Спосіб безтраншейної прокладки труб та пристрій для його здійснення

1. Спосіб безтраншейної прокладки труб, що полягає у діянні на грунт коливань, який 36217 і труби може відбутися у несподіваному місці. В основу винаходу поставлено задачу створити такі спосіб для безтраншейної прокладки труб та пристрій для його здійснення, в якому новий напрямок коливань відносно осі труби, що прокладають, і нова конструкція вібраційної голівки дозволили б знизити зусилля опору грунту впровадженню в нього вібраційної голівки, тим самим знизивши енергетичні затрати на прокладання труби. Поставлена задача вирішується тим, що у способі безтраншейної прокладки труб, що полягає у діянні на грунт коливань, згідно з винаходом, коливання направляють по кругу у плоскості, перпендикулярній осі труби, а в пристрої для безтраншейної прокладки труб, що включає станину з приводом для переміщення труби, і вібраційну голівку, яка складається з корпусу, з'єднаного з конусним наконечником, і збудника коливань, що містить дебаланс, розміщений у корпусі на валу, і приводний пристрій, з'єднаний з валом дебалансу, при цьому, корпус вібраційної голівки виконаний з можливістю жорсткого співвісного з'єднання з трубою, згідно з винаходом, вісь дебалансу співпадає з віссю корпусу вібраційної голівки. Перевага способу і пристрою, що заявляються, полягає у тому, що кругові коливання, які створюються вібраційною голівкою такої конструкції, перешкоджують налипанню грунту на поверхні корпусу і наконечника, а у разі, коли таке має місце, наприклад при розроблювані грунту підвищеної вологості, сприяють зруйнуванню налиплих часток і самоочищенню голівки. Таким чином, при проходженні головки у грунті відбувається контакт грунту безпосередньо з голівкою, що знижує зусилля опору гр унту голівки, що впроваджують в нього, і, як наслідок, не потребує додаткових енергетичних затрат на вдавлювання голівки в грунт. Крім того, такі коливання дозволяють забезпечити ущільнення грунту свердловини, таким чином зменшити тертя контакту труби, що прокладають, і грунту, що також знижує енергозатрати на прокладку тр уби. А у разі наявності у гр унті каменистих включень, кругові коливання, які діють на грунт, не тільки вдавлюють їх у гр унт, але й спричиняють до їх зруйнування, не змінюючи при цьому заданого напрямку руху голівки і тр уби. Суть способу безтраншейної прокладки труб, який заявляється, полягає у діянні на грунт коливань, направлених по кругу у плоскості, перпендикулярній осі труби, яку прокладають. Суть пристрою для безтраншейної прокладки труб, який заявляється, пояснюється наданим кресленням. На фіг. 1 показано загальний вигляд пристрою; на фіг. 2 - вигляд пристрою зверху у початковому робочому стані; на фіг. З - розріз по А-А фіг. 1; на фіг. 4 - розріз по Б-Б фіг. 1; на фі г. 5 виноска 1 фіг. 1; на фіг. 6 - вид В фіг. 1; на фіг. 7 розріз Г-Г фіг. 3. Пристрій для безтраншейної прокладки труб включає станину 1, привід 2 для переміщення труби і вібраційну голівку 3. Привід 2 включає два, встановлених паралельно один одному в станині 1, силових гідроциліндра 4, штоки 5 яких зв'язані між собою траверсою 6. Траверса 6 розміщена у станині 1 у горизонтальних напрямних 7, виконаних у стінках станини 1. У станині 1 під траверсою 6 розміщений пристрій 8, що штовхає, який складається з корпусу 9, жорстко з'єднаного з траверсою 6, і штовхача 10, шарнірно встановленого на осі 11, закріпленої у стінках корпусу 9. Штовхач 10 вміщує упори 12 і 13, які мають, повернені до середини, скоси 14. З боку упора 12 штовхач 10 підпружинений пружиною 15. Пристрій 8, що штовхає, має двуплечий важіль 16. Кінець одного плеча важеля 16 жорстко зв'язаний з штовхачем 10, а кінець другого плеча важеля 16 має ручку 17. Над траверсою 6 у напрямних 18, виконаних у вигляді конічних роликів 19, закріплених на стінках станини 1 з внутрішніх боків, встановлена рухома балка 20 П-подібного перерізу. Між вертикальними стінками балки 20 на однаковій відстані один від одного і з можливістю контакту з упорами 12 і 13 штовхача 10 закріплені перемички 21. На передньому кінці