Устройство для бестраншейной прокладки трубопроводов Советский патент 1983 года по МПК E02F5/18 

Мзобретение относится к строительству подземных линий коммуникаций и может быть использовано для бестраншейной нрокладки трубопроводов при строительстве газовых ,и нефтяных магистралей.

Известно устройство для бестраншейной прокладки трубопроводов, содержащее цилиндрический корпус, передняя стенка которого является коническим калибрующим рас шиpитev eм, соединенным с полым лидером, имеющим рабочий наконечник. В корпусе размещен пнев.моударный привод для внедрения лидера в грунт, а вокруг лидера имеется взрывная камера для уплотнения грунта и образования расширения для продвижения корпуса путем заполнения камеры взрывчатой топливной смесью и подрыва ее 1.

Недостатком данного устройства является сложность его конструкции и эксплуатации ввиду наличия двух разнородных энергетических приводов. Работа взрывной -камеры не гарантирует равномерное расщирение грунта из-за неконтролируемого процесса взрыва, кроме того,от взрывов разрушается корпус и лидер устройства, что приводит к частым периодическим заменам частей, разрушаемых взрывами. Использование данного устройства связано с необходимостью соблюдения особых правил безопасности, сужающих сферу возможного его применения.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для бестраншейной прокладки трубопровода, содержапхее трубупатрон, рабочий орган, в полости которого размещен грунтопровод, и трубопровод для подачи рабочей среды 2.

Недостатком известного устройства является незначительная его эффективность при осуществлении операций образования, отрыва и транспортировки грунтового керна, а также невозможность дальнейшего совершенствования способа по пути интенсификации процесса образования выработки для прокладки трубопровода ввиду того, что керн, образовавшийся в трубе-патроне при ее внедрении в грунт, выталкивают из ее полости усилием газового потока и это усилие должно быть значительным по мощности, для развития которого необходимо использовать мощные уникальные компрессоры, что приводит к значительной стоимости процесса прокладки трубопровода. При использовании же серийного обычного компрессорного оборудования производительность устройства низка ввиду того, что объем и масса образуемого и транспортируемого керна незначительны и приходится производить частые межоперационные нерациональные циклы, связанные с необходимостью вести процесс частными короткими проходками.

Цель изобретения - повыщение. скорости отрыва и транспортирование керна.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для бестранщейной прокладки трубопроводов, содержапдёе трубу-патрон, рабочий орган, в полости которого размещен грунтопровод, и трубопровод для подачи рабочей среды, снабжено турбиной, на валу которой расположены трубки, ориентированные перпендикулярно ему, которые сообщены с полостью трубы-патрона, при этом часть вала выполнена полой и сообщена с трубопроводом для подачи рабочей среды.

Кроме того, труболровод для подачи рабочей среды может быть расположен в грунтоводе, а турбина расположена в полости указанного трубопровода.

При этом трубки могут быть размещены за нерабочим торцо.м рабочего органа.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, общий вид с разрезом по продольной оси; на фиг. 2 - работа устройства при образовании керна; на фиг. 3 - то же, при отрыве и транспортировке керна.

Устройство содержит трубу-патрон- 1 с желонкой 2 для образования керна, в которой размещен грунтопровод 3 в виде трубы, с закрепленным на его конце рабочим наконечником 4 для пробивания отверстия в грунте. В полости желонки 2 расположена турбина 5 с пустотелым валом 6, на торце которого закреплены трубки 7 перпендикулярно его оси, а против трубок 7 в рабочем наконечнике 4 выполнены отверстия 8 для истечения через них рабочей среды, выбрасываемой из трубок 7, поступающей по поло.му валу 9 через отверстия 10, выполненные в стенках полого вала. Турбина 5 размещена в полости трубопровода 11, предназначенной для подачи рабочей среды, например сжатого воздуха, к трубкам 7 через патрубок 12 от компрессора (не показан). В полости грунтопровода 3 труба 11 установлена с зазором 13 для транспортирования по этому зазору грунтовой пульпы, которая далее отводится по трубопроводу 14, соединенной с полостью грунтопровода посредством клапана 15. Для фиксирования грунтопровода в трубе-патроне 1 на ее станках установлены поворотные фиксаторы 16.

