УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАГЛУБЛЕНИЯ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ПОДЗЕМНОГО ТРУБОПРОВОДА

Изобретение относится к области трубопроводного транспорта и может быть использовано при восстановлении нарушенной глубины заложения подземного трубопровода на отдельных его участках, например, в результате размывания слоя грунта, находящегося над верхней частью наружной поверхности трубопровода.

Изобретение предназначено для использования при производстве работ по восстановлению проектной глубины заложения подземного трубопровода.

При рассмотрении технической литературы выявлены технические решения, относящиеся к заглублению действующего подземного трубопровода.

Известно устройство разработки грунта из-под трубопровода, содержащее рабочий орган, каркас рабочего органа, механизм перемещения рабочего органа, содержащий базированную на трубопроводе тележку, прикрепленную к каркасу рабочего органа и снабженную базированной на трубопроводе балкой, соединенной посредством гибких элементов с каркасом рабочего органа и с самоходной машиной в виде экскаватора, базированной на бровке траншеи, гибкие элементы, соединенные с каркасом рабочего органа, расположенные по обе стороны трубопровода и соединенные с концами балки, и соединенные с самоходной машиной (патент на изобретение RU 2252302, МПК E02F 5/10, опубл. 19.07.2000).

Недостатки данного устройства заключаются в сложности конструкции, отсутствии механизма для удаления из траншеи вырабатываемого грунта, возможности повреждения изоляционного покрытия трубопровода от воздействия на него составных элементов устройства (колес тележки механизма перемещения рабочего органа, балки механизма перемещения рабочего органа, роторов рабочего органа), необходимости предварительного вскрытия трубопровода над верхней частью его наружной поверхности, в результате чего возможно повреждение трубопровода.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является система для выемки грунта из-под заглубленной трубы, содержащая пару вращающихся режущих механизмов, удерживаемых с возможностью охвата сверху проложенной под землей трубы и предназначенных для выемки грунта из-под указанной трубы, каждый из которых содержит цилиндрический опорный корпус, режущий барабан, приводной мотор для привода вращающегося режущего механизма и редукторное устройство, связанное с приводным мотором и установленное в режущем барабане, пара вращающихся режущих механизмов установлена с возможностью перевода из открытого положения, в котором они отдалены один от другого, в закрытое положение, в котором они сближены друг с другом, причем, когда вращающиеся режущие механизмы находятся в закрытом положении, соответствующие оси вращения указанных механизмов отклонены от вертикальной осевой линии таким образом, что выступающие концы режущих вращающихся механизмов обращены внутрь, каждое редукторное устройство содержит съемную планетарную передачу (патент на изобретение RU 2342494, МПК E02F 5/10, опубл. 24.03.2004).

Недостатками данной системы являются: сложность конструкции, возможность повреждения изоляционного покрытия трубопровода от воздействия на него составных элементов устройства (основной и опорной рам, режущих барабанов), необходимость предварительного удаления грунта с верхней и обеих боковых поверхностей трубопровода, в результате чего возможно нанесение ему повреждений, отсутствие возможности для контроля за глубиной проходки устройства для заглубления действующего подземного трубопровода в процессе выполнения землеройных работ.

