ВЫСОКОВОЛЬТНАЯ ЭЛЕКТРОДНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНОГО РАЗРУШЕНИЯ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 1997 года по МПК B02C19/18 

Изобретение относится к области разрушения твердых непроводящих и полупроводящих материалов и может быть использовано для разрушения бетонных и железобетонных изделий электрическими разрядами.

Известен высоковольтный электрод, входящий в состав камеры для электроимпульсного дробления горных пород и руд [1]
Высоковольтный электрод состоит из металлического стержня, проходящего через трубку, которая жестко закреплена в изоляторе. К трубке крепится корпус шарнира. Стержень крепится в корпусе шарнира посредством двух конечных эластичных втулок, охватывающих стержень и размещенный в обойме с двойной конической поверхностью.

Основным недостатком данного электрода являются высокие удельные энергозатраты на разрушение бетонных и железобетонных изделий из-за того, что высоковольтный электрод всегда находится на определенном, заранее выставленном расстоянии, в то время как наибольшая эффективность процесса разрушения достигается при опускании высоковольтного электрода непосредственно на изделие.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому электроду является высоковольтная электродная система для электроимпульсного разрушения бетонных и железобетонных изделий [2] содержащая разрядный изолированный стержень, расположенный над ним привод и гибкий токопроводящий узел связи стержня с приводом, высоковольтный элемент; подключенный к выходу источника импульсных напряжений.

Недостатком этой системы при применении ее для электроимпульсного разрушения бетонных и железобетонных изделий является низкая надежность, слабая электрическая прочность. Это связано с тем, что известная система предназначена для разрушения электрогидравлическим способом при котором требуется напряжение высоковольтных импульсов в несколько раз меньше, чем при электроимпульсном способе.

Основной технологической задачей предложенного устройства является повышение надежности работы высоковольтной электродной системы.

Как показали результаты экспериментальных исследований, при использовании предлагаемой электродной системы перекрытий изоляции не происходит, а из-за отсутствия непосредственного контакта разрядного стержня с шиной приварки их друг к другу не наблюдается.

Поставленная задача достигается тем, что в высоковольтной электродной системе для электроимпульсного разрушения бетонных и железобетонных изделий, содержащий разрядный изолированный стержень, расположенный над ним привод и гибкий токонепроводящий узел связи стержня с приводом, высоковольтный элемент, подключенный к выходу источника импульсных напряжений, согласно предложенного решения, в верхней части разрядного изолированного стержня коаксиально с ним укреплено тороидальное кольцо, гальванически соединенное с этим стержнем, а высоковольтный элемент, имеет продольную форму длиной не более толщины разрушаемого материала и расположен параллельно разрядному изолированному стержню, причем наружный диаметр тороидального кольца составляет не менее 1,7 диаметра изоляции разрядного стержня, а расстояние от тороидального кольца до воды при опущенном на поверхность разрушаемого изделия изолированном стержне составляет не менее 0,8-0,9 выступающей над водой части этого стержня, а до высоковольтного элемента не более 2 см.

Внешний вид высоковольтной электродной системы приведен на чертеже.

Высоковольтный электрод состоит ив разрядного изолированного стержня 1, привода его перемещения 2, которые соединены между собой гибким токонепроводящим узлом связи 3. К верхней части стержня 1 коаксиально закреплено тороидальное металлическое кольцо 4, гальванически соединенное со стержнем 1. Высоковольтный элемент 5 подключен к выходу генератора импульсных напряжений (не показан). Стержень 1 может свободно перемещаться по направляющей 6. Разрушаемое железобетонное изделие 7 помещено в технологическую ванну 8, которая заполнена водой.

Высоковольтный электрод монтируется на изоляционном остове 9.

Устройство работает следующим образом, в технологическую ванну 8, заполненную водой, загружается изделие 7 и через отверстие А привода 2 подается сжатый воздух. Шток привода 2 опускается вниз и вместе с ним на изделие 7 опускается стержень 1. При этом расстояние между тороидальным кольцом 4 и высоковольтным элементом 5 составляет не более 2 см. Под действием импульсов высокого напряжения, проходящих по цепи: генератор импульсных напряжений высоковольтный элемент 5 воздушный промежуток тороидальное кольцо 4 стержень 1 изделие 7 ванна 8, по мере подачи импульсов под стержнем 1 происходит разрушение изделия 7, стержень 1 опускается вниз. После разрушения изделия под стержнем 1 последний опускается вниз, натягивая узел связи 3. При этом происходит увеличение расстояния между высоковольтным элементом 5 и кольцом 4, воздушный промежуток с 1-2 см увеличивается настолько, что перестает пробиваться. После этого сжатый воздух подается в отверстие Б привода 2 и электродная система возвращается в исходное положение.

Проведенные испытания предложенной высоковольтной системы подтвердили повышение надежности ее работы так, при подаче 150 импульсов от генератора импульсных напряжений с выходным напряжением 420 кВ и запасаемой энергией 14,7 кДж, перекрытия изоляции разрядного стержня не наблюдалось. При этом разрядный изолированный стержень располагался в 30 см от края ванны. Так же из-за отсутствия непосредственного контакта стержня 1 с высоковольтной шиной 5 исключена возможность их приварки друг к другу. В то же время при отсутствии тороидального кольца было зафиксировано 5 перекрытий изоляции из 150. При диаметре тороидального кольца равным 120 мм (при диаметре изоляции разрядного стержня 80 мм) и его креплении в верхней части разрядного стержня было зафиксировано 2 перекрытия изоляции из поданных 150 импульсов.

Изобретение может быть применено для разрушения бетонных и железобетонных изделий электрическими разрядами. Высоковольтная электродная система для электроимпульсного разрушения бетонных и железобетонных изделий содержит разрядный изолированный стержень 1, привод его перемещения 2, которые соединены между собой гибким токонепроводящим узлом связи 3. Высоковольтный элемент 5 подключен к выходу источника импульсных напряжений, причем к верхней части стержня закреплено тороидальное кольцо 4, наружний диаметр которого составляет не менее 1,7 диаметра изоляции разрядного стержня 1, а расстояние от тороидального кольца 4 до воды при опущенном на поверхность разрушаемого изделия разрядном изолированном стержне 1 составляет не менее 0,8-0,9 выступающей над водой части этого стержня, а до высоковольтного элемента 5 не более 2 см. 1 ил.

Высоковольтная электродная система для электроимпульсного разрушения бетонных и железобетонных изделий, содержащая разрядный изолированный стержень, расположенный над ним привод и гибкий токонепроводящий узел связи стержня с приводом, высоковольтный элемент, подключенный к выходу источника импульсных напряжений, отличающаяся тем, что в верхней части разрядного изолированного стержня коаксиально с ним укреплено тороидальное кольцо, гальванически соединенное с этим стержнем, а высоковольтный элемент имеет продольную форму длиной не более толщины разрушаемого материала и расположен параллельно разрядному изолированному стержню, причем наружный диаметр тороидального кольца составляет не менее 1,7 диаметра изоляции разрядного стержня, а расстояние от тороидального кольца до воды при опущенном на поверхность разрушаемого изделия изолированном стержне составляет не менее 0,8 0,9 выступающей над водой части этого стержня, а до высоковольтного элемента не более 2 см.