МАШИНА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ГРУНТА ИЗ-ПОД МАГИСТРАЛЬНОГО ТРУБОПРОВОДА Российский патент 2002 года по МПК F16L1/28 

Изобретение относится к области специальной землеройной техники и предназначено для разработки и удаления грунта из-под ремонтируемых магистральных трубопроводов, предварительно вскрытых сверху и с боков.

Все известные специальные машины для удаления грунта из-под трубопроводов, например МПТ-720 (1) или по патенту нашей фирмы 2146784 (2 - прототип), имеют задний толкающий и передний тянущий приводы перемещения тележки с режуще-отвальным органом по трубопроводу. Каждый из этих приводов включает выдвижную штангу, установленную в направляющих тележки, гидроцилиндр (гидропривод) ее возвратно-поступательного перемещения и упорный захват трубопровода с приводом его зажима. Передний тянущий привод размещается в передней части тележки, задний толкающий - соответственно в задней.

В исходном положении передний и задний захваты находятся рядом с тележкой, передний захват разжат, задний посредством своего привода сжимает трубопровод.

При включении рабочего хода шток гидроцилиндра заднего привода упирается через штангу и захват в трубопровод, гидроцилиндр (давлением рабочей жидкости) толкает (подает) тележку вперед на величину рабочего хода, отваливая грунт как из-под трубопровода, так и осыпающийся с его боковых и верхней частей. При этом рабочая жидкость, вытесняясь из штоковой полости этого цилиндра в штоковую полость гидроцилиндра привода переднего захвата, выдвигает этот захват вперед тележки на величину холостого хода.

При включении переднего привода имеет место обратный процесс - зажатие переднего захвата, разжатие заднего и подача рабочего давления в поршневую полость гидроцилиндра переднего привода.

При этом тележка подтягивается к переднему захвату, а задний захват (из-за постоянной гидросвязи штоковых полостей гидроцилиндров) перемещается вперед к тележке. Таким образом все элементы обоих приводов приходят в исходное положение и цикл может быть повторен.

Недостатком известной машины является размещение переднего (тянущего) привода тележки в ее передней части, при котором зажим трубопровода передним выдвинутым на штанге вперед захватом происходит в неблагоприятных условиях облегания его верхней и боковых захватываемых частей грунтом, который не может убираться при производстве предварительных вскрышных работ универсальным землеройным оборудованием.

В этом случае нормальные (штатные) условия работы машины не могут быть полностью соблюдены - место зажима становится неопределенным, как и условия зажима (через грунтовой слой).

Другой недостаток подачи (перемещения) тележки вперед - подтягиванием ее к переднему захвату - связан с перекосом штанги переднего захвата относительно ее направляющих в тележке. Тележка, опирающаяся на верхнюю часть трубопровода своими полозьями, уже вследствие объективных горизонтальных и вертикальных изгибов трубопровода на трассе и выдвинутой вперед штанги с передним захватом, базирующимся (тем более не стабильно - см. выше) на другой удаленный от тележки участок трубопровода, почти всегда будут иметь угловое рассогласование между собой, приводящее к вышеупомянутому перекосу вплоть до заклинивания.

Данная проблема значительно усугубляется реакцией грунта на режуще-отвальный орган при подаче тележки; в этом случае эта реакция создает момент, отрывающий тележку от трубопровода вверх.

В совокупности все это приводит к снижению надежности машины (ее ресурса) вследствие повышенной нагрузки на ее узлы, их износа вплоть до поломок и, таким образом, снижает ее эксплуатационную эффективность.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности и эффективности работ машины.

Для достижения данной цели была поставлена задача исключения или существенного уменьшения перекоса штанги в ее направляющей переднего захвата путем обеспечения более четкого и стабильного зажима трубопровода передним захватом и исключения отрыва тележки от трубопровода при подаче связанным с ним приводом.

Заявленная цель достигнута тем, что в машине, содержащей тележку с рабочим режуще-отвальным органом, элементами ее подвижной опоры на трубопровод, двумя приводами ее поочередной подачи (один из которых - толкающий), включающими штанги с захватами трубопровода, и блоком управления, второй привод также выполнен толкающим путем его установки на задней части тележки смежно с первым толкающим. При этом сам передний захват размещается между задним захватом и задней частью тележки и в своем исходном смежном с задним захватом положении дистанцирован (находится на расстоянии) от этой части на величину, не меньшую его хода вперед.

Выполнение обоих приводов толкающими, размещенными в задней части тележки обеспечило четкое позиционирование обоих захватов на трубопроводе, стабильный и надежный зажим ими трубопровода и исключение или резкое уменьшение перекоса штанг в направляющих тележки, особенно за счет исключения момента от реакции грунта на режуще-отвальный орган, направленного на отрыв тележки от трубопровода. Кроме того, смежное размещение захватов способствует лучшему прохождению машиной изгибов трубопровода, т.е. уменьшению минимально-допустимого для нее радиуса его кривизны.

Изобретение пояснено чертежами, где на фиг.1 изображена заявляемая машина в исходном положении - вид сбоку, на фиг.2 - вид сверху, а на фиг.3 - вид сзади.

