Установка для забивки свай под водой Советский патент 1980 года по МПК E02D7/02 

1

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для забивки строительных элементов под водой.

Известно устройство для--забивки свай, включающее ударник и привод в виде электроиндукционного устройства ц .

Недостатком такого устройства является то, что работа его в водной среде неэффективна ввиду большого сопротивле- ,д кия воды движению ударника.

Известна установка для забивки свай : под водой, включающая мачту с основанием и направляющими, подвижно установленный в направляющих и заключенный ,5 в герметичный модуль ударник с приводом в виде дизельного двигателя, систему охлаждения, башмак с наголовником{2.

Недостатком такого устройства является пониженная техническая, эксплуа- jQ тационная и экономическая эффект шность ввиду того, что при забивке свай под водой, особенно на значительных глубинах, осложняется подача топлива и воздуха к двигателю привода, требуются специальные дорогостоящие высокопрочные шланги, часть мощности двигателя теряется на очистку цилиндра от отработанных газов в связи со значительньгм сопротивлением воды.

Цель изобретения - повышение производительности .

Указанная цель достигается тем что установка для забивки свай под водой, включающая мачту с основанием и направляющими, подвижно установленный в направляющих и заключенный в герметичный кожух ударник с приводом и системой охлаждения, бащмак с наголовником, снабжена тиристорньтм реверсивным коммутатором, преобразователем частоты с утфавляющим устройством, программным механизмом и бесконтактными датчиками экстремальных положений ударника, при этом привод ударника вьтолнен в виде линейного асинхроншэго двигателя, индуктор которого подключен к сети через последовательно подсоединенные тиристорный реверсивный коммутатор, преобразователь частоты с утфавляющим устройством и программный механизм, причем выводы последнего и выводы тиристорного коммутатора соединены с бесконтактными датчиками экстремальных положений ударника, а основание мачты выполнено в виде герметичного резервуара к башмак соединен с индуктором через эластичную диафрагму. На фиг. 1 изображена установка, общий вид; на фиг. 2 - ударник с приводом разрез; на фиг. 3 - функщюнальная схем системы управления приводом.

Установка содержит мачту 1 с основанием 2, выпо}шенным в виде герметзиного резервуара, и с направляющими 3, ударник 4, башмак 5, эластшгную диафрагму 6, натголовнлк 7 сваи с меха шзмом 8 зажима, палец 9 крепления наголовника, в виде линейного acifflxpoHHor двигателя (ЛАД) электропривод 10 с индуктором 11,корпус 12 и щуктора с роликами 13 систему 14 охлаждения с каналами 15, герметичный модуль 16, направляющую 17 ударника с кольцом 18, амортизатор 19, регулируемый преобразователь 2О частоты перемешюго тока, управляющее устройство 21 преобразователя частоты, тиристорный реверсивный коммутатор 22, программный механизм 23 взаимосвязанного изменения частоты инапряже шя, бесконтактные, например электромагнитные, датчики 24 и 25 экстремальных положетшй ударника и привода.

Ударник 4 по образующей поверхност покрыт слоем материала с высокой электропроводностью, например меди, и является одновременно втор1гчным элементом линейного асинхронного двигателя 1О. Башмак 5 вмонтирован в диафрагму 6 и вместе с ударником 4 заключен в герметичный модуль 16.

Индуктор 11 подключен к сети трехфазного переменного тока { U ) через тиристорный реверсивный KOMJ/iyTaTop 22 регуллруамый преобразователь 20 частоты переменного тока с управляющим устройством 21 и программным механизмом 23 взаимосвязанного изменения частоты и напряжения. Входы программного механизма 23 взаимосвязанного изменения напряжения и частоты и тиристорного реверсивного коммутатора 2 соединены с бесконтактными датчиками 24 и 25 экстремальных положештй ударш-ша.

Каналы 15 системы 14 охлаждения выполнены с открытыми торцами в направлении действия ударника.

Для забивки сваи под водой наголовник 7 с помощью механизма 8 зажима закрепляется на головке сваи 26. Резервуар основания 2 мачты 1 заполняется водой и с помощью каната, закрепленного аа кольцо 18, установка со сваей погружается на дно водоема. Обосж вав шись на дне, мачта 1 одновременно обеспечивает требуемую установку сваи 26.

При подключении к сети трехфазного электрического тока ( ) ток с выхода через статический преобразователь частоты поступает в обмопси индуктора 1 вызывая бегущее вдоль вторичного элемента ЛАД - ударника 4 магнитное поле которое индуктирует в ударнике электродвижущую силу, вызывающую появление в нем электрических токов. Взаимодействие этих токов с магнитным потоком индуктора вызывает перемещетае ударника 4 вдоль направляющей 17. После подъема вверх остаточная энергия ударника 4 гасится амортизатором 19. При ходе вниз сила удара ударника 4 передается через-бащмак. 5 и наголовник 7 свае 26, загоняя ее в грунт. Синхронно с погружением сваи 26 в грунт опускается электропривод Юс ударником 4 и башмаком 5, при этом ролики 13 к дорожки 3 обеспечивают требуемое направлеш1е перемеще шя.

Заключение ударника 4 к бащмака 5 в герметичный модуль 16 значительно снижает сопротивление движению ударника и повыщает скорость забивки сваи.

