ГРУНТОИЗВЛЕКАТЕЛЬ Российский патент 2004 года по МПК E02F5/02 

Изобретение относится к отраслям трубопроводного транспорта и может быть использовано, преимущественно, для извлечения грунта над трубопроводом, подлежащим демонтажу или ремонту.

Известно устройство, выполненное в виде одноковшового экскаватора, осуществляющего операцию известного способа (см. авторское свидетельство №830070, М Кл. F 16 L 1/02, 1981 г.), при котором над подземным трубопроводом грунт циклически забирается ковшом и разворотом платформы переносится на бровку траншеи.

Однако такой способ извлечения грунта над трубопроводом непроизводителен и энергоемок.

Известны “способ демонтажа подземного трубопровода” с применением трубоукладчиков (см. авторское свидетельство №1668801, кл. F 16 L 1/028, 07.08.91 г.) и специальное устройство (см. авторское свидетельство №1820130, кл. F 16 L 1/028, 07.06.93 г.), где производят извлечение трубопровода без эвакуации грунта над трубопроводом. Однако практика показала, что при сохранении грунта над трубопроводом в процессе извлечения трубопровод ломается или, в лучшем случае, оставляет остаточную деформацию.

Известен также грунтоизвлекатель (прототип, см. заявку на “Устройство для извлечения трубопровода из грунта”, заявка №98109139, 21 мая 1998 г.), содержащий клиновой корпус с отвалом, размещенным на верхней части наклонной его поверхности, средство перемещения клинового корпуса и устройство обеспечения вертикального положения клинового корпуса, при этом средство перемещения клинового корпуса содержит каркас, базирующийся лыжами на бровке траншеи. Каркас имеет два направляющих выступа, обращенных вниз во внутрь траншеи. Передний выступ соединен с клиновым корпусом посредством тяги, а каркас соединен через гибкий элемент трактором (тягачом). Тяговая сила последнего передается к клиновому корпусу через гибкий элемент (канат), каркас и тяги. Устройство обеспечения вертикального положения выполнено в виде кронштейна, прикрепленного к каркасу. Второй конец кронштейна входит в вертикальный паз, выполненный в вертикальной стенке клинового корпуса. В носовой части клинового корпуса размещен рабочий орган - козырек, который осуществляет первоначальный отрыв полосы грунта над трубопроводом от остальной его части. Перемещение козырька клиновым корпусом осуществляется толкателем, выполненным в виде продольно расположенной тяги со сферическими концами.

При твердых грунтах между клиновым корпусом и трактором устанавливают еще автономный пазообразователь (рыхлитель).

Грунтоизвлекатель, установленный на предварительно вскрытый трубопровод, работает следующим образом.

При перемещении грунтоизвлекателя вдоль оси трубопровода трактором грунт над трубопроводом отделяется и клиновым корпусом выдавливается на поверхность земли вверх. В пути срезается отвалом посередине и откидывается по обе стороны траншеи.

Однако подобные грунтоизвлекатели металлоемки и дороги в изготовлении. Кроме того, на рабочей поверхности толкателя козырька во время работы возникает значительная удельная нагрузка, что обуславливает недолговечность работы толкателя.

Цель настоящего изобретения - повышение эффективности устройства путем упрощения конструкции и обеспечение долговечности толкателя козырька.

Поставленная цель достигается тем, что клиновой корпус грунтоизвлекателя снабжен гибким элементом, соединяющим наклонную стенку клинового корпуса и трактора с рыхлителем, при этом вертикальное положение клинового корпуса обеспечивается кронштейном с наконечником, прикрепленным к трактору, причем отвал клинового корпуса снабжен стойкой с ползуном, имеющим свободу перемещения по продольной оси стойки, который размещен в пазу наконечника и ограничен от вертикального перемещения относительно наконечника планками, козырек грунтоизвлекателя, контактирующий с трубопроводом, выполнен с возможностью разворота в вертикальной плоскости относительно оси толкателя, выполненного в виде цилиндрического стержня с лыской, при этом толкатель и козырек ограничены от поперечного смещения планками клинового корпуса грунтоизвлекателя.

Естественно, при выполнении средства перемещения клинового корпуса в виде каната и при обеспечении вертикального положения кронштейном трактора значительно упрощается конструкция по сравнению с массивным каркасом, базирующимся лыжами на бровки траншеи, который выполняет аналогичные функции в прототипе.

При замене тягового толкателя на цилиндрический толкатель значительно увеличивается срок службы толкателя и козырька.

Применение серийно выпускаемого рыхлителя (выпускаются Челябинским тракторным заводом на базе тракторов Т-100, Т-170), прикрепленного к трактору, также удешевляет изготовление грунтоизвлекателя.

