УСТРОЙСТВО ПОДАЧИ РАСТЯНУТОГО ЭЛЕМЕНТА
TENSILE ELEMENT SUPPLY DEVICE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к устройству для использования при вставлении отдельных растянутых элементов, таких как арматурные пряди, в трубчатый канал. Такие трубчатые каналы, обычно известные как проходы, выполненные из пластика или металла, расположены в бетонных элементах, которые используются в многочисленных строительных работах. Изобретение также относится к соответствующей системе подачи растянутого элемента и к способу подачи растянутого элемента в трубчатый канал.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Растянутые элементы, такие как напрягаемые арматурные элементы, используются для устранения природной слабости бетона при натяжении. Способ предварительного напряжения бетона используется для изготовления балок, полов или мостов с более длинной протяженностью, чем протяженность, практичная с обычным железобетоном. Этот способ также был распространен на работы по строительству крупных конструкций, таких как баки, дамбы или конструкции для ядерной энергетики. Традиционный железобетон основан на использовании стальных усиливающих стержней (арматурных стержней) внутри залитого бетона. Напрягаемые арматурные элементы, обычно состоящие из растянутых кабелей, выполненных из арматурных прядей или стержней из высокопрочной стали, используются для обеспечения сжимающей силы, которая дает сжимающее напряжение на бетонный элемент для возмещения растягивающего напряжения, которое иначе бы испытывал бетонный элемент из-за приложенной нагрузки.
Напрягаемые арматурные элементы обычно составлены из множества проволок, прутков или арматурных прядей, причем арматурные пряди, к тому же, составлены из нескольких скрученных металлических проволок. Известные арматурные пряди, используемые в напрягаемых арматурных элементах, обычно составлены из металлических проволок, например из стальных проволок. В некоторых применениях эти проволоки скручены вместе и покрыты защитным наполнителем и обернуты в защитную оболочку из полимерного материала, который может быть выдавлен вокруг пучка скрученных вместе проволок.
Предварительно напряженный бетон в целом может быть получен тремя путями: бетон с предварительным натяжением и связанный или несвязанный бетон с последующим натяжением.
Бетон, предварительно напряженный посредством предварительного натяжения, получается посредством заливки бетона вокруг уже натянутых арматурных элементов. Этот способ производит хорошую связь между бетоном и арматурным элементом, причем бетон защищает арматурный элемент от коррозии и обеспечивает прямую передачу натяжения. Затем выдержанный бетон может приклеиться и привязаться к арматурным элементам, и, когда натяжение отпускается, сжимающее напряжение передается к бетону посредством связи. Тем не менее, этот способ требует крепких точек анкерного крепления, между которыми будет растянут арматурный элемент, и арматурные элементы обычно расположены по прямой линии. Для арматурных элементов не нужны проходы.
Бетон, предварительно напряженный посредством способа связанного бетона с последующим натяжением, содержит приложение сжатия после заливки бетона и процесса выдержки (на месте). Бетон заливается вокруг пластикового или стального прохода (часто изогнутого), чтобы следовать области, в которой иначе произошло бы натяжение в бетонном элементе. Комплект арматурных элементов подается через проход и заливается бетон. Арматурные элементы также могут быть поданы после заливки бетона. После того как бетон затвердел, арматурные элементы натягиваются посредством, например, гидравлических домкратов, которые отталкиваются от самого бетонного элемента. Когда арматурные элементы достаточно натянуты, согласно спецификациям конструкции, они заклиниваются на месте так, чтобы натяжение сохранялось после того, как домкраты будут убраны, и давление передастся к бетону через анкерные элементы. Наконец, после этого проход заполняется затвердевающим защитным наполнителем, таким как жидкий строительный раствор, для защиты арматурных элементов от коррозии и для обеспечения связи. Этот способ обычно используется для создания монолитных плит для строительства зданий и при строительстве различных типов мостов.
