УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

Полезная модель относится к области электротехники и предназначена для утилизации старых или бракованных цилиндрических железобетонных изделий (ЖБИ), имеющих внутренние полости, например, опор контактной сети или пустотелых железобетонных столбов.
Известен способ механического разрушения ЖБИ, заключающийся в том, что ЖБИ подвергаются механическому сдавливанию или ударам до отделения бетона от арматуры. (Б.В. Гусев, В.А. Загурский. Вторичное использование бетонов. - М.: Стройиздат, 1988 г.). Конечный продукт: щебень и смятая арматура пригодная лишь в металлолом. Цена такого лома в несколько раз ниже цены деловой арматуры.
Известен электроимпульсный способ и устройство для разрушения железобетонных изделий. (RU 2397814 C2, 28.08.2010). Способ разрушения железобетонных изделий, имеющих внутреннюю полость, состоит в том, что разрушаемое изделие погружают в воду и подвергают его воздействию явлений, сопровождающих электрический разряд, при этом неподвижный рабочий электрод размещают в полости изделия, а в качестве второго используют заземленный арматурный каркас и производят поступательное перемещение полого изделия относительно рабочего электрода и вдоль его продольной оси, а в ходе перемещения перерезают поперечную арматуру и раздвигают продольную.
Основным недостатком устройства по способу является то, что при разряде на арматуру ЖБИ разрушение бетона происходит вблизи от разряда, размеры разрушения составляют примерно 50-80 мм. Следовательно, при больших габаритах цилиндрических труб, диаметром 150-500 мм, способ становится неэффективен.
Кроме того, требование перемещения ЖБИ, вес которого составляет 600-1000 кг, с одновременным разрезанием поперечной и раздвиганием продольной арматуры представляется сложным и трудоемким процессом.
Наиболее близким к предложенной модели является способ и устройство для разрушения ЖБИ, имеющих внутреннюю полость (RU 2013116645 А, 20.10.2014). Устройство содержит технологическую ванну, заполненную водой с разрушаемым изделием, первый рабочий электрод, соединенный с высоковольтным полюсом импульсного генератора и частично погруженный в заполненную водой полость разрушаемого изделия, а в качестве второго электрода служит заземленный арматурный каркас, Устройство также содержит средства для взаимного перемещения первого рабочего электрода и разрушаемого изделия. Для более эффективного разрушения габаритных изделий устройство дополнительно содержит третий рабочий электрод, размещенный над изделием и средства перемещения третьего электрода по внешней поверхности изделия, совмещая с вращением изделия, что позволяет разрушать цилиндрические ЖБИ. При этом производится чередование электрических разрядов с первого и с третьего электрода на арматуру.
Недостатком известного устройства является сложность конструкции, в которой для равномерного разрушения изделий применяется трех электродная система и специальные средства, обеспечивающие вращение самого изделия, в случаях разрушения цилиндрических изделий.
Недостатками также являются:
- может реализоваться ситуация замыкания рабочего электрода на арматуру, в этом случае доля выделенной электрической энергии в разрядном промежутке (между рабочим электродом и арматурой) близка к нулю и разрушения бетона не происходит;
- при больших межэлектродных зазорах, когда электрическая прочность превышает величину приложенного напряжения генератора реализуется режим холостого хода, эффект разрушения так же нулевой.
- при электрическом разряде на арматуру ЖБИ разрядные токи, величина которых достигает десятков кА, протекают по элементам конструкции устройства, тем самым вызывают гальванические помехи, проникающие в сети питания установки и соседствующего электротехнического оборудования, вызывая аварийные ситуации.
- наличие третьего электрода и высоковольтной шины, через которую происходит подключение третьего электрода к генератору импульсов тока, образует большой электрический контур, излучающий во время работы электромагнитные поля, создающие электромагнитные помехи широкого частотного диапазона и большой мощности, представляющие опасность для электронных приборов бытового и технического назначения в радиусе 500 м.
Задачей заявляемой полезной модели является упрощение конструкции устройства для разрушения цилиндрических железобетонных изделий, при повышении производительности и снижении его энергоемкости.
Техническим результатом полезной модели является повышение равномерности разрушения бетона. Дополнительным техническим результатом является предотвращение замыкания рабочего электрода на арматуру, устранение возможности режима холостого хода генератора, а также устранение причин, вызывающих возникновение электромагнитных и гальванических помех.
Указанная задача и технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в известном устройстве для разрушения железобетонных изделий, имеющих внутреннюю полость, содержащем технологическую ванну с разрушаемым изделием, заполненную водой, систему разрядных электродов, размещенных в полости изделия и соединенных с высоковольтным генератором импульсов тока, средства для перемещения электродов, согласно полезной модели, электродная система, выполнена в виде двух коаксиально расположенных электродов, между которыми производится разряд. Коаксиальная электродная система закреплена на конце подающей металлической трубы, которая служит для продольного перемещения электродов относительно изделия, и подсоединена с помощью коаксиального кабеля к генератору импульсов тока. При этом коаксиальная электродная система отделена от металлической трубы диэлектрической вставкой, обеспечивающей отсутствие между ними электрического контакта.
