УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СЕРДЦЕВИНЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ, ЗАКЛЮЧЕННОГО В ОБОЛОЧКУ Российский патент 2015 года по МПК H02G1/08 

Настоящее изобретение касается повторного использования электрических силовых кабелей и, в частности, относится к устройству и способу для извлечения сердцевины электрических кабелей, заключенных в оболочку, не загрязняя при этом окружающую среду.

В городских районах практикуется распределение электрической энергии посредством высоковольтных силовых кабелей, расположенных под землей. Однако когда срок службы этих кабелей подходит к концу или они выводятся из эксплуатации, компании по коммунальному обслуживанию обычно оставляют кабели в земле. Причины этого, в общем, связаны с расходами на выкапывание кабелей, а также с возможным нарушением и задержкой дорожного движения в городских районах (например, в центре городов). Поскольку длина подземных кабелей обычно составляет сотни метров, их извлечение является серьезной проблемой, т.к. выкапывание траншей такой длины в городских районах, даже при разбивке на более короткие участки, обычно не целесообразно и в любом случае требует много времени.

Кроме того, в дополнение к потенциальным расходам и прерыванию дорожного движения, существуют также экологические проблемы, связанные с извлечением списанных кабелей. Фактически все высоковольтные силовые кабели содержат медную сердцевину в качестве электрического проводника. Однако многие старые кабели также содержат внутреннюю оболочку, в состав которой входит пропитанная маслом бумага, обернутая вокруг медной сердцевины, поверх которой может также располагаться слой свинца. Масло и бумага служат изолятором для токопроводящей сердцевины, которая дополнительно заключена в наружную оболочку, обычно представляющую собой толстое резиновое или пластиковое покрытие. Таким образом, оболочка из промасленной бумаги представляет существенную опасность для ближайшей окружающей среды в окрестности кабелей, поскольку масло при всякой утечке (возникающей при извлечении кабелей) может просочиться в землю и вызвать загрязнение местной окружающей среды, приводя при этом к возможным проблемам с близлежащими дренажными и канализационными стоками, а также другим проблемам. Следовательно, требуется избежать попадания масла в окружающую среду.

Тем не менее, признано, что переработка самих медных сердцевин, несомненно, может принести больше пользы, чем в случае, если их просто оставить в земле. Особенно если принять во внимание, что силовые кабели обычно укладываются в наборе из трех единиц (согласно техническим требованиям), а значит, можно извлечь в целях переработки значительное количество меди, если длина этих кабелей относительно велика.

Как говорилось выше, кабели можно извлечь посредством традиционных технологий выкапывания длинных каналов или продолжительных траншей. Однако такие технологии, в общем, являются дорогостоящими и могут привести к загрязнению окружающей среды от оболочки, пропитанной маслом (поскольку оборудование для земляных работ может разрушить кабели). Для решения этой проблемы предпринимались попытки извлечь медные сердцевины in situ, оказывая силовое воздействие на медь и маслосодержащую бумагу по всей длине кабеля. Однако подобные технологии обычно имеют тот недостаток, что бумага подвергается сжатию (например, сминается), а это, как правило, приводит к заклиниванию сердцевины и механизма, в результате чего извлечение затрудняется, а иногда становится невозможным, при этом повышается риск возможной утечки масла (например, вследствие разрушения наружной оболочки).

Таким образом, задача настоящего изобретения заключается в решении если не всех, то некоторых вышеуказанных проблем в данной области техники, предложив усовершенствованные устройство и способ, что обеспечит надежное и последовательное извлечение сердцевины в целях переработки для последующего использования, сводя к минимуму или исключая экологическое загрязнение грунта вокруг кабеля.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения создано устройство для извлечения сердцевины заключенного в оболочку электрического кабеля, содержащее:

силовой цилиндр, выполненный с возможностью приложения толкающего усилия к сердцевине по длине кабеля;

множество соединительных звеньев, при этом каждое соединительное звено выполнено с возможностью введения в кабель вдоль его длины под действием силового цилиндра для смещения сердцевины относительно наружной оболочки кабеля, а также

тяговое приспособление, выполненное с возможностью приложения тянущего усилия к сердцевине, чтобы тем самым содействовать извлечению смещенной сердцевины из наружной оболочки под действием толкающих/тянущих усилий.

Создание силового цилиндра, выполненного с возможностью приложения толкающего усилия к сердцевине по длине кабеля, в сочетании с тяговым приспособлением, выполненным с возможностью приложения тянущего усилия к сердцевине, оказывается особенно предпочтительным, поскольку суммарный эффект приложения толкающих/тянущих усилий позволяет сравнительно легко переместить сердцевину относительно наружной оболочки, при этом не допуская заклинивания сердцевины и соединительных звеньев, управляемых силовым цилиндром.

Под термином «сердцевина» понимаются внутренние компоненты кабеля, исключая наружную оболочку (служащую для электроизоляции и представляющую собой, например, покрытие, слой и т.д.). Следовательно, предполагается, что в настоящем описании понятие «сердцевина» включает в себя, например, как внутренний электрический проводник (например, медный проводник), так и всякий прилегающий наложенный внутренний изоляционный слой или слои, в частности материалы с углеводородной пропиткой, такие как маслосодержащая бумага, свинец и т.д. Однако следует понимать, что сердцевина может содержать электрические проводники любого типа, а также, если это требуется, наложенные изоляционные слои любого типа, при этом преимущества настоящего изобретения остаются в силе.

Предпочтительно силовой цилиндр и тяговое приспособление представляют собой отдельные устройства, предпочтительно размещенные в первом и втором местоположениях, разнесенных на заданную длину кабеля. Под «заданной длиной кабеля» понимается конечная длина кабеля, выбранная для обработки с целью извлечения медной сердцевины. Устройство может иметь «эксплуатационный диапазон» от около 80 м до около 400 м, другими словами, длина перерабатываемого кабеля может быть любой в пределах этого диапазона. Более предпочтительно длина перерабатываемого кабеля может составлять от около 80 м до около 300 м, наиболее предпочтительно длина перерабатываемого кабеля может составлять около 100 м. Следовательно, силовой цилиндр и тяговое приспособление могут быть разнесены соответственно на это расстояние.

Тем не менее, следует понимать, что в зависимости от типа кабеля и подземной траектории, которой следует кабель, может быть переработана любая пригодная длина кабеля. В частности, там, где кабель особенно сильно искривлен или расположен по нелинейной траектории, может потребоваться переработать более короткие отрезки длины, следуя контуру траектории кабеля и/или рельефу грунта. Наоборот, там, где это возможно, при необходимости может перерабатываться длинный прямолинейный кабель, длина которого выше, чтобы упростить процедуру извлечения и/или возможно сократить общее время, необходимое для извлечения сердцевины.

Как будет подробнее описано ниже, первое и второе местоположения предпочтительно относятся к локализованным участкам, в которых подземный кабель выкапывается и в которых соответственно размещаются и устанавливаются силовой цилиндр и тяговое приспособление. Таким образом, следует понимать, что первое и второе местоположения могут, в общем, относиться к «ямоподобным» полостям в грунте, в которых располагаются «концы» обрабатываемого кабеля. Разумеется, следует учитывать, что в большинстве случаев кабели являются непрерывными, следовательно, под «концом» понимается то сечение кабеля, которое находится в вырытой ямоподобной полости.