Несвязанный бетон с последующим натяжением отличается от связанного бетона с последующим натяжением предусмотрением арматурных элементов с постоянной свободой перемещения относительно бетона. Для достижения этого, согласно одному решению, каждый отдельный арматурный элемент или арматурная прядь покрывается слоем смазочного материала (обычно на основе лития) и покрывается пластиковой оболочкой, образованной в процессе выдавливания. Эти покрытые и покрытые оболочкой арматурные элементы либо помещаются непосредственно вовнутрь бетона или в качестве альтернативы вовнутрь прохода, который в итоге заполняется затвердевающим защитным наполнителем, таким как жидкий строительный раствор. В качестве альтернативы, не содержащие покрытия и оболочки арматурные элементы (такие же, как для связанного бетона с последующим натяжением, описанного выше) могут быть установлены внутри прохода, который затем может быть заполнен гибким защитным наполнителем, таким как консистентная смазка или воск, для предотвращения связывания.
В способах последующего натяжения часто возникают трудности при подаче растянутых элементов в проход. Операция подачи в целом выполняется посредством устройств подачи, специально разработанных для этой цели. Когда растянутые элементы отдельно подаются в проход, они обычно толкаются устройством подачи, также известным как толкатель арматурной пряди. Проходы могут быть очень длинными и изогнутыми. Особенно в этих ситуациях растянутый элемент может быть заблокирован внутри прохода. Это может быть очень проблематичным, особенно если существует защитная оболочка вокруг растянутого элемента. В этом случае, устройство подачи может повредить защитную оболочку при попытке протолкнуть заблокированный растянутый элемент дальше в проход. Растянутые элементы с поврежденной оболочкой склонны к коррозии до завершения заполнения прохода защитным наполнителем. К тому же, поврежденная оболочка может сделать невозможной замену этих растянутых элементов позже. Если защитная оболочка повреждается, то часто вся операция подачи растянутого элемента должна быть начата заново с растянутым элементом, имеющим неповрежденную защитную оболочку.
В DE 44 42 483 A1 описано решение для введения стальных усилительных стержней в обычную бетонную трубу. Согласно этому документу два или более стержней задвигаются в трубу одновременно между парами роликов фрикционных приводов. Положение каждого стержня в трубе определяется посредством датчика, который переключает блок управления, когда вставление завершено с длинами стержня, по меньшей мере равными заданной минимальной длине. Датчик может быть установлен у любого из двух концов трубы.
Задачей настоящего изобретения является решение проблем, обозначенных выше, относящихся к подаче растянутых элементов в проходы.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно первой особенности изобретения разработано устройство подачи растянутого элемента, как изложено в п. 1 формулы изобретения.
Таким образом, когда растянутый элемент встретил некоторое сопротивление, например стал заблокирован, операция подачи автоматически останавливается и, таким образом, можно избежать любого повреждения защитной оболочки растянутого элемента. Дополнительным преимуществом этого является то, что операцию подачи не нужно начинать полностью сначала. Когда подача остановлена после того, как было определено блокирование, растянутый элемент может быть немного или полностью вытащен обратно и затем операция подачи может быть продолжена. Таким образом, поскольку защитная оболочка не повреждена, следовательно, преимуществом этого является то, что растянутый элемент может быть защищен от коррозии. Это является особенно преимущественным для защиты от коррозии растянутого элемента во время периода времени, когда канал еще не заполнен защитным наполнителем, так как в этот период времени предварительно напряженный растянутый элемент особенно уязвим для коррозии из-за отсутствия защитного наполнителя.
Согласно второй особенности изобретения разработана система подачи растянутого элемента, как изложено в п. 10 формулы изобретения.
Согласно третьей особенности изобретения разработан способ подачи растянутого элемента в канал, как изложено в п. 16 формулы изобретения.
