Устройство для термического укрепления грунта Советский патент 1985 года по МПК E02D3/11 

ч

СП

4

11

Изобретение относится к укреплению грунтов при строительстве зданий и сооружений, в частности к устрой™ ствам для термического укрепления грунта с использованием электрического тока в качестве источника тепловой энергии.

Известно устройство для термического укрепления грунта, включающее герметизирующий элемент со спиральной нарезкой на наружной поверхности проходящий через него воздуховод и теплогенератор 1 3.

Создание в указанном устройстве высокотемпературного потока, связан- ного с необходимостью применения до- ,полнительного оборудования для хранения и подачи жидкого топлива, и недостаточно эффективное сжигание снижают эффективность закрепления грун- та.

Наиболее близким к -изобретению является устройство для термического грунта, включающее затвор, коак- сиально расположенный в нем возду- ховод-токопровод с выпускными отверстиями, установленньш на воздуховоде герметизирующий элемент, расположенный под ним электронагреватель, охватывающий его стакан и крепежные приспособления (23.

К недостаткам данного устройства относятся возможность резкого изменения внешней поверхности стакана при перестановке его по глубине скважины для последукяцего укрепления грунта, что вызывает деформирование стенки стакана, кроме того, воздух, проходя по воздуховоду-токопроводу, осуществляет перенос массы теила преимущест- венно в нижнюю часть, вызывая пере- грев нижней части нагревателя и стакана. Все это снижает надежность работы.

Цель изобретения - повьшение его надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для термического укрепления грунта, включающем затвор, коаксиально закрепленные на нем наружный и внутренний воздуховоды-токопроводы, выполненные в нижней части последнего отверстия, установленный на наружном воздуховоде герметизируюпшй элемент, расположенный под ним электронагреватель, охватывакяций его стакан и фиксирующие приспособления, стенка стакана выполнена в виде рав

42

номерно расположенных продольных стержней-токопроводов, объединенных в две электрически изолированные группы, герметизирующий элемент - в виде эластичной надувной оболочки из термостойкого материала, охватывающей наружный воздуховод, а внутренний воздуховод имеет расположенные в пределах эластичной оболочки дополнительные отверстия, причем нижние концы одной из групп стержней объединены, образуя направляющий конус.

При этом фиксирующие приспособления выполнены в виде электрически изолированных крестовин, расположенных между стержнями и внутренним воздуховодом в пределах стакана.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-В на фиг.1; на фиг.4 - разре з на фиг.1; на фиг.З - разрез Г-Г ria фиг.1.

Устройство для термического укрепления грунта имеет затвор 1 для герметизации устья скважины 2, прикрепленный к затвору 1 наружный воз- духовод-токопровод 3 с крьшкой 4, . на которой расположены патрубки 5 бокового ввода воздуха, манометр 6, контактная щина 7 и центральный воздуховод-токопровод 8 с контактной шиной 9 и муфта 10, термопары 11, которые фиксируются в крышке 4 посредством изолятора 12 и уплотнителя 13, внутренний воздуховод 14, соединенный с центральным воздуховодом 8, раз-™ деляющие воздуховоды 3 и 14 изоляторы 15, расположенные на нижнем конце

воздуховода 14 дополнительные отверстия 16, охватывающую наружный воздуховод 8 эластичную надувную оболочку

17 из термостойкого материала, например из резины, покрытой стеклолако- тканью, соединительные муфты 18 и 19, первая из которых установлена в разрезе воздуховода 14, прикрештенньй к

