Установка для проколу ґрунту та розширення горизонтальних свердловин при безтраншейній прокладці підземних комунікацій

Установка для проколу ґрунту і розширення горизонтальних свердловин при безтраншейній прокладці підземних комунікацій, що містить гідропривід, з'єднаний з ним напірними трубопроводами, механізм подачі зі штоком, одним кінцем закріплений на опорній плиті, виконаний у вигляді встановленого на підставку гідроциліндра, складе 3 кінцем закріплений на опорній плиті, складена штанга і наконечник. Виконання у відомому пристрої для проколювання ґрунту співвідношення ширини опорної плити до довжини гідроциліндра, є нестійким, збільшення навантаження на проколюючому наконечнику призводить до відхилення гідроциліндра в бік або підняття його вгору разом з підставкою, що порушує стійкість пристрою і спричиняє відхилення проколюючого наконечника від заданої осі проколу. Відсутність направляючого стержня на вершині конуса і стабілізаторів уздовж проколюючого наконечника негативно впливає на точність траєкторії проколу. Особливо суттєво, це проявляється на межі залягання ґрунтів з різними властивостями, як правило, в місцях, де шар насипного ґрунту переходить в шар природного залягання, а також, схожі наконечники без направляючого стержня і стабілізаторів змінюють траєкторію осі проколу при взаємодії з кам'янистими включеннями, які досить часто присутній в ґрунті. Процес витягання складеної штанг зі свердловини вимагає додаткового упора в передню стінку, а витягання вручну, є непрактичним і трудомістким процесом особливо при максимальній довжині проколу. Окрім цього, відомий пристрій не виконує прокладання комунікацій, а тільки проколює ґрунт, що вимагає залучення ручної праці або спеціальних пристроїв для введення труби в горизонтальну свердловину. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення пристрою (надалі установка) для проколювання ґрунту, в якому шляхом введення нових особливостей і виконання вже існуючих конструктивних рішень, розширити функціональні можливості установки з одночасним підвищенням точності проколу і збільшенням робочого навантаження при збереженні компактних розмірів установки, підвищити продуктивність і якість виконаної роботи. Поставлена задача вирішується тим, що в установці для проколу ґрунту і розширення горизонтальних свердловин при безтраншейній прокладці підземних комунікацій, яка містить гідропривід з'єднаний з ним напірними трубопроводами механізм подачі зі штоком, одним кінцем закріплений на опорній плиті виконаний у вигляді встановленого на підставку гідроциліндра, складена штанга, до якої приєднується проколюючий наконечник, що має конічну і циліндричну частини, згідно з корисною моделлю, рама (в прототипі - підставка для гідроциліндра) має регулюючі опори, опорна плита має отвір і ребра жорсткості, на регулюючій планці встановлений додатково ще один гідроциліндр, на штоках обох гідроциліндрів змонтований затискний пристрій, що складається з ексцентрика, призми і упорного фланця, в якому затискується і стопориться складена штанга з отворами, до торця складеної штанги із зовнішньою різьбою приєднується проколюючий наконечник з прикріпленими уздовж нього стабілізаторами і направляючим стержнем на вершині конуса, окрім цього, до складеної штанги прикріплюються розширювачі за допомогою захоплювача, до якого з тильного боку, 67560 4 для подальших етапів роботи прикручується складена штанга. Наявність регулюючих опор на рамі дозволяє точніше розмістити установку відносно горизонтальної площини на нерівному дні приямка. Ребра жорсткості служать для посилення опорної плити і одночасно є місцем кріплення вушка гідроциліндрів. Присутність отвору в опорній плиті необхідна, як для полегшення конструкції, так і для процесу витягання складеної штанги з горизонтальної свердловини. За допомогою регулюючої планки відбувається процес вибору кута нахилу осі трубопроводу до горизонталі, що необхідне для утворення похилих свердловин, особливо при прокладанні труб гравітаційної каналізації. Використання двох паралельно