СПОСОБ ПРОКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДА И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1999 года по МПК F16L1/28 

Предлагаемое изобретение относится к области трубопроводного транспорта и может быть использовано при прокладке немагистральных трубопроводов, а также кабельных линий в местности, где отсутствуют подземные коммуникации или имеются в ограниченном количестве.

Известен способ изготовления трубопровода в грунте, включающий проходку скважины посредством рабочего органа с одновременной прокладкой внутренней защитной надувной оболочки и подачей связующего на наружную стенку этой оболочки, между наружной стенкой внутренней защитной оболочки и стенкой скважины размещают оплетку, при этом связующее подают в полость оплетки, а защитную надувную оболочку подают в полость оплетки через слой связующего, при этом перед прокладкой оплетки и внутренней защитной надувной оболочки в скважину вводят дополнительную внешнюю защитную надувную оболочку. (См. А.с. СССР N 1310481, E 02 F 5/10, 15.05.87).

Недостатком известного способа является высокая себестоимость и низкая производительность, кроме того этот способ не является экологически чистым.

Данный недостаток обусловлен ограниченной длиной трубопровода, дорогостоящим оборудованием технологического процесса, частыми нарушениями целостности надувной оболочки, а также низкой скоростью прокладки трубопровода и образовании в местах забоя мертвых зон из-за подготовки и протекания связующего.

Известен также принятый за прототип способ прокладки трубопровода в грунте, заключающийся в отрывке рабочего и приемного котлованов, продавливании труб путем приложения к их хвостовой части усилия силового механизма с последовательным наращиванием и соединением труб, с поступлением в них грунта при продавливании и дальнейшей экскавацией грунта из труб, при этом в качестве головных используют экскаваторные трубы, общая длина которых не менее расстояния между котлованами, а удаляют грунт из экскаваторных труб по мере их поступления в приемный котлован, при этом между головной и концевой секцией трубопровода устанавливают разделительный фланец, кроме того, усилие продавливания создают протаскивающим силовым механизмом, или совместным воздействием ударного механизма с протаскивающим или с проталкивающим силовым механизмом, соединение экскаваторных труб осуществляют посредством внутреннего конуса на их хвостовой части, который при продавливании формуют ударным механизмом, усилие протаскивания создают тяговым средством путем соединения его тросом с головной или хвостовой протаскиваемой трубой, укладывая тяговый трос по пути подземного перехода, пропуская тяговый трос через отверстие в разделительном фланце. (См. Патент РФ N 2070302, F 16 L 1/028, 10.12.96).

Недостатком известного принятого за прототип способа является низкая производительность и высокая себестоимость прокладки трубопровода.

Данный недостаток обусловлен высокими тяговыми усилиями, прикладываемыми протаскивающим силовым механизмом, ограниченной длиной трубопровода, что влечет за собой частые установки разделительных фланцев и, соответственно, подготовку новых рабоче-приемных котлованов, а также нарушается экология почвы за счет приложения ударов высокой частоты к экскаваторным трубам и наличия большого количества котлованов.

Известно устройство для бестраншейной прокладки трубопроводов в грунте, включающее кожух, выполненный в виде сопряженных между собой центральной носовой и расширенной хвостовой частей, пневмопробойник, размещенный внутри носовой части кожуха и закрепленный в нем посредством фиксаторов, закрепленные в кожухе гибкие связи и нажимной фланец для поджатия прокладываемых труб, причем хвостовая часть кожуха выполнена в виде взаимно пересекающихся трубчатых элементов, оси которых параллельны оси кожуха, а сопряжения хвостовой и носовой частей выполнены в виде эллипсовидных поверхностей пересечения трубчатых элементов наклонными к осям последних плоскостями, при этом фиксаторы выполнены в виде двуплечих рычагов и закреплены шарнирно, кроме того, оно имеет съемные крышки для обеспечения доступа к фиксаторам и закреплениям гибких связей, расположенные в участке сопряжения хвостовой и носовой частей кожуха. (См. А.с. СССР N 1548361, E 02 F 5/18, 07.03.90).

Недостатком известного устройства является низкая производительность и отсутствие длительной ориентации.

Указанные недостатки обусловлены ограниченной длиной трубопровода конструктивными особенностями устройства, а именно приложением только пневмоударных нагрузок.

Известно также устройство для бестраншейной прокладки труб, содержащее трубу-кожух, размещенную в ней цилиндрическую желонку, имеющую грунтозаборную и хвостовую части, упорную стенку, размещенный в грунтозаборной части выталкиватель грунта, механизм фиксации и механизм перемещения желонки, силовой блок, причем грунтозаборная и хвостовая часть желонки образованы посредством установленной в корпусе желонки жесткой перегородки, при этом силовой блок телескопически размещен в хвостовой части и выполнен в виде размещенного в корпусе, который жестко связан с упорной стенкой блока силовых цилиндров, корпусы которых шарнирно связаны с упорной стенкой, а штоки - с перегородкой, причем, механизм фиксации размещен на упорной стенке, силовой блок имеет дополнительные силовые цилиндры, штоки которых посредством отверстий, выполненных в жесткой перегородке, связаны с выталкивателем грунта, а желонка выполнена с колесами, перед которыми установлены откидные отвальные ножи. (См. А. с. СССР N 1452899, E 02 F 5/18, F 16 L 1/00, 23.01.89).

