RU2318961C2 - Discharge device for cast-in-place pile production - Google Patents

Discharge device for cast-in-place pile production Download PDF

Info

Publication number
RU2318961C2
RU2318961C2 RU2005141698/03A RU2005141698A RU2318961C2 RU 2318961 C2 RU2318961 C2 RU 2318961C2 RU 2005141698/03 A RU2005141698/03 A RU 2005141698/03A RU 2005141698 A RU2005141698 A RU 2005141698A RU 2318961 C2 RU2318961 C2 RU 2318961C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrodes
electrode
insulation
outer electrode
inner electrode
Prior art date
Application number
RU2005141698/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005141698A (en
Inventor
Николай Сергеевич Соколов
Валентин Юрьевич Таврин
Валерий Алексеевич Абрамушкин
Original Assignee
Николай Сергеевич Соколов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Николай Сергеевич Соколов filed Critical Николай Сергеевич Соколов
Priority to RU2005141698/03A priority Critical patent/RU2318961C2/en
Publication of RU2005141698A publication Critical patent/RU2005141698A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2318961C2 publication Critical patent/RU2318961C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Disintegrating Or Milling (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)

Abstract

FIELD: construction, particularly to produce cast-in-place piles for constant and temporary foundation structure and artificial base building.
SUBSTANCE: device comprises capacitor bank connected with commutating discharge means. The discharge means have inner and outer coaxial electrodes and insulation arranged in-between. Electrodes have radial cuts. Inner electrode is made as stepped rod. Lower step of the rod has diameter exceeding that of upper one. Outer electrode is created as thick-walled pipe put on upper step of inner electrode so that space between electrodes is defined by lower end surface of outer electrode and surface of lower step formed in outer electrode and facing said end surface. Insulation extends over total cylindrical surface of upper step included in inner electrode.
EFFECT: improved pile reliability due to increased pile diameter by action application to hardening mortar to be poured in well in radial direction from well center, possibility to create charge sliding over insulation surface between accelerating electrodes.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при сооружении буронабивных свай постоянных и временных фундаментных конструкций и искусственных оснований.The invention relates to the field of construction and can be used in the construction of bored piles of permanent and temporary foundation structures and artificial foundations.

Буронабивные сваи широко применяются для усиления перегруженных оснований зданий и сооружений; строительства новых объектов вблизи с уже существующими объектами; усиление оснований существующих зданий в связи с реконструкцией или повышением эксплуатационных нагрузок; корректирование крена здания или отдельных фундаментов; противооползневая защита зданий; реконструкция и строительство в стесненных условиях внутри действующих объектов; усиление железнодорожных насыпей с нестабильным балластным шлейфом; строительство новых объектов в сложных грунтовых условиях.Bored piles are widely used to strengthen the overloaded bases of buildings and structures; construction of new facilities close to existing facilities; strengthening the foundations of existing buildings in connection with the reconstruction or increase of operational loads; correction of the building roll or individual foundations; landslide protection of buildings; reconstruction and construction in cramped conditions inside existing facilities; reinforcement of railway embankments with an unstable ballast train; construction of new facilities in difficult ground conditions.

Известно устройство для изготовления набивных свай, например устройство, осуществляющее ударное воздействие на твердеющий материал, представляющее собой разрядник, состоящий из электродов, подключенных высоковольтным кабелем через коммутатор к источнику электрической энергии - батарее конденсатора (патент на изобретение RU №2100525 МПК Е02D 5/34, 5/44).A device for the manufacture of printed piles, for example, a device that impacts on a hardening material, which is an arrester consisting of electrodes connected by a high-voltage cable through a switch to a source of electrical energy - a capacitor bank (patent for invention RU No. 2100525 IPC E02D 5/34, 5/44).

При этом для осуществления ударного воздействия батарея конденсаторов разряжается на излучающий промежуток (активно-индуктивную нагрузку), образованный двумя электродами, изолированными друг от друга диэлектриком с возможностью его пробоя по поверхности, для чего формируется скользящий разряд.At the same time, to carry out the impact, the capacitor bank is discharged to the emitting gap (active-inductive load), formed by two electrodes isolated from each other by a dielectric with the possibility of breakdown on the surface, for which a sliding discharge is formed.

Недостатком таких устройств является нестабильность процесса срабатывания, то есть пробоя промежутка, и недостаточная эффективность воздействия на твердеющий материал. Это обусловлено тем, что на твердеющий материал основное воздействие оказывает ударная волна, кинетическое воздействие которой незначительно за счет отрицательного влияния электродинамических сил на дуговую плазму, образуемую при пробое промежутка.The disadvantage of such devices is the instability of the response process, that is, the breakdown of the gap, and the lack of effectiveness on hardening material. This is due to the fact that the hardening material is mainly affected by the shock wave, the kinetic effect of which is insignificant due to the negative influence of electrodynamic forces on the arc plasma formed during the breakdown of the gap.

