Установка для забивки свай под водой

 

(iii 734342

Союз Советских

Социалистических

Респубпик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22.02.78 (2! ) 2585622/29-33 (51) M. Кл;

Е 02 0 7/02 с присоединением заявки,%

Государственный комитет (23) Приоритет ло делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.05.80 Бюллетень. № 18

Дата опубликования описания 18.05.80 (53) УДК 624.155. 15(088.8) В. П. Степаненко, К. М. Юдин, Г. С. Фурто, C. E. Кудре, А. Н. Желдак, В. E. Канарчук и Е. К. Алексеенко (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель

Киевский ордена Ленина политехнический институт (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ЗАБИВКИ СВАЙ ПОД ВОДОЙ

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для забивки строительных элементов под водо Й.

Известно устройство для забивки свай, S включающее ударник и привод в виде электроиндукционного устройства $1) .

Недостатком такого устройства является то, что работа его в водной среде неэффективна ввиду большого сопротивле-, ния воды движению ударника.

Известна установка для забивки свай . под водой, включающая мачту с основанием и направляющими, подвижно установленный в направляющих и заключенный т5 в герметичный модуль ударник с приводом в виде дизельного двигателя, систему охлаждения, башмак с наголовником 2).

Недостатком такого устройства является пониженная техническая, эксплуатационная и экономическая эффективность ввиду того, что при забивке свай под водой, особенно на значительных глубинах, осложняется подача топлива и воздуха к двигателю привода, требуются специальные дорогостоящие высокопрочные шланги, часть мощности двигателя теряется на очистку цилиндра от отработанных газов в связи со значительным сопротивлением воды.

Цель изобретения — повышение производительности.

Указанная цель достигается тем, что установка для забивки. свай под водой, включающая мачту с основанием и направляюшюти, подвижно установленный в направляющих и заключенный в герметичный кожух ударник с приводом и системой охлаждения, башмак с наголовником, снабжена тиристорным реверсивным коммутатором, преобразователем частоты с управляющим устройством, программным механизмом и бесконтактными датчиками экстремальных положений ударника, при этом привод ударника выполнен в виде линейного асинхронного двигателя, индуктор которого подключен к сети через последовательно подсоединенные тирисКаналы 15 системы 14 охлаждения выполнены с открытыми торцами в направлении действия ударника.

Для забивки сваи под водой наголовник 7 с помощью механизма 8 зажима закрепляется на головке сваи 26. Резервуар основания 2 мачты 1 заполняется водой и с помощью каната, закрепленного за кольцо 18, установка со сваей погружается на дно водоема. Обосновавшись на дне, мачта 1 одновременно обеспечивает требуемую установку сваи 26.

При подключении к сети трехфазного электрического тока ("-0 ) ток с выхода через статический преобразователь частоты поступает в обмотки индуктора 11, вызывая бегущее вдоль вторичного элемента ЛАД вЂ” ударника 4 магнитное поле, которое индуктирует в ударнике электродвижушую силу* вызывающую появление в нем электрических токов. Взаимодействие этих токов с магнитным потоком индуктора вызывает перемещение ударника 4 вдоль направляющей 17. После подъема вверх остаточная энергия ударщ ка 4 гасится амортизатором 19. При ходе вниз сила удара ударника 4 передается через башмак 5 и наголовник 7 свае 26, загоняя ее в грунт. Синхронно с погружением сваи 26 в грунт опускается электропривод 10 с ударником 4 и башмаком 5, при этом ролики 13 и дорожки 3 обеспечивают требуемое направление перемещения.

Заключение ударника 4 и башмака 5 в герметичный модуль 16 значительно снижает сопротивление движению ударника и повышает скорость забивки сваи.

Б связи с тем, что привод 10 выполнен в виде линейного асинхронного двигателя, существенно облегчается. подвод энергии к нему (с помощью электроприводов), повышается общая техническая, эксплуатационная и экономическая эффективность всей установки.

При достижении ударником 4 крайнего верхнего положения он., перекрывая датчик 24, через тиристорный реверсивный коммутатор 22 меняет порядок чередования фаз тока, в связи с чем направление электромагнитной силы, действующей на ударник, меняется на противоположное.

Т.е. при подключении индуктора к электросети через тиристорный реверсивный коммутатор, соединенный с датчиками экстремальных положений ударника, элект ропривод обеспечивает не только подъем ударника, но и за счет принудительного

3 734342 2 торный реверсивный коммутатор, преобразователь частоты с управляющим устройством и программный механизм, причем выводы последнего и выводы тиристорного коммутатора соединены с бесконтактными датчиками экстремальных положений ударника, а основание мачты выполнено в виде герметичного резервуара и башмак соединен с индуктором через эластичную диафрагму. 0

На фиг. 1 изображена установка, общий вид; на фиг. 2 — ударник с приводом, разрез; на фиг. 3 — функциональная схема системы управления приводом.

Установка содержит мачту 1 с основанием 2, выполненным в виде герметичного резервуара, и с направляющими 3, ударник 4, башмак 5, эластичную диафрагму 6, наголовник 7 сваи с механизмом 8 зажима, палец 9 крепления на0 головнкка, в виде линейного асинхронного двигателя (ЛАД) электропривод 10 с индуктором 1 1 корпус 12 индуктора с роликами 13 систему 14 охлаждения с каналами 15, герметичный модуль 16, направляющую 17 ударника с кольцом

18, амортизатор 19, регулируемый преобразователь 20 частоты переменного тока, управляющее устройство 21 преобразователя частоты, тиристорный реверЗ0 сивный коммутатор 22, программный механизм 23 взаимосвязанного изменения частоты и напряжения, бесконтактные, например электромагнитные, датчиЗ ки 24 и 25 экстремальных положений ударника и привода.

