23. Фундаменты и футеровка печей.

Фундаменты на естественном основании. Такие фундаменты бывают сплошные плитные (из железобетонных плит) и перекрестные (в виде решетки из железобетона, стали, а иногда из дерева). Площадь контакта фундамента с грунтом должна соответствовать нагрузке с учетом предполагаемого отпора грунта. Максимальный отпор (реактивное давление) грунта определяется экспериментально на основе принципов механики грунтов, и в государственных строительных нормах даются таблицы допускаемого отпора грунта для тех или иных географических зон. Фундамент должен быть правильно рассчитан на сопротивление изгибу и сдвигу. Подошва фундамента должна быть ниже максимальной глубины промерзания грунта, чтобы не сказывалось вспучивание грунта при замерзании. Безопасная глубина зависит от годовых колебаний температуры, от типа и диапазона вариаций местных грунтов и от нормального уровня подземных вод. Кроме того, иногда наблюдаются сезонные изменения объема глинистых грунтов, чего нельзя допускать под фундаментом, заложенным на естественном основании. В очень холодных регионах, например арктических, грунт промерзает на большую глубину и оттаивает лишь в верхнем слое толщиной 0,5-3 м. В таких условиях "вечной мерзлоты" необходим особый подход к строительству фундамента на естественном основании. Обычно предусматривается теплоизоляция между верхней частью сооружения и подошвой его фундамента, предотвращающая таяние подпочвы с последующим вспучиванием грунтового основания при повторном замерзании.

Плавучий фундамент. На глубоких пластах грунта с высокой сжимаемостью применяются расширенные сплошные фундаменты, которые поддерживают сооружение как бы "на плаву" в пластичном грунте. Если сплошной фундамент правильно спроектирован, то осадка и перекосы равномерно распределяются по всему сооружению и в верхней части сооружения не возникает серьезных деформаций. Считается, что сплошной фундамент будет плавучим, если его масса с учетом всех нагрузок примерно равна массе вытесненного грунта (или воды); тогда достигается равновесие, и большая осадка не возникает. Это правило предъявляет несколько завышенные требования к глубине. Благодаря внутреннему трению грунт выдерживает более значительную нагрузку, нежели вес вынутого грунта, хотя и при несколько большей осадке. Для равномерного распределения нагрузки, передаваемой грунтовому основанию колоннами, применяются плиты и балки из преднапряженного бетона, перевернутые арки с бетонными плитами, распределительные фундаментные решетки, перевернутые арки с ребром и оболочки. Фундамент должен быть правильно рассчитан на сопротивление изгибу, сдвигу и нормальным силам.

Забивные сваи. В случае слабых грунтов применяются фундаменты, в которых основными элементами, передающими нагрузки от сооружения основанию, являются сваи, погружаемые в грунт. Нагрузки передаются не только за счет опорного давления, но и за счет бокового трения об уплотненный грунт. Благодаря частичной разгрузке окружающим грунтом сваи свайного "куста" меньше нагружаются, чем отдельно стоящие сваи. Забивные сваи могут быть деревянными, бетонными и стальными. Деревянная свая (шпала) представляет собой обработанное бревно диаметром около 30 см в головке (комле) и длиной 3-15 м. Бревна должны быть прямыми, ошкуренными, со срезанными под корень сучками. Для увеличения трения на боковых поверхностях деревянные сваи иногда снабжают деревянными или металлическими обручами. Бетонные сваи могут изготавливаться либо на месте, либо в заводских условиях. Сборные сваи должны быть обязательно хорошо армированы сталью, чтобы они не боялись погрузки-выгрузки и ударов при забивании. Стальная свая допускает наращивание до ФУНДАМЕНТ90 м и обычно представляет собой двутавровый профиль или трубу подходящей длины. Стальная обсадная труба диаметром 20-60 см после погружения в грунт, заполняется бетоном. Применяются рифленые с поверхности толстостенные стальные трубные сваи со стальным сердечником на конце для ослабления удара при вхождении в грунт. Такие сваи-оболочки тоже заполняются бетоном. Для повышения прочности в трубные сваи-оболочки обоих типов вставляют стальной двутавровый профиль. Иногда внутренний бетон выбивают наружу из нижнего конца сваи, создавая тем самым расширенную опору. Погружение свай в грунт осуществляют забивкой, вдавливанием, вибрированием и завинчиванием. Забивку свай производят с помощью копровых установок с паровоздушными и дизель-молотами. Процесс погружения сваи в песчаный и гравийный грунт значительно облегчается и ускоряется, если грунт под нижним концом сваи размывается сильной струей воды, для чего в теле сваи может быть оставлен канал или смонтирована труба для подачи воды (под давлением около 0,7 МПа).