наружному воздуховоду 3 с п омощью муфты Етакан 20, стенка которого выполнена в виде равномерно расположенных продольных стержней-токопроводов 21, объединенных в две электрически изолированных группы, размещенный внутри стакана 20 электрический нагреватель 22 и установленные в нижней половине стакана распорные крестовины 23, фиксирующие стержни 21, нагреватель 22 и воздуховод 14, 3 Нижние концы одной из групн Стержней 21 ныполнены длиннее, чем кон1Ц 1 другон группы, и объединены между собой, образуя направляющий ко нус 24, а в нижней части воздуховода Hi выполнены основные выходные отверстия 25, которые расположены в местах примыкания крестовин 23. Устройство работает следующим образом, В скважину 2 через предварительно установленный затвор 1, герметизирую щий ее устье, опускаются одновременно наружный 3 и внутренний 14 возду- ховоды-токопроводы в сборе со стака- ном 20, который предварительно присоединяется к ним с помощью соединительных муфт 18 и 19 и направляется по стенкам скважины 2 конусом 24. В зависимости от глубины обжига воздуховоды 3 и 14 могут составляться из отдельных секций, которые монтируются комплектами и по глубине скважины фиксируются между собой изо ляторами 15. Через центральный патрубок 8 и воздуховод 14 у нагревателя 22 монтируется термопара 11, которая герметизируется муфтой 10, Одновременно через патрубки 5 и 8 подается сжа тый воздух. Затем автоматически на контактные шины 7 и 9 подается безопасное питающее напряжение, равное 36 Б, а по воздуховодам-токопро- водам 3 и 14 сжатый воздух. Сжатый воздух, проходя через воздуховод 3, поступает в оболочку 17 через отверстия 16, Оболочка 17, находдсь под избыточным давлением, расширяется и экранирует стенки скважины 2 в пределах своей длины. Таким образом, производится отсечение рабочего объема скважины и создание необходимого избыточного давления в нем в течение всего процесса обжига, /11агреватель 22 преобразует электрический ток в направленный поток тепловой энергии, который раскаляет рабочий объем и грунт в стенках сква жины в пределаос длины нагревателя до 800-1000 С, образуя таким образом . 544 технологическую зону для превращения сжатого воздуха в теплоноситель. Поток воздуха, выходящий из возп nvxoBona 3 омывает верхнюю часть нагревателя 22, а проходящий по воздуховоду 14 воздух распределяется по ходу движения через отверстия 25 и омывает нижнюю часть нагревателя 22, превращаясь в теплоноситель с температурой 600-900°С, Нагретый воздух, проникая под избыточным давлением в грунт, нагревает его до 400-900с, При этом грунт спекается, образуя прочный массив. Процесс обжига контролируется по показаниям манометра 6, термопары 11 и по величине расхода электроэнергии. Обжиг скважины 2 выполняется за- ходками в направлении снизу вверх. После обжига нижней заходки скважины 2 прекращается подача электроэнергии и сжатого воздуха. При падении избыточного давления, в скважине до О оболочка 17 принимает свое первоначальное нерабочее положение. Затем скважины 2 подготавливается для обжига следующей вьшерасположен- ной заходки за счет укорачивания наружного 3 и внутреннего 14 воздуховодов. После перестановки устройства обожженная часть скважины 2 тампонируется. Подача тампонажной смеси осуществляется под давлением по технологическому трубопроводу (не показан), которьй монтируется на обожженной части скважины 2 через воздуховод 14 и полую центральную часть нагревателя 22. После окончания тампони-г рования трубопровод демонтируется и процесс термического укрепления грунта повторяется. Предложенное устройство обеспечивает исключение возникновения в его элементах недопуеткких тепловых деформаций и улучшает распределение сжатого воздуха в скважине, что позволяет поддерживать в скважине более оптимальный тепловой режим и повышает долговечность его работы почти в два раза по сравнению с известным уст- ройстйом.

,т

.

фиг

21

а

Фиг.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА, включающее затвор, коаксиально закрепленные на нем. наружный и внутренний воздуховоды-токопроводы, выполненные в нижней части последнего отверстия, установленный на наружном воздуховоде герметизирующий элемент, расположенный под ним электронагреватель, ох- . ватываюпщй его стакан и фиксирующие приспособления, отлич ающее- с я тем, что, с целью повьшения его надежности, стенка стакана выполне- на в виде равномерно расположенных продольных стержней-токопроводов, объединенных в две электрически изолированные группы, герметизирующий элемент - в виде эластичной надувной оболочки из термостойкого материала, охватывающей наружньй воздзгховод, а внутренний воздуховод имеет расположенные в пределах эластичной .оболочки дополнительные отверстия, причем нижние концы одной из групп стержней объединены, образуя направляющий конус. 2. Устройство по п. Г, отлич аi :ю щ е е с я тем, что фиксирующие приспособления выполнены в виде (Л электрически изолированных крестовин, расположекных между стержнями и внутренним воздуховодом в пределах стакана.

21