УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДКОПА ТРУБОПРОВОДОВ Российский патент 1996 года по МПК E02F5/10 

Изобретение относится к землеройным машинам и механизмам, предназначенным для разработки грунта под цилиндрическим телом, и, преимущественно, может быть использовано при ремонте трубопроводов в траншее без его подъема.

Известно устройство для разработки грунта под трубопроводом по а.с. N 1008372, включающее передвижную опору, плужные отвалы, установленные с возможностью принудительного поворота в плане, силовой гидроцилиндр управления отвалами, клин с закрепленной на нем цилиндрической продольной направляющей под трубопровод, шарнирно связанной с передними концами плужных отвалов, задние концы которых соединены с корпусом силового гидроцилиндра посредством шарнирных тяг, при этом шток гидроцилиндра шарнирно прикреплен к клину. Конструкция устройства предназначена для силового удаления грунта из-под трубопровода с расчленением его на две равные части и перемещения их в боковые приямки. Это достигается за счет поочередного защемления опоры и клина и соответственного перемещения вдоль трубопровода работой силового гидроцилиндра. Это устройство использует в качестве опоры при разрушении грунта клином передвижную опору, т. е. в итоге трубопровод нагружается в продольном направлении очень большими усилиями, равными сопротивлению грунта под трубой, смятию, разрушению и перемещению в боковые приямки. А если учесть, что призма грунта под трубой, которую удаляют, равна
(D_трубы+2S)·h, где D_трубы диаметр подкапываемого трубопровода,
S зазор безопасности при вскрытии трубопровода с боков. Обычно он равен 100 мм,
h глубина подкопа. Определяется диаметром рулона изоляционного материала. Принята 500 мм.

Для нефтепровода диаметром 1220 мм имеем:
(1,22+2·0,1)·0,5 м²
Подкапывать такой трубопровод данным устройством это сознательно создавать аварийную ситуацию при ремонте трубопровода.

Кроме того, этому устройству присущи следующие недостатки:
1. Он сложен по применяемости, т.е. для его работы требуется персональный обслуживающий персонал машинист, требуется электрогидропривод, также с обслуживающим персоналом и т.д.

2. Для его установки на трубу требуется ручной труд для копки выемок под установку устройства. Для выборочного ремонта, т.е. когда проводится ремонт участков малой протяженности и с частой сменой участков применение такого устройства нецелесообразно экономически.

Известно устройство для разработки грунта под трубопроводом по а.с. N 1420124, включающее клиновидный корпус, направляющие, опорные ролики, двигатель в виде электромагнитных катушек рабочего и холостого ходов с ударником в немагнитной направляющей втулке. Двигатель выполнен в виде стопора и наковальни, которая входит в катушку. Устройство перемещается под трубопроводом вследствие ударов ударника по наковальне и взаимодействия стопора с трубопроводом. Этому устройству присущи те же недостатки, что и устройству по а.с. N 1008372.

Известно грейферное оборудование одноковшового гидравлического экскаватора, включающее механизм подвески, двухчелюстной захватный механизм со штангами и привод. (Беркман И.Л. и др. Одноковшовые строительные экскаваторы. М. Высшая школа, 1986, с. 87-88).

Это оборудование предназначено для разработки сыпучих и плотных грунтов, для подъема переноса, погрузки и т.д. грунтов и штучных грузов.

Очевидно, что для осуществления операции подкопа под трубопроводом, оно не может быть применимо.

Цель изобретения обеспечить безопасность подкапывания трубопровода, находящегося в траншее, путем выполнения подкопа без силового воздействия на трубопровод, исключить ручной труд, упростить управление, получить возможность регулировать нагрузки на устройство в зависимости от прочности грунтов под трубопроводом.

Цель достигается за счет того, что устройство для подкопа трубопроводов, включающее механизм подвески грейферного оборудования, двухчелюстной захватный механизм с тягами и привод, выполнено так, что одна из челюстей является неподвижной и имеет роликовую опорно-направляющую радиусную дорожку с центром, совмещаемым с осью трубы, а противоположная челюсть выполнена подвижной и снабжена приводом поворота и режущим ножом и выполнена с пазом, копирующим по профилю дорожку и роликовые опоры неподвижной челюсти, причем траектория движения ножа касательна к опорной части неподвижной челюсти.

Конструкция этого устройства, его размерное соотношение с подкапываемым трубопроводом, т.е. навеска на трубу с зазором, наличие направляющих дорожек для подвижной челюсти с осью, совмещенной с осью трубы, и принцип работы устройства, когда неподвижная челюсть является якорем, предотвращающим сдвиги устройства в процессе подкопа все это обеспечивает подкоп без силового воздействия на подкапываемый трубопровод. Это устройство работоспособно без проведения подготовительных работ, т.е. не требует кнопки выемок под трубой для монтажа устройства, не требуется проводить сборочно-разборочные работы перед началом работы и после окончания. Устройство работоспособно при управлении из кабины экскаватора и не требует машиниста обслуживания и управления. Устройство допускает регулирование нагрузки на устройство, т.е. допускает работу в различных режимах.

