Усилитель грузоподъемности гидродомкрата
Владельцы патента RU 2325484:
Пензенский государственный университет архитектуры и строительства (RU)
Изобретение относится к области управления пространственным положением сооружения и управления напряженным состоянием его. Технический результат - усиление грузоподъемности и увеличение хода плунжера гидродомкрата. Усилитель грузоподъемности гидродомкрата возвратно-поступательного действия содержит заполненное пластичным рабочим телом расширяющееся книзу сквозное сопло, выполненную из ковкого чугуна и армированную стальной арматурой периодического профиля распределительную плиту с соединенным с ней и охватывающим по контуру выходное отверстие стального сопла с конусностью 2·α=100...80° стальным кольцом. Сопло соединено тремя стойками с верхней опорной плитой, к которой подвешен плунжер гидродомкрата, и установлено на распределительную плиту с возможностью скольжения. Гидродомкрат оперт фланцем на пластичное рабочее тело в верхнем отверстии сопла и соединен маслопроводами с насосной станцией, действующей в статическом или пульсирующем режиме, и с пультом управления. 1 ил.
Предлагаемое изобретение относится к области управления пространственным положением сооружения и управления напряженным состоянием его.
Известны способы управления пространственным положением и напряженным состоянием сооружения Нежданова К.К. и др. В этих способах и устройствах применяются гидродомкраты возвратно-поступательного действия [1], [2], [3]. В некоторых случаях для управления пространственным положением сооружения мощности гидродомкратов может не хватать.
В качестве наиболее близкого аналога примем авторское свидетельство SU 1131823 А, В66F 3/28, 30.12.1984, в котором раскрыто устройство-усилитель грузоподъемности гидродомкрата возвратно-поступательного действия.
Техническая задача изобретения - разработка способа усиления грузоподъемности и увеличение хода плунжера гидродомкрата.
Техническая задача по усилению грузоподъемности гидродомкрата возвратно-поступательного действия и увеличению хода его плунжера решается следующим образом.
Усилитель грузоподъемности гидродомкрата возвратно-поступательного действия характеризуется тем, что содержит заполненное пластичным рабочим телом расширяющееся книзу сквозное сопло и выполненную из ковкого чугуна и армированную стальной арматурой периодического профиля распределительную плиту. С распределительной плитой соединено стальное кольцо, охватывающее по контуру выходное отверстие сопла с конусностью 2·α=100...80° и установленное на плиту с возможностью скольжения.
При этом сопло соединено тремя стойками с верхней опорной плитой, к которой подвешен плунжер гидродомкрата. Устройство установлено на распределительную плиту с возможностью скольжения, а гидродомкрат оперт фланцем на пластичное рабочее тело в верхнем отверстии сопла. Гидродомкрат соединен маслопроводами с насосной станцией, действующей в статическом или пульсирующем режиме, и с пультом управления.
Пластичное рабочее тело взаимодействует с опорным фланцем гидродомкрата и с опорной плитой, распределяющей давление на грунтовое основание, и увеличивает грузоподъемность гидродомкрата по формуле
где D - диаметр выходного отверстия сопла;
d - диаметр входного отверстия сопла;
η - коэффициент, учитывающий потери увеличения грузоподъемности при уменьшении пластичности рабочего тела, приводящей к увеличению угла внутреннего трения ϕ.
На чертеже показан усилитель грузоподъемности гидродомкрата, увеличивающий также ход его плунжера.
Усилитель грузоподъемности содержит сквозное сопло 1 с конусностью 2·α=100...80°. Верхняя часть сопла 1 соединена с воронкой 2, ориентированной раструбом вверх. Усилитель грузоподъемности сделан, например, стальным. Конусная форма соплу 1 и воронке 2 придана вальцовкой.
Сопло 1 полностью заполнено пластичным рабочим телом 3, например пластичным глинощебнем, пластичным глиношлаковым раствором, пластичным глинопесчаным раствором. Коэффициент внутреннего трения у щебня равен ϕ=45°. У сухого песка ϕ=35°, а у водонасыщенного песка ϕ=20° [4, с.855]. То есть, добавляя воду в рабочее тело, можно снижать коэффициент внутреннего трения почти в два раза. Если же применить в качестве пластификатора глинистую пульпу, то коэффициент угла внутреннего трения может быть значительно снижен до ϕ=12...15° [5].
Если применить в качестве пластификатора еще более эффективный пластификатор - лигносульфанат технический модернизированный ЛСТ-М или сульфитоспиртовую барду, то это приводит к еще большему снижению угла внутреннего трения ϕ.
На пластичное рабочее тело опирается фланец 4 гидродомкрата 5 [6]. Диаметр фланца 4 меньше диаметра d входного отверстия на 5...10 мм. Плунжер 6 гидродомкрата 5 подвешен к верхней опорной плите 7 болтом 8, ввернутым в плунжер 6. Головка болта 8 является также центрующим элементом. Головка болта 8 работает на смятие и передает всю силу, развиваемую гидродомкратом 5 и его усилителем на поддомкрачиваемую конструкцию.
Верхняя опорная плита 7 соединена с соплом 1 стойками 9. Стоек 9 не менее трех штук. Гидродомкраты 5 соединены маслопроводами 10 с пультом управления (не показано) и с насосной станцией (не показано), работающей в статическом или пульсирующем режиме.
Усилитель грузоподъемности гидродомкрата установлен на распределительную плиту 11. Плита 11 выполнена, например, из ковкого чугуна и армирована в растянутой зоне арматурой периодического профиля. Плита 11 передает воздействия гидродомкрата 5 и усилителя его грузоподъемности на грунтовое основание 12.
На усилитель грузоподъемности гидродомкрата надето стальное кольцо 13, предотвращающее растекание рабочего тела и обеспечивающее увеличение рабочего хода плунжера гидродомкрата 5. Стальное кольцо 13 соединено с плитой 11.