На фиг.1 изображен общий вид грунтоизвлекателя; на фиг.2 - место А на фиг.1; на фиг.3 - вид Б на фиг.2; на фиг.4 - сечение но Р-Р и П-П на фиг.2; на фиг.5 - сечение по Г-Г на фиг.3; на фиг.6 - вид К на фиг.1; на фиг.7 - вид Е на фиг.6.

Грунтоизвлекатель содержит буксируемый трактором 1 (фиг.1) клиновой корпус 2, устройство обеспечения вертикального положения клинового корпуса 3, средство перемещения 4 клинового корпуса.

Клиновой корпус 2 состоит из наклонной стенки 5 (фиг.2), к которой приварена горизонтально расположенная балка 6. К наклонной стенке разъемно прикреплен склиз 7, несущий отвал 8 (фиг.1), предназначенный для разрезания на две части извлекаемой грунтовой полосы, чтобы разместить грунт по обоим краям траншеи.

Грунтоизвлекатель базируется на трубопроводе 9 посредством элемента контактирования, например, выполненного в виде опорных роликов. Головные опорные ролики 10, 11 спарены и вращательно присоединены к концам балансира 12.

Уголок 13 заднего опорного ролика 14 жестко приварен к клиновому корпусу 2.

Для крепления балансира 12 горизонтально расположенная балка 6 клинового корпуса 2 имеет два выступающих ушка 15 с радиусными закруглениями на концах. Ушки 15 заведены в карманы балансира 12 и контактируют с ответной радиусной ее поверхностью.

Таким образом, нагрузка от балансира 12 передается к ушкам 15 при их непосредственном контакте, а ось 16 служит только для предохранения выпадения балансира 12 при подъеме клинового корпуса 2.

Благодаря шарнирному креплению двух роликов 10, 11 к корпусу через балансир 12 уменьшается сила давления переднего ролика 11 на поперечный шов трубопровода, ко второму ролику 10 передается только половина нагрузки, и в два раза уменьшается высота подъема носовой части клиновидного корпуса 2.

Для более полного освобождения трубопровода 9 от грунта к балансиру 12 прикреплены по обе стороны трубопровода 9 два клыка 17, скрепленные между собой планкой 18. Для этого по краям каждого балансира 12 приварены две площадки 19 с отверстиями для болтов. Клыки 17 служат одновременно направляющими для клинового грунтоизвлекателя. Козырек 20 базируется полностью на трубопроводе 9 и контактирует с вертикальной стенкой (с торцом) наклонной стенки 5 через лыски цилиндрического толкателя 21. Половина толкателя 21 охвачена козырьком 20, поэтому последний имеет свободу качания вокруг оси толкателя 21 и ограниченную свободу перемещения по вертикали за счет скольжения поверхности лыски толкателя 21 по вертикальной поверхности носовой части наклонной стенки 5 клинового корпуса 2, что необходимо при прохождении козырька 20 через поперечный шов трубопровода 9.

Толкатель 21 и козырек 20 ограничены от поперечного смещения и разворота вокруг оси трубопровода 9 боковыми планками 22, жестко прикрепленными к носовой части наклонной стенки 5. В каждой боковой планке 22 предусмотрен паз 23, а напротив паза 23 в козырьке 20 установлены штифты 24, которые фиксируют козырек 20 от продольного перемещения и тем самым предупреждают толкатель 21 от выпадения при транспортном положении. При разборке штифт 24 выбивается в окно 25 (фиг.3).

Средство перемещения клинового корпуса вдоль оси трубопровода 9 выполнено в виде гибкого элемента 4, соединенного с наклонной стенкой 5 клинового корпуса 2 с одной стороны, а с другой стороны - с трактором 1, снабженным рыхлителем 26, несущим клык (или клыки) 27.

Устройство обеспечения вертикального положения клинового корпуса 2 содержит кронштейн 28, соединенный с трактором 1. Например, для обеспечения легкосъемности можно кронштейн 28 с трактором 1 соединить посредством шарнира 29 (можно соединить и жестко), который от разворота против часовой стрелки удерживается вторым плечом 30, упирающимся к вертикальной стенке трактора 1. Кронштейн имеет наконечник 31, выполненный из пластины с открытым зевом 32 на конце (фиг.6).

В состав устройства еще входит стойка 33, имеющая форму квадратной призмы в поперечном сечении. Стойка 33 своим фланцем 34 прикреплена к отвалу 8. Стойку 33 охватывает ползун 35, имеющий свободу перемещения по продольной оси стойки 33. Ползун 35 размещен в зеве 32 наконечника 31 и при этом ограничен от вертикального перемещения относительно наконечника 31 планками 36.