Все вышеуказанное ведет к большим затратам электроэнергии разрядной станции, к повышению зарядного рабочего напряжения или к увеличению количества накопительных конденсаторов.All of the above leads to high energy costs of the discharge station, to increase the charging operating voltage or to increase the number of storage capacitors.

Известны устройства, представляющие собой стенды для испытаний образцов и изделий на ударное воздействие сильных магнитных полей и плазмы (Лагутин А.С., Ожогин В.И. Сильные импульсные магнитные поля в физическом эксперименте. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 192 с.). Отчет «Рекомендации по применению буроинъкционных свай. М., 2001» (информационные письма ГУП НИИОСП №1-1025 от 19.11.99 и №38-345 от 15.03.01) Стандарт предприятия НИИОСП им. Н.М.Герсеванова Госстроя России СП 38-2-01, с помощью которых также осуществляется воздействие на какие-либо объекты, которыми в том числе могут быть и твердеющие растворы.Known devices that are stands for testing samples and products for the impact of strong magnetic fields and plasma (Lagutin A.S., Ozhogin V.I. Strong pulsed magnetic fields in a physical experiment. - M.: Energoatomizdat, 1988. - 192 p. .). Report “Recommendations on the use of injection piles. M., 2001 ”(information letters of State Unitary Enterprise NIIOSP No. 1-1025 of 11/19/99 and No. 38-345 of 03/15/01) Standard of the enterprise NIIOSP named after N.M. Gersevanova of the Gosstroy of Russia SP 38-2-01, with the help of which they also influence some objects, which can also be hardening solutions.

Кроме этого, известны стенды для испытания образцов и изделий на ударное воздействие плотной плазмы, в конструкциях которых используется метод кумуляции магнитного потока - «плазменный фокус Филиппова» (Сильные и сверхсильные магнитные поля и их применения: Пер. с англ. / Под ред. Ф.Херлаха. - М.: Мир, 1998. - 456 с., ил.).In addition, there are known stands for testing samples and products for the impact of a dense plasma, the designs of which use the method of cumulation of magnetic flux - “Filippov's plasma focus” (Strong and superstrong magnetic fields and their applications: Transl. From English / Ed. F .Herlakh. - M .: Mir, 1998 .-- 456 p., Ill.).

Однако такие конструкции не позволяют реализовать ударное, объемное, направленное воздействие плотной плазмы на объект с устойчивой высокой надежностью и повторяемостью процесса.However, such designs do not allow the realization of shock, volumetric, directed action of a dense plasma on an object with stable high reliability and repeatability of the process.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является устройство для ударного воздействия на какое-либо тело, которым может быть и твердеющий раствор, содержащее батарею конденсаторов, коммутирующий разрядник, внешний и внутренний коаксиальные электроды с межэлектродным пространством и изоляцией между ними, причем внешний электрод выполнен в верхней части в виде полого полушара, внутренний - в виде полого усеченного конуса, при этом межэлектродное пространство сужено в направлении к фокальной точке в радиальном и аксиальном измерениях, а в электродах выполнены радиальные прорези, батарея конденсаторов подсоединена к электродам симметрично и аксиально (патент на изобретение RU №2196972, С 1, МПК 7 G 01 №3/317, G01М 7/08, от 25.04.2001).The closest in technical essence to the claimed invention is a device for impact on any body, which may be a hardening solution containing a capacitor bank, a switching arrester, external and internal coaxial electrodes with interelectrode space and insulation between them, and the external electrode is made in the upper part in the form of a hollow hemisphere, the inner - in the form of a hollow truncated cone, while the interelectrode space is narrowed towards the focal point in the radial and axial measurements, and radial slots are made in the electrodes, the capacitor bank is connected symmetrically and axially to the electrodes (patent for invention RU No. 2196972, C 1, IPC 7 G 01 No. 3/317, G01M 7/08, dated 04.25.2001).

В этом устройстве происходит радиальный, скользящий, направленный к центру поверхностный разряд, при котором образующаяся дуговая плазма (плазменный шнур) ускоряется электродинамическими силами, сжимает магнитный поток с последующим синхронным ускорением в аксиальном направлении до схлопывания в фокальной точке, что позволяет осуществлять направленное ударное воздействие на тело. Использование такого устройства позволяет осуществлять равномерное воздействие плазмы на объект, которым может быть и твердеющий раствор.In this device, a radial, sliding, center-directed surface discharge occurs, in which the resulting arc plasma (plasma cord) is accelerated by electrodynamic forces, compresses the magnetic flux, followed by synchronous acceleration in the axial direction, before collapse at the focal point, which allows directed impact on body. The use of such a device allows a uniform plasma effect on the object, which may be a hardening solution.