Другие особенности изобретения изложены в зависимых пунктах формулы изобретения, приложенных к этому документу.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Другие признаки и преимущества изобретения будут понятны из последующего описания неограничивающего иллюстративного варианта осуществления, со ссылкой на прилагаемые чертежи, в которых:
- Фиг. 1 представляет собой упрощенный вид сбоку в перспективе устройства подачи растянутого элемента согласно одному примеру настоящего изобретения; и
- Фиг. 2 представляет собой упрощенный вид сбоку в перспективе устройства подачи растянутого элемента согласно другому примеру настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее будет более подробно описан вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи. Идентичные функциональные и конструкционные элементы, которые появляются на разных чертежах, обозначены одинаковыми номерами позиции.
Фиг. 1 представляет собой упрощенный вид сбоку, на котором показано устройство 101 подачи растянутого элемента согласно первому примеру настоящего изобретения. Устройство подачи выполнено с возможностью подачи растянутых элементов 105, таких как арматурные пряди, отдельно в канал 103, такой как проход, расположенный, например, в бетонной конструкции. Растянутый элемент 105 толкается устройством 101 подачи в его продольном направлении в проход 103. Стрелкой A на Фиг. 1 обозначено направление перемещения растянутого элемента 105, когда он проходит через устройство 101 подачи. На этом чертеже растянутый элемент перемещается направо, когда он нормально подается в проход 103.
Растянутый элемент 105 может быть подан через проход 103 либо перед тем, как бетон будет заливаться вокруг прохода 103, или, в качестве альтернативы, арматурный элемент 105 может быть подан через проход 103 после этого, даже после того, как бетон затвердел. В одном конкретном примере, длина подачи составляет около 160 м на 367° горизонтальной круглой форме с вертикальным отклонением, достигающим 6 м. Между устройством 101 подачи и проходом 103 может находиться направляющее устройство для направления растянутого элемента 105 в проход 103.
Проход 103 может быть выполнен из стальной трубы, стального листа или термопластичного полимера, такого как полипропилен высокой плотности (high density polypropylene (HDPP)) или полиэтилен высокой плотности (high density polyethylene (HDPE)). Бетон, который не показан на чертежах, заливается вокруг прохода 103. Растянутый элемент, который подается вовнутрь бетонной структуры, может после этого быть подвергнут последующему натяжению и проход может быть заполнен жидким строительным раствором. В описанном ниже примере растянутый элемент 105 покрыт оболочкой, например, с HDPE или другим материалом (HDPP, эпоксидная смола). Оболочка позволяет достичь несвязанного последующего натяжения посредством заполнения прохода 103 жидким строительным раствором после того, как все растянутые элементы были протолкнуты через проход 103. Таким образом, благодаря оболочке, растянутые элементы 105 могут быть при необходимости заменены или повторно напряжены отдельно, даже после затвердевания жидкого строительного раствора. Растянутые элементы 105 также можно отслеживать. Покрытый оболочкой растянутый элемент 105 также может быть заполнен смазочным материалом, таким как консистентная смазка или другой, для уменьшения трения между растянутым элементом и оболочкой и для улучшения защиты от коррозии.
Покрытый оболочкой растянутый элемент 105 обычно намотан на катушку, или предварительно нарезан в зоне производства, или помещен в разматывающий инструмент, причем эта катушка не проиллюстрирована на чертежах, но на чертежах она была бы расположена слева от устройства 101 подачи. Из этой катушки растянутый элемент 105 может быть вытянут устройством 101 подачи, тогда как, в это же время, растянутый элемент 105 толкается в проход 103.
Устройство 101 подачи имеет средство 107 подачи растянутого элемента, которое в этом примере представляет собой ролики 107, покрытые мягким материалом, которые придавливаются к растянутым элементам 105. На Фиг. 1 показаны восемь роликов 107, два комплекта по четыре ролика 107, обращенных друг к другу на противоположных сторонах растянутого элемента 105. Ролики 107, которые обращены друг к другу, могут быть синхронизированными. Количество роликов, конечно же, не ограничено восемью. Ролики выполнены с возможностью перемещения вертикально на чертеже, как проиллюстрировано стрелкой В, чтобы могло быть отрегулировано давление, прилагаемое к растянутому элементу 105. Ролики 107 могут иметь канавку, которая помещается на растянутый элемент 105.
