RU2759402C1

RU2759402C1 - ”device for trenchless replacement of underground pipelines”

Info

Publication number: RU2759402C1
Application number: RU2020139309A
Authority: RU
Inventors: Андрей Константинович Ткачук
Priority date: 2020-12-01
Filing date: 2020-12-01
Publication date: 2021-11-12

Abstract

FIELD: construction industry.

SUBSTANCE: invention relates to construction and can be used for trenchless replacement of old underground pipelines. The device for trenchless replacement of underground pipelines contains a mechanism of impact on the pipe being destroyed, a pipe-destroying organ, an expander for enlarging the well pressing fragments of the destroyed pipe into the surrounding soil and tightening a new pipe, a tension cable connected to the pipe-destroying organ. The mechanism for impact on the destroyed pipe is made in the form of expansion elements located on a tension cable installed with the possibility of interaction with the block on the anchor in the receiving pit.

EFFECT: rejection of the use of an expensive, difficult-to-manufacture, breakage-prone and wear-resistant impact mechanism, simplification of the installation of a pipe-breaking body, an expander enlarging the well and tightening a new pipe.

2 cl, 2 dwg

Description

Техническое решение относится к строительству и может быть использовано при бестраншейной замене старых подземных трубопроводов.The technical solution relates to construction and can be used for trenchless replacement of old underground pipelines.

Известно устройство для бестраншейной замены подземных трубопроводов, реализующее способ бестраншейной замены подземных трубопроводов по патенту РФ № 2166685, кл. F16L 1/028, опубл. в БИ №13, 10.05.2001 и содержащее рабочий орган, состоящий из сборно-разборных узлов, шарнирно присоединенных друг к другу и к тяговому тросу. A device for trenchless replacement of underground pipelines is known, which implements the method of trenchless replacement of underground pipelines according to RF patent No. 2166685, class. F16L 1/028, publ. in BI No. 13, 05/10/2001 and containing a working body, consisting of collapsible units, hingedly connected to each other and to the traction cable.

Общими признаками аналога и предлагаемого технического решения являются: рабочий орган, присоединенный к тяговому тросу. The common features of the analogue and the proposed technical solution are: a working body connected to a traction cable.

Недостатками устройства является сложность сборки рабочего органа на поверхности, состоящего из нескольких узлов, последний из которых является приводом рабочего органа, т.е. ударным механизмом. Это повышает вероятность поломки всего рабочего органа (шарнирные соединения между узлами). Наличие сложного дорогостоящего ударного механизма снижает надежность работы устройства и повышает его стоимость, что снижает эффективность его использования.The disadvantages of the device are the complexity of assembling the working body on the surface, consisting of several units, the last of which is the drive of the working body, i.e. shock mechanism. This increases the likelihood of breakage of the entire implement (hinge joints between nodes). The presence of a complex expensive percussion mechanism reduces the reliability of the device and increases its cost, which reduces the efficiency of its use.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является устройство, реализующее способ для бестраншейной замены подземных трубопроводов по патенту РФ № 2115053, кл. F16L 1/028, опубл. 10.07.1998 г. и содержащее ударный механизм, труборазрушающий орган, расширитель для увеличения скважины, вдавливания осколков разрушенной трубы в окружающий грунт и затягивания обсадной или новой трубы, натяжной трос, при этом труборазрушающий орган и расширитель свободно установлены относительно ударного механизма с возможностью непосредственного восприятия ударной нагрузки.The closest in technical essence and set of essential features is a device that implements a method for trenchless replacement of underground pipelines according to RF patent No. 2115053, class. F16L 1/028, publ. 10.07.1998 and containing a percussion mechanism, a pipe-breaking organ, an expander for enlarging a well, pressing fragments of a destroyed pipe into the surrounding soil and tightening a casing or a new pipe, a tension cable, while the pipe-breaking organ and an expander are freely installed relative to the percussion mechanism with the possibility of direct perception shock load.