На чертеже изображено устройство для подкопа трубопроводов в рабочем положении и в режиме переноса его одноковшовым экскаватором 1 вдоль трубопровода 2. Устройство для подкопа трубопроводов навешивается на краново-стреловое оборудование с грейферной поворотной головкой 3 и состоит из двухчелюстного захватного механизма, одна челюсть которого 4 по профилю с охватом сверху и с боков трубопровода неподвижна и имеет роликовую 5 опорно-направляющую радиусную дорожку с центром, совмещаемым с осью трубы 2, а противоположная подвижная 6 снабжена ножом для резания грунта 7 и имеет привод поворота, состоящий из гидроцилиндра 8, поворотного рычага 9 штанги 10.

Устройство для подкопа трубопровода работает следующим образом.

Экскаватор 1 с навешенным устройством устанавливается параллельно с траншеей, в которой находится трубопровод 2, с боков которого выкопаны приямки (см. чертеж). Устройство опускается на трубопровод без силового прижатия и фиксируется гидроцилиндрами краново-стреловой системы. При этом неподвижный челюстной захват 4 охватывает сверху и с боков трубопровод, причем с боков с зазорами. Включается в работу гидроцилиндр 8 привода поворота подвижного челюстного захвата 6, рычаг 9 поворачивается и штангой 10 перемещает по роликовой 5 опорно-направляющей радиусной дорожке подвижный челюстной захват, который заглубляется в грунт под трубопроводом до выхода на противоположной стороне трубопровода. После этого сообщается обратное движение захвату. Под трубой образуется окно, размеры которого соответствуют установленному в данный момент работы ножу. Вертикальный размер ножа, определяющий глубину подкопа, является величиной постоянной, а ширина ножа определяется конкретной работой и прочностью подкапываемого грунта и силовой характеристикой привода.

Очевидно, что нож для "прокалывания" окна может иметь меньшие размеры по сравнению с работой ножа для основного подкопа, у которого работа будет происходить в условиях "полублокировочного" резания грунта, что потребует меньше энергозатрат. Но можно допустить, что может использоваться и один, "усредненный" нож.

Второй цикл копания аналогичен первому, но устройство перемещается вдоль трубопровода на какой-то определяемый местными условиями шаг. Это может быть или ширина ножа, или прочность грунта. Перемещение устройства может осуществляться только работой поворотного механизма экскаватора и работой краново-стреловой системы и поворотной головки 3 без передвижения экскаватора, но и только перемещением экскаватора и т.д.

В процессе перемещения устройства и работы подвижного челюстного захвата с ножом происходит послойное срезание подкапываемого грунта и выброс его в один из боковых приямков, т.е. осуществляется заданный подкоп.

В процессе продавливания и резания грунта усилие для осуществления работы воспринимается неподвижной конструкцией устройства, а оно в свою очередь опирается на призму грунта под трубой. Площадь неподвижной опорной части устройства, взаимодействующей с грунтом под трубой, выполняется достаточной для гарантированного предотвращения сдвига устройства в процессе подкопа.

Управление работой устройства осуществляется из кабины экскаватора штатным пультом управления.

Применение данного устройства для подкопа трубопроводов позволит существенно повысить безопасность вскрытия трубопровода с подкопом, упростить управление, исключить подготовительные мероприятия и ручной труд и получить возможность регулирования нагрузки на конструкцию в зависимости от прочности грунтов. Эта конструкция устройства лучшим образом отвечает условиям ремонта трубопроводов малой протяженности, т.е. при выборочном и аварийном ремонте, а также для условий дозаглубления трубопровода, когда выполнение операции подкопа допустимо только без повреждения изоляции.

Изобретение может быть использовано для механизированного удаления грунта из - под трубопроводов большой и малой протяженности, подлежащих ремонту, демонтажу, а также в случаях дозаглубления трубопроводов с использованием технологии вскрытия с подкопом. Цель изобретения - обеспечить безопасность подкапывания трубопровода, находящегося в траншее, путем выполнения подкопа без силового воздействия на трубопровод, исключить ручной труд, упростить управление, получить возможность регулировать нагрузки на устройство в зависимости от прочности грунтов под трубопроводом. Цель достигается за счет того, что устройство для подкова трубопроводов, включающее механизм подвески грейферного оборудования, двухчелюстной захватный механизм с тягами и привод, выполнено так, что одна из челюстей является неподвижной и имеет роликовую опорно-направляющую радиусную дорожку с центром, совмещаемым с осью трубы, а противоположная - подвижной с приводом поворота, снабжена режущим и выполнена с пазом, копирующим по профилю и роликовые опоры неподвижной челюсти, причем траектория движения ножа касательна к опорной части неподвижной челюсти. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДКОПА ТРУБОПРОВОДОВ, включающее двухчелюстной захватный механизм с приводом и штангами, отличающееся тем, что одна из челюстей захватного механизма выполнена неподвижной и имеет роликовую опорно-направляющую радиусную дорожку с центром, совмещаемым с осью трубы, а противоположная подвижная челюсть снабжена приводом и ножом и выполнена с пазом, копирующим по профилю дорожку и роликовые опоры неподвижной челюсти, причем траектория движения ножа выполнена касательной к опорной части неподвижной челюсти.