Недостаток известного устройства - низкая производительность
Данный недостаток обусловлен ограниченной длиной трубопровода конструктивными особенностями устройства, не позволяющими повысить скорость проходки.

Наиболее близким к заявляемому является выбранный за прототип агрегат для прокладки магистральных трубопроводов, содержащий базовую машину с ножевым рабочим органом, устройство для поддержки грунта и две опоры для трубы, причем базовая машина представляет собой два спаренных тягача, соединенных сцепной рамой, скрепленной с ходовыми рамами тягачей посредством шаровых шарниров, и снабжена тяговой балкой, шарнирно соединенной со сцепной рамой и кронштейнами тягачей, при этом ножевой рабочий орган закреплен на тяговой балке, одна из опор для трубы расположена в верхней части ножевого рабочего органа, а другая в передней части базовой машины, кроме того опоры для трубы выполнены регулируемыми по высоте, а на тяговой балке закреплен двухотвальный землеройный рабочий орган. (См. А.с. СССР N 1361411, F 16 L 1/00, 23.12.87).

Недостатком известного агрегата является низкая производительность и высокая себестоимость прокладки трубопровода.

Данный недостаток обусловлен ограниченной трубой трубопровода и конструктивными особенностями агрегата.

Целью настоящего изобретения является повышение производительности прокладки трубопроводов при одновременном снижении себестоимости и сохранения окружающей среды.

Для решения этой задачи, что в известном способе прокладки трубопровода, заключающемся в отрывке рабочего и приемного котлованов, согласно изобретению в приемный котлован на определенную глубину помещают активный рабочий орган, который закрепляют на вертикальном ноже силового механизма, прикрепляют прокладываемый трубопровод к концевой части упомянутого активного рабочего органа, затем приводят его в действие и одновременно прикладывают направленные горизонтальные тяговые усилия силового механизма наземной части вертикального ножа к приемному котловану, при этом используют трубопровод, выполненный из полиэтилена, и применяют известную систему для прокладки трубопровода, содержащую силовой механизм с вертикальным ножом, в которой согласно изобретению на нижнем конце ножа закреплен активный рабочий орган, на нерабочий конец которого прикрепляется посредством переходника прокладываемый трубопровод, причем вертикальный нож выполнен полым, система дополнительно оснащена узлом подачи бурового раствора, а активный рабочий орган выполнен в виде буровой головки, связанной с упомянутым узлом подачи бурового раствора посредством шланга, проходящего в полости вертикального ножа, отличием системы является также то, что активный рабочий орган может быть выполнен в виде пневмоударной головки, связанной посредством шланга, проходящего в полости вертикального ножа с источником сжатого воздуха, винтовой головкой, конусной головкой или шнеком, которые связаны с энергетическим узлом, расположенным на силовом механизме.

Между отличительными признаками и достигнутым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.

Предложенная технология прокладки трубопроводов позволяет повысить производительность и одновременно снизить себестоимость за счет простоты и мобильности самого способа, обеспечивающего прокладку трубопровода при минимальном количестве используемой техники, практически при одном силовом механизме (трактор Т-130). Применение активного рабочего органа, в виде буровой головки с различными насадками (долотами) или в виде пневмоударника, шнека конусного уплотнителя или винтовой головки, в связи с вертикальным ножом, закрепленным на силовом механизме позволит практически без дополнительных затрат значительно снизить тяговые усилия последнего и одновременно увеличить его скорость, что позволит повысить производительность почти в пять раз и одновременно снизить себестоимость способа прокладки трубопровода. Закрепление трубопровода на нерабочем конце активного рабочего органа позволит, в отличие от аналогов и прототипа, производить прокладку трубопровода одновременно с бурением горизонтальной скважины по заранее откорректированной трассе от рабочего котлована к приемному, не испытывая неудобств и задержек, связанных с ограничением длины трубопровода, поскольку полиэтиленовый трубопровод, сходящий с бухты в любой момент можно нарастить, заменив старую бухту на новую без остановки силового механизма или подготовки дополнительного котлована, что также снижает себестоимость и повышает производительность производимых работ. Использование минимального количества техники (один трактор Т-130) говорит о том, что предлагаемый способ является не только дешевым, но и экологически чистым. Выполнение вертикального ножа полым позволит произвести связь активного рабочего органа с энергетическим узлом трактора и осуществлять проходку горизонтальной скважины в грунтах различной твердости, используя при этом активный рабочий орган в виде пневмоударной головки, винтовой головки, конусного уплотнителя, шнека или буровую головку с различными долотами, где подача бурового раствора, охлаждающего долото и уплотняющего стенки образованной скважины осуществляется посредством шланга, проходящего в полости вертикального ножа.