Таким образом, следует понимать, что настоящее изобретение способно обеспечить извлечение сердцевин, не прибегая к выкапыванию длинных каналов и продолжительных траншей. Следовательно, настоящее изобретение сводит к минимуму или исключает нарушение маршрутов движения транспорта и пешеходов в городских районах, при этом потенциально снижая расходы на извлечение сердцевин, а значит, имеет существенные преимущества над традиционными технологиями извлечения кабелей.

Силовой цилиндр предпочтительно представляет собой гидравлический силовой цилиндр, способный приложить толкающее усилие к сердцевине с помощью механизма с гидравлическим приводом. Физический размер силового цилиндра может определяться длиной и/или толщиной кабеля, который требуется переработать. В некоторых вариантах осуществления вес силового цилиндра может составлять от около 350 кг до около 450 кг, что зависит от конкретной прикладной задачи.

Предпочтительно силовой цилиндр выполнен с возможностью приложения толкающего усилия (т.е. толчка) в диапазоне от около 275 кН до около 1760 кН, наиболее предпочтительно выполнен с возможностью приложения толкающего усилия около 400 кН.

В предпочтительных вариантах осуществления тяговое приспособление конструктивно и механически идентично силовому цилиндру, за исключением того, что тяговое приспособление выполнено с возможностью приложения тянущего усилия к сердцевине, в отличие от толкающего усилия, прикладываемого силовым цилиндром. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления тяговое приспособление может иметь тот же размер и вес, что и силовой цилиндр, и также иметь гидравлический привод.

Предпочтительно тяговое приспособление выполнено с возможностью приложения тянущего усилия в диапазоне от около 400 кН до около 2550 кН, наиболее предпочтительно выполнено с возможностью приложения тянущего усилия около 700 кН.

Разумеется, следует понимать, что соответствующее толкающее или тянущее усилие может прикладываться устройством для извлечения сердцевины по настоящему изобретению в зависимости от конкретного кабеля или условий извлечения. Кроме того, хотя предпочтительно силовой цилиндр и тяговое приспособление по форме и конструкции могут быть механически идентичны, в других вариантах осуществления они могут представлять собой неодинаковые устройства. Следовательно, в объеме изобретения, по меньшей мере, силовой цилиндр или тяговое приспособление может иметь электрический привод или пневматический привод, либо приводиться в действие любым сочетанием гидравлических, электрических или пневматических механизмов. Помимо этого, силовой цилиндр и тяговое приспособление могут управляться по-разному, так что одно из этих устройств может быть электрическим, а другое - пневматическим и т.д.

Однако в предпочтительных вариантах осуществления силовой цилиндр или тяговое приспособление «по своей природе» являются гидравлическими. Предпочтительно силовой цилиндр или тяговое приспособление управляются гидравлическим дизельным блоком, выходная мощность которого лежит в диапазоне от около 25 л.с. до около 40 л.с., наиболее предпочтительно составляет около 29 л.с.

В предпочтительных вариантах осуществления силовой цилиндр и тяговое приспособление содержат захватный механизм, предназначенный соответственно для захвата соединительного звена и медной сердцевины кабеля. Захватный механизм наиболее предпочтительно выполнен в виде пары зажимных губок.

Предпочтительно каждая зажимная губка включает в себя углубленную выемку или канавку на своей передней кромке, выполненную с возможностью приема либо сердцевины, либо соединительного звена для вхождения в зажимное зацепление.

Функциональное назначение зажимных губок на силовом цилиндре заключается в захвате и проталкивании соединительного звена при его введении в кабель, при этом функциональное назначение зажимных губок на тяговом приспособлении заключается в оказании тянущего усилия на сердцевину, чтобы способствовать извлечению смещенной сердцевины из наружной оболочки кабеля.

Хотя зажимные губки могут иметь любую пригодную форму, в предпочтительных вариантах осуществления каждая губка предпочтительно выполнена примерно в форме «головки топора», имеющей узкий конец, на котором может располагаться установочное отверстие, а также более крупный конец, на передней кромке которого может располагаться канавка. Установочные отверстия предпочтительно позволяют прикрепить зажимные губки к гидравлическому механизму силового цилиндра или тягового приспособления. Каждая из зажимных поверхностей, представленных канавками, входит в зацепление либо с соединительным звеном, либо с медной сердцевиной, которые, когда на губки воздействуют силовой цилиндр или тяговое приспособление, позволяют им перемещаться вместе для проталкивания соединительного звена или вытягивания сердцевины между ними.

Установочные отверстия в зажимной губке предпочтительно расположены эксцентрически относительно центра губки (т.е. расположены с незначительным смещением от центра). Причина заключается в том, чтобы придать зажимным губкам функции кулачка благодаря смещенным от центра установочным отверстиям и форме губок, так чтобы при приложении силы со стороны гидравлического силового цилиндра/тягового приспособления зажимные губки захватывали соединительные звенья или кабель с большей силой, чем та, что достигалась бы в других случаях. В результате действие кулачка минимизирует или даже предотвращает проскальзывание соединительного звена или сердцевины сквозь зажимные губки, когда силовой цилиндр или тяговое приспособление прикладывают соответственно толкающие/тянущие усилия.

Силовой цилиндр прикладывает толкающее усилие к сердцевине кабеля с помощью множества соединительных звеньев, которые предпочтительно вводятся в обнаженный конец по длине кабеля (подробнее рассмотрено ниже). Как говорилось ранее, длина кабеля определяется той длиной, которая выбрана для переработки.

Первое соединительное звено, которое требуется ввести в конец кабеля, предпочтительно содержит звено для обнаружения сердцевины, предназначенное для вхождения в зацепление с медной сердцевиной. Звено для обнаружения сердцевины может быть выполнено в виде концевого фитинга на переднем кончике соединительного звена (т.е. кончике, вводимом в кабель). Фитинг выполнен с возможностью зацепления с круговым сечением медной сердцевины и предпочтительно предназначен для поддержания «относительной соосности» между сердцевиной и соединительным звеном, чтобы тем самым не допустить смещения конца соединительного звена в одну или другую сторону, по мере того как соединительное звено вводится глубже в кабель и/или по мере того как кабель совершает изгиб, следуя нелинейной траектории. Следовательно, использование звена для обнаружения сердцевины является особо предпочтительным, поскольку позволяет соединительным звеньям отслеживать траекторию кабеля вне зависимости от подземных неровностей или кривизны кабеля.

Предпочтительно каждое соединительное звено выполнено в виде по существу жесткого стержня-толкателя, который может изготавливаться из стали или другого пригодного сплава. Хотя стержни-толкатели могут быть относительно жесткими, они также предпочтительно могут сохранять, по меньшей мере, некоторую гибкость, чтобы обеспечить их прохождение «слегка искривленных» участков кабеля. Таким образом, следует понимать, что жесткость/гибкость стержней-толкателей может подбираться в зависимости от конкретного типа и/или кривизны кабеля, подвергаемого переработке, а значит, могут использоваться различные виды стержней-толкателей для решения различных прикладных задач.

Стержни-толкатели могут соединяться между собой с помощью возвратно-поступательного резьбового механизма или альтернативно с помощью другого пригодного крепежного механизма, например поворотного запорного механизма байонетного типа. Однако следует понимать, что в сочетании с соединительными звеньями по настоящему изобретению может использоваться любой пригодный тип соединения или соединителя.

Длина каждого стержня-толкателя может составлять около 950 мм, а их вес - от около 5 кг до около 10 кг, при этом наиболее предпочтительный вес составляет около 8 кг.