Набивные сваи. Набивные сваи применяются в тех случаях, когда сооружения повышенной тяжести приходится устанавливать на прочном грунте, покрытом сверху толстым слоем слабого. Для этого в слабом грунте бурят скважину до слоя скальной породы, ортштейна или гравия и заполняют ее бетоном. Для умеренно прочных грунтов пригоден т.н. чикагский способ: грунт вынимают последовательно секциями по 1,5 м, закрепляя каждую деревянной боковой опалубкой перед тем, как приступать к разработке грунта следующей секции. Построенная таким образом набивная свая передает нагрузки от опоры колонны непосредственно прочному грунту. Иногда ее для увеличения площади опоры расширяют на нижнем конце, если он не доходит до скальной породы. Часть нагрузки передается грунту за счет трения на боковых поверхностях сваи. Кессонные набивные сваи изготавливают, забивая паровым копром в грунт широкий открытый с торцов стальной обсадной цилиндр. Затем из погруженного цилиндра вынимают грунт и заполняют освободившееся пространство бетоном, предварительно вставив внутрь для армирования, если это необходимо, двутавровый стальной профиль. Стальная обсадная труба, оставленная в скважине, повышает прочность сваи пропорционально площади своего поперечного сечения и модулю упругости.

Подводные фундаменты. Для обеспечения безопасного пространства для рабочих и оборудования строительство подводного фундамента начинают с того, что строят шпунтовое ограждение или опускной колодец. Эти водозащитные приспособления позволяют удалить с места расположения будущего фундамента воду и грунт, расчистить его и выполнить необходимые работы с точностью, возможной на сухом грунте.

Шпунтовое ограждение. Шпунтовые ограждения наиболее подходят при малых глубинах воды, хотя известны случаи, когда они применялись при глубине до 30 м. Такие ограждения строятся из деревянных или стальных шпунтовых свай, устанавливаемых в один или два ряда и скрепляемых так, чтобы они выдерживали напор воды. Межсвайный промежуток двухрядного ограждения заполняется уплотненным грунтом, что препятствует протеканию воды. Ячеистое шпунтовое ограждение делается из замкнутых цилиндрических стальных ячеек, заполненных грунтом. Вода откачивается из зоны ограждения насосами.

Опускной колодец. Открытый опускной колодец представляет собой полую цилиндрическую оболочку, по размерам соответствующую фундаменту и внутри хорошо укрепленную поперечными стенками. Обычно опускной колодец применяется для устройства глубоких опор, передающих давление на нижние, более прочные слои грунта. Колодец опускают на дно, заполняют его внутренний ряж камнем, и сверху настраивают кессонную набивную сваю. Грунт вынимают через скважины: илистый - откачкой, а плотный - подъемником с многочелюстным грейферным землечерпальным ковшом. Погруженный колодец и кессонные сваи, образованные путем набивки бетоном грунтоподъемных скважин, служат фундаментом для устоя - опоры верхней части сооружения. Бетон для укладки на этом фундаменте подводится по металлическому бетоноводу диаметром не менее 20 см, опущенному сверху под воду. Бетоновод можно также опустить непосредственно на дно.

Кессоны. Кессоны применяются на большой глубине, не позволяющей установить шпунтовое ограждение. Кессон представляет собой большую неглубокую стаканоподобную оболочку, которая в перевернутом виде опускается на дно водоема. Размеры кессона определяются площадью грунтового основания, соответствующей полной проектной нагрузке при заданном допускаемом отпоре донного грунта. Если кессон лежит на скальном грунте, то по диаметру он может лишь немного превышать опору закрепляемого на нем устоя или другого опорного элемента конструкции. Высота кессона определяется уровнем грунтового основания и уровнем высоких вод. Следовательно, предварительно необходимо получить данные об уровне и характере грунтового основания. Кессоны обычно изготавливают на суше, буксируют на понтонах на место закладки фундамента и крепят к кустовым сваям. Если глубина воды недостаточна для буксировки на плаву, то кессон можно собрать на сваях в нужном месте и потом опустить на дно. Рабочая камера предусматривается по всей площади кессона; ее высота составляет около 2 м. К камере непрерывно подводится сжатый воздух под давлением, исключающим возможность натекания воды. Рабочие входят в камеру повышенного давления и выходят из нее через воздушный шлюз, который служит также для выгрузки вынутого грунта и снабжения строительными материалами. Грунт разрабатывается на дне и под острыми кромками стенок, так что кессон постепенно опускается под собственным весом и весом настраиваемого устоя. При этом давление в нем повышается соответственно наружному давлению. Когда кессон достигает прочного грунта, на котором он должен лежать, его рабочую камеру заполняют уплотненным бетоном, служащим фундаментом для устоя или другой опоры. Кессон обычно громоздок и неудобен в управлении. Волны затрудняют его установку, а неравномерное боковое давление грунта мешает точно направлять его путем выемки грунта под острыми кромками стенок. В зависимости от прочности грунта и условий работы скорость погружения кессона в грунт может составлять от 3 см до 2,5 м в сутки. Максимальная известная глубина погружения кессона под воду составляет около 40 м. Избыточное давление на такой глубине (в 3,5 раза превышающее атмосферное) находится на пределе допустимого для человеческого организма. Люди, длительное время работающие в условиях повышенного давления воздуха, подвержены двум специфическим заболеваниям. Одно, менее серьезное, по симптомам напоминает простуду ("забитый нос") и может перейти в пневмонию. Другое - кессонная болезнь (воздушная эмболия) - нередко вызывает паралич с летальным исходом.