Устройство 101 подачи выполнено так, чтобы растянутый элемент 105 мог быть подан в это устройство с продольных концов (левый и правый концы на Фиг. 1) или с поперечной стороны (обнаженная сторона, видимая на Фиг. 1) устройства 101 подачи. Возможность вставления растянутого элемента 105 со стороны устройства 101 подачи также является полезным, поскольку устройство 101 подачи может быть расположено на половине пути расстояния продевания, например, в случае, когда оно используется для вертикальных перевернутых U-образных арматурных элементов. Таким случаем могут быть, например, седла моста и некоторые проекты сооружений для атомной энергетики. В этой ситуации одно из устройств 101 подачи может быть расположено высоко над уровнем земли и растянутый элемент 105 может быть подан в устройство 101 подачи из промежуточного положения вдоль растянутого элемента 105.
Ролики 107 приводятся двигателем, который не проиллюстрирован на чертежах. Этот двигатель может быть электрическим двигателем или гидравлическим двигателем. В случае гидравлического двигателя, он приводится гидравлическим насосом, который сам по себе может быть в действительности расположен физически в отдельном положении от устройства 101 подачи. Двигатель обеспечивает регулируемую мощность, чтобы сила (толкающая сила), прилагаемая роликами 107 к растянутому элементу 105, могла быть отрегулирована и, таким образом, скорость подачи растянутого элемента 105 также является регулируемой. Скорость подачи обычно лежит в диапазоне между 0,5 м/с и 12 м/с, и в некоторых применениях она составляет 7 м/с. Возможность иметь устройство 101 подачи и гидравлический насос отдельно позволяет иметь гидравлический насос на земле при толкании растянутых элементов 105 на более высоком уровне. Эффективность устройства 101 подачи остается такой же, например, с разницей высоты в 70 м между гидравлическим насосом и устройством 101 подачи. Устройство подачи имеет достаточно мощности, чтобы быть расположенным на некотором расстоянии от прохода 103. В этом случае используется специальный направляющий инструмент между устройством 101 подачи и входом прохода 103. Это может быть выполнено для расстояния до 50 м. Встроенный тормоз предотвращает обратное перемещение растянутого элемента 105. Устройство 101 подачи также может иметь соответствующие подъемные рымы или крюки для перемещения и поднимания.
На Фиг. 1 также показано средство 109 определения сопротивления и тормоза 111, которые выполнены с возможностью торможения растянутого элемента 105 при необходимости. Средство 109 определения (которое также может быть названо средством блокировки растянутого элемента или определения сопротивления) может быть или может не быть частью устройства 101 подачи. Средство 109 определения может быть расположено до или после устройства 101 подачи или непосредственно присоединено к двигателю или к одному из нескольких роликов 107. В примере, проиллюстрированном на Фиг. 1, средство 109 определения является частью устройства 101 подачи и расположено спереди средства 107 подачи, между проходом 103 и средством 107 подачи. Средство 109 определения может быть осуществлено несколькими способами.
Примерами разных средств 109 определения являются, например:
- средство определения скорости растянутого элемента, такое как оптический датчик или вращающееся колесо на растянутом элементе;
- датчик пика гидравлического давления в случае гидравлического двигателя;
- датчик силы тока в случае электрического двигателя;
- датчик вибрации;
- датчик ускорений.
Когда средство 109 определения определяет, что растянутый элемент 105 встретил заданное сопротивление, например был блокирован и, таким образом, остановился, тогда устройство 101 подачи останавливает толкание растянутого элемента 105. Преимуществом этого, например, является то, что может быть исключено какое-либо повреждение оболочки растянутого элемента 105 в устройстве 101 подачи. Остановка толкания также может быть включена, если средством определения скорости растянутого элемента определено замедление растянутого элемента. Таким образом, устройство 101 подачи имеет возможность автоматического выключения, когда встречено сопротивление. В традиционных толкателях арматурной пряди, если растянутый элемент останавливается в проходе и толкатель арматурной пряди продолжает толкание, это повредит оболочку. Тогда вся длина, которая была затолкнута в проход, будет потеряна. Таким образом, в настоящем изобретении возможность автоматического отключения, когда определено застревание или блокирование на пути перемещения растянутого элемента, дает важные преимущества.