По мере того как последующий стержень-толкатель присоединяется к предыдущему стержню, он далее вводится в кабель. Следовательно, в некоторых вариантах осуществления предполагается, что рабочая длина множества соединенных стержней-толкателей может линейно возрастать в диапазоне от около 80 м до около 400 м, что зависит от длины кабеля, подвергаемого переработке.

Устройство предпочтительно дополнительно содержит, по меньшей мере, по одному соответствующему зажимному блоку, связанному с силовым цилиндром и тяговым приспособлением, при этом наиболее предпочтительно содержит по два зажимных блока для силового цилиндра и тягового приспособления. Функциональное назначение зажимных блоков заключается в захвате и закреплении наружной оболочки кабеля на обнаженных концах кабеля (подробнее рассмотрено ниже), так чтобы сохранять положение наружной оболочки относительно как силового цилиндра, так и тягового приспособления в процессе извлечения сердцевины. Кроме того, обнаружено, что, по существу «обездвижив» наружную оболочку таким способом, проще обеспечить введение стержней-толкателей в кабель по «правильному пути» (т.е. коаксиально с осью кабеля).

Предпочтительно зажимной блок включает в себя ограничительный воротник, выполненный с возможностью зацепления с наружной оболочкой кабеля и ее захвата, чтобы не допустить смещения оболочки в процессе обработки кабеля. Ограничительный воротник может быть выполнен в виде зажимного кольца, предпочтительно содержащего два полукруглых компонента, которые могут быть надежно скреплены между собой болтами вокруг наружной оболочки кабеля. Однако следует понимать, что зажимной блок и/или ограничительный воротник могут иметь любую пригодную форму и/или могут иметь любую конфигурацию в зависимости от размера и/или вида кабеля, который должен быть переработан. Кроме того, и с силовым цилиндром, и с тяговым приспособлением может использоваться любое количество зажимных блоков.

В предпочтительных вариантах осуществления силовой цилиндр и тяговое приспособление содержат опорную раму для поддерживания с возможностью регулировки одного или более зажимных блоков. Предпочтительно опорная рама может включать в себя, по меньшей мере, пару направляющих реек, по которым зажимные блоки могут устанавливаться регулируемым образом, так что их положение вдоль длины наружной оболочки может изменяться для оптимизации местоположения, в котором зажимается кабель. В особо предпочтительных вариантах осуществления опорная рама содержит две пары направляющих реек, предпочтительно расположенных параллельно одна над другой, для образования каркасной рамы, предпочтительно продолжающейся от корпуса соответственно силового цилиндра и тягового приспособления. Однако в сочетании с настоящим изобретением может использоваться любая другая пригодная форма опорной рамы.

Как говорилось выше, может существовать любое количество зажимных блоков, связанных либо с силовым цилиндром, либо с тяговым приспособлением, однако наиболее предпочтительно иметь два зажимных блока, установленных на направляющих рейках, каждый из которых может быть регулируемым образом разнесен относительно другого и относительно наружной оболочки кабеля.

Устройство для извлечения сердцевины по настоящему изобретению дополнительно содержит один или более контейнеров или поддонов, чтобы не допустить утечки загрязняющих веществ, таких как масло, в процессе извлечения сердцевины из кабеля. Предпочтительно поддон предусмотрен как в первом, так и во втором местоположениях, а значит, может быть установлен у основания или близко ко дну ямоподобной полости. Следовательно, по мере извлечения сердцевины вся маслосодержащая бумага и жидкое масло могут удерживаться в поддоне для безопасного удаления и утилизации, не загрязняя окружающий грунт.

В дополнение к очевидным выгодам, приносимым настоящим изобретением в плане переработки использованной продукции и сохранения окружающей среды, описанное устройство обеспечивает также еще одно существенное преимущество, заключающееся в том, что в результате операции извлечения остается свободный проход или канал. Следовательно, поскольку наружная оболочка остается в земле, сохраняясь относительно неповрежденной, ее могут повторно использовать в качестве свободного канала другие компании по коммунальному обслуживанию, например поставщики телекоммуникационных услуг и кабельных средств связи. Таким образом, в дополнение к извлечению медной сердцевины с целью переработки, настоящее изобретение также обеспечивает возможность прокладки новых кабелей, не прибегая к выкапыванию каналов, что, несомненно, снижает расходы и позволяет избежать помех для транспорта и пешеходов, особенно в городских районах.

Имеется возможность увеличить размер диаметра канала, используя традиционные труборазрушающие технологии, обычно предполагающие применение роликового ножа, который может проводиться через существующий канал для расширения существующего канала. Следовательно, настоящее устройство в некоторых вариантах осуществления может быть выполнено с возможностью проведения через канал прикрепленного к стержню-толкателю роликового ножа, за которым следуют расширительный конус и опорный стержень. Далее новая проводка (большего диаметра) может вводиться в полость, образованную разрушенной оболочкой существующего канала (как будет подробнее рассмотрено ниже).

Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложен способ для извлечения сердцевины заключенного в оболочку электрического кабеля, содержащий:

приложение толкающего усилия к сердцевине по длине кабеля, при этом толкающее усилие обеспечивается силовым цилиндром;

введение множества соединительных звеньев в кабель вдоль его длины под действием силового цилиндра для смещения сердцевины относительно наружной оболочки кабеля;

приложение тянущего усилия к сердцевине с помощью тягового приспособления, а также

извлечение смещенной сердцевины из наружной оболочки под действием толкающих/тянущих усилий.

Этап приложения толкающего усилия к сердцевине по длине кабеля в сочетании с этапом приложения тянущего усилия к сердцевине оказывается особенно предпочтительным, поскольку суммарный эффект приложения толкающих/тянущих усилий позволяет сравнительно легко переместить сердцевину относительно наружной оболочки, при этом не допуская заклинивания сердцевины и соединительных звеньев, управляемых силовым цилиндром.

Предпочтительно силовой цилиндр и тяговое приспособление представляют собой отдельные устройства, предпочтительно размещенные в первом и втором местоположениях, как говорилось ранее в отношении вариантов осуществления по первому аспекту изобретения. Следовательно, тянущее усилие предпочтительно прикладывается к сердцевине на конце, противоположном тому, на котором прикладывается толкающее усилие.

Ни одна из существующих технологий предшествующего уровня техники не использовала способ, при котором толкающие и тянущие усилия связывались между собой для извлечения медных сердцевин заключенных в оболочку электрических кабелей, а значит, настоящее изобретение предлагает надежную технологию, с помощью которой медные сердцевины и маслосодержащая бумага могут извлекаться, не загрязняя окружающую среду.

Как говорилось ранее в отношении первого аспекта изобретения, способ извлечения сердцевин подземных кабелей в некоторых вариантах осуществления предпочтительно включает этап земляных работ по созданию соответствующих «ямоподобных» полостей в первом и втором местоположениях вдоль длины кабеля. Каждая из этих ямоподобных полостей предпочтительно по размеру выполнена так, чтобы вместить соответственно силовой цилиндр или тяговое приспособление. Таким образом, две секции кабеля могут быть обнажены при подготовке к извлечению сердцевины.

Длина кабеля, которую требуется обработать, зависит от местности, траектории прокладки кабеля и/или практических соображений в отношении транспортного потока, пешеходного доступа и т.д. Однако в предпочтительных вариантах осуществления предполагается, что длина перерабатываемого кабеля лежит в диапазоне от около 80 м до около 400 м, наиболее предпочтительно длина составляет около 100 м.