В связи с тем, что привод 10 вьшолнен в виде линейного асинхронного двигателя, существенно облегчается, подвод энергии к нему {с помощью электроприводов) , повышается общая техническая, эксплуатационная и экономи11еская эффективность всей установки.

При достижения ударником 4 крайнего верхнего положения он., перекрывая датчик 24, через тиристорный реверсивный коммутатор 22 меняет порядок чередования фаз тока, в связи с чем направлен электромагнитной силы, действующей на ударник, меняется на противоположное. Т.е. при подключении индуктора к электросети через тиристорный реверсивный

коммута7ч р, соединенный с датчиками экстремальных положений ударника, электропривод обеспечивает не только подъем ударника, но и за счет принуднтель.ного разгона дополняет силу тяжести ударника при его падении, повышая этим силу и энергию удара. При соединении башмака 5 с корпусом 12 индуктора через эластичг ую диафрагму 6 часть энергии отдачи после удара по башмаку пог.лошается диафрагмой, т.е. такое исполнение снижает силу отдачи на индуктор. Подключение индуктора 11 к электро сети через регулируемый преобразовател 20 с управляющим устройством 21 позволяет устанавливать оптимальные энергию и частоту ударов ударника 4, соответствующие прочности грунта, т.е. обеспечивает получение максимально возможной производительности на всех видах грунтов. Напряжение U подаваемое на вход управляющего устройства 21, позволяет устанавливать максимальное значение напряжения и частоты на выходе регулируемого преобразователя 20 частоты переменного тока; Так, при увеличении и увеличиваются максимальные значения напряжения и частоты на выходе регулируемого преобразователя 2О, в результате чего увеличивается скорость, до которой будет разгоняться ударник в условиях принудительного разгона при рабочем ходе, вниз, и, следовательно, увеличивается энергия ударов. С помощью программного механизма 23взаимосвязанного изменения частоты и напряжения, соединенного с датчиками 24и 25 экстремальных положений ударншса 4, обеспечивается оптимальное изменение скорости перемещения ударника в процессе рабочего цикла, т.е. снижение его скорости при приближении к верх нему положению и плавное нарастание в начале подъема, а также спускания. С целью уменьшения потерь энергии в ударнике 4 и индукторе 11 ускорение ударника при ходе вверх и вниз происходит при плавном повышении напряжения и частоты на выходе преобразователя частоты; для обеспечения постоянства силы, действующей на ударник, регулирование производится при постоянстве отношения напряжения к частоте на выходе статического преобразователя 20 частоты. Программный механизм 23 позволяет изменять также время нарастания напря жения и частоты на выходе преобразоват ля частоты до устйновленных максималь426ных значений , в связи с чем можно регушфовать частоту ударов ударшпса 4. Покрытие поверхности ударника слоем материала высокой электропроводности, например меди, увеличивает силу тяги, действующую на ударник, ввиду снижения его электрического сопротивления. Система 14 охлаждения электропривода, вьтолненная открытой, делает возможным поступление окружающей воды в каналы 15. В связи с тем, что каналы 15 выполнены с открытыми торцами Б направлении отдачи корпуса 12 индуктора, явление отдачи используется для периодической подачи новых порций воды в каналы в направлении, указанном стрелками К (см. фиг.2) , т.е. обеспечена автоматическая Ц1фкул5пшя воды в системе охлаждения. По завершении набивки сваи 26 воздействуют на механизм 8 зажима и, освободив наголовник 7 сваи, канатом поднимают установку на поверхность води. Удалив воду из резервуара основания 2 вышки, обеспечивают устройству плавучесть. Таким образом, установка для забивки свай под водой обладает готовностью к пуску независимо от глуб1шы водоема и твердости грунта, стабильностью и простотой регул1фовки энергии удара, возможностью получения регулируемой частоты ударов. Использование в установке близких, к оптимальным законов взаимосвязанного управления частотой и напр5гжеш5ем электропривода позволяет существенно снизить потери энергии как в первичном, так и вторичном элементах линейного асинхронного двигателя, повысив тем самым энергетические показатели установки. Формула изобретения Установка для забивки свай под водой, включающая мачту с основанием и направляющими, подвижно установленный в Направл$пощих и заключенный в герметичный кожух ударник с приводом и системой охлаждения, башмак с наголовником, отличающаяся тем, что, с целью повьш1ения производительности, она снабжена тирнсторным реверсивным коммут тором, преобразователем частоты с управл1пощим устройством, программным механизмом и бесконтактными датчиками экстремальных положений ударника, при

этом привод ударника вьшолнен в виде линейного асинхронного двигателя , индуктор которого людключен к сети через последовательно подсоединенные тиристорньгй реверсивный коммутатор, преобра|зователь частоты с управляющим устройством и программный механизм, причем выводы послейнего и вьтоды тиристорного коммутатора соединены с бесконтактными датчиками экстремальных положегай ударника, а оснЬвание мачты вьтопнено в виде герметичного резервуара я башмак соединен с индуктором через эластичную диафрагму.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 379375, кл. В 25 D 13/ОО.

2.Патент Японки № 48-5921, кл. 86 (3) А 211, опублик, 1973.

а

.5

и.

25