працюючих гідроциліндрів дозволяє збільшити максимально можливе навантаження у два рази в порівнянні з використанням одного гідроциліндра, а також підвищити стійкість установки від відхилення в бік і підняття її вгору. Затискний пристрій у вигляді корпусу, призми, ексцентрика і упорного фланця дозволяє фіксувати складену штангу двома різними способами. Перший спосіб фіксації - це затиск складеної штанги в призмі за допомогою ексцентрика, який має посадочний паз. Таким чином, складена штанга жорстко закріплюється в затискному пристрої і є нерухомою відносно всієї установки. Жорстка фіксація складеної штанги з установкою необхідна для точного напряму проколу при проходженні проколюючим наконечником перших метрів горизонтальної свердловини. Другий спосіб фіксації це стопоріння складеної штанги з використанням упорного фланця, який прикріплений до корпусу затискного пристрою і стопорного пальця, який вставляється в отвори складеної штанги. Це дозволяє уникнути прослизанню складеної штанги в затискному пристрої при максимальних навантаженнях і спростити процес витягання штанг з одночасним розширенням свердловини. Наявність отворів в ланці складеної штанги, розвернутих відносно один до одного на кут 90°, підвищує її стійкість до згинання, що дуже важливо при проколі свердловини на великі відстані (від 30 м до 50 м). Прикріплені уздовж проколюючого наконечника стабілізатори і направляючий стержень на вершині конуса підвищують стійкість проходження проколюючого наконечника по заданій траєкторії під час проколу на межі прошарків ґрунту з різними властивостями і при зустрічі його з кам'янистими включеннями. Застосування розширювачів в комплекті установки дозволяє створити свердловину більшого діаметра, чим при проколі, що розширює область застосування установки. Захоплювач, за допомогою якого розширювачі приєднуються до складеної штанги з тильного боку, має зовнішню різьбу, до якої при попередньому розширенні свердловини нарощується складена штанга. Таким чином, якщо попередніх розширень необхідно виконати два і більше, то після кожного такого збільшення діаметра свердловини складена штанга вже знаходиться в свердловині, що не потребує спеціального введення штанг. Окрім цього кожен розширювач має юбку, до якої за допомогою шпильок кріпиться труба відповідного діаметра, що 5 дозволяє розширювати свердловину одночасно з прокладкою трубопроводу. На фіг. 1 - загальний вид установки для проколу ґрунту та розширення горизонтальних свердловин при безтраншейній прокладці підземних комунікацій. На фіг. 2 - затискний пристрій. На фіг. 3 - ланка складеної штанги в зборі із захоплювачем, розширювачем і приєднаною трубою. На фіг. 4 - захоплювач. На фіг. 5 - розташування установки в приямку при проколі. На фіг. 6 - розташування установки в приямку при розширенні. Установка для проколу ґрунту і розширення горизонтальних свердловин при безтраншейній прокладці підземних комунікацій містить раму 1, з регулюючими опорами 2, розкоси 3, опорну плиту 4 з отвором 5 і ребрами жорсткості 6, до яких приєднані вушка гідроциліндрів 7 з рукавами високого тиску 8 за допомогою яких установка може бути підключена до гідросистеми мобільної машини (трактор, екскаватор і тому подібне), так і до гідростанції (на фігурах не показано). В передній частині гідроциліндри 7 за допомогою хомутів 9, прикріплені до регулюючої планки 10, яка в свою чергу кріпиться до рами 1 за допомогою регулюючих гвинтів 11. На штоках гідроциліндрів 7 змонтований затискний пристрій 12, що складається з призми 13, ексцентрика 14 з посадочним пазом 15, втулок 16 і 17, а також упорного фланця 18, який застосовується для передачі штовхаючого зусилля від затискного пристрою 12 через стопорний палець 19, вставлений в отвір складеної штанги 20, яка в свою чергу передає зусилля на проколюючий наконечник, 21, що складається з направляючого стержня 22 і стабілізаторів 23. Проколюючий наконечник 21 можна замінити розширювачем 24 з юбкою 25, в якій є отвори для шпильок 26, призначених для приєднання труби 27 до юбки 25. За