Однако известное устройство не позволяет осуществить направленное воздействие дуговой плазмы на объект в радиальном направлении от центра, а следовательно, не позволяет получить сваю диаметром, в достаточной степени большим, чем диаметр скважины, полученный после бурения. При этом твердеющий материал может быть в высокой степени уплотнен, что повышает прочность сваи. Однако достаточно надежная свая, имеющая диаметр больший, чем изготовленная предварительно скважина, заполняемая твердеющим раствором, не может быть получена.However, the known device does not allow the directed action of the arc plasma on the object in a radial direction from the center, and therefore does not allow to obtain a pile with a diameter sufficiently large than the diameter of the well obtained after drilling. In this case, the hardening material can be highly compacted, which increases the strength of the piles. However, a sufficiently reliable pile having a diameter larger than a prefabricated well filled with a hardening solution cannot be obtained.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение надежности изготавливаемой сваи за счет увеличения ее диаметра путем воздействия на твердеющий раствор, помещаемый в скважину в радиальном направлении от центра, для чего конструкция выполнена с возможностью формирования скользящего разряда на поверхности изоляции между ускоряющими электродами, синхронного ускорения дуговой плазмы между ними и образования ударной волны в радиальном от центра направлении. Вследствие этого происходит ударно-волновое кинетическим воздействие на твердеющий материал и на внешнюю образующую стенку скважины.The technical result of the claimed invention is to increase the reliability of the manufactured piles by increasing its diameter by acting on the hardening solution placed in the well in a radial direction from the center, for which the structure is configured to form a sliding discharge on the insulation surface between the accelerating electrodes, and synchronously accelerate the arc plasma between them and the formation of a shock wave in the direction radial from the center. As a result of this, a shock-wave kinetic effect occurs on the hardening material and on the external forming wall of the well.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для ударного воздействия, содержащем батарею конденсаторов, подсоединенную к коммутирующему разряднику с внутренним и внешним коаксиальными электродами с изоляцией между ними, и выполненными в них радиальными прорезями, внутренний электрод выполнен в виде ступенчатого стержня, нижняя ступень которого имеет больший диаметр, чем верхняя, а внешний электрод выполнен в виде толстостенной трубы, надетой на верхнюю ступень внутреннего электрода. При этом межэлектродный промежуток образован нижней торцевой поверхностью внешнего электрода и поверхностью ступени внешнего электрода, обращенной к этой торцевой поверхности, а изоляция размещена по всей цилиндрической поверхности верхней ступени внутреннего электрода.The specified technical result is achieved in that in the device for impact, containing a capacitor bank connected to a switching arrester with internal and external coaxial electrodes with insulation between them, and radial slots made in them, the inner electrode is made in the form of a stepped rod, the lower stage of which has a larger diameter than the top, and the outer electrode is made in the form of a thick-walled pipe, worn on the upper step of the inner electrode. In this case, the interelectrode gap is formed by the lower end surface of the outer electrode and the step surface of the outer electrode facing this end surface, and the insulation is placed along the entire cylindrical surface of the upper step of the inner electrode.

На фиг.1 и 2 приведена схема реализации заявляемого устройства, где 1 - внутренний коаксиальный электрод, состоящий из двух ступеней, в нижней части выполненный в виде конуса, 2 - внешний электрод, выполненный в виде толстостенной трубы, надетой на верхнюю ступень внутреннего электрода так, что межэлектродный промежуток образован нижней торцевой поверхностью внешнего электрода и поверхностью ступени внешнего электрода, обращенной к этой торцевой поверхности. Батарея конденсаторов С подсоединена к коммутирующему разряднику Р, соединенному с внутренним и внешним коаксиальными электродами. Изоляция 3 размещена между электродами и в межэлектродном пространстве 4, причем электроды выполнены с радиальными прорезями 5, а батарея конденсаторов подсоединена к электродам симметрично и аксиально.Figure 1 and 2 shows a diagram of the implementation of the inventive device, where 1 is an internal coaxial electrode, consisting of two stages, in the lower part made in the form of a cone, 2 - an external electrode made in the form of a thick-walled pipe, worn on the upper stage of the internal electrode so that the interelectrode gap is formed by the lower end surface of the outer electrode and the surface of the step of the outer electrode facing this end surface. A capacitor bank C is connected to a switching arrester P connected to the internal and external coaxial electrodes. Insulation 3 is placed between the electrodes and in the interelectrode space 4, and the electrodes are made with radial slots 5, and the capacitor bank is connected to the electrodes symmetrically and axially.