Усиление грузоподъемности гидродомкрата основано на том же законе физики, который используется в гидродомкрате. Увеличение грузоподъемности гидродомкратов зависит от диаметра d плунжера, создающего давление масла и диаметра D плунжера, производящего поддомкрачивание. Увеличение грузоподъемности пропорционально квадрату отношения диаметров K=(D/d)2 (силы трения при использовании масла ничтожно малы).
В нашем случае в качестве рабочего тела используется пластичное рабочее тело: глинощебень, глиношлаковый раствор, глинопесчаный раствор.
То есть значение угла внутреннего трения у этих материалов снижено пластификатором, например глинистой пульпой, сульфитоспиртовой бардой и т.п. до ϕ=10...12°.
Осуществление изобретения. Усилитель грузоподъемности гидродомкрата был реализован на практике. В химическом цехе ТЭЦ-1 в г.Пензе возник крен химического реактора 7-8°. Для восстановления проектного положения химического реактора был использован усилитель грузоподъемности гидродомкрата. Реактор опирался на бетонный пол посредством трех полых опор коробчатого сечения, выполненных из швеллеров 20. Эти опоры были значительно повреждены коррозией в нижней части и требовали усиления.
Для восстановления проектного положения химического реактора были выполнены следующие работы. В наиболее просевшей опоре реактора было прорезано газорезкой окно коробчатого сечения из швеллеров 14. Через это окно была пропущена балка для двух усилителей грузоподъемности гидродомкратов (см. чертеж). В качестве рабочего тела используется щебень фракцией 10-15 мм. Для поддомкрачивания используется гидродомкрат грузоподъемностью 10 т. Сопла усилителя были заполнены рабочим телом полностью. К сожалению, применялся гидродомкрат не возвратно-поступательного действия, а автомобильный. Рабочее тело внедрялось в усилитель грузоподъемности поочередно до полной ликвидации крена реактора. Была развита подъемная сила 2000 гН (20 Т). После восстановления проектного положения нижняя часть опоры была защищена от повреждения коррозией антикоррозионным составом. После этого с учетам возможной некоторой осадки новой опоры было произведено дополнительное поддомкрачивание 10 мм и под опору подложена подкладка.
Рядом с усилителями были поставлены временные опоры. Зазор между подошвой опоры и полом был заполнен песком. Усилители грузоподъемности оказались зажатыми. Кольцо 13 было отсоединено от плиты. Между нижним торцом сопла и поверхности плиты имелся зазор. Используя шомпол, часть рабочего тела была выбита из-под сопла. Сопло опустилось и восстановленная опора включилась в работу, передавая всю опорную реакцию от реактора на основание.
Автоматизировано устройство работает следующим образом. Включают насосную станцию, внедряют фланцем гидродомкрата пластичное рабочее тело в сопло и увеличивают давление в сопле под фланцем гидродомкрата. Увеличивают давление масла и величину реактивной тяги F усилителя гидродомкрата и реактивной тягой поддомкрачивают усилитель гидродомкрата вверх. Включают обратный ход гидродомкрата, полностью разгружают его и подтягивают корпус вверх к опорной плите, передавая опорную реакцию конструкции через усилитель гидродомкрата. Добавляют в воронку пластичного рабочего тела, затекающего под опорный фланец гидродомкрата, вновь включают с пульта прямой ход гидродомкрата и внедряют пластичное рабочее тело в сопло. Циклы повторяют до полного исчерпания грузоподъемности гидродомкрата.
Источники информации
1. Нежданов К.К., Туманов В.А., Нежданов А.К., Кострыкин П.А. Узел соединения внецентренно сжатой колонны и способ восстановления проектной отметки фундамента и каркаса здания. Патентный документ RU 119942/03 (020769). 22.07.2002.
2. Нежданов К.К., Туманов В.А., Нежданов А.К. Узел жесткого соединения внецентренно нагруженной железобетонной колонны с фундаментом. Патент №2230155. Бюл. №16 10.06.2004.
3. Нежданов К.К., Туманов В.А., Нежданов А.К. Кострыкин П.А. Способ управления осадкой осевшего фундамента. Патент России №2230157. Бюл. №16, 10.06.2004.
4. Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений. Расчетно-теоретический. Редактор А.А. Уманский, М.: Стройиздат, 1960, с.1040.
5. Маслов Н.Н. Основы механики грунтов и инженерной геологии. «Высшая школа», М. 1968, 630 с.
6. Серенсен С. В. и др. Машины для испытания на усталость. Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, Москва, 1957 г., с.368.
7. Большой энциклопедический словарь. Председатель научно-редакционного совета А.М.Прохоров, М.: «Большая российская энциклопедия», 1998, с.1456.
8. Авторское свидетельство «Усилитель грузоподъемности гидродомкрата возвратно-поступательного действия». SU 1131823 А, В66F 3/28, 30.12.1984, 4 л.
Усилитель грузоподъемности гидродомкрата возвратно-поступательного действия, характеризующийся тем, что содержит заполненное пластичным рабочим телом расширяющееся книзу сквозное сопло, выполненную из ковкого чугуна и армированную стальной арматурой периодического профиля распределительную плиту с соединенным с ней и охватывающим по контуру выходное отверстие стального сопла с конусностью 2·α=100...80° стальным кольцом, при этом сопло соединено тремя стойками с верхней опорной плитой, к которой подвешен плунжер гидродомкрата и установлено на распределительную плиту с возможностью скольжения, а гидродомкрат оперт фланцем на пластичное рабочее тело в верхнем отверстии сопла и соединен маслопроводами с насосной станцией, действующей в статическом или пульсирующем режиме, и с пультом управления.