Кроме того, коаксиальный кабель, соединяющий электроды с высоковольтным и низковольтным полюсами генератора импульсов тока проходит внутри подающей металлической трубы.
Кроме того, разрядный контур устройства отделен от зарядного контура генератора импульсов тока индуктивностью, обеспечивающей защиту высоковольтного источника питания от гальванических высокочастотных наводок, возникающих в разрядном контуре.
Кроме того, разрушаемое изделие размещено в специальную кассету, вместе с которой расположено под углом к горизонту 8°÷18°.
Кроме того, дно ванны расположено также под углом к горизонту 8°÷18°.
Благодаря тому, что электрический разряд происходит исключительно между коаксиальными электродами, размещенными внутри полого цилиндрического изделия при заданном напряжении, упрощается процесс разрушения, который не зависит от толщины слоя бетона и воды, исключаются режимы холостого хода и короткого замыкания, т.к. разряд всегда происходит на заданном напряжении, и тем самым снижается энергопотребление устройства и увеличивается ресурс элементов генератора импульсов тока.
Благодаря тому, что система электродов отделена от подающей металлической трубы диэлектрической вставкой, следовательно, от элементов конструкции и арматуры, разрядный ток протекает по коаксиальному кабелю, что значительно уменьшает индуктивность разрядного контура, а это увеличивает энерговклад в разряд и эффективность разрушения изделия, а также уменьшает гальванические помехи.
Благодаря тому, что коаксиальный кабель, соединяющий электроды с высоковольтным и низковольтным полюсами генератора импульсов тока, проходит внутри подающей металлической трубы, он защищен от механических повреждений и воздействия ударной волны.
Благодаря тому, что разрядный контур устройства отделен от зарядного контура генератора импульсов тока индуктивностью, обеспечивающей защиту высоковольтного источника питания от гальванических высокочастотных наводок, возникающих в разрядном контуре, что повышает надежность работы устройства в целом и элементов генератора импульсов тока в частности.
Благодаря тому, что разрушаемое изделие, размещено в специальную кассету, вместе с которой погружается в воду, и расположено под углом к горизонту 8°÷18° нет необходимости делать герметичный ввод в технологическую ванну для подающей трубы. Подающую трубу можно теперь вводить через край ванны, такая конструкция позволяет оперативно контролировать состояние электродной системы, что необходимо делать постоянно во время работы, и производить ремонт или замену элементов электродной системы не в воде, а на воздухе, что значительно удобнее и сокращает время ремонта. Отпадает необходимость делать герметичный ввод, который также как и ЖБИ подвергается сильному механическому воздействию ударных волн и является слабым узлом конструкции.
Благодаря тому, что дно ванны располагается также под углом к горизонту 8°÷18°, упрощается устройство для удаления бетонных фрагментов трубы, образующихся в процессе ее разрушения.
Существо предложения поясняется устройством, представленным на фиг. 1.
Подлежащее разрушению цилиндрическое железобетонное изделие 1, имеющее внутреннюю полость, например, опора контактной сети, грузоподъемным механизмом помещается в кассету 2, представляющую собой решетчатую конструкцию, а затем опускается в технологическую ванну 3, заполненную водой 4. Система коаксиальных электродов 5 закреплена через диэлектрическую вставку 6 на конце подающей штанги 7 и соединена посредством коаксиального кабеля 8, проходящего внутри подающей штанги, с генератором импульсов тока 9. Подающая штанга совершает возвратно-поступательные движения с помощью механизма 10, закрепленного на направляющей ферме 11, приемный бункер 12 с помощью, например, виброконвеера 13 удаляет бетонные фрагменты. Разрядный контур устройства отделен от зарядного контура генератора импульсов тока индуктивностью 14.
При подаче или высоковольтных импульсов от генератора импульсов тока 9, происходит искровой разряд между коаксиальными электродами 5, который порождает ударную волну, что приводит к разрушению железобетонного изделия изнутри полости. При величине напряжения, достаточного для разрушения данного диаметра полого цилиндрического изделия 1, производится равномерная и полная очистки арматурного каркаса, т.к. разряд производится соосно разрушаемому изделию. Процесс разрушения начинается с удаленного конца изделия и продвигается пошагово к началу трубы. Мелкие фрагменты бетона сквозь решетку кассеты 2 падают на дно технологической ванны 3, откуда удаляются в приемный бункер 12 с помощью виброконвеера 13. После разрушения всей трубы кассета вместе с крупными фрагментами бетона и арматурой вынимается из технологической ванны и освобождается для следующей трубы подлежащей утилизации.
Электрический разряд в предложенной полезной модели всегда происходит между электродами коаксиальной электродной системы, при заданном напряжении, которое не зависит от толщины слоя бетона и воды. Это позволит избежать режимов холостого хода и короткого замыкания, что крайне отрицательно сказывается на ресурсе элементов генератора импульсов тока.
Все вышеперечисленное позволяет снизить энергозатраты на разрушение изделия, повысить производительность разрушения ЖБИ, улучшить качество очистки арматурного каркаса от бетона. Предложенная схема электрического соединения делает сам генератор импульсов тока более надежным, повышает его ресурс и электрическую совместимость с окружающим электронным и электротехническим оборудованием.