Устройство для разрушения монолитных объектов

 

Использование: горное дело, ремонтностроительные работы для разрушения бетона , железобетона и других материалов и объектов. Сущность изобретения: устройство содержит распорный элемент из материала с эффектом памяти формы, имеющий форму трубы,прямолинейной при нормальной температуре, изогнутой в продольном направлении и выполненной с эллиптическим поперечным сечением со скрученными относительно продольной оси в противоположных направлениях концами при температуре выше температуры мэртенситного превращения. 2 ил,

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 С 37/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4914553/03 (22) 25,02.91 (46) 30,09.92. Бюл. N 36 (72) А,В,Аладьин, В.К,Кочетков и M,С.Календарев (56) Авторское свидетельство СССР

N 1460252, кл. Е 21 С 37/10, 1987.

Авторское свидетельство СССР

М 1373036, кл, Е 21 С 37/04, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ МОНОЛИТНЫХ ОБЪЕКТОВ (57) Использование: горное дело, ремонтносТроительные работы для разрушения бетоИзобретение относится к горному делу и может быть использовано-при ремонтностроительных работах для разрушения бетона, железобетона и других материалов и объектов.

Известно устройство для разрушения монолитных объектов, включающее цилиндрический корпус, образованный раздвижными щеками и торцевыми фланцами, вставки с клиновыми поперечными сечениями, эластичную обойму с рабочим телом, узел создания давления рабочего тела в эластичной оболочке.

К недостаткам устройства относятся низкая надежность и сложность управления его работой, обусловленные сложностью конструкции.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для разрушения монолитных объектов, включающее распорный элемент из материала с эффектом памяти формы, имеющий форму трубы, прямолинейной при нормальной температуре и изогнутой в продольном

„„. Ы„„1765393 А1 на, железобетона и других материалов и объектов. Сущность изобретения; устройство содержит распорный элемент из материала с эффектом памяти формы, имеющий форму трубы, прямолинейной при нормальной температуре, изогнутой в продольном направлении и выполненной с эллиптическим поперечным сечением со скрученными относительно продольной оси в противоположных направлениях концами при температуре выше температуры мартенситного превращения, 2 ил, направлении при температуре Т свыше температуры мартенситного превращения Т>, а также систему нагоева распорного элемента.

Ф

Недостатком известного устройства является пониженная эффективность разрушающего действия устройства в силу недостаточно полного использования напряжений, генерируемых в распорном элементе и разрушаемом объекте в процессе проявления эффекта памяти формы, Целью изобретения является .повышение эффективности разрушающего действия устройства на монолитные объекты за счет генерирования в них объемного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для разрушения монолитных объектов, включающем распорный элемент из материала с эффектом памяти формы, имеющий формутрубы, прямолинейной при нормальной температуре и изогнутой в продольном направлении при температуре Т свыше температуры мартенситного превра1765393 щения Т материала трубы, а также систему нагрева распорного элемента при Т > Тм труба выполнена с эллиптическим поперечным сечением и скрученными относительно продольной оси в противоположных направлениях концами, На фиг.1 представлено устройство, расположенное в отверстии монолита (в шпуре), общий вид; на фиг,2 — форма распорного элемента после формообразования и после нагрева до Т > Т в процессе разрушения монолита (а), а также после холодной деформации при нормальной температуре (б).

Устройство состоит из рэспорного элемента 1 в виде трубы, изготовленной из .сплава с эффектом памяти формы, например, из никелида титана марки ТН-1 с температурой мартенситного превращения T =

=40-60 С; торцевой пробки 2, выполненной из эластичного токопроводящего материала, например металлизированной резины, упругой спирали, не исключающих другие конструкции; изолированных проводов 3 и

4. Устройство может быть снабжено опорнодистанционирующими элементами в виде эластичных втулок 5 или иметь набивку, например, из волокнистых оксидных и других тепло- и электроизоляционных материалов, Кроме того, токоподвод 3 может быть скручен в спираль, благодаря упругим свойствам которой он приобретает эластичные и самонесущие свойства.

Устройство работает следующим образом.

