Устройство для термического укрепления грунта

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 11962441(22) Заявлено 13. 02. 81 (21) 3247096/29-33с присоединением заявки Мо -(23) ПриоритетОпубликовано 30. 09,82.Бюллетень Мо 36Дата опубликования описания 30,09.82 51 М Кп Е 02 О 3/11 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(5 СТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИГРУНТА тся к укреплеельстве зданийости к устройо укрепления прийутрь аклюпри Указанна что в устро метизирующи нарезкой на стакан, раз вод и элект стакан снаб нагреве кол мозубой нар нен с распо части прото теля, а воз О сиально расесеной Изобретение относи1нию грунта при строити сооружений, в частнствам для термическоггрунта.Известно устройство для упрочнения грунта, включающее герметизирующий элемент со спиральной нарезкой по наружной поверхности и проходящий через него воздуховод для подачи в обжигаемую часть скважины горячего воздуха, предварительно нагретого на поверхности в специальных стационарных или передвижных нагревательных агрегатах 1 1.Недостаток этого устройства з чается в большой металлоемкости относительно низкой теплопередаче, что ограничивает возможность ее эффективного использования.Наиболее близким к йредлагаемому является устройство для термич кого укрепления грунта, включающе герметизирующий затвор со спираль нарезкой на наружной поверхности, стакан, размещенные в нем воздуховод и электрический нагреватель 1 23.Недостатком данного устройства является то, что конструктивное решение элементов подачи воздуха в скважину и его распределения в ней, а также электрического нагревателя, не обеспечивают в процессе обжига 5устойчивой и равномерной теплопередачи в основном из-эа изменения в процессе термического укрепления влажности и газопроницаемости грунта, что замедляет процесс укреплени а необходимость бурения скважины с умецьшающимся диаметром для закрепления устройства вызывает дополнительные трудозатраты, особенно необходимости его перемещения в укрепляемого массива грунта.15 Цель изобретения - интенсификация процесса и снижение трудоемкости эксплуатационного обслуживания,я цель достигается тем, йстве, включающем герй затвор со спиральнойнаружной поверхности, мещенные в нем воздухорический нагреватель, жен расширяющимся при ьцевым отсекателем с пряужной нарезкой и выполложенной в его верхней чкой для фиксации отсекадуховод - в виде коакположенных труб, внут 962441ренняя из которых размещена в электрическом нагревателе и пропущеначерез днище стакана, причем последнее имеет перфорацию.При этом нагреватель выполненв виде трубчатого экрана с винтообразно расположенными на нем нагревательными элементами и закрепленпри помощи. перфорированных дисковв наружной трубе воздуховода.На фиг1 изображено устройство,общий вид; на фиг.2 - разрез А-А нафиг.1.Устройство имеет герметизирующий раствор 1 со спиральной нарезкой на наружной поверхности, закрепленный при работе в устье скважины2, прикрепленную к затвору 1 наружную трубу 3 воздуховода с крышкой 4,на которой расположены патрубки 5,смотровой глазок 6, клеммы 7, соосно состыкованный с трубой 3 при помощи кронштейнов 8 стакан 9 с расположенной в его верхней части проточкой 10 для фиксирования на стакане 9 расширяющегося при нагреве кольцевого отсекателя 11 с прямозубойнаружной нарезкой 12, коаксиальнорасположенную в трубе 3 внутреннюютрубу 13, нижний конец которой пропущен через перфорированное днище 3014 стакана 9, охватывающий трубу 13трубчатый секционный экран 15 электрического нагревателя, нагревательные элементы 16 которого расположенывинтообразно на поверхности секций 35и перфорированные диски 17 для закрепления секций экрана 15 внутри наружной трубы 3 воздуховода.Устройство работает следующим образом. 40В скважину 2 через предварительноустановленный затвор 1 герметизирующий ее устье, опускаются наружная 3и внутренняя. 13 трубы воздуховода,к наружной трубе 3 при помощи кронштейнов 8 заранее прикрепляется ста 45кан 9,В зависимости от глубины обжигатрубы 3 и 13 могут составляться изотдельных секций, верхняя секция трубы 3 крепится к герметизирующему 50затвору 1 и плотно закрывается крышкой 4.