Результат интеллектуальной деятельности: Мобильное средство для монтажа трубопроводных модулей

Изобретение относится к строительству трубопроводов, в частности к укладке или замене труб с раструбным соединением, и может найти применение при сооружении сборно-разборных трубопроводов с использованием грузоподъемной техники типа крана-трубоукладчика, а также в случаях, когда необходимо обеспечить высокоскоростное строительство секционных магистралей из трубопроводных модулей с быстроразъемным раструбным соединением.

Трубопроводный модуль с соединением «Раструб» представляет собой трубу длиной 6 м и диаметром 100-150 мм, на одном конце которой имеется манжета с уступом для упора запорного кольца, на другом - раструб. В кольцевые канавки внутренней полости раструба вставляются резиновое уплотнительное кольцо и стальное запорное кольцо с резиновой микропористой подкладкой. Соединение отличается простотой конструкции и может собираться как механизированным способом, так и вручную, надежность соединения труб определяющим образом влияет на надежность работы сборно-разборного трубопровода в целом (Середа В.В. и др. Трубопроводным войскам 50 лет. Исторический очерк. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: «Гралия М», 2005. - С. 102-105).

Известна машина для монтажа сборно-разборного трубопровода из труб с раструбами, включающая размещенные на ходовой раме ложе очередной трубы, расположенные с его торцов механизм ее подачи и механизм захвата концевого раструба трубопровода, имеющий захваты и устройства расфиксации и возврата в исходное положение (а.с. СССР №1008556, F16L 1/00, 1983).

Недостатком указанной машины является сложность конструкции, что отражается на ремонтопригодности ее механизмов в полевых условиях, большие ударные нагрузки, возникающие при механическом принципе движения ее механизмов, что приводит к передаче больших усилий при сборке раструбного соединения на корпус машины, что, в свою очередь, отражается на надежности и безотказности трубосборочной машины.

Известна трубосборочная машина МСТ-100, содержащая одноосный автомобильный прицеп, сборочное устройство, шарнирно подвешенное к прицепу, площадку для оператора. Сборочное устройство состоит из передней рамы, в корпусе которой установлен передний дозатор и которая служит направляющей для труб, поступающих на сборку. Имеется механизм сборки труб, в корпусе которого установлены задний дозатор, ведущая каретка и редуктор механизма возврата. В торцевой части сборочного устройства установлен центратор, выполненный в виде балки с установленными на ней центрирующими роликами. В качестве тягача машины МСТ-100 используется автомобиль-трубовоз, из которого трубы вручную перегружаются в сборочное устройство машины (Середа В.В. и др. Трубопроводным войскам 50 лет. Исторический очерк. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: «Гралия М», 2005. - С. 113-115).

Недостатком машины является низкая надежность работы навесного сборочного устройства при неравномерном движении автомобиля-трубовоза, в результате которого при линейной подаче труб в механизм сборки, сопряженной с ударными нагрузками, возникает обратное движение (явление «отскока») ведущей каретки и невозвращение ее захватно-фиксирующих элементов в исходное положение.

Другим недостатком машины является отсутствие возможности автоматического монтажа трубопровода из трубопроводных модулей, заранее разложенных вдоль трассы, который требует в таком случае применения грузоподъемной техники с захватным устройством.

Известен кран-трубоукладчик, содержащий базовый трактор, стрелу, лебедку грузового каната и лебедку подъема стрелы, грузовой канат, грузовой полиспаст, грузозахватное устройство, груз (патент РФ №158094, В66С 23/26, 2015).

Недостатком крана-трубоукладчика являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что он выполняет операции только по укладке труб вдоль трассы трубопровода.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению и взятым за прототип является кран-трубоукладчик, включающий раму гусеничных тележек, стрелу, механизм регулирования угла наклона стрелы, выполненный в виде гидроцилиндра, механизм подъема груза, выполненный в виде барабана и канатного полиспаста с крюковой обоймой, и противовес (патент РФ №2571312, В66С 23/00, 2015).

Недостатком крана-трубоукладчика является ограниченная область работы гидромеханизма крана-трубоукладчика (только раскладка труб), которая ограничивает возможность его использования при монтаже сборно-разборных трубопроводов.