Радиальные, продольные прорези 5, выполненные в электродах, равномерно расположенные по окружности, разделяют электроды на 4 части. Продольных прорезей может быть выполнено больше - 8, 10 т.д. Изоляция между электродами прорезей не имеет. Толщина внешнего трубчатого толстостенного электрода (т.е. путь ускорения дуговой плазмы "а-с", равный участку "в-d") выбирается в зависимости от режимов работы батареи конденсаторов, от скорости ввода энергии в нагрузку dWco/dt, где Wco - электрическая энергия, запасенная в батарее конденсаторов; t - время разряда.Radial, longitudinal slots 5, made in the electrodes, evenly spaced around the circumference, divide the electrodes into 4 parts. Longitudinal slots can be made more - 8, 10 etc. The insulation between the electrodes has no slots. The thickness of the outer tubular thick-walled electrode (that is, the arc plasma acceleration path “a-c” equal to the “b-d” section) is selected depending on the operation of the capacitor bank, on the speed of energy input into the load dW co / dt, where W co is the electrical energy stored in the capacitor bank; t is the discharge time.

Нижняя часть внутреннего электрода выполнена в виде конуса с целью облегчения перемещения и внедрения излучателя в бетонную смесь.The lower part of the inner electrode is made in the form of a cone in order to facilitate the movement and incorporation of the emitter into the concrete mixture.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При разряде батареи конденсаторов С через коммутирующий разрядник Р разрядное напряжение прикладывается к межэлектродному промежутку 4. Наименьшей электрической прочностью в промежутке 4 обладает участок поверхности изоляции 3, расположенный в этом промежутке, по которой и проходит поверхностный скользящий разряд 6. Ввиду наличия радиальных прорезей 5, разделяющих электроды на отдельные секторы, скользящий разряд 6 происходит в каждой из секторов электродов одновременно и переходит в дуговую плазму 7. Опорные точки дуги плазмы перемещаются по поверхностям электродов 1 и 2 в промежутке 4 в радиальном направлении.When a capacitor bank C is discharged through a switching arrester P, the discharge voltage is applied to the interelectrode gap 4. The portion of the insulation surface 3 located in this gap, through which the sliding surface discharge 6 passes, has the least electric strength in the gap 4. electrodes into separate sectors, a sliding discharge 6 occurs in each of the sectors of the electrodes at the same time and passes into the arc plasma 7. The reference points of the displacement plasma arc It floats on the electrode surfaces 1 and 2 in the gap 4 in the radial direction.

При протекании разрядного тока I по электродам возникает электродинамическая сила F, ускоряющая дуговую плазму 7 за пределы электродной зоны. Ускорение происходит за счет «пандеромоторной силы» (по правилу «левой руки»). При этом для эффективной работы устройства должно выполняться условие: пробивное напряжение по поверхности изоляции между точками «а-в» меньше пробивного напряжения воздушного промежутка 4 между точками «с-d».When the discharge current I flows through the electrodes, an electrodynamic force F arises, accelerating the arc plasma 7 beyond the electrode zone. Acceleration occurs due to the "panderomotor force" (according to the rule of the "left hand"). Moreover, for the device to work effectively, the condition must be met: breakdown voltage on the insulation surface between points “a-c” is less than breakdown voltage of the air gap 4 between points “c-d”.

Таким образом за счет действия электродинамических сил дуговая плазма 7 синхронно ускоряется в направлении объекта воздействия, которым является твердеющий материал и стенки скважины. Синхронность образования и ускорения дуговой плазмы 7 реализуется путем обеспечения равных индуктивностей участков межэлектродных промежутков 4, а также выполнением радиальных прорезей, при этом образуется так называемый «индуктивный делитель»).Thus, due to the action of electrodynamic forces, the arc plasma 7 synchronously accelerates in the direction of the object of influence, which is the hardening material and the walls of the well. The synchronization of the formation and acceleration of the arc plasma 7 is realized by ensuring equal inductances of the sections of the interelectrode spaces 4, as well as by making radial slots, and the so-called “inductive divider” is formed).