балки 20 закріплена напрямна призма 22 з затискним пристроєм 23, виконаним у вигляді скоби 24 і затискного гвинта 25, встановленого у верхній частині скоби 24. Напрямна призма 22 містить пальці 26, а скоба 24 крючки 27, виконані з можливістю взаємодії з пальцями 26. На задньому кінці балки 20 встановлений пересувний упор 28 з гніздом 29 для розміщення в ньому кінця труби. Гніздо 29 являє собою групу співвісних посадочних місць різного діаметру від більшого до меншого для можливості розміщення в упорі 28 труб різного діаметру. Основа упору 28 виконана з пазами 30 і циліндричним виступом 31, а балка 20 - з групами пазів 32 і отворів 33 для розміщення виступу 31, що періодично повторюються. При цьому розміри і розміщення на балці 20 пазів 32 і отворів 33 у кожній групі співпадають з розмірами і розміщенням пазів 30 і виступ у 31 в упорі 28. Упор 28 закріплений на балці 20 за допомогою болтів 34, встановлених в пазах 30 і 32. Вібраційна голівка 3 являє собою корпус 35, з'єднаний з конусним наконечником 36. Корпус 35 виконаний з можливістю жорсткого співвісного з'єднання з трубою через перехідник 37. У корпусі 35 розміщений збудник коливань, який включає дебаланс 38 і приводний пристрій у вигляді електродвигуна 39. Дебаланс 38 закріплений на валу 40. Вал 40 встановлений у підшипниках 41 співвісно з віссю корпусу 35 і з'єднаний з валом 42 електродвигуна 39. З торців станини 1 для орієнтації положення будови у котловані закріплені лапи 43 і 44, що регулюються. Робота пристрою відбувається таким чином. Пристрій розміщують у котловані так, щоб передній торець станини 1 знаходився на деякій відстані від стінки котловану, яку проколюють. За допомогою лап 43, що регулюються, будову орієнтують у котловані і фіксують у необхідному положенні. Балку 20 відводять назад таким чином, щоб 2/3 довжини її знаходилися на станині 1. У гніздо 29 пересувного упора 28 установлюють кінець труби 45, а другий її кінець укладають у призму 22 і фіксують скобою 24 і затискним гвинтом 25 затискного пристрою 23. На передньому вільному кінці труби 45 закріплюють перехідник 37, до якого прикріплюють вібраційну голівку 3. Штовхач 10 установлюють у робоче положення, тобто так, щоб упор 12 зайняв верхнє поло 2 36217 ження, і включають гідроциліндри 4. Штоки 5 гідроциліндрів 4 висовуючись переміщають траверсу 6 по напрямним 7 разом з пристроєм 8, що штовхає. Упор 12 входить у контакт з найближчою перемичкою 21 і переміщує балку 20 по напрямним 18 разом з трубою 45 і вібраційною голівкою 3 уперед. При цьому конусний наконечник 36 вібраційної голівки З наближається до стінки котловану і в момент впровадження його у грунт включається електродвигун 39 збудника коливань. Дебаланс 38, обертаючись разом з валом 40, створює кругові коливання, які передаються конусному наконечнику 36 і далі на грунт. У результаті відбувається зруйнування грунту і просування голівки 3 і труби 45 уперед. Коли робочий хід штоків 5 закінчується, гідроциліндри 4 виключаються. Включається зворотний хід гідроциліндрів 4 і штоки 5 разом з траверсою 6 і пристроєм 8, що штовхає, переміщуються назад у початкове положення. При цьому штовхач 10 ковзає скосом 14 упора 12 по перемичках 21 і одночасно пружинить на пружині 15 не заважаючи переміщенню траверси 6 назад і залишаючись у робочому стані. Балка 20 з трубою 45 і вібраційною голівкою З залишаються при цьому нерухомими. При досягненні штоками 5 початкового положення гідроциліндри 4 переключаються на робочий хід. Штоки 5 висовуються, переміщуючи траверсу 6 і пристрій 8, що штовхає, уперед. Упор 12 входить у контакт з найближчою перемичкою 21 і переміщує балку 20 з трубою 45 і працюючою вібраційною голівкою 3 далі уперед. Цикл повторюється. Коли передній кінець балки 20 досягне переднього торця станини 1 або приблизиться до стінки котловану, а кінець труби 45 з вібраційною голівкою 3 ще не вийшов з грунту з другого боку перешкоди, гідроциліндри 4 виключають, ручкою 17 важеля 16 повертають штовхач 10 так, щоб упор 12 опустився униз, розжимають затискний пристрій 23 і відводять балку 20 назад на необхідну