Ударник 4 по образующей поверхности покрыт слоем материала с высокой электронроводностью, например меди, и является одновременно вторичным элементом линейного асинхронного двигателя 10. Башмак 5 вмонтирован в диафрагму 6 и вместе с ударником 4 заключен в герметичный модуль 16.

Индуктор 11 подключен к сети трехфазного переменчого тока (U ) через тиристорный реверсивный коммутатор 22, регулируемый преобразователь 20 частоты переменного тока с управляющим

$0 устройством 21 и программным механизмом 23 взаимосвязанного изменения частоты и напряжения. Входы программного механизма 23 взаимосвязанного изменения напряжения и частоты и ти55 ристорного реверсивного коммутатора 22 соединены с бесконтактнъ ми датчиками

24 и 25 экстремальных положений ударника.

734342 ь ных значений, в связи с чем можно регулировать частоту ударов ударника 4.

Покрытие поверхности ударника слоем материала высокой электропроводности, например меди, увеличивает силу тяги, действующую на ударник, ввиду снижения его электрического сопротивления.

Систел а 14 охлаждения электропривода, вьшолненная открытой, делает возможным поступление окружающей воды в каналы 15. В связи с тем, что каналы 15 выполнены с открытыми торцами в направлении отдачи корпуса 12 инцуктора, явление отдачи используется для периодической подачи новых порций воды в каналы в направлении, указанном стрелками К (см. фиг.2), т.е. обеспечена автоматическая циркуляция воды в системе охлаждения.

По завершении . абивки сваи 26 воздействуют на механизм 8 зажима и, освободив наголовник 7 сваи, канатом поднимают установку на поверхность водИ. Удалив воду иэ резервуара основания 2 вышки, обеспечивают устройству плавучесть.

Таким образом, установка для забивки свай под водой обладает готовностью к пуску независимо от глубины водоема и твердости грунта, стабильностью и простотой регулировки энергии удара, воэможностью получения регулируемой частоты ударов. Использование в установке близких к оптимальным законов вза-! .имосвязанного управления частотой и напряжением электропривода позволяет существенно снизить потери энергии как в первичном, так и вторичном элементах линейного асинхронного двигателя, повысив тем самым энергетические показатели установки. разгона дополняет силу тяжести ударника при его падении, повышая этим силу и энергию удара.

При соединении башмака 5 с корпусом 12 индуктора через эластичную диафрагму 6 часть энергии отдачи после удара по башмаку поглощается диафрагмой, т.е. такое исполнение снижает силу отдачи на индуктор.

Подключение индуктора 1 1 к электросети через регулируемый преобразователь

20 с управляющим устройством 21 позволяет устанавливать оптимальные энергию и частоту ударов ударника 4, соответствующие прочности грунта, т.е. обеспечивает получение максимально возможной производительности на всех видах грунтов.

Напряжение Uz, подаваемое на вход управляющего устройства 21, позволяет устанавливать максимальное значение напряжения и частоты на выходе регулируемого преобразователя 20 частоты переменного тока; Так, при увеличении

0 увеличиваются максимальные эначе25 ния напряжения и частоты на выходе регулируемого преобразователя 20, в результате чего увеличивается скорость, до которой будет разгоняться ударник в условиях принудительного разгона при рабочем ходе, вниз, и, следовательно, увеличивается энергия ударов.

С помощью программного механизма

23 взаимосвязанного изменения частоты и напряжения, соедйненного с датчиками

24 и 25 экстремальных положений ударника 4, обеспечивается оптимальное изменение скорости перемещения ударника дь в процессе рабочего цикла, т.е. снижение его скорости при приближении к верхнему положению и плавное нарастание в начале подъема, а также спускания.

С целью уменьшения потерь энергии .4с в ударнике 4 и индукторе .1 1 ускорение ударника при ходе вверх и вниз происходит при плавном повышении напряжения и частоты иа выходе преобразователя частоты; для обеспечения посто50 янства силы, действующей на ударник, регулирование производится при постоянстве отношения напряжения к частоте на выходе статического преобразователя 20 частоты.

Программный механизм 23 позволяет изменять также время нарастания напряжения и частоты на выходе преобразователя частоты до установленных максималь«

Формула изобретения

Установка для забивки свай под водой, включающая мачту с основанием и направляющими, подвижно установленный в направляющих и заключенный в герметичный кожух ударник с приводом и системой охлаждения, башмак с наголовником, о т л и ч а ю ш а я с я тем, что, с целью повышения производительности, она снабжена тиристорным реверсивным коммутатором, преобразователем частоты с управляющим устройством, программным механизмом и бесхонтактными датчиками экстремальных положений ударника, при

734342 8 этом привод ударника выполнен в виде ний ударника а н > а Ос ванне мачты выпол линейного асинхронного двигателя, ин- нено в виде герм тичн е ого резервуара и дуктор которого лодключен к сети через башмак соединен с индукто уктором через последовательно подсоединенные тирис- эластичную диафрагму, торный реверсивный коммутатор, преобра- Источники и рмации

Ьователь частоты с управляющим устрой- принятые во внимание при экспертизе ством и программный механизм, причем 1. Авторское свидетельство СССР выводы последнего и выводы тиристорно- № 379375, кл. В 25 D 13/00. го коммутатора соединены с бесконтакт- . 2. Патент Японии № 48-59? 1, ными датчиками экстремальных положе- 10 кл. 86 (3) А 211, опублик. 1973.

734342

Составитель Н. Заболоцкая

Редактор С. Пыжова Техред ff. Теслюк Корректор М. Шароши

Заказ 2211/7 Тираж 713 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР цо делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4