Лидирование какого-либо плазменного образования затруднительно из-за увеличения индуктивности петли этого участка. Таким образом, плазма всех участков синхронно и одинаково ускоряется и подходит к крайним участкам межэлектродных промежутков «единым фронтом». Объект воздействия подвергается электродинамическому, кинетическому воздействию за счет ускоренной плазмы и действию ударной волны.Leading any plasma formation is difficult due to an increase in the inductance of the loop of this site. Thus, the plasma of all sections synchronously and equally accelerates and approaches the extreme sections of the interelectrode spaces with a “single front”. The object of exposure is subjected to electrodynamic, kinetic effects due to the accelerated plasma and the action of the shock wave.

Claims (2)

1. Устройство для ударного воздействия, содержащее батарею конденсаторов, подсоединенную к коммутирующему разряднику с внутренним и внешним коаксиальными электродами с изоляцией между ними, причем в электродах выполнены радиальные прорези, отличающееся тем, что внутренний электрод выполнен в виде ступенчатого стержня, нижняя ступень которого выполнена большим диаметром, чем верхняя, а внешний электрод выполнен в виде толстостенной трубы, надетой на верхнюю ступень внутреннего электрода так, что межэлектродный промежуток образован нижней торцевой поверхностью внешнего электрода и поверхностью нижней ступени внешнего электрода, обращенной к этой торцевой поверхности, а изоляция размещена по всей цилиндрической поверхности верхней ступени внутреннего электрода.1. A device for impact, containing a battery of capacitors connected to a switching arrester with internal and external coaxial electrodes with insulation between them, and the electrodes are made radial slots, characterized in that the internal electrode is made in the form of a stepped rod, the lower stage of which is made large diameter than the top, and the outer electrode is made in the form of a thick-walled pipe, worn on the upper stage of the inner electrode so that the interelectrode gap is formed neither It end surface of the outer electrode and the surface of the lower stage outer electrode facing to the end surface, and the insulation is placed over the entire surface of the upper-stage cylindrical inner electrode. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нижняя ступень внутреннего электрода выполнена конусообразной формы.2. The device according to claim 1, characterized in that the lower stage of the inner electrode is made conical in shape.
RU2005141698/03A 2005-12-29 2005-12-29 Discharge device for cast-in-place pile production RU2318961C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005141698/03A RU2318961C2 (en) 2005-12-29 2005-12-29 Discharge device for cast-in-place pile production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005141698/03A RU2318961C2 (en) 2005-12-29 2005-12-29 Discharge device for cast-in-place pile production

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005141698A RU2005141698A (en) 2007-07-10
RU2318961C2 true RU2318961C2 (en) 2008-03-10

Family

ID=38316439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005141698/03A RU2318961C2 (en) 2005-12-29 2005-12-29 Discharge device for cast-in-place pile production

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2318961C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU175576U1 (en) * 2017-08-04 2017-12-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) INSTALLATION FOR PRODUCTION OF BORED PILES

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU175576U1 (en) * 2017-08-04 2017-12-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) INSTALLATION FOR PRODUCTION OF BORED PILES

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005141698A (en) 2007-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bloess et al. The triggered pseudo-spark chamber as a fast switch and as a high-intensity beam source
US10760239B2 (en) In-situ piling and anchor shaping using plasma blasting
RU2318961C2 (en) Discharge device for cast-in-place pile production
Sack et al. Triggered Marx generators for the industrial-scale electroporation of sugar beets
WO2008088172A1 (en) Method of reinforcing ground
RU2605213C1 (en) Method of erection ramming design in soil
RU2295007C1 (en) Foundation and foundation construction method
RU195888U1 (en) DEVICE FOR JET CEMENT CEMENTATION
RU187270U1 (en) PULSE NEUTRON GENERATOR
RU2473738C1 (en) Method to erect bearing underground base
WO1999022900A1 (en) Apparatus and method for breaking solid insulator with electric pulse
RU2399111C1 (en) Explosive shaper of current pulse
Sampayan et al. Development of a compact radiography accelerator using dielectric wall accelerator technology
RU2388135C1 (en) Helical magnetic explosion generator
RU2358062C1 (en) Discharge switch for grouting piles
RU43887U1 (en) INSTALLATION FOR PUNCHED PILES AND ANCHORS
EP0481079A4 (en) Method and tool for producing a pile
KR100738938B1 (en) Piling method by pulse discharge technology
Martin et al. Pulsed microsecond high‐energy electron beam accelerator
RU2250957C2 (en) Cast-in-place pile forming method
RU2438206C1 (en) Explosive current circuit breaker
RU2396630C1 (en) Explosive current pulse shaper
WO1998007959A1 (en) Method and device for crushing material by discharging pulsed electric energy and method and device for generating high-voltage pulse
SU1685268A3 (en) Method for establishment of constructions of artificial foundations in soil
DE2454458B2 (en) High frequency plasma engine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20071230