При изготовлении и подготовке трубы распорного элемента 1 к работе (в процессе формообразования) ее предварительно изгибают известным способом, затем сплющивают, придавая поперечному сечению форму эллипса с большим диаметром D u малым диаметром d при соблюдении соотношения О/d = 1,1-1,8, Нижний и верхний пределы соотношения D/d обусловлены

"объемом памяти формы сплава и геометрией трубы, За этими пределами выполнение работы распорным элементом 1 малоэффективно. После сплющивания концы трубы скручивают вокруг продольной оси во взаимно противоположных направ. лениях на угол 10 — 25 на длине 109 мм, также обусловленном объемом памяти формы и геометрией трубы (толщиной). В результате распорный элемент 1 принимает форму, показанную на фиг.2а; далее распорный элемент 1 подвергают холодной пластической деформации, например прокатке, после которой он приобретает форму прямолинейной круглой трубы, как показано на фиг.26, и которую он сохраняет при нормальной температуре, Перед работой один конец трубы закрывают торцевой пробкой 2 с токоподводом 3, а к другому присоединяют токоподвод 4. Устройство устанавливается в шпуре 6 монолита 7, при этом в случае образования значительных зазоров 8 последние заполняются, например, сухим песком, саморасширяющимся цементным раствором, либо специальными пронику тока напряжением, например, 36 В, При пропускании тока через распорный элемент 1 происходит его разогрев до температуры 100 — 150 С, достаточной для протекания обратного мартенситного превращения и проявления эффекта памяти формы. В результате распорный элемент 1 принимает первоначальную форму (фиг,2а), при этом в нем генерируются напряжения термомеханического возврата, достигаю20 щие 500 — 600 МПа, которые передаются монолитному объекту 7 и которые вызывают в нем значителъные по величине контактные

25 напряжения (200 — 300 МПа), под действием которых он разрушается.

Скручивание концов трубы относительно продольной оси совместно с ее изгибом и эллипсообразованием (сплющиванием) позволяет, как показали данные расчетов и экспериментов, наиболее полно использовать деформационные свойства сплава с памятью формы и напряжения термомеханического возврата, по разному проявляющиеся в зависимости от величин предварительной деформации при растяжении и сжатии, которые задаются соответствующей механической обработкой, При этом наиболее эффективным является скру40 чивание концов в противоположных направлениях после изгиба трубы и последующего за ним сплющивания, в результате чего труба одновременноо растягивается, сжимается и ей придается крутящий момент. В процессе работы (при. Т > T ) названные деформации проявляются в обратном направлении, а разрушаемые объект подвергается соответствующим контактным нагрузкам, причем при.раскрутке трубы наблюдается процесс миграции точек приложения нагрузок, что позволяет выявить наиболее слабые места в монолите, содержащие пустоты, трещины и т.д, и инициирующие его разрушение. Величина напряжений определяется длиной, диаметром и толщиной трубы распорного элемента 1, а также свойствами материала трубы

Ио сравнению с базовым обьектом предлагаемое устройство отличается более высокой эффективностью работы зэ счет пофилированными, например, коническими

10 прокладками с режущими кромками. Концы токоподводов 3 и 4 присоединя ются к источ1765393 вышенного разрушающего действия распорного элемента на монолитные объекты, простотой обслуживания, так как не требует введения дополнительных нагревательных элементов, а также возможностью автоматизации и дистанционного управления, долговечностью, экономичностью и безопасностью. Величина полезного хода при полном восстановлении формы предлагаемого устройства в 5-7 раз больше по сравнению с известным и составляет 15 — 30 мм.

Устройство может использоваться в горной промышленности для разрушения горных пород и минералов, в том числе драгоценных и полудрагоценных камней; в энергетике для разрушения железобетонных конструкций, например корпусов высокого давления атомных энергетических установок при их демонтаже; в металлургии для ремонта футеровки нагревательных и плавильных печей; в гражданском и про1 мышленном строительстве, например при разрушении пластов вечной мерзлоты, в ремонтно-строительных и спасательных работах при наличии труднодоступных мест и агрессивных сред, а также в других отраслях

5 народного хозяйства.

Формула изобретения

Устройство для разрушения монолитных объектов, включающее распорный элемент из материала с эффектом памяти

10 формы, имеющий форму трубы, прямолинейной при нормальной температуре и изогнутой в продольном направлении при температуре свыше температуры мартенситного превращения, а также систему на15 грева распорного элемента, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения эффективности разрушаюЩЬго действия устройства при температуре выше температуры мартенситного превращения, труба выпол20 нена с эллиптическим поперечным сечением и скрученными относительно продольной оси в противоположных направлениях концами, 1765393

Составитель А.Аладьин

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О,Густи

Редактор З.Ходакова

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3364 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5