Общими признаками прототипа и предлагаемого технического решения являются: механизм ударного воздействия на разрушаемую трубу, труборазрушающий орган, расширитель для увеличения скважины, вдавливания осколков разрушенной трубы в окружающий грунт и затягивания новой трубы, натяжной трос соединенный с труборазрушающим органом.The general features of the prototype and the proposed technical solution are: a mechanism of impact on a destructible pipe, a pipe-destroying organ, an expander for enlarging a well, pressing fragments of a destroyed pipe into the surrounding soil and tightening a new pipe, a tension cable connected to a pipe-destroying body.

Недостатком прототипа является обязательное применение ударного механизма, который затрудняет ввод в старую трубу в узких колодцах труборазрушающего органа с расширителем, на который крепится новая труба. Это снижает эффективность способа. Использование сложного, дорогостоящего ударного механизма повышает возможность его поломки, а значит, снижает надежность работы устройства, и значительно увеличивает его стоимость.The disadvantage of the prototype is the obligatory use of a percussion mechanism, which makes it difficult to enter into the old pipe in narrow wells a pipe-breaking organ with an expander, on which a new pipe is attached. This reduces the efficiency of the method. The use of a complex, expensive percussion mechanism increases the possibility of its breakdown, which means that it reduces the reliability of the device and significantly increases its cost.

Проблема заключается в повышении эффективности работы устройства для бестраншейной замены подземных трубопроводов за счет отказа от применения дорогостоящего, сложного в изготовлении, подвергающегося поломкам и износу ударного механизма, значительного упрощения монтажа труборазрушающего органа, расширителя для увеличения скважины и затягивания новой трубы.The problem lies in increasing the efficiency of the device for trenchless replacement of underground pipelines by eliminating the use of an expensive, difficult to manufacture, subject to breakdowns and wear and tear of the percussion mechanism, significantly simplifying the installation of a pipe-breaking body, an expander for enlarging a well and tightening a new pipe.

Проблема решается тем, что в устройстве для бестраншейной замены подземных трубопроводов, содержащем механизм ударного воздействия на разрушаемую трубу, труборазрушающий орган, расширитель для увеличения скважины, вдавливания осколков разрушенной трубы в окружающий грунт и затягивания новой трубы, натяжной трос, соединенный с труборазрушающим органом, согласно техническому решению механизм ударного воздействия на разрушаемую трубу выполнен в виде расширительных элементов, расположенных на натяжном тросе, установленном с возможностью взаимодействия с блоком на анкере в приёмном приямке.The problem is solved by the fact that in a device for trenchless replacement of underground pipelines, containing a mechanism for impacting a destroyed pipe, a pipe-breaking organ, an expander for enlarging a well, pressing fragments of a destroyed pipe into the surrounding soil and tightening a new pipe, a tension cable connected to a pipe-breaking body, according to According to the technical solution, the mechanism of impact action on a destructible pipe is made in the form of expansion elements located on a tension cable installed with the possibility of interacting with a block on an anchor in a receiving pit.

Увеличение диаметра натяжного троса в 2-3 раза, а затем резкое его уменьшение до первоначального размера (соскок с блока на анкере) приводит к ударному воздействию на труборазрушающий орган, который в этот момент своими режущими элементами (ножами) разбивает разрушаемую трубу. Отказ от ударного механизма значительно уменьшает длину и массу оборудования, в несколько раз сокращая его стоимость, повышая надежность работы устройства для бестраншейной замены подземных трубопроводов и, как следствие, его эффективность.An increase in the diameter of the tension cable by 2-3 times, and then its sharp decrease to its original size (dismounting from the block on the anchor) leads to an impact on the pipe-breaking organ, which at this moment breaks the destroyed pipe with its cutting elements (knives). The rejection of the percussion mechanism significantly reduces the length and weight of the equipment, several times reducing its cost, increasing the reliability of the device for trenchless replacement of underground pipelines and, as a result, its efficiency.

Целесообразно на передней части труборазрушающего органа установить дополнительный блок, а натяжной трос с расширительными элементами, пропущенную через него, жестко закрепить на анкере.It is advisable to install an additional block on the front of the pipe-breaking organ, and the tension cable with expansion elements, passed through it, is rigidly fixed to the anchor.