відстань від стінки котловану. Розслабляють болти 34 і витягують їх з пазів 30 і 32. Знімають пересувний упор 28 з заднього кінця балки 20 і установлюють виступом З1 в отвір 33 балки 20 у кінці труби 45. Балку 20 з упором 28 підсовують до труби 45 так, щоб її кінець розмістився у гнізді 29 упора 28. Вставляють болти 34 у пази 30 і 32 і закріплюють упор 28 на балці 20. Після цього, ручкою 17 важеля 16 повертають упор 12 штовхача 10 у вер хнє положення і включають гідроциліндри 4. По закінченні процесу, тобто коли вібраційна голівка 3 з кінцем труби 45 вийдуть з грунту з протилежного котловану боку, виключають гідроциліндри 4, вібраційну голівку 3 знімають з перехідника 37, - а балку 20 з упором 28 відводять назад, звільняючи кінець труби 45. У разі, коли на шляху руху вібраційної голівки 3 і труби 45 виникає перешкода, наприклад каміння великих розмірів, з'являється необхідність висування труби 45 і голівки 3 із свердловини. Для цього виключають електродвигун 39 збудника коливань і гідроциліндри 4. Виставляють лапи 44 до упору їх у розробляєму стінку котловану. Вручну за ручку 17 важіль 16 повертають за часовою стрілкою, повертаючи при цьому штовхач 10 так, щоб упор 12 опустився униз, а упор 13 зайняв верхнє положення, тобто увійшов у зону перемичок 21 балки 20. Включають зворотній хід гідроциліндрів 4, штоки 5 разом з траверсою 6 і пристроєм 8, що штовхає, переміщуються назад. Упор 13 входить у взаємодію з найближчою перемичкою 21 і переміщує балку 20 з трубою 45 і вібраційною голівкою 3 в початкове положення. Приклад здійснення способу. За допомогою пристрою, що заявляється, прокладали трубу Æ 219 мм в у грунті суглинок важкий на довжину 2,5 м. Задана швидкість проходки труби V=0,71 м/хв, тиск гідростанції Ргр= 50 кгс/см 2, робочий хід штоків гідроциліндрів L=0,4 м. Частота обертів вала дебаланса n=2800 об/хв. Трубу прокладали за 8 робочих ходів штоків гідроциліндрів. У кожному з робочих ходів штоків заміряли тиск у напірній (Рвх) і зливнiй (Рвих) лініях. Після чого розраховували зусилля опору грунту впровадженню в нього вібраційної голівки за формулою: Pi = 100×k (Pвхі×F 1 - P вихі×F 2) де k - поправний коефіцієнт, k=0,98; F1 = D2/127 - робоча площа поршнz у поршневій камері, де D - діаметр поршнz гідроциліндра, D=12,5 см, тобто F1 = 1,23 см 2; F2 = (D2-d 2)/127 - робоча площа у штоковій камері, де d - діаметр штоку гідроциліндра, d=7 см, тобто F2=0,84 см 2. При цьому, для порівняння прокладали трубу того ж діаметру в однакових умовах способом статичного проколу грунту (спосіб-аналог) і способом діяння на грунт коливань, направлених по осі труби (спосіб-прототип). Розрахунок зусилля опору грунту впровадженню голівки здійснювали аналогічним чином. Показники експериментів і розрахункові дані надані у таблиці. Середнє зусилля опору грунту впровадженню в нього вібраційної голівки складає: за способом, що заявляється: Рсер= 1972,23 H; за способом-прототипом: Рсер= 2229,88 H; за способом-аналогом: Рсер= 2540,27 H. Таким чином, зусилля опору грунту впровадженню в нього вібраційної голівки при прокладанні труби способом, що заявляється, у середньому на 13% менше, ніж при прокладанні труби способом, де діють на грунт коливання, направлені по осі труби, і у середньому на 29% менше, ніж при прокладанні труби способом статичного проколу грунту. 3 36217 Таблиця № про ходу 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Прокладка труби за способом, що заявляється Рвх, Рвих, Pi, кгс/см 2 кгс/см 2 H 23 8 2113,86 21 8 1872,78 21,3 8 1908,94 21,3 8 1908,94 23 8 2113,86 23 8 2113,86 22 8 1993,32 20 8 1752,24 Прокладка труба за способом- Прокладка труби за способомпрототипом аналогом Рвх, Рвих, Pi, Рвх, Рвих, Pi, кгс/см 2 кгс/см 2 H кгс/см 2 кгс/см 2 H 24 8 2234,4 27 8 2596 23,2 8 2137,97 28 8 2716,56 23,5 8 2174,13 28,5 8 2776,83 23,7 8 2680,4 29 8 2837,1 24,2 8 2258,51 27 8 2596 23,5 8 2174,13 25 8 2354,94 23 8 2113,86 24 8 2234,4 22,6 8 2065,64 23,8 8 2210,3 Фіг.1 4 36217 Фіг.2 Фіг.3 5 36217 Фіг.4 Фіг.5 6 36217 Фіг.6 Фіг.7 7 36217 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 8