства и нового трубопровода, а также на разрушение старого трубопровода.The proposed device for trenchless replacement of underground pipelines reduces the effort required to move the device and the new pipeline, as well as the destruction of the old pipeline.

Claims

A device for trenchless replacement of underground pipelines, containing a pipe-breaking working body with a knife and a traction element, characterized in that in front of the pipe-breaking working body on the traction element there is installed means for uniformly applying lubricant to the walls of the old pipeline, made in the form of a base with a hose mounted on it with nozzle, bearing and electric motor; a device for transmitting mechanical energy connected to an electric motor is mounted on the bearing a cylindrical brush is installed in the bladder, the pipe-cutting working body is made in the form of a conical expander and a cylindrical body with a vibrator installed in it, the knife is made disk and mounted on the expander, behind the pipe-breaking working body, means for vibrating a new pipeline, made in the form of an axis with a shoulder and, at least two struts with mounted on their inner surface, at least one rear vibrator, each of the struts is connected with the possibility of radial movement with front and rear levers, which other ends are connected respectively to the front and rear bushes with eyelets mounted on the axis, one of the bushes mounted next to the electromagnetic coil with the possibility of axial movement along the axis and spring-loaded with a compression spring fixed in the shoulder, nuts are installed at the ends of the axis, the pipe-breaking working body is connected to the means for vibration of the new pipeline using a cable, and connected to a new pipeline using a glass.