Настоящий способ может также содержать первоначальное обнаружение кабеля с использованием георадара. Однако следует понимать, что в сочетании с настоящим изобретением может быть использована любая другая пригодная технология обнаружение кабеля. Кроме того, в некоторых случаях траектория кабельной магистрали может быть известна априори, а значит, начальный этап обнаружения может не потребоваться.

Когда местонахождение кабеля определено, предпочтительно может быть проведена проверка с целью убедиться, что он более не является токонесущим. Для этой цели может использоваться любое устройство обнаружения тока, однако наиболее предпочтительным является индуктивный детектор.

Предпочтительно контейнер или поддон также может быть установлен у основания или возле дна каждой из ямоподобных полостей. Преимущество такого решения заключается в том, что маслосодержащая бумага, жидкое масло и другие загрязняющие вещества могут задерживаться и собираться в поддоне, не соприкасаясь с грунтом. Следовательно, использование поддонов сводит к минимуму или исключает риск загрязнения окружающей среды.

Для того чтобы приступить к извлечению сердцевины, в каждой из ямоподобных полостей в первом и втором местоположениях предпочтительно удаляется относительно короткая секция кабеля. Для удаления секций кабеля может использоваться любое пригодное режущее устройство, при этом в предпочтительных вариантах осуществления это достигается с помощью пилы с возвратно-поступательным движением полотна.

Разрезанный конец кабеля в «ямоподобной» полости, в которой расположено тяговое приспособление, предпочтительно подготавливается путем сдирания с кабеля наружной оболочки, так чтобы зажимные губки тягового приспособления могли войти в зацепление с медной сердцевиной путем зажима (как говорилось ранее в отношении вариантов осуществления по первому аспекту изобретения).

Предпочтительно наружная оболочка зажимается, по меньшей мере, на силовом цилиндре или тяговом приспособлении, чтобы предотвратить смещение оболочки относительно силового цилиндра или тягового приспособления. В предпочтительных вариантах осуществления наружная оболочка зажимается в двух местах как на силовом цилиндре, так и на тяговом приспособлении, чтобы обеспечить введение соединительных звеньев в кабель по «правильному пути» (т.е. коаксиально с осью кабеля).

Зажатие может включать в себя зацепление ограничительного воротника с наружной оболочкой кабеля, чтобы предотвратить смещение оболочки в процессе извлечения сердцевины.

Предпочтительно этап введения множества соединительных звеньев включает в себя этап введения последовательных звеньев, одного за другим, в разрезанный конец кабеля в «ямоподобной» полости, в которой расположен силовой цилиндр. Соединительные звенья вводятся под действием силового цилиндра. Таким образом, соединительные звенья начинают смещать сердцевину относительно наружной оболочки, что способствует извлечению сердцевины на конце, противоположном силовому цилиндру.

Предпочтительно звено для нахождения сердцевины, прикрепленное к первому соединительному звену, вводимому в кабель, входит в зацепление с медной сердцевиной. Преимущество использования звена для нахождения сердцевины заключается в возможности поддержания «относительной соосности» между сердцевиной и соединительным звеном, чтобы тем самым не допустить смещения конца соединительного звена в одну или другую сторону, по мере того как соединительное звено вводится глубже в кабель и/или по мере того как кабель совершает изгиб, следуя нелинейной траектории.

Этап введения множества соединительных звеньев предпочтительно содержит зажатие каждого последующего соединительного звена, по меньшей мере, в одной паре подвижных зажимных губок, связанных с силовым цилиндром, как говорилось в отношении вариантов осуществления по первому аспекту изобретения.

Смещенная сердцевина может извлекаться путем повторяющихся зажатий и вытягиваний сердцевины с помощью зажимных губок, связанных с тяговым приспособлением, пока вся сердцевина не будет «протащена» через кабель относительно наружной оболочки. На этой стадии медная сердцевина может быть извлечена в целях переработки для повторного использования, в то время как маслосодержащая бумага может быть надежно удалена для соответствующей утилизации без вреда для окружающей среды.

Поскольку сердцевина извлекается совместно путем проталкивания и вытягивания, маслосодержащая бумага не приводит к заклиниванию соединительных звеньев в процессе извлечения, а значит, сердцевину можно надежно извлечь, не опасаясь повредить устройство или загрязнить окружающую среду.

Этап приложения толкающего усилия к сердцевине может включать в себя приложение толкающего усилия в диапазоне от около 275 кН до около 1760 кН, причем наиболее предпочтительно оно составляет около 400 кН.

Этап приложения тянущего усилия при этом может включать в себя приложение тянущего усилия в диапазоне около 400 кН до около 2550 кН, причем наиболее предпочтительно оно составляет около 770 кН.

Наружная оболочка может повторно использоваться в качестве свободного прохода или канала другими компаниями по коммунальному обслуживанию, например поставщиками телекоммуникационных услуг и кабельных средств связи. Таким образом, диаметральный размер канала может быть увеличен с использованием традиционных труборазрушающих технологий. Следовательно, через существующий канал может быть проведен роликовый нож с целью расширения канала. В одном варианте осуществления через канал может проводиться роликовый нож, прикрепленный к стержню-толкателю, за которым следуют расширительный конус и опорный стержень. Далее новая проводка (большего диаметра) может вводиться в полость, образованную разрушенной оболочкой существующего канала.

Таким образом, в дополнение к извлечению медной сердцевины с целью переработки, способ по настоящему изобретению также обеспечивает возможность прокладки новых кабелей, не прибегая к выкапыванию каналов, что, несомненно, снижает расходы и позволяет избежать помех для транспорта и пешеходов, особенно в городских районах.

После извлечения сердцевины канал может быть прочищен изнутри, предпочтительно, посредством чистящего устройства пароструйного действия, с использованием воды под высоким давлением и т.д.

Варианты осуществления настоящего изобретения далее будут описаны подробно в качестве примера и со ссылкой на прилагаемые чертежи, где:

на Фигуре 1 показан схематичный вид устройства для извлечения сердцевины, изображенного в ходе эксплуатации, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;

на Фигуре 2A показан вид сверху силового цилиндра согласно особо предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;

на Фигурах 2B и 2C показаны соответственно виды снизу и спереди силового цилиндра, представленного на Фигуре 2A;

на Фигуре 3A показан вид в перспективе силового цилиндра, представленного на Фигуре 2A;

на Фигуре 3B показан увеличенный вид части концевого участка силового цилиндра, представленного на Фигуре 2A;

на Фигуре 4 схематично представлены уложенные слоями компоненты образца электрического кабеля, заключенного в оболочку, известного на предшествующем уровне техники;

на Фигурах 5A и 5B показаны соответственно виды сбоку и в перспективе стержня-толкателя согласно особо предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;

на Фигурах 6A-6С показаны альтернативные примеры стержней-толкателей согласно другим вариантам осуществления изобретения для использования с силовым цилиндром;

на Фигуре 7 показан вид в перспективе образца зажимной губки для использования с силовым цилиндром или тяговым приспособлением согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;

на Фигуре 8 показан схематичный вид пары зажимных губок, представленных в эксплуатации с силовым цилиндром или тяговым приспособлением, согласно особо предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;

на Фигурах 9A и 9B показаны соответственно виды спереди и в перспективе зажимного блока согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;

на Фигурах 10A и 10B показаны соответственно виды спереди и в перспективе ограничительного воротника, предназначенного для использования с зажимным блоком, представленным на Фигурах 9A и 9B, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения.