Система полиспаста позволяет сократить мощность лебедки вдвое, что соответственно повысит эффективность устройства. Однако главным является то, что при таком исполнении ударное воздействие будет осуществляться непосредственно на труборазрушающий орган, обеспечивая более жесткий удар, а не через натяжной трос, упругость которого на большой длине снижает энергию удара по разрушаемой трубе, при этом частота ударных воздействий и эффективность работы устройства для бестраншейной замены подземных трубопроводов повысятся вдвое, как показали многочисленные эксперименты.The chain hoist system can reduce the power of the winch in half, which will accordingly increase the efficiency of the device. However, the main thing is that with such a design, the impact will be carried out directly on the pipe-breaking organ, providing a harder impact, and not through the tension cable, the elasticity of which over a long length reduces the impact energy on the pipe being destroyed, while the frequency of impact impacts and the efficiency of the device for trenchless replacement of underground pipelines will double, as shown by numerous experiments.

Сущность технического решения поясняется примером конкретного исполнения устройства для бестраншейной замены подземных трубопроводов и чертежами фиг. 1, 2, где на фиг. 1 изображена схема устройства, в которой натяжной трос проходит через блок на анкере в приемном приямке, на фиг.2 - то же, где натяжной трос проходит через блок на анкере и дополнительный блок на передней части труборазрушающего органа.The essence of the technical solution is illustrated by an example of a specific implementation of a device for trenchless replacement of underground pipelines and drawings of FIG. 1, 2, where in FIG. 1 shows a diagram of the device in which the tension cable passes through the block on the anchor in the receiving pit, in figure 2 - the same where the tension cable passes through the block on the anchor and an additional block on the front of the pipe-breaking body.

Устройство для бестраншейной замены подземных трубопроводов состоит их механизма 1 ударного воздействия (фиг. 1) на разрушаемую трубу 2, состоящего из натяжного троса 3 с расширительными элементами 4 (втулками, гайками и т.д.), наружный конец которого присоединен к барабану 5 лебедки 6, смонтированной на раме 7. На раме 7 также смонтирован привод 8 (электрический, пневматический, гидравлический) лебедки 6. Рама 7 жестко присоединена к верхнему концу анкера 9, нижний конец которого вмонтирован в днище приёмного приямка 10. Нижний конец натяжного троса 3 соединен с труборазрушающим органом 11, к которому прикреплен расширитель 12, приспособленный для крепления новой трубы 13 или её секций, подаваемой из входного приямка 14 (фиг. 1). Анкер 9 в нижней части оснащен блоком 15, с помощью которого центрируют натяжной трос 3 и разбивают разрушаемую трубу 2. Для повышения эффективности работы устройства на передней части труборазрушающего органа 11 установлен дополнительный блок 16 (фиг. 2), при этом нижний конец натяжного троса 3 с расширительными элементами 4 пропущен через дополнительный блок 16 и жестко закреплён на анкере 9.A device for trenchless replacement of underground pipelines consists of a shock mechanism 1 (Fig. 1) on a destructible pipe 2, consisting of a tension cable 3 with expansion elements 4 (bushings, nuts, etc.), the outer end of which is attached to the winch drum 5 6, mounted on the frame 7. On the frame 7, the drive 8 (electric, pneumatic, hydraulic) of the winch is also mounted 6. The frame 7 is rigidly attached to the upper end of the anchor 9, the lower end of which is mounted in the bottom of the receiving pit 10. The lower end of the tension cable 3 is connected with a pipe-breaking device 11, to which an expander 12 is attached, adapted for attaching a new pipe 13 or its sections supplied from the inlet pit 14 (Fig. 1). The anchor 9 in the lower part is equipped with a block 15, with the help of which the tension cable 3 is centered and the destructible pipe 2 is broken. To increase the efficiency of the device, an additional block 16 is installed on the front of the pipe breaking body 11 (Fig. 2), while the lower end of the tension cable 3 with expansion elements 4 passed through the additional block 16 and rigidly fixed to the anchor 9.