допомогою захоплювача 28, що складається з упорного кільця 29, зовнішньої різьби 30 і внутрішньої різьби 31, розширювач 24 приєднується до складеної штанги 20. Установка працює наступним чином. Установка розміщується на дні стартового приямка 32, на дерев'яному піддоні 33, під опорну плиту 4 підкладають дерев'яні бруси 34 для збільшення площі тиску на стінку приямка 32. Використовуючи регулюючі опори 2, рама 1 встановлюється в горизонтальній площині. Потім в затискний пристрій 12, вставляється складена штанга 20 зовнішньою різьбою вперед, поворотом ексцентрика 14 за годинниковою стрілкою, складена штанга 20 фіксується в призмі 13. На зовнішню різьбу складеної штанги 20, накручується проколюючий наконечник 21. Застосовуючи рівень 35, прикладений до проколюючого наконечника 21, вибирається вісь проколу, згідно з проектом, шляхом піднімання або опускання регулюючої планки 10, встановленої на гвинтах 11. Після розміщення установки в приямку вона підключається до гідростанції або гідросистеми машини (трактор, екскаватор і тому подібне) через 67560 6 рукави високого тиску 8. При подачі робочої рідини в поршневі порожнини гідроциліндрів 7 відбувається висування штоків зі встановленим на них затискним пристроєм 12, в якому закріплена складена штанга 20, штовхаючи проколюючий наконечник 21, відбувається його заглиблення в ґрунт на довжину ходу штоків гідроциліндрів 7. При подачі робочої рідини в штокові порожнини гідроциліндрів 7, здійснюють повернення затискного пристрою 12 в початкове положення, при цьому проколюючий наконечник 21 і складена штанга 20 залишаються в ґрунті. Потім складена штанга 20 знову затискається в затискному пристрої 12 і процес повторюється. Виконавши два повні цикли переміщення штоків гідроциліндрів 7, до кінця складеної штанги 20, яка виступає з ґрунту накручується наступна ланка складеної штанги і процес повторюється за тією ж методикою. Заглибивши проколюючий наконечник 21 на 2-3 метри в ґрунт, передачу штовхаючого зусилля від затискного пристрою до складеної штанги 20, можна здійснювати за допомогою упору у фланець 18 стопорного пальця 19, який вставляється в отвір на складеній штанзі 20. Після того, як проколюючий наконечник 21 вийшов в протилежному приямку 36, його замінюють розширювачем 24 з юбкою 25, до якої приєднується труба 27. Розширювач 24, за допомогою захоплювача 28, приєднується до складеної штанги 20. При цьому установку в стартовому приямку 32 розвертають на 180° в плані і упирають через дерев'яні бруси 34 в протилежну стінку приямка 32. За тією ж методикою, що і при проколі, виконуємо витягання складеної штанги 20 з одночасним розширенням горизонтальної свердловини. Якщо з першого разу не вдається розширити свердловину до потрібного діаметра, внаслідок виникнення максимальних навантажень, необхідно застосувати поетапне розширення, тобто виконати декілька розширень, при цьому кожного разу збільшуючи діаметр. В такому разі, для збільшення продуктивності, на захоплювачі 28 з тильного боку нарізана зовнішня різьба 30, до якої приєднується складена штанга 20. Таким чином, після кожного попереднього розширення складена штанга 20 вже розташована в свердловині, що не потребує її спеціального введення в свердловину для подальшого розширення. Коли труба 27 повністю прокладена в свердловині, після цього установка демонтується з приямка 32. Таким чином, установка дозволяє розширити функціональні можливості, шляхом виконання таких процесів як прокол і розширення свердловини, а також прокладка трубопроводу. Поєднання процесу попереднього розширення свердловини з одночасним протягуванням за собою складеної штанги і процесу розширення свердловини з прокладкою трубопроводу підвищують продуктивність установки. Встановлення двох гідроциліндрів дозволяє установці розвинути більше зусилля. Застосування проколюючого наконечника з направляючим стержнем і стабілізаторами, а також регулюючої планки на підставці дозволяє підвищити точність проколу і якість виконаної роботи. 7 67560 8 Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601