На Фигуре 1 показан особо предпочтительный вариант осуществления устройства 100 для извлечения сердцевины согласно настоящему изобретению. Следует понимать, что устройство на Фигуре 1 представлено не в масштабе и служит лишь целям иллюстрации.

Устройство 100 содержит гидравлический силовой цилиндр 102 и гидравлическое тяговое приспособление 104, расположенные в первом и втором местоположениях, разнесенных друг от друга вдоль длины подземного кабеля 106, который требуется переработать. Кабель 106 в данном случае представляет собой выведенный из эксплуатации силовой электрический кабель высокого напряжения, имеющий сердцевину 108, содержащую внутренний медный проводник 128, окруженный изоляционным слоем пропитанной маслом бумаги 130 (как показано на Фигуре 4). Кабели данного типа обычно представляют собой кабели старой конструкции, а потому срок их эксплуатации подходит к концу. В некоторых случаях кабели могут также содержать внутреннюю оболочку из свинца в качестве цветного металла, которая может покрывать маслосодержащую бумагу. Наружная оболочка, выполненная из отвержденной резины или пластика, обычно завершает конструкцию кабеля и обеспечивает хорошую изоляцию между токопроводящей медной сердцевиной и землей.

Следует отметить, что высоковольтные электрические кабели по техническим требованиям традиционно укладываются в наборе из трех единиц. Однако для простоты на Фигуре 1 показан только один кабель, что не преследует цели ограничения. Таким образом, настоящее изобретение может использоваться в сочетании с любым числом проложенных кабелей или только с одним, не теряя ни одно из преимуществ настоящего изобретения.

Следует понимать, что маслосодержащая бумага 130 может представлять существенную угрозу для окружающей среды, если масло попадет в местную окружающую среду в процессе извлечения, а значит, весьма важно избежать загрязнения грунта вокруг кабеля.

Для переработки кабеля сначала надо точно определить его подземную траекторию прокладки или маршрут пролегания. Можно использовать любые существующие карты (составленные при его прокладке), показывающие траекторию прокладки кабеля относительно одного или более наземных или подземных объектов (например, крышек колодцев, канализационных труб и т.д.), или, как это чаще бывает, она определяется с помощью георадара. В настоящем изобретении этап определения местоположения кабеля 106 превосходно выполняется с помощью наземного радиолокационного оборудования, такого как оборудование, производимое итальянской компанией IDS (Ingegneria dei Sistemi S.p.A). Однако в качестве альтернативы или дополнительно может использоваться любое другое пригодное устройство для нахождения кабеля.

Следует понимать, что во многих случаях траектория прокладки кабеля известна неточно, а значит, перед началом работ по извлечению обычно требуется найти кабель.

Как дополнительно показано на Фигуре 1, когда местонахождение кабеля определено, в первом и втором местоположениях вырываются «ямоподобные» полости 110, 112. Расстояние, на которое разнесены ямы 110, 112, определяется длиной кабеля, выбранной для переработки, при этом предполагается, что длина перерабатываемого кабеля составляет от около 80 м до около 400 м, предпочтительно около 100 м. Разумеется, длина перерабатываемого кабеля в существенной степени зависит от траектории прокладки кабеля и/или от того, является ли траектория явно нелинейной. Следовательно, может потребоваться переработать более короткие отрезки, что зависит от кривизны кабеля и/или структуры окружающей почвы. Кроме того, надземные (стационарные) объекты (например, здания, деревья, дороги и т.д.) на практике также определяют длину кабеля или набора отрезков кабеля, требующего переработки.

Ямы 110, 112 выкапываются с использованием технологии вакуумной выемки грунта, не нарушающей целостности кабеля 106. Следовательно, в отличие от некоторых технологий проведения земляных работ (используемых при выкапывании продолжительных траншей), вакуумная выемка грунта создает лишь небольшую угрозу разрушения наружной оболочки кабеля и проникновения загрязняющих веществ в почву или вовсе ее не создает. Ямы 110, 112 выполнены с возможностью соответственно вместить силовой цилиндр 102 и тяговое приспособление 104 и для этого имеют пригодные глубину и объем. Однако существенное преимущество настоящего способа заключается в том, что он не требует выкапывания продолжительных траншей, поскольку для установки устройства 100 для извлечения сердцевины требуется только две локализованные ямы. Таким образом, выкапывание локальных ям минимальным образом влияет на поток транспорта и пешеходов, а значит, настоящий способ идеально подходит для извлечения сердцевины кабеля в городских районах, в центре городов и т.д.

Когда кабель 106 обнажен в обеих ямах 110, 112, проводится тест на безопасность для подтверждения того, что кабель более не является токонесущим. Тест предпочтительно проводится с помощью индуктивного детектора (не показан).

Как показано на Фигуре 1, устройство 100 дополнительно содержит поддоны 114a, 114b, каждый из которых расположен в соответствующей яме 110, 112. Поддоны 114a, 114b имеют, в общем, прямоугольную форму и выполнены с возможностью захвата и удерживания масла, утекающего или просачивающегося из кабеля 106 в процессе извлечения сердцевины. Таким образом, поддоны 114a, 114b не допускают протекания масла в почву и загрязнения окружающей среды. Кроме того, поддон 114a позволяет создать превосходный «сборный лоток» для маслосодержащей бумаги 130 по мере ее извлечения из кабеля 106. Маслосодержащую бумагу 130 можно затем безопасным образом удалить из ямы 110 после завершения процесса извлечения сердцевины.

Для извлечения сердцевины 108 кабеля 106 соответствующие секции обнаженного кабеля удаляются из кабеля в каждой из ям 110, 112. Секции удаляются путем разрезания кабеля 106 с использованием пилы, такой как пила с возвратно-поступательным движением полотна. В яме 110 наружная оболочка (например, резиновое покрытие или слой свинца) на разрезанном конце кабеля 106 сдирается примерно на 2 метра, чтобы обнажить концевой участок сердцевины. Удаленные секции и содранные слои (например, маслосодержащая бумага и свинец) далее могут быть удалены для безопасной утилизации.

Как показано на Фигуре 1, гидравлический силовой цилиндр 102 и гидравлическое тяговое приспособление 104 могут далее устанавливаться на каждом из концов отрезка (теперь разрезанного) кабеля 106, так чтобы концы кабеля были закреплены в силовом цилиндре 102 и тяговом приспособлении 104 соответственно.

На Фигурах 2A-2C показан пример гидравлического силового цилиндра 102 согласно настоящему изобретению. Физический размер силового цилиндра 102 и/или его выходная мощность зависят от длины кабеля, который требуется переработать. Таким образом, следует понимать, что могут использоваться более крупные или более мелкие модели силового цилиндра в зависимости от конкретных условий извлечения и типа кабеля, предназначенного для переработки. В примере на Фигурах 2A-2C силовой цилиндр 102 весит 380 кг и способен приложить толкающее усилие (т.е. толчок) в диапазоне от около 275 кН до около 1760 кН.

Силовой цилиндр 102 содержит гидравлический механизм, расположенный в задней секции 116 корпуса силового цилиндра. Гидравлический механизм представляет собой традиционный механизм, выполненный с возможностью управления парой зажимных губок, как подробнее рассмотрено ниже в отношении Фигур 7 и 8. Силовой цилиндр 102 дополнительно содержит каркасную опорную раму, включающую в себя верхнюю пару направляющих реек 120a и нижнюю пару направляющих реек 120b, разнесенных друг от друга и надежно прикрепленных к задней секции 116 (как хорошо видно на Фигуре 3A).