Устройство работает следующим образом. Для замены разрушаемой трубы 2 по ней из приемного приямка 10 во входной приямок 14 протягивают натяжной трос 3, оснащенную расширительными элементами 4. Во входном приямке 14 натяжной трос 3 соединяют с труборазрушающим органом 11, к которому монтируют расширитель 12, приспособленный для крепления новой трубы 13 или её секций после их подачи во входной приямок 14. Один конец натяжного троса 3 соединен с труборазрушающим органом 11, другой конец – через блок 15 с барабаном 5 лебедки 6. Труборазрушающий орган 11 устанавливают в разрушаемой трубе 2. Включают привод 8 лебедки 6 и начинают тянуть натяжным тросом 3 труборазрушающий орган 11 через блок 15. Расширительные элементы 4 натяжного троса 3, значительно увеличивая диаметр последней, резко соскакивают с блока 15 на анкере 9. Происходит ударное воздействие на труборозрушающий орган 11, разбивающее разрушаемую трубу 2. Таким образом, статическое воздействие лебедки 6 через натяжной трос 3 на труборазрушающий орган 11 усиливается ударным воздействием, которое образуется благодаря мгновенному изменению диаметра натяжного троса 3, оснащенного расширительными элементами 4. Для повышения эффективности работы устройства в некоторых случаях, особенно при крепкой разрушаемой трубе 2 и недостаточно мощной лебедке 6, используют полиспаст, т.е. через дополнительный блок 16 (фиг. 2), расположенный на передней части труборазрушающего органа 11, пропускают натяжной трос 3 с расширительными элементами 4 и закрепляют последний в приёмном приямке 10 на анкере 9. В этом случае, усилие на труборазрущающий орган 11 от воздействия лебедки 6 увеличивается и при этом также увеличивается частота ударных воздействий. Кроме того, ударные воздействия, после соскока расширительных элементов 4 с дополнительного блока 16, происходят прямо на труборазрушающий орган 11, значительно увеличивая эффективность работы устройства. Частота ударов натяжного троса 3 по труборазрушающему органу 11 увеличивается вдвое.The device works as follows. To replace the destructible pipe 2, a tension cable 3, equipped with expansion elements 4, is pulled along it from the receiving pit 10 into the inlet pit 14. or its sections after they are fed into the inlet pit 14. One end of the tension cable 3 is connected to the pipe-breaking device 11, the other end through block 15 with the drum 5 of the winch 6. The pipe-breaking device 11 is installed in the pipe being destroyed 2. Turn on the drive 8 of the winch 6 and start pull the tensioning cable 3 pipe-breaking element 11 through block 15. Expansion elements 4 of the tensioning cable 3, significantly increasing the diameter of the latter, abruptly jump off the block 15 on the anchor 9. Impact on the pipe-breaking element 11 occurs, breaking the pipe to be destroyed 2. Thus, the static effect winches 6 through a tension rope 3 to the pipe breaking body 11 is amplified by the blow pry effect, which is formed due to an instant change in the diameter of the tension cable 3, equipped with expansion elements 4. To increase the efficiency of the device in some cases, especially with a strong destructible pipe 2 and insufficiently powerful winch 6, use a chain hoist, i.e. through the additional block 16 (Fig. 2), located on the front of the pipe-cutting body 11, pass the tension cable 3 with the expansion elements 4 and fix the latter in the receiving pit 10 on the anchor 9. In this case, the force on the pipe-cutting body 11 from the action of the winch 6 increases and thus also increases the frequency of impacts. In addition, shock impacts, after the expansion elements 4 come off the additional block 16, occur directly on the pipe-breaking element 11, significantly increasing the efficiency of the device. The frequency of impacts of the tension cable 3 on the pipe-breaking organ 11 is doubled.

Claims

1. A device for trenchless replacement of underground pipelines, containing a mechanism for impacting a destroyed pipe, a pipe-breaking organ, an expander for enlarging a well, pressing fragments of a destroyed pipe into the surrounding soil and tightening a new pipe, a tension cable connected to a pipe-breaking organ, characterized in that the mechanism shock impact on the destructible pipe is made in the form of expansion elements located on a tension cable installed with the possibility of interaction with the block on the anchor in the receiving pit.

2. The device according to claim 1, characterized in that an additional unit is installed on the front of the pipe-breaking body, and the tension cable with expansion elements, passed through it, is rigidly fixed to the anchor.