Задача, решаемая в изобретении, заключается в разработке технического решения, обеспечивающего устранение указанных недостатков путем упрощения конструкции устройства для выемки грунта из-под трубопровода, сохранения изоляционного покрытия трубопровода в процессе производства выемки грунта из-под трубопровода, исключения необходимости предварительного удаления грунта с верхней и обеих боковых поверхностей трубопровода и контроля за глубиной проходки устройства для заглубления действующего подземного трубопровода в процессе выполнения землеройных работ.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в снижении риска повреждения трубопровода при производстве землеройных работ и снижении объема перемещаемых земляных масс при заглублении действующего подземного трубопровода.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в устройстве для заглубления действующего подземного трубопровода, содержащем пару вращающихся режущих механизмов, редукторное устройство и режущие барабаны, согласно изобретению вращающиеся режущие механизмы выполнены в виде подвижно сочлененных с помощью устройства передачи крутящего момента под углом 120° нижнего и бокового шнеков, каждый из которых оснащен кожухом, опирающимся на вал шнека, и трех режущих барабанов, закрепленных на кожухах соответственно перед нижним, боковым шнеками и устройством передачи крутящего момента между шнеками, при этом вращающиеся режущие механизмы перемещаются под воздействием усилий, передаваемых через закрепленную на кожухах шнеков систему кронштейнов от самоходной машины, с обеспечением возможности контроля при помощи нивелира за величиной заглубления нижнего шнека с закрепленным на его кожухе режущим барабаном, причем нивелир закреплен в верхней части кожуха бокового шнека и выполнен в виде штанги с направляющим колесом, перемещающимся по поверхности грунта над действующим подземным трубопроводом, при этом длина нижнего шнека составляет не менее 1,4 диаметра внешней поверхности подземного трубопровода, длина бокового шнека составляет не менее 1,3 требуемой величины заглубления нижней образующей подземного трубопровода, соединение кожухов выполнено жестким, с образованием общей плоскости по каждому из их торцов, параллельных осям нижнего и бокового шнеков, в поперечном сечении длина дуги каждого из кожухов равна 0,3 длины окружности, образуемой кожухом, кожухи относительно нижнего и бокового шнеков в рабочем положении устройства для заглубления трубопровода размещены таким образом, чтобы их верхние параллельные валам нижнего и бокового шнеков торцы находились на расстоянии не менее 0,2 длины дуги каждого из кожухов от линии пересечения каждого из кожухов с вертикальной плоскостью, проходящей перпендикулярно осям нижнего и бокового шнеков.

На фиг. 1-4 изображено устройство для заглубления действующего подземного трубопровода, реализующее предлагаемое техническое решение.

На фиг. 1 изображено устройство для заглубления действующего подземного трубопровода, вид спереди.

На фиг. 2 изображены шнек и кожух в разрезе.

На фиг. 3 изображено устройство для заглубления действующего подземного трубопровода, вид сверху.

На фиг. 4 изображена принципиальная схема устройства для заглубления действующего подземного трубопровода в рабочем положении.

На фиг. 1-4 применены следующие обозначения:

1 - действующий подземный трубопровод;

2 - нижний шнек;

3 - боковой шнек;

4 - вал нижнего шнека;

5 - вал бокового шнека;

6 - устройство передачи крутящего момента между шнеками;

7 - кожух нижнего шнека;

8 - кожух бокового шнека;

9 - отбойник;

10 - нижний режущий барабан;

11 - промежуточный режущий барабан;

12 - боковой режущий барабан;

13 - хомут для крепления нижнего режущего барабана;

14 - хомут для крепления промежуточного режущего барабана;

15 - хомут для крепления бокового режущего барабана;

16 - устройство передачи крутящего момента на нижний режущий барабан;

17 - устройство передачи крутящего момента на промежуточный режущий барабан;

18 - устройство передачи крутящего момента на боковой режущий барабан;

19 - вал нижнего режущего барабана;

20 - вал промежуточного режущего барабана;

21 - вал бокового режущего барабана;

22 - редукторное устройство.

23 - штанга нивелира;

24 - направляющее колесо нивелира;

25 - основной кронштейн;

26 - нижний кронштейн;

27 - промежуточный кронштейн;

28 - боковой кронштейн;

29 - самоходная машина.

Работа устройства для заглубления действующего подземного трубопровода осуществляется следующим образом.

Устройство для заглубления действующего подземного трубопровода приводят в рабочее положение, при котором вертикальная плоскость, проходящая через валы нижнего 4 и бокового 5 шнеков, должна находиться под углом, близким к 90°, к оси действующего подземного трубопровода 1. Поверхности кожуха нижнего шнека 7 и кожуха бокового шнека 8, обращенные в сторону оси действующего подземного трубопровода 1, должны находиться на расстоянии не менее 0,3 м от внешней поверхности действующего подземного трубопровода 1. При этом для обеспечения минимального механического воздействия на подземный трубопровод 1 в процессе работы устройства для заглубления действующего подземного трубопровода нижний 2 и боковой 3 шнеки подвижно сочленены между собой под углом 120° друг к другу с помощью жестко соединенных между собой кожуха нижнего шнека 7 и кожуха верхнего шнека 8.