На противоположном конце опорной рамы 118 (т.е. противоположном задней секции 116) находится плита 122, содержащая отверстие 124, выполненное по существу в форме «отверстия для ключа», открытое на своей нижней кромке (см. Фигуры 3A и 3B). Функциональное назначение плиты 122 заключается в обеспечении конструкционной опоры и жесткости для рамы 118, в то время как отверстие 124 позволяет ввести конец кабеля 106 в силовой цилиндр 102 по направлению к задней секции 116.

Следует понимать, что хотя Фигуры 2A-2C, а также Фигуры 3A и 3B относятся к примерному виду силового цилиндра для применения в настоящем изобретении, они могут быть также использованы для иллюстрации конструкции и формы тягового приспособления 104. Таким образом, в некоторых схемах силовой цилиндр 102 и тяговое приспособление 104 могут иметь идентичную физическую и конструкционную конфигурацию, за исключением того что тяговое приспособление имеет гидравлический механизм, выполненный с возможностью приложения тянущего усилия к сердцевине кабеля 106, в противоположность толкающему усилию, прикладываемому силовым цилиндром 102.

Следовательно, тяговое приспособление 104 может прикладывать тянущее усилие в диапазоне от около 400 кН до около 2550 кН, в идеале прикладывать тянущее усилие, составляющее около 770 кН. Источником энергии как для силового цилиндра 102, так и для тягового приспособления 104 является гидравлический блок с дизельным приводом, выходная мощность которого составляет около 29 л.с. Данный блок может быть встроен в заднюю секцию 116 силового цилиндра 102 и тягового приспособления 104 либо может представлять собой отдельное устройство, соединенное с силовым цилиндром и тяговым приспособлением.

Силовой цилиндр 102 и тяговое приспособление 104 содержат пару зажимных губок (показанных на Фигуре 1 соответственно позициями 134b и 134a). В яме 110 медная сердцевина 128 вводится в тяговое приспособление 104 через опорную раму 118 и захватывается зажимными губками 134a с гидравлически приводом. Кабель 106 далее закрепляется на обоих концах в каждой из ям 110, 112 с помощью двух соответствующих зажимных блоков 136a, 136b, связанных как с силовым цилиндром 102, так и с тяговым приспособлением 104.

Как ясно видно на Фигурах 2A и 3A, зажимные блоки 136a, 136b поддерживаются регулируемым образом рамой 118. Функциональное назначение зажимных блоков заключается в зажатии и закреплении наружной оболочки 132 кабеля 106 на отрезанных концах кабеля, так чтобы сохранить положение наружной оболочки 132 относительно как силового цилиндра 102, так и тягового приспособления 104 в процессе извлечения сердцевины 108. Рама 118 включает в себя множество разнесенных болтовых отверстий 138 вдоль длины направляющих реек 120a, 120b. Назначение болтовых отверстий 138 заключается в том, чтобы позволить зажимным блокам 136a, 136b перемещаться и отстоять на расстоянии относительно друг друга, а также относительно задней секции 116 силового цилиндра 102 и тягового приспособления 104. Таким образом, может быть определено наилучшее или оптимальное положение зажатия для кабеля, а значит, кабель может быть закреплен так, что зажатая секция является по существу прямолинейной (что способствует введению соединительных звеньев, как подробно описано ниже).

На Фигурах 9A и 9B показан пример зажимного блока для использования с устройством по настоящему изобретению. Зажимной блок 136a содержит две вертикальные трубчатые секции 138, изготовленные из двух винтовых прутков с нарезкой по всей длине M24 класса 8.8, которые поддерживают две пары удлиненных плоских скоб 140a, 140b, служащих для закрепления блока 136a на соответствующих направляющих рейках 120a, 120b посредством болтовых отверстий 138 (см. Фигуру 3B). На серединном участке крепежной скобы 136a имеется ограничительный воротник, выполненный с возможностью зацепления с наружной оболочкой 132 кабеля 106 и ее зажатия. Как показано, ограничительный воротник выполнен в форме зажимного кольца 142, содержащего две полукруглые скобы 142a, 142b, которые, будучи скрепленные вместе с помощью крепежных болтов 144 с резьбой M16, зажимают наружную оболочку 132 кабеля 106.

Скобы 142a, 142b включают в себя отверстия 146 с пазами, как показано на Фигуре 10B, позволяющие отрегулировать положение зажимного кольца 142 в боковом направлении относительно трубчатых секций 138, чтобы тем самым позволить задать оптимальное зажимное положение.

Следует понимать, что зажимные блоки 136a и 138b идентичны. Кроме того, следует понимать, что зажимной блок 136a и/или ограничительный воротник могут иметь любую пригодную форму и/или любую конфигурацию в зависимости от размера и/или типа кабеля, который требуется переработать. Кроме того, как с силовым цилиндром, так и с тяговым приспособлением может использоваться любое количество зажимных блоков.

В яме 112, когда наружная оболочка 132 зажата на месте относительно силового цилиндра 102, соединительное звено 148 (показанное пунктиром на Фигуре 1) загружается в силовой цилиндр 102 через отверстие 126 (которое накрыто съемной решеткой в целях безопасности), как показано на Фигуре 2A. Соединительное звено выполнено в виде стального стержня-толкателя 148, длина которого составляет около 950 мм, а вес - около 8 кг.

Первое соединительное звено 148, вводимое в отрезанный конец кабеля в яме 112, содержит звено 150 для обнаружения сердцевины, как показано на Фигурах 5A и 5B. Звено 150 для обнаружения сердцевины выполнено в виде концевого фитинга, содержащего полую цилиндрическую трубку, выполненную с возможностью зацепления с медной сердцевиной 128 кабеля 106 и ее приема. Назначение звена 150 для обнаружения сердцевины заключается в поддержании относительной соосности между сердцевиной и стержнем-толкателем 148, чтобы тем самым не допустить смещения конца соединительного звена в одну или другую сторону, по мере того как стержень-толкатель 148 вводится в кабель 106 и/или по мере того как кабель 106 совершает изгиб, следуя нелинейной траектории. Таким образом, звено для обнаружения сердцевины позволяет соединительным звеньям отслеживать траекторию кабеля вне зависимости от подземных неровностей или кривизны кабеля.

Теперь нетрудно понять, какую роль играют зажимные блоки 136a, 136b в сохранении прямолинейности секции кабеля, крепящегося к силовому цилиндру 102, поскольку это позволяет множеству последовательно введенных стержней-толкателей следовать по «правильному пути» относительно кабеля.

Устройство содержит множество стержней-толкателей 148, при этом каждый последующий стержень-толкатель соединяется с предыдущим стержнем-толкателем и далее вводится в кабель 106 под действием силового цилиндра 102. Каждый стержень-толкатель, таким образом, выполнен с возможностью соединения с последующим стержнем-толкателем 148, что оптимально достигается с помощью винтовой резьбы с возвратно-поступательным перемещением (см. Фигуры 6A-6C).

На Фигурах 6A-6C показаны три различных стержня-толкателя, каждый из которых используется с кабелем своего размера. Таким образом, следует понимать, что диаметр стержней-толкателей 148 может изменяться в зависимости от конкретного размера кабеля, который требуется переработать. Кроме того, как показано, звено 150 для обнаружения сердцевины может быть выполнено в форме уплощенной головки или пластины, размер диаметра которой превышает соответствующий размер тела стержня-толкателя.