По имеющимся у заявителя сведениям, совокупность существенных признаков заявляемого изобретения неизвестна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

По мнению заявителя, сущность заявляемого изобретения не следует главным образом из уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанное влияние на достигаемый технический результат - новое свойство объекта - совокупности признаков, которые отличают от прототипа заявляемое изобретение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень".

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, может быть многократно использована при прокладке немагистральных трубопроводов и кабельных линий с получением технического результата, заключающегося в сохранении экологии, при повышении производительности и одновременном снижении себестоимости производимых работ, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость".

Сущность изобретения поясняется схемой и примером конкретного выполнения.

Система для прокладки трубопровода состоит из силового механизма 1, с вертикальным ножом 2, на нижнем конце 3 которого закреплен активный рабочий орган 4, выполненный в виде пневмоударной головки, связанной с энергетическим узлом 5 (источником сжатого воздуха), расположенным на силовом механизме 1 посредством шланга 6, проходящего в полости 7 вертикального ножа 2. На нерабочий конец 8 активного рабочего органа 4 закреплен посредством переходника 9 прокладываемый трубопровод 10, выполненный из полиэтилена. Монтаж системы начинают после отрыва рабочего котлована 11.

Способ осуществляют следующим образом.

Первоначально отрывали два котлована: рабочий 11 и приемный (на схеме не показан). Затем в рабочий котлован 11 на глубину 170 см опускали активный рабочий орган 4 в виде пневмоударной головки, который закрепляли на нижний конец 3 вертикального ножа 2 силового механизма 1 (трактор Т-130). После чего на нерабочий конец 8 активного рабочего органа 4 закрепляли выполненный из полиэтилена прокладываемый трубопровод 10, используя при этом переходник 9 и приводили в действие пневмоударную головку, одновременно прикладывали направленные горизонтальные тяговые усилия силового механизма 1 по направлению приемного котлована вертикальному ножу 2. Закрепленный на нерабочем конце 8 активного рабочего органа 4 прокладываемый трубопровод 10, выполненный из полиэтилена автоматически разматывался с бухты (на схеме не показана). При значительной длине трубопровода конец проложенного трубопровода наращивали на начало трубопровода очередной бухты, при этом процесс прокладки не останавливали.

Применение предложенного способа прокладки трубопровода и системы для его осуществления позволило повысить производительность проводимых работ за счет увеличения скорости проходки и значительно снизить стоимость прокладки трубопровода при сохранении окружающей среды.

Изобретение предназначено для строительства и замены трубопроводов. В рабочем котловане на заданной глубине размещают активный рабочий орган на вертикальном ноже силового механизма. Прокладываемый трубопровод закрепляют на активном рабочем органе, приводят последний в действие и посредством перемещения силового механизма создают скважину, в которой размещается прокладываемый трубопровод. Даны рекомендации исполнения активного рабочего органа. Увеличивает точность прокладки трубопровода. 2 с. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ прокладки трубопровода в грунте, заключающийся в отрывке рабочего и приемного котлованов и прокладке между ними трубопровода, отличающийся тем, что прокладку трубопровода ведут с применением активного рабочего органа, для чего сначала в рабочий котлован на определенную глубину помещают активный рабочий орган, который закрепляют на вертикальном ноже силового механизма, прикрепляют прокладываемый трубопровод к концевой части упомянутого активного рабочего органа, затем приводят его в действие и одновременно прикладывают направленные горизонтальные тяговые усилия силового механизма наземной части вертикального ножа к приемному котловану. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что применяют трубопровод, выполненный из полиэтилена. 3. Система для прокладки трубопровода, содержащая силовой механизм с вертикальным ножом, отличающаяся тем, что на нижнем конце вертикального ножа дополнительно закреплен активный рабочий орган, на нерабочий конец которого крепится посредством переходника прокладываемый трубопровод. 4. Система по п.3, отличающаяся тем, что вертикальный нож выполнен полым. 5. Система по пп.3 и 4, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит узел подачи бурового раствора, а активный рабочий орган выполнен в виде буровой головки, связанной с упомянутым узлом подачи бурового раствора посредством шланга, проходящего в полости вертикального ножа. 6. Система по пп. 3 и 4, отличающаяся тем, что активный рабочий орган выполнен в виде пневмоударной головки, связанной посредством шланга, проходящего в полости вертикального ножа, с источником сжатого воздуха. 7. Система по пп. 3 и 4, отличающаяся тем, что активный рабочий орган выполнен в виде винтовой головки, связанной посредством проводника с энергетическим узлом, дополнительно закрепленным на силовом механизме. 8. Система по пп.3 и 4, отличающаяся тем, что активный рабочий орган выполнен в виде конусного уплотнителя, связанного посредством проводника с энергетическим узлом, дополнительно закрепленным на силовом механизме. 9. Система по пп.3 и 4, отличающаяся тем, что активный рабочий орган выполнен в виде шнека, связанного посредством проводника с энергетическим узлом, дополнительно закрепленным на силовом механизме.