На клеммы 7 крышки 4 подается безопасное напряжение, равное 36 В.1 оководами служат наружная 3 и внутренняя 13 трубы воздуховода, от которых электрический ток поДается на нагревательные элементы 16 Вна-.чале тепловой поток от элементов 16 разогревает стакан 9, перфорирован- О 0 ные диски.17,. секции экрана 15 и внутреннюю трубу 13, В процессе нагрева наружной трубы 13 происходит нагрев и кольцевого отсекателя 11, который изготовляется из специаль- б 5 ных материалов с заданным коэффициентом линейного расширения. Расширяясь при нагреве, он врезается в грунт прямозубой нарезкой 12, отсекая при этом рабочее пространство в скважине 2, что уменьшает тепловые потериСтакан 9, представляющий собой радиационный излучатель, который разогреваясь до температуры порядка 1100 С, воздействует на стенкиоскважины 2 лучистой энергией.Затем через патрубки 5 по наружной 3 и внутренней 13 трубам воздуховода в рабочее пространство скважины 2 подается поток сжатого воздуха, который омывает раскаленные элементы, нагревается и становится высокотемпературным теплоносителем, Далее воздух проникает в поры грунта, нагревая его до 600-900 С, в результате чего грунт нагревается и епекается, образуя прочный массив. Процесс обжига визуально контролируется через смотровой глазок 6.Обжиг скважины 2 осуществляется по этапам снизу вверх. После обжига нижней части скважины 2 прекращается подача электроэнергии и происходит охлаждение рабочего обаема скважины, конструктивных элементов устройства, находящихся в нем, а также обожженного грунтового массива. При охлаждении тепловой отсека- тель 11 принимает свое первоначальное положение.Затем скважина 2 подготавливается для обжига следующего участка за счет укорачивания наружной 3 и внутренней 13 труб, верхняя часть которых выполняется из отдельных стыкуемых участков.Процесс термического укрепления грунта повторяется. Но в начальный период по внутренней трубе 13 подается под давлением тампонажная смесь в обожженную часть скважины, а по наружной трубе 3 - сжатый воздух, который оттесняет возможные газообразования и испарения в поры грунта. После окончания тампонирования по трубе 3 снова подается в рабочее пространство скважины 2 дополнительный поток сжатого воздуха для усиления теплообмена.Благодаря выполнению устройства со сплошным стаканом в виде радиационной трубы и с воздуховодом в виде наружной и внутренней коаксиально расположенных труб улучшаются условия койвективного отбора тепла. Применение теплового отсекателя позволяет использовать для обжига буроф вые скважины постоянного по глубине диаметра, что сокращает трудоемкость буровых работ, а также работ по оборудованию, перестройке и демонта962441 формула изобретения аказ 7451/44 Тираж 709 Лодпи йаНИИ илиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектна жу устройства до 30 и продолжительность работ примерно на 25,1. Устройство для термического укрепления грунта, включающее герметизирующий затвор со спиральной нарезкой на наружной поверхности, стакан, размещенные в нем воздуховод и электрический нагреватель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью интенсификации процесса и снижения трудоемкости эксплуатационного обслуживания, стакан снабжен расширяющимся при нагреве кольцевым отсекателем с прямозубой наружной нарезкой и выполнен с расположенной в его верхней части проточкой для фиксации отсекателя, а воздуховодв виде коаксиально расположенныхтруб, внутренняяиз которых размещена в электрическом нагревателеи пропущена через днище стакана,причем последнее имеет перфорацию.2Устройство по п.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что нагреватель выполнен в виде трубчатого экрана с винтообразно расположенными10 на нем нагревательными элементами изакреплен при помощи перфорированных дисков в наружной трубе воздуховода.Источники информации,15 принятые во внимание при экспертизе1. Гончарова Л.В. Основы искусственного улучшения грунтов. М Издание МГУ, 1973, с.123-129.2, Авторское свидетельство СССРР 700593, кл. Е 02 Э 3/11, 1978,