«Рабочая длина» стержней-толкателей, очевидно, определяется длиной кабеля, который требуется переработать, а также расстоянием между силовым цилиндром и тяговым приспособлением. Однако предусматривается, что множество стержней-толкателей будет увеличиваться линейно в диапазоне от около 80 м до около 400 м, при этом в большинстве случаев составит около 100 м.

Когда первый стержень-толкатель 148 загружен в силовой цилиндр 102, может быть начат процесс извлечения сердцевины. Работа силового цилиндра 102 и тягового приспособления 104 координируется, по меньшей мере, двумя соответствующими операторами (не показаны), каждый из которых находится в соответствующей яме 110, 112 или связан с ней. Предпочтительно иметь какую-либо двустороннюю радиосвязь. Однако если ямы 110, 112 находятся в зоне прямой видимости, работа может выполняться путем визуальной индикации (например, подавая сигналы друг другу).

Обычно процесс извлечения сердцевины первоначально начинается оператором в яме 110, запускающим тяговое приспособление 104, так чтобы оно начинало вытягивание медной сердцевины 128 кабеля 108. Примерно в то же самое время или чуть позже оператор в яме 112 запускает силовой цилиндр 102 и вводит первый стержень-толкатель 149 в кабель 106.

Как показано на Фигурах 7 и 8, каждая губка 152 из зажимных губок силового цилиндра 102 и тягового приспособления 104 включает в себя заглубленный канал или канавку 154 на своей передней кромке, выполненную с возможностью приема либо сердцевины, либо стержня-толкателя в зажимное зацепление. Функциональное назначение зажимных губок 152 на силовом цилиндре 102 заключается в захвате и проталкивании стержня-толкателя 148 по мере его введения в кабель 106; при этом функциональное назначение зажимных губок 152 на тяговом приспособлении 104 заключается в оказании тянущего усилия на медную сердцевину, чтобы способствовать извлечению смещенной сердцевины из наружной оболочки 132 кабеля.

Как показано на Фигурах 7 и 8, каждая губка выполнена примерно в форме «головки топора», имеющей узкий конец, на котором расположено установочное отверстие 156, а также более крупный конец, на передней кромке которого имеется канавка 154. Установочные отверстия 156 позволяют прикрепить зажимные губки к гидравлическому механизму силового цилиндра 102 или тягового приспособления 104. Каждая из зажимных поверхностей, представленных соответствующими канавками 154, входит в зацепление либо со стержнем-толкателем, либо с медной сердцевиной, которые, когда губки 152 приводятся в действие силовым цилиндром 102 или тяговым приспособлением 104, позволяют им перемещаться вместе для проталкивания стержня-толкателя или вытягивания сердцевины между ними.

Установочные отверстия 154 в зажимной губке 152 предпочтительно расположены «эксцентрически» относительно центра губки (т.е. расположены с незначительным смещением от центра). Причина заключается в том, чтобы придать зажимным губкам функции кулачка благодаря смещенным от центра установочным отверстиям 156 и форме губок, так чтобы при приложении силы со стороны гидравлического силового цилиндра/тягового приспособления зажимные губки захватывали стержень-толкатель 148 или медную сердцевину с большей силой, чем та, что достигалась бы в других случаях. В результате действие кулачка минимизирует или даже предотвращает проскальзывание стержня-толкателя 148 или медной сердцевины сквозь зажимные губки 152, когда силовой цилиндр 102 или тяговое приспособление 104 прикладывают соответственно толкающие/тянущие усилия.

Следовательно, силовой цилиндр 102 вводит стержни-толкатели в кабель 106, сердцевина кабеля смещается относительно обездвиженной наружной оболочки 132, в результате чего медная сердцевина 128 и маслосодержащая бумага 130 появляются на конце кабеля в яме 110.

Обнаружено, что суммарный эффект приложения толкающих/тянущих усилий позволяет сравнительно легко переместить сердцевину относительно наружной оболочки, при этом не допуская заклинивания сердцевины и стержней-толкателей, управляемых силовым цилиндром.

По мере того как каждый стержень-толкатель 148 продвигается в кабель 106, вновь и вновь вводятся последовательные стержни, до тех пор пока сердцевина 108 не будет полностью извлечена. Далее медная сердцевина 128 может быть отделена от маслосодержащей бумаги 130 и переработана, в то время как отходы могут утилизироваться согласно технологиям утилизации, не приносящим вред окружающей среде.

После этого силовой цилиндр 102 может быть извлечен из ямы 112, при этом последний стержень-толкатель выступает из конца кабеля в яме 112, не позволяя загрязняющим веществам далее просочиться в окружающую среду, после того как процесс извлечения завершен. Оставшаяся наружная оболочка 132, теперь представленная в виде полого прохода или канала, может быть далее прочищена с помощью пароструйной или иной очистительной системы на основе струй высокого давления. Таким образом, остатки масла и загрязняющих веществ могут быть смыты струей через канал.

Если канал потребуется использовать в дальнейшем, например, поставщикам телекоммуникационных услуг и кабельных средств связи, в канале могут прокладываться новые кабели, не прибегая к расходам и/или не вызывая неудобств, связанных с выкапыванием новой кабельной траншеи. Таким образом, новый кабель может быть просто пропущен через канал с помощью традиционных технологий, используя существующие ямы 110, 112.

Если необходимо увеличить диаметральный размер канала, например, так чтобы в нем можно было расположить кабель большего диаметра, к последнему выступающему стержню-толкателю в яме 112 можно присоединить труборазрушающий роликовый нож и расширительный конус (не показаны). Затем к этому сборочному узлу можно присоединить новый кабель и далее протащить через канал с помощью тягового приспособления 104 в яме 110. По мере того как тяговое приспособление 104 перемещает нож и конус через канал, наружная оболочка 132 разрезается ножом с использованием набора режущих колес, что позволяет расширительному конусу расширить канал и сместить грунт, окружающий исходный кабель. Таким образом, новый кабель теперь может быть размещен в расширенном канале по мере прохождения стержней-толкателей через наружную оболочку 132.

После того как нож и конус появляются в конце канала в яме 110, сборочный узел можно разобрать на части, а тяговое приспособление 104 можно извлечь из ямы 110. После этого яма 112 может быть вновь засыпана, а яма 110 может послужить для размещения силового цилиндра 102 с целью переработки следующего отрезка кабеля и т.д. Данный процесс может повторяться пока не будет извлечена вся медная сердцевина или, возможно, пока не будет проложен новый кабель.

Хотя устройство для извлечения сердцевины по настоящему изобретению идеально подходит для безопасной переработки медных сердцевин списанных подземных высоковольтных силовых кабелей (имеющих промасленную внутреннюю оболочку), следует понимать, что один или более принципов изобретения могут распространяться на кабели других типов и/или другие прикладные задачи извлечения и переработки кабелей, при которых требуется контролируемым образом извлечь сердцевину относительно труднодоступного кабеля, не потревожив или не повредив наружную оболочку, будь то в целях повторного применения или во избежание разрушения или загрязнения окружающей среды.

Вышеописанные варианты осуществления представлены лишь в качестве примера. Возможны многочисленные изменения без отхода от объема изобретения.

