Устройство для изготовления набивной сваи

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при сооружении свай постоянных и временных фундаментных конструкций и искусственных оснований. Техническим результатом является повышение надежности работы и электробезопасности устройства. Для этого устройство содержит электроимпульсную установку, включающую высокоэнергетический емкостный накопитель с коммутатором, подключенную к разряднику. Устройство содержит дополнительный инициирующий электрод, размещенный в разряднике и подсоединенный через другой коммутатор к маломощному высоковольтному источнику, причем оба коммутатора последовательно соединены через блок синхронизации, выполненный с возможностью одновременного срабатывания этих коммутаторов, а емкостный накопитель электроимпульсной установки выполнен низковольтным и соединен с разрядником низковольтным кабелем. 1 ил.

 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при сооружении свай постоянных и временных фундаментных конструкций и искусственных оснований.

Известны устройства для изготовления набивных свай, представляющие собой разрядник, состоящий из электродов, подключенных высоковольтным кабелем через коммутатор к источнику питания (патент на изобретение RU №2100525, МПК E 02 D 5/34, 5/44).

Недостатком известных устройств является повышенная опасность воздействия электрической энергии высокого напряжения на организм операторов из-за распространенной высоковольтной части в виде тракта передачи электрической энергии от мощного энергоемкого источника - батареи конденсаторов к нагрузке (рабочее напряжение может составлять порядка 5-8 кВ и более, а энергоемкость - выше 5 кДж).

Наиболее часты случаи поражения шаговым напряжением персонала, что зависит от внешних условий протекания электрического тока в грунте (например, сопротивления грунта), уровня рабочего напряжения и др. Кроме того, при случайном (аварийном) замыкании высоковольтного тракта, возможно световое, дуговое, электрическое и электродинамическое воздействия.

Все вышеуказанное ведет к снижению надежности работы оборудования. Кроме того, при аварийном замыкании возможен выход из строя электроимпульсной установки в целом.

Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство, содержащее электроимпульсную установку, состоящую из емкостного накопителя электроэнергии с коммутатором, подключенную через высоковольтный кабель к разряднику, содержащему электроды (Заявка RU №93056253, Н 03 К 3/53, Н 01 Т 2/00).

Это устройство обладает теми же недостатками, что и вышеуказанные технические решения.

Заявляемое техническое решение решает задачу создания надежного и безопасного устройства для изготовления набивной сваи.

Техническим результатом является повышение надежности работы устройства и электробезопасности при его работе путем уменьшения рабочего напряжения накопителя, необходимого для срабатывания разрядника импульсной установки.

Этот технический результат достигается тем, что в устройстве, содержащем электроимпульсную установку, включающую высокоэнергетический емкостный накопитель с коммутатором, подключенную к разряднику, содержится дополнительный инициирующий электрод, размещенный в разряднике и подсоединенный через другой коммутатор к маломощному высоковольтному источнику, причем оба коммутатора соединены последовательно через блок синхронизации, выполненный с возможностью одновременного срабатывания этих коммутаторов, а емкостный накопитель электроимпульсной установки выполнен низковольтным и соединен с разрядником низковольтным кабелем.

Заявляемое устройство изображено на чертеже, где 1 - скважина с установленным армокаркасом, 2 - твердеющий материал; электроимпульсная установка, включающая: 3 - разрядник, 4 - зарядно-выпрямительное устройство, подсоединенное к емкостному высокоэнергетическому низковольтному накопителю электроэнергии 5; 6 - коммутатор высокоэнергетического низковольтного накопителя 5, 7 - питающий низковольтный кабель, соединяющий низковольтный накопитель 5 с разрядником 3; 8 - зарядно-выпрямительное устройство для маломощного высоковольтного источника 9; 10 - коммутатор маломощного высоковольтного источника 9; 11 - блок синхронизации, причем оба коммутатора 6 и 10 соединены последовательно через блок синхронизации 11; 12 - кабель, соединяющий маломощный высоковольтный источник 9 с дополнительным инициирующим электродом 13; 14 - область формирования разряда, 15 - часть изготовленной сваи. Причем блок синхронизации 11 выполнен с возможностью одновременного срабатывания последовательно соединенных через него коммутаторов 6 и 10.