Снабжение устройства турбиной 5 повышает эффективность устройства за счет того, что рабочая среда, проходя по полости трубы. 11, взаимодействует с турбиной 5, раскручивает ее вал 6 и трубки 7, далее рабочая среда (например, сжатый воздух) поступает через отверстия 10 в трубки 7, из которых под действием давления, а также под действием созданной турбиной 5 центробежной силы, выбрасывается из трубок 7 и равномерно обрабатывает зону забоя, таким образом, турбина 5 играет рещающую роль в разработке грунта на забое и предназначена для вращения трубок 7, создания выгодных условий за счет центробежной силы и эжекции для подачи рабочей среды на забой, при этом полый вал 6 турбины 5 способствует получению такого эффекта, так как не препятствует свободному истечению рабочей среды из полости трубы 11 на забой через трубки 7. Установка трубок 7 перпендикулярно оси вала способствует получению более короткого пути для истекающих из них струй до забоя и приложения всей энергии этих струй к забою. Трубки 7 закреплены с тыльной стороны рабочего наконечника 4 для предохранения их от механического воздействия грунта при внедрении наконечника. Расположение турбины 5 в полости трубы 11, предназначенной для подачи рабочей среды к трубкам 7, является наиболее целесообразным, так как это устраняет потери рабочей среды и совмещает путь подачи среды на забой. Устройство . предназначено для образования керна 17 за счет разрушения забоя 18 и для транспортирования с предварительным отрывом керна путем создания давления в зоне 19 забоя за счет подачи рабочей среды. Работа устройства для бестраншейной прокладки трубопровода осуществляется следующим образом. Устройство внедряется в грунт (фиг. 2), например, с помощью гидродомкратов (не показано ввиду тривиальности этой операции), при этом в полости трубы-патрона 1 образуется керн 17, затем через патрубок 12 в полость трубы 11 подается под давлением рабочая среда, например сжатый воздух, которая раскручивает турбину 5 с трубками 7, далее, пройдя через отверстия 10 под действием давления и особенно под действием центробежных сил, образуе.мых при вращении трубок 7, рабочая среда в струй выбрасывается на забой 18, разрушая грунт и отделяя керн от массива грунта. При этом центробежная сила значительно увеличивает величину давления струй на грунт забоя. Грунтовую пульпу при этом отводят в потоке отработавшей на забой рабочей среды по зазору 13 и трубопроводу 14. При полном разрушении грунта по кольцу на забое 18 (этот процесс контролируют или расположенными в крайних точках желонки 2 перед отверстиями 8 тензодатчиками, когда струи, выбрасываемые из трубок 7, начинают воздействовать на тензодатчики или по прекращению выхода из трубопровода 14 пульпы, выходит только рабочая среда ) клапан 15 перекрывают и забой 18 герметизируют; продолжая подавать рабочую среду. Давление G в зоне забоя нарастает (фиг. 3), что приводит к отрыву керна 17, на забое образуется полость 19, в которую продолжают подавать рабочую среду и транспортируют керн из полости трубы-патрона 1. После этого процесс повторяют по описанной технологической последовательности. Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает интенсификацию процесса образования и транспортировки керна за счет повышения эффекта воздействия струй рабочей жидкости центробежными силами создаваемыми турбиной и за счет отрыва и транспортировки керна усилием этой же рабочей среды.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДОВ, содержащее трубу-патрон, рабочий орган, в полости которого размещен грунтопровод, и трубопровод для подачи рабочей среды, отличающееся тем, что, с целью повышения скорости отрыпа и транспортирования керна, устройство снабжено турбиной, на валу которой расположены трубки, ориентированные перпендикулярно ему, которые сообщены с полостью трубы-патрона, при этом часть вала выполнена полой и сообщена с трубопроводом для подачи рабочей среды. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что трубопровод для подачи рабочей среды расположен в грунтоводе, а турбина размещена в полости указанного трубопровода. 3.Устройство по п п. 1 и 2, отличающееся тем, что трубки размещены за нерабочим торцом рабочего органа. f™ . 00 4:

х«й ххч Гх хху УхчУ/х хх У/Х /х У/хЛУхх У/;

Xfey.,.

/