Изобретение относится к устройству и способу для извлечения сердцевины подземного, заключенного в оболочку электрического кабеля, сводя к минимуму воздействие на окружающую среду. Устройство содержит силовой цилиндр, выполненный с возможностью приложения толкающего усилия к сердцевине по длине кабеля, множество соединительных звеньев, в котором каждое соединительное звено выполнено с возможностью введения в кабель вдоль его длины под действием силового цилиндра для смещения сердцевины относительно наружной оболочки кабеля, а также тяговое приспособление, выполненное с возможностью приложения тянущего усилия к сердцевине, чтобы тем самым содействовать извлечению смещенной сердцевины из наружной оболочки под действием толкающих/тянущих усилий. Устройство и способ особенно пригодны для извлечения медной сердцевины высоковольтных кабелей, обеспечивая в котором возможность контролируемой утилизации внутренней оболочки с углеводородной пропиткой (например, маслом), не создавая угрозы окружающей среде. 2 н. и 33 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Устройство для извлечения сердцевины заключенного в оболочку электрического кабеля, содержащее:
силовой цилиндр, выполненный с возможностью приложения толкающего усилия к сердцевине по длине кабеля;
множество соединительных звеньев, в котором каждое соединительное звено выполнено с возможностью введения в кабель вдоль его длины под действием силового цилиндра для смещения сердцевины относительно наружной оболочки кабеля, а также
тяговое приспособление, выполненное с возможностью приложения тянущего усилия к сердцевине, чтобы тем самым содействовать извлечению смещенной сердцевины из наружной оболочки под действием толкающих/тянущих усилий.

2. Устройство по п.1, в котором тяговое приспособление выполнено с возможностью приложения тянущего усилия к концу сердцевины, противоположному тому, на котором находится силовой цилиндр.

3. Устройство по п.1 или 2, в котором, по меньшей мере, силовой цилиндр или тяговое приспособление является гидравлическим.

4. Устройство по п.1 или 2, в котором как силовой цилиндр, так и тяговое приспособление содержат пару зажимных губок.

5. Устройство по п.4, в котором каждая зажимная губка включает в себя канавку, выполненную с возможностью приема либо сердцевины, либо соединительного звена для вхождения в зажимное зацепление.

6. Устройство по любому из пп.1, 2 и 5, в котором первое соединительное звено, вводимое в кабель, содержит звено для обнаружения сердцевины, предназначенное для зацепления с сердцевиной.

7. Устройство по любому из пп.1, 2 и 5, в котором каждое соединительное звено выполнено в виде стержня-толкателя.

8. Устройство по п.1, в котором каждый стержень-толкатель выполнен с возможностью соединения с другим стержнем-толкателем.

9. Устройство по п.8, в котором стержни-толкатели соединены посредством винтовой резьбы.

10. Устройство по любому из пп.1, 2, 5, 8 и 9, в котором множество соединительных звеньев увеличивается линейно в рабочем диапазоне от около 80 м до около 400 м.

11. Устройство по любому из пп.1, 2, 5, 8 и 9, дополнительно содержащее, по меньшей мере, по одному соответствующему зажимному блоку, связанному с силовым цилиндром и тяговым приспособлением.

12. Устройство по п.11, в котором зажимной блок включает в себя ограничительный воротник, выполненный с возможностью зацепления с наружной оболочкой кабеля и ее захвата, чтобы не допустить смещения оболочки в процессе извлечения сердцевины.

13. Устройство по п.12, в котором ограничительный воротник выполнен в виде зажимного кольца.

14. Устройство по любому из пп.1, 2, 5, 8, 9, 12 и 13, в котором силовой цилиндр дополнительно содержит опорную раму для поддержки с возможностью регулировки зажимного блока.

15. Устройство по п.14, в котором опорная рама включает в себя, по меньшей мере, пару направляющих реек, выполненных с возможностью регулировки положения зажимного блока относительно наружной оболочки кабеля.

16. Устройство по любому из пп.1, 2, 5, 8, 9, 12, 13 и 15, в котором силовой цилиндр выполнен с возможностью приложения толкающего усилия в диапазоне от около 275 кН до около 1760 кН.

17. Устройство по любому из пп.1, 2, 5, 8, 9, 12, 13 и 15, в котором тяговое приспособление выполнено с возможностью приложения тянущего усилия в диапазоне от около 400 кН до около 2550 кН.

18. Устройство по любому из пп.1, 2, 5, 8, 9, 12, 13 и 15, дополнительно содержащее один или более поддонов, чтобы не допустить утечки загрязняющих веществ в процессе извлечения сердцевины из кабеля.

19. Способ для извлечения сердцевины заключенного в оболочку электрического кабеля, содержащий:
приложение толкающего усилия к сердцевине по длине кабеля, в котором толкающее усилие обеспечивается силовым цилиндром;
введение множества соединительных звеньев в кабель вдоль его длины под действием силового цилиндра для смещения сердцевины относительно наружной оболочки кабеля;
приложение тянущего усилия к сердцевине с помощью тягового приспособления, а также
извлечение смещенной сердцевины из наружной оболочки под действием толкающих/тянущих усилий.

20. Способ по п.19, в котором тянущее усилие прикладывается к сердцевине на конце, противоположном тому, на котором прикладывается толкающее усилие.

21. Способ по п.19 или 20, в котором введение множества соединительных звеньев включает в себя этап введения последовательных звеньев одного за другим.

22. Способ по п.19 или 20, дополнительно содержащий зацепление сердцевины со звеном для обнаружения сердцевины, прикрепленным к первому соединительному звену, вводимому в кабель.

23. Способ по п.19 или 20, в котором введение множества соединительных звеньев содержит зажатие каждого последующего соединительного звена, по меньшей мере, в одной паре подвижных зажимных губок, связанных с силовым цилиндром.

24. Способ по п.19 или 20, в котором извлечение смещенной сердцевины содержит зажатие сердцевины, по меньшей мере, в одной паре подвижных зажимных губок, связанных с тяговым приспособлением.

25. Способ по п.24, в котором сердцевина многократно зажимается и вытягивается с помощью зажимных губок с целью извлечения смещенной сердцевины из кабеля.

26. Способ по любому из пп.19, 20 и 25, дополнительно содержащий зажатие наружной оболочки кабеля, по меньшей мере, на силовом цилиндре или тяговом приспособлении.

27. Способ по п.26, в котором зажатие включает в себя зацепление ограничительного воротника с наружной оболочкой, чтобы не допустить смещения оболочки в процессе извлечения сердцевины.

28. Способ по любому из пп.19, 20, 25 и 27, в котором приложение толкающего усилия включает в себя приложение усилия в диапазоне от около 275 кН до около 1760 кН.

29. Способ по любому из пп.19, 20, 25 и 27, в котором приложение тянущего усилия включает в себя приложение усилия в диапазоне от около 400 кН до около 2550 кН.

30. Способ по любому из пп.19, 20, 25 и 27, в котором кабель является подземным, а способ дополнительно содержит первоначальное обнаружение кабеля с использованием георадара.

31. Способ по любому из пп.19, 20, 25 и 27, в котором кабель является подземным, а способ дополнительно содержит выкапывание секций кабеля в первом и втором местоположениях вдоль его длины перед началом извлечения сердцевины.

32. Способ по п.31, в котором на этапе выкапывания выкапывается «ямоподобная» полость в первом и втором местоположениях, в которую помещают соответственно силовой цилиндр или тяговое приспособление.

33. Способ по п.32, дополнительно содержащий этап установки поддона у основания «ямоподобной» полости.

34. Способ по п.31, дополнительно содержащий удаление относительно короткой секции отрытого кабеля в первом и втором местоположениях.

35. Способ по п.32 или 33, дополнительно содержащий удаление относительно короткой секции отрытого кабеля в первом и втором местоположениях и сдирание наружной оболочки с разрезанного конца кабеля в «ямоподобной» полости, в которой расположено тяговое приспособление.