Технический результат изобретения - расширение функциональных возможностей за счет создания условий монтажа трубопроводных модулей по всей трассе с одновременным повышением надежности и производительности труда при монтаже трубопровода.

Указанный технический результат достигается тем, что в мобильном средстве, содержащем установленные на самоходной подвижной базовой платформе стрелу, механизм регулирования угла наклона стрелы, грузоподъемный агрегат с тяговым механизмом, выполненный в виде барабана и канатного полиспаста с подвеской, связанной с навесным сборочным устройством, и гидравлическую распределительную систему для управления тяговым механизмом и механизмами навесного сборочного устройства мобильного средства, согласно изобретению, сборочное устройство выполнено в виде траверсы, состоящей из подвижной внутренней балки и соединенной с подвеской неподвижной внешней балки, внутри которой размещен жестко связанный с подвижной балкой механизм ее перемещения, выполненный в виде гидроцилиндра, поршневая и штоковая полости которого подключены к гидравлической распределительной системе мобильного средства, на внешних торцах подвижной и неподвижной балок жестко закреплены синхронно действующие и связанные с гидравлической распределительной системой гидравлические захваты соединяемых трубопроводных модулей, предварительно разложенных вдоль трассы сборно-разборного трубопровода, при этом на неподвижной балке установлены по разные стороны от подвески грузоподъемного агрегата упор-центратор, который в момент сборки трубопроводных модулей упирается в раструб одного модуля, и ролик, центрирующий манжету другого трубопроводного модуля при его продольном движении в раструб.

На фиг. 1 показано мобильное средство для монтажа трубопроводных модулей (общий вид);

фиг. 2 - сборочное устройство (на трубопроводных модулях: а) - начало сборки, б) - конец сборки модулей;

фиг. 3 - гидравлический захват трубопроводных модулей (вид по стрелке A фиг. 2);

фиг. 4 - манжета и раструб трубопроводного модуля;

фиг. 5 - раструбное соединение трубопроводных модулей (в сборе);

фиг. 6 приведена система гидравлического управления навесным сборочным устройством.

Мобильное средство состоит из подвижной базовой платформы 1 (трактор-тягач типа «Кировец К-701» и др.), боковой стрелы 2, механизма 3 регулирования угла наклона стрелы, механизма подъема груза, выполненного в виде барабана 4 и канатного полиспаста 5 с подвеской 6, к которой прикрепляется сборочное устройство 7. На подвижной базовой платформе 1 имеется гидравлическая распределительная система 8, позволяющая управлять рабочими органами навесного устройства, как вариант, аналогично системе навесного оборудования трактора «Кировец К-701», состоящей из гидравлической системы управления и навесного устройства (фиг. 1).

Сборочное устройство 7, закрепленное с помощью траверсы 9 на подвеске 6 стрелы 2 мобильного средства 1, состоит из подвижной внутренней балки 10 и неподвижной внешней балки 11, внутри которой размещен гидроцилиндр 12, жестко связанный с внутренней 10 и внешней 11 балками. На торцах балки 10 и балки 11 размещены захват 13 с гидроцилиндром 14 (для трубопроводного модуля 15) и захват 16 с гидроцилиндром 17 (для трубопроводного модуля 18 сборно-разборного трубопровода 19).

Подвижная внутренняя балка 10 имеет возможность продольного перемещения вдоль оси относительно неподвижной внешней балки 11 от усилия гидроцилиндра 12. Ролик 20 и упор-центратор 21, установленные по разные стороны относительно траверсы 9, жестко крепятся к неподвижной внешней балке 11, при этом ролик на внешней поверхности, контактирующей с трубопроводным модулем, имеет дугообразную выемку, которая выполнена с углом охвата поверхности этого модуля не менее 50°.

Рабочие полости гидроцилиндров 12, 14 и 17 соединены с гидравлической распределительной системой 8 мобильного средства 1 рукавами высокого давления 22 (фиг. 2).

Как уже было отмечено выше, трубопроводные модули 15 и 18, имеющие на одном конце манжету 23, а на другом - раструб 24, монтируются с использованием раструбного соединения, при сборке которого манжета 23 входит в раструб 24 и фиксируется в нем запорным кольцом 25 (фиг. 4, 5).