Устройство работает следующим образом.

Опускают в предварительно выполненную скважину 1 с твердеющим материалом 2 и армокаркасом, разрядник 3 с питающим низковольтным кабелем 7, подсоединенным к емкостному накопителю энергии 5 импульсной установки.

От зарядно-выпрямителыюго устройства 4 заряжают накопитель электрической энергии 5 до низкого напряжения порядка до 1000 В энергоемкостью порядка 20-50 кДж. Одновременно производят зарядку маломощного высоковольтного источника 9 до напряжения 5-15 кВ от зарядно-выпрямительного устройства 8.

Затем осуществляют подачу серии синхронных импульсов накопителей 5 и 9 через кабели 7 и 12 коммутаторы 6 и 10 на разрядник 3 и дополнительный инициирующий электрод 13. Синхронность срабатывания коммутаторов 6 и 10 обеспечивают с помощью блока синхронизации 11. Происходит серия низковольтных разрядов основного емкостного накопителя энергии 5 посредством пробоя с помощью инициирующего разряда емкостного накопителя 9 через электрод 13 в области формирования разряда 14 разрядника 3. При этом только синхронная подача серии импульсов от накопителей 5 и 9 в разрядник 3 приводит к пробою разрядного промежутка, что в свою очередь приводит к появлению электрогидравлических ударов, воздействующих на твердеющий материал 2 и стенки скважины 1, увеличивая ее диаметр, уплотняя твердеющий материал 2 и образуя часть сваи 15.

При подаче низкого напряжения, каким считают напряжение в диапазоне до 1000 В (см., например, Правила техники безопасности и технической эксплуатации электрооборудования. Утверждены Приказом Минэнерго РФ №6 от 13.01.03. Екатеринбург, Урализдат, 2003 г., с.304), на разрядник 3 электрического пробоя не произойдет, так как величины напряжения недостаточно для перекрытия промежутка даже при наличии квазипроводящей среды между электродами разрядника в виде “загрязнения” (см., например, "Техника высоких напряжений", под ред. Д.В.Разевига, 2-е изд. - М.: Энергия, 1976, с.69).

Известно, что с точки зрения выделения энергии при электрогидравлическом эффекте расстояние между электродами должно быть порядка 10-20 мм по поверхности диэлектрика (см. Ф.Фрюнгель "Импульсная техника. Генерирование и применение разрядов, конденсаторов", М.-Л., "Энергия", 1965, 488 с.). При низком напряжении величиной до 1000 В, в этом промежутке разряда не образуется (см., например, "Техника высоких напряжений", под ред. Д.В.Разевига, 2-е изд. - М.: Энергия, 1976, с.69).

При этом высокое напряжение поджигающего импульса также безопасно, так как энергия его порядка 200-2000 Дж мала, а импульс - кратковременный.

Изобретение дает возможность при относительно небольших затратах получить положительные результаты, существенно улучшить условия техники безопасностии надежность работы, так как заявляемое устройство позволяет устойчиво работать на безопасных режимах.

Особенно актуально использование заявляемого устройства в полевых условиях.

Устройство для изготовления набивной сваи, содержащее электроимпульсную установку, включающую высокоэнергетический емкостный накопитель с коммутатором, подключенную к разряднику, отличающееся тем, что оно содержит дополнительный инициирующий электрод, размещенный в разряднике и подсоединенный через другой коммутатор к маломощному высоковольтному источнику, причем оба коммутатора последовательно соединены через блок синхронизации, выполненный с возможностью одновременного срабатывания этих коммутаторов, а емкостный накопитель электроимпульсной установки выполнен низковольтным и соединен с разрядником низковольтным кабелем.