Нижний 7 и верхний 8 кожухи имеют длину дуги в поперечном сечении, равную 0,3 длины окружности, образуемой кожухом. Кроме того, нижний 7 и верхний 8 кожухи относительно нижнего 2 и бокового 3 шнеков в рабочем положении устройства для заглубления трубопровода размещены таким образом, чтобы их верхние параллельные валам нижнего и бокового шнеков торцы находились на расстоянии не менее 0,2 длины дуги каждого из кожухов от линии пересечения каждого из кожухов вертикальной плоскостью, проходящей перпендикулярно осям нижнего и бокового шнеков.

Для обеспечения необходимой ширины подкопа под подземным трубопроводом 1 нижний шнек 2 имеет длину не менее 1,4 диаметра внешней поверхности подземного трубопровода 1. Для обеспечения отвала вырабатываемого грунта боковой шнек 3 имеет длину не менее 1,3 требуемой величины заглубления нижней образующей подземного трубопровода 1.

Кожух нижнего шнека 7 и кожух бокового шнека 8 обеспечивают предотвращение выброса грунта со стороны, противоположной рабочим зонам нижнего 2 и бокового 3 шнеков, и предотвращают соприкосновение нижнего 2 и бокового 3 шнеков с внешней поверхностью подземного трубопровода 1. Для обеспечения предварительного разрыхления грунта перед нижним 2 и боковым 3 шнеками к кожуху нижнего шнека 7 и кожуху бокового шнека 8, а также к месту взаимного сочленения этих кожухов с помощью хомутов 13-15 жестко крепятся нижний 10, боковой 12 и промежуточный 11 режущие барабаны.

Крутящий момент от самоходной машины 29 через редукторное устройство 22 передается на нижний 10, промежуточный 11 и боковой 12 режущие барабаны через устройства передачи крутящего момента 16-18 на режущие барабаны и валы 19-21 режущих барабанов, а также на вал бокового шнека 5, от которого через устройство передачи крутящего момента между шнеками 6 крутящий момент передается на вал нижнего шнека 4.

Вырабатываемый грунт под механическим воздействием рабочих органов нижнего 2 и бокового 3 шнеков перемещается к отбойнику 9, размещенному в верхней части бокового шнека 3, и через него отбрасывается в отвал.

Поступательное перемещение устройства для заглубления действующего подземного трубопровода по заданному направлению осуществляют с помощью самоходной машины 29, которая по мере движения через систему кронштейнов 25-28 передает на него усилия.

Глубину проходки устройства для заглубления действующего подземного трубопровода 1 регулируют с помощью нивелира, состоящего из штанги 23, соединенной с основным кронштейном 25, с возможностью изменения задаваемой глубины выработки грунта из-под действующего трубопровода 1, и направляющего колеса 24. При этом нижний 26, промежуточный 27 и боковой 28 кронштейны жестко соединяются одним концом - с основным кронштейном 25, а другим концом - соответственно с нижним 13, промежуточным 14 и боковым 15 хомутами для крепления режущих барабанов 10-12.

Требуемая глубина проходки устройства для заглубления действующего подземного трубопровода 1 определяется по формуле:

f_п=h_в+d_тр+ΔH,

где h_п - требуемая глубина проходки устройства для заглубления действующего подземного трубопровода 1, м;

h_в - требуемая величина засыпки действующего подземного трубопровода 1 от его верхней образующей, м;

d_тp - диаметр внешней окружности действующего подземного трубопровода 1, м;

ΔΗ - требуемое расстояние от верхней образующей кожуха нижнего шнека 7 до нижней образующей действующего подземного трубопровода 1, м.

В результате реализации предложенного технического решения обеспечивается заглубление действующего подземного трубопровода с упрощением конструкции устройства для выемки грунта, сохранением изоляционного покрытия трубопровода в процессе производства земляных работ, снижением объема перемещаемых земляных масс за счет исключения необходимости предварительного удаления грунта с верхней и обеих боковых поверхностей трубопровода, а также обеспечением контроля за глубиной проходки устройства для заглубления действующего подземного трубопровода в процессе выполнения землеройных работ.