Гидравлическая распределительная система 8 (ГРС) предназначена для управления подъемно-навесными механизмами мобильного средства 1. ГРС содержит силовой цилиндр 12 с поршнем, отделяющим штоковую полость 26 цилиндра от поршневой полости 27. Поршневая 27 и штоковая 26 полости цилиндра 12 рабочими линиями 28 и 29 через систему клапанного распределения 30, выполненную из стандартной гидроаппаратуры (распределители, напорные золотники, дроссель, клапаны и др.) (Богданович Л.Б. Объемные гидроприводы. Вопросы проектирования, «Техника», Киев, 1971. С. 86), соединены с гидравлической распределительной системой 8. Цилиндры 14 и 17 с поршнями, отделяющими штоковые полости 31 от поршневых полостей 32, предназначены для захватов 13 и 16 соответственно. Поршневые 32 и штоковые 31 полости рабочими линиями 33 и 34 через систему клапанного распределения 30 соединены с гидравлической распределительной системой 8.

Мобильное средство для монтажа трубопроводных модулей работает следующим образом.

Движение мобильного средства 1 по трассе монтируемого трубопровода вдоль предварительно разложенных с автомобиля-трубовоза трубопроводных модулей осуществляется в направлении от манжет 23 модулей к их раструбам 24 (как показано на фиг. 2). Около разомкнутого соединения трубопроводных модулей 15 и 18 средство останавливается. С помощью полиспаста 5 достигается необходимый угол наклона стрелы 2, для того чтобы сборочное устройство 7 находилось над трубопроводными модулями 15 и 18. Затем устройство опускают до контакта криволинейной поверхности упора-центратора 21 с телом модуля 18 и обеспечивают упор его боковой поверхностью в торец раструба 24 этого модуля, уже соединенного с трубопроводом 19. Одновременно захваты 13 и 16 своими рабочими поверхностями касаются трубопроводных модулей 15 и 18 соответственно, а ролик 20 своей дугообразной выемкой опирается на поверхность трубопроводного модуля 15 и достигается центровка с трубопроводным модулем 18. При подаче рабочей жидкости от гидравлической распределительной системы 8 через систему клапанного распределения 30 по рабочей линии 33 в поршневую полость 32 гидроцилиндров 14 и 17 захваты 13 и 16 синхронно зажимают и одновременно фиксируют соосность трубопроводных модулей 15 и 18 соответственно, а при подаче рабочей жидкости через систему клапанного распределения 30 по рабочей линии 29 в штоковую полость 26 силового гидроцилиндра 12 осуществляется перемещение внутренней подвижной балки 10 с трубопроводным модулем 15, зажатым захватом 13, до захода манжетой 23 во внутреннюю полость раструба 24 трубопроводного модуля 18, где фиксируется запорным кольцом 25.

После окончания сборки раструбного соединения гидравлическая распределительная система 8 через систему клапанного распределения 30 переключает подачу рабочей жидкости в штоковую полость 31 гидроцилиндров 14 и 17 по рабочей линии 34, в результате чего захваты 14 и 17 синхронно раскрываются, освобождая трубопроводные модули 15 и 18. При подаче рабочей жидкости в поршневую полость 27 силового гидроцилиндра 12 по рабочей линии 29 под действием его усилия подвижная внутренняя балка 10 телескопической траверсы 9 возвращается в исходное положение. Сборочное устройство 7 отводится с помощью подвески 6 от смонтированной плети трубопровода 19, мобильное средство 1 перемещается вдоль трассы трубопровода к манжете следующего трубопроводного модуля, после чего цикл работы мобильного средства по монтажу трубопровода повторяется.

Таким образом, применение предлагаемого изобретения по сравнению с известным техническим решением позволит значительно сократить трудозатраты и существенно повысить темпы сооружения сборно-разборных трубопроводов из раструбных трубопроводных модулей. Указанные преимущества использования таких трубопроводов, позволяющих производить механизированный монтаж, дают возможность расширению области их применения как в военных, так и в гражданских интересах в плане использования техники и технологий «двойного» назначения.