Зазор между торцом наклонной стенки 5 и козырьком 20 сверху закрыт листом 37, жестко прикрепленным к козырьку 20 (вид А фиг.1 и 2).

Соединение листа 37 со склизом 7 осуществлено штифтом 38 (фиг.5) с головкой, приваренным к листу 37. При сборке лист 37 заводится в паз 39 склиза 7. При таком соединении лист 37 имеет свободу на микросмещение (около 0,5 мм) относительно склиза 7, которое происходит при прохождении козырька 20 через шов.

Вскрытие трубопровода 9 производят следующим образом.

Для установки грунтоизвлекателя на подземный трубопровод 9 отрывают котлован до нижней образующей трубопровода 9 (фиг.1). Близко к котловану подъезжает трактор (тягач) 1 с рыхлителем 26, оснащенный кронштейном 28, который своим открытым зевом 32 входит в зацепление с ползуном 35 стойки 33. После соединения трактора 1 посредством гибкого элемента 4 с клиновым корпусом 2 начинается процесс перемещения трактора 1, при котором грунт, перемещаясь по наклонной плоскости клинового корпуса 2, поднимается вверх и встречается с отвалом 8. Предварительно разделенный клыком 27 рыхлителя 26 на две части грунт отвалом 8 отбрасывается по обе стороны бровки траншеи. Процесс идет непрерывно со скоростью 2-3 км/час. Для определения направления движения трактора, пользуясь прибором для определения положения трубопровода, по оси трубопровода устанавливают вешки (указатели).

На фиг.1 изображен грунтоизвлекатель, предназначенный для извлечения трубопровода диаметром 325 мм, на базе трактора Т-170 (изготовитель Челябинский тракторный завод), рыхлитель которого оснащен одним клыком 27. При диаметре 720 мм применяют этот же трактор, оснащенный рыхлителем 26 с тремя клыками 27. Расстояние между крайними клыками равно примерно величине диаметра вскрываемого трубопровода. Для диаметра 720 мм по расчетам при уклонах выше 10° потребуются два трактора (первый буксирует второй). В основном толщина грунта над трубопроводом для всех диаметров примерно одинаковая (от 700 до 1000 мм), но не исключено попадание участков с нестандартной толщиной грунта (выше 1000 мм). В таких случаях для вскрытия трубопровода необходимо применять колесный одноковшовый экскаватор.

Изобретение может быть использовано, преимущественно, для извлечения грунта над трубопроводом, подлежащим демонтажу или ремонту. Грунтоизвлекатель содержит буксируемый трактором клиновой корпус с отвалом, средство перемещения клинового корпуса, козырек с толкателем и рыхлитель. Клиновой корпус грунтоизвлекателя снабжен гибким элементом, соединяющим наклонную стенку клинового корпуса и трактора с рыхлителем. Вертикальное положение клинового корпуса обеспечивается кронштейном с наконечником, прикрепленным к трактору, причем отвал клинового корпуса снабжен стойкой с ползуном, имеющим свободу перемещения по продольной оси стойки, который размещен в пазу наконечника и ограничен от вертикального перемещения относительно наконечника планками. Козырек грунтоизвлекателя, контактирующий с трубопроводом, выполнен с возможностью разворота в вертикальной плоскости относительно оси толкателя, выполненного в виде цилиндрического стержня с лыской. Толкатель и козырек ограничены от поперечного смещения планками клинового корпуса грунтоизвлекателя. Упрощается конструкция и повышается производительность грунтоизвлекателя. 7 ил.

Грунтоизвлекатель, содержащий буксируемый трактором клиновой корпус с отвалом, средство перемещения клинового корпуса, козырек с толкателем и рыхлитель, отличающийся тем, что клиновой корпус грунтоизвлекателя снабжен гибким элементом, соединяющим наклонную стенку клинового корпуса и трактора с рыхлителем, при этом вертикальное положение клинового корпуса обеспечивается кронштейном с наконечником, прикрепленным к трактору, причем отвал клинового корпуса снабжен стойкой с ползуном, имеющим свободу перемещения по продольной оси стойки, который размещен в пазу наконечника и ограничен от вертикального перемещения относительно наконечника планками, козырек грунтоизвлекателя, контактирующий с трубопроводом, выполнен с возможностью разворота в вертикальной плоскости относительно оси толкателя, выполненного в виде цилиндрического стержня с лыской, при этом толкатель и козырек ограничены от поперечного смещения планками клинового корпуса грунтоизвлекателя.