Машина содержит тележку 1, элементы подвижной опоры на трубопровод 2 - полозки 3, режуще-отвальный орган в виде двух роторов 4 с ножами, приводами их вращения и монтажно-установочного разведения (не обозначен).

В задней части тележки 1 смежно друг с другом установлены два толкающих привода ее поочередной шаговой подачи по трубопроводу 2 с передним 5 и задним 6 его захватами своими приводами сжатия (не обозначены).

Захваты 5 и 6, закрепленные на штангах 7, 8 квадратного сечения, установленных в направляющих шахтах 9, 10 задней части тележки и шарнирно связанных со штоками гидроцилиндров 11, 12, закрепленных на этой тележке.

Штоковые полости гидроцилиндров 11, 12 гидравлически соединены между собой, а поршневые - через блок управления - с гидронасосом (не показаны).

Машину используют следующим образом. В начале производят работы по предварительному вскрытию трубопровода 2 сверху (бульдозером) и с боков - ковшовыми экскаваторами, причем последние вырывают боковые траншеи с глубиной, превышающей задаваемую величину подкопа непосредственно под трубопроводом 2 - эти превышения образуют так называемые приямки по бокам от него (см. размер "d" на фиг.1).

На очищенный участок трубопровода 2 устанавливают на полозки 3 тележку 1 с разведенными для этого роторами 4 (посредством шарниров и специального привода, не показанных на чертеже), после чего с помощью блока управления сводят роторы 4 в исходное рабочее положение (см. фиг.3), включают привод зажима заднего захвата 6, привод вращения роторов 4 и подают рабочее давление в поршневую полость гидроцилиндра 11.

При этом сила давления на поршень этого цилиндра 11 через опорную тягу 8 передается на захват 6, зажатый на трубопровод 2, а сила, давящая на дно гидроцилиндра, закрепленного в тележке 1, обеспечивает ее подачу вперед на величину рабочего хода "S" (см.фиг.1). Во время этого хода роторы 4 разрушают грунт под трубопроводом 2 (зона "в" на фиг.1), отваливая его в приямки (зоны "а" на фиг.2), при этом туда же удаляются (в том числе с помощью щита 13 - на передней части тележки 1) объемы грунта с верхней и боковых (зона "с" и "е" на фиг.1, 2) частей трубопровода 2.

Одновременно с ходом "S" тележки 1 вперед передний захват 5 за счет подачи рабочей жидкости в штоковую полость гидроцилиндра 12, вытесняемую из штоковой полости гидроцилиндра 11, также переместится вперед на величину "S" относительно тележки и на "2S" относительно трубопровода 2 (см. фиг.1) в положение, смежное с задней частью тележки 1.

Для подачи тележки 1 на следующий ход (шаг) "S" с помощью блока управления осуществляют разжатие трубопровода 2 задним захватом 6, зажатие его передним 5 и подачу давления в поршневую полость гидроцилиндра 12, который и осуществляет дальнейшее перемещение тележки 1 вперед, а обратное перетекание рабочей жидкости между штоковыми полостями гидроцилиндров 11 и 12 обеспечит перемещение заднего захвата 6 вперед на расстояние "S" в положение, смежное с передним захватом 5, от трубопровода 2, поскольку он будет всегда уравновешен компенсирующим моментом от зажима трубопровода 2 одним из захватов.

Таким образом, все элементы машины приходят в исходное положение, изображенное на фиг. 1; цикл закончен, а дальнейшее движение тележки 1 осуществляется его повторением в автоматическом режиме.

На основе заявляемой схемы разработана чертежно-конструкторская документация опытного образца машины, изготовление которой в настоящее время завершается.

Повторные расчеты по физическим параметрам этой машины подтверждают все схемные версии повышения ее надежности и эффективности за счет уменьшения нагрузок на основные узлы, соответственно их износа, поломок, а также улучшение проходимости криволинейных участков ремонтируемых трубопроводов.

Испытания опытного образца машины намечено на IV квартал 2000 г.

Изобретение относится к строительству и используется при ремонте магистральных трубопроводов. На трубопроводе размещается тележка с режуще-отвальным органом и двумя приводами ее поочередной шаговой подачи вперед и с опиранием захватами на трубопровод. Оба привода выполнены толкающими и размещены в задней, по ходу, части тележки. Расширяет арсенал технических средств. 3 ил.

Машина для удаления грунта из-под магистрального трубопровода, содержащая тележку с рабочим режуще-отвальным органом, элементы ее подвижной опоры на трубопровод, два привода ее поочередной шаговой подачи по трубопроводу, передний захват трубопровода одного из приводов, закрепленный на штанге, установленной в направляющих тележки, задний захват трубопровода, закрепленный на упорной штанге другого привода, выполненного толкающим и установленного в задней части тележки, и блок управления попеременным зажимом и разжимом захватов, включением подач ходов вперед связанных с захватами штанг, отличающаяся тем, что привод перемещения переднего захвата также выполнен толкающим и установлен в задней части тележки смежно с приводом перемещения заднего упорного захвата, а сам передний захват размещен между задним захватом и задней частью тележки и в своем исходном смежном с задним захватом положении дистанцирован от этой части на величину, не меньшую его хода.