Остановка толкания может быть осуществлена, например, посредством:
- отсечения расхода гидравлической энергии (например, масла) в случае гидравлического двигателя;
- отсечения электрической энергии в двигателе, выполненном с возможностью приведения средства 107 подачи, в случае электрического двигателя;
- включения тормозов 111 в устройстве 101 подачи; и
- отцепления растянутого элемента 105 посредством того, что устройство 101 подачи разжимает растянутый элемент 105.
Определение остановки растянутого элемента 105 и действие остановки устройства 101 подачи могут использовать различные средства, перечисленные выше, отдельно или в комбинации. Например, датчик скорости не нужен, если остановка растянутого элемента 105 основана только на датчике пика гидравлического давления или на датчике силы тока. Также, тормоза могут быть не нужны, если остановка толкания осуществляется только посредством отсечения гидравлической или электрической энергии. В одном примере, если используются тормоза и когда устройство 101 подачи собирается начать или заново начать толкание растянутого элемента 105, то устройство 101 подачи может быть выполнено с возможностью постепенного отпускания тормоза, когда давление, направленное к гидравлическому двигателю, приводящему ролики, превышает заданную величину. Как будет понятно специалисту в данной области техники, существует несколько возможностей по отношению к выбору средства определения и того, как остановить толкание растянутого элемента 105.
К тому же, устройство 101 подачи может быть выполнено так, чтобы в любом случае толкающая сила не могла повредить оболочку растянутых элементов 105. Крутящий момент двигателя может быть отрегулирован для подачи растянутого элемента 105 с желаемой скоростью.
Устройство 101 подачи может иметь следующие характеристики:
Скорость продевания: 3 скорости для операции вперед (медленная, средняя и быстрая, быстрая соответствует, например, 7 м/с) и 2 скорости (медленная, средняя) для операции назад;
Счетчик: Счетчик расстояния может быть установлен на головку толкания растянутого элемента, чтобы определять длину, которая была продета;
Автоматическая остановка: Автоматическая остановка может быть выполнена с возможностью включения, когда было продето некоторое расстояние растянутого элемента;
Толкающая сила: > 3500 Н;
Энергия: электрическая: 22 кВт, 64 А, 230 В или 400 В, три фазы;
Направление толкания: оба;
Рабочая температура: от -40°C до +60°C;
Дистанционное управление: работающее до определенного расстояния, например, 100 м.
Фиг. 2 представляет собой упрощенный вид сбоку, на котором показано устройство 101 подачи растянутого элемента согласно второму примеру настоящего изобретения. Устройство 101 подачи согласно этому примеру имеет такие же свойства, как устройство подачи согласно первому примеру. Конструктивно они также очень похожи. Единственным отличием является то, что вместо того, чтобы иметь отдельные ролики, которые толкают растянутый элемент 105, устройство подачи в этом примере оснащено двумя противоположными лентами, выполненными из мягкого материала, которые приводятся несколькими колесами.
Несмотря на то, что изобретение было подробно проиллюстрировано и описано на чертежах и в предшествующем описании, такое иллюстрирование и описание следует понимать как иллюстративное и примерное и не ограничивающее, и изобретение не ограничено описанным вариантом осуществления. Специалисту в данной области техники будут понятны и выполнимы другие варианты осуществления и изменения при осуществлении заявленного изобретения, на основании изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения.
В формуле изобретения, слово "содержит" не исключает другие элементы и этапы, и неопределенный артикль "a" или "an" (в документе на английском языке) не исключает множества. Сам факт того, что разные признаки изложены в отдельных друг от друга зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что комбинация этих признаков не может быть использована с преимуществом. Любые номера позиций в формуле изобретения не следует понимать как ограничивающие объем изобретения.