Опоры моста. Опоры моста (устои и быки) - это элементы, промежуточные между фундаментом и верхней частью мостового сооружения. Однако их часто относят к фундаменту. Устои, которые обычно представляют собой бетонные стены, поддерживающие береговые концы моста и удерживающие грунтовое заполнение его въездной части, выполняются заодно со своим фундаментом и передают нагрузку непосредственно грунтовому основанию. Быки же, подобно колоннам, опираются на свои фундаменты и поддерживают верхнюю часть сооружения. Фундаменты мостовых опор могут быть на естественном основании, свайными или кессонными и проектируются так, чтобы они выдерживали все нагрузки и защищали конструкцию от вымывания грунта водным потоком.

Временные фундаменты. Когда требуется заменить или укрепить фундамент, его заменяют или усиливают по частям, применяя при необходимости боковые подпорки и подпорные балки.

Замена по частям. На коротких участках через определенные интервалы вынимают грунт под старыми фундаментами до нового грунтового основания. В образовавшихся котлованах строят участки новой стены с соответствующими фундаментами и соединяют их с нижней частью старой стены. Когда эти участки стены завершены, они поддерживают старую стену до завершения разработки грунта на оставшихся промежуточных участках и сооружения новых пристроек стены. В другом варианте усиления фундамента в грунт под стеной с некоторыми интервалами забивают металлические трубы. Когда трубы доходят до нового грунтового основания, их очищают изнутри от грунта и заполняют бетоном вплоть до нижнего обреза стены. Эти трубные сваи поддерживают стену во время сооружения пристроек стены и новых фундаментов.

Подпорки и подпорные балки. Боковые подпорки - это деревянные или стальные подкосы. Их устанавливают под углом к стене так, чтобы верхние концы входили в выемки стены; они подпирают стену во время переделки фундаментов. Подпорная балка - это деревянная или стальная балка, вставляемая в отверстие, сделанное в нижней части стены, и опирающаяся на грунт. Она поддерживает стену во время переделки фундаментов. Концы подпорной балки закрепляют на временных опорах.

ФУНДАМЕНТЫ некоторых видов сооружений.а - многоэтажное здание; б - мост с балочным пролетным строением; в - большой висячий мост; г - шоссейная насыпь. 1 - грунтовое основание; 2 - фундамент; 3 - верхняя часть сооружения; 4 - нулевая отметка грунта; 5 - анкерная опора; 6 - трос; 7 - бык; 8 - пилон; 9 - подвески; 10 - дорожное полотно; 11 - устои; 12 - дорожное покрытие; 13 - ограждение; 14 - водопропускная труба; 15 - насыпь.

ФУТЕРОВКА ПЕЧЕЙ. Футеровка представляет собой некую конструкцию, которая будет способствовать процессу защиты рабочей камеры отопительного агрегата от самых разных воздействий, которые могут быть направлены от окружающей среды. Печь в ходе этой технологии получает:

Высокие показатели защиты от резких и регулярных перепадов температурного режима, то есть при помощи этой процедуры вы обеспечиваете отличные теплоизоляционные качества.

Становится огнеупорной, а это очень важно для вашей же личной безопасности и безопасности вашего дома. Камера получает защиту от производимой жары.

Получает качественную защиту от агрессивных факторов, например, от окисления. В процессе данной процедуры агрегат становится кислотоупорным.

Вы можете применить различные облицовочные материалы, и агрегат станет еще красивее, чем был ранее. Кроме того, стоит сказать о том, что технология футеровка позволяет провести работы, которые направлены на полную герметизацию отопительной системы. А также в результате этого вы создаете полную газовую плотность. Печь, таким образом, сможет прослужить вам довольно длительное время. Для того чтобы провести процесс под названием «футеровка» своими руками, необходимо использовать такие материалы, как чугун, кирпич и железо, а также просмотреть подготовленное нами видео, в котором описаны все этапы технологии. Для обеспечения печи приглядным видом, могут быть использованы такие материалы как глина и природные камни.

Основные классы рабочих материалов

Современные производители выявили три основных класса, которые могут быть использованы вами для работ, проводимых своими руками. Поговорим о них более детально для того, чтобы вы смогли в дальнейшем определиться с необходимым классом используемого материала. На фото они также все будут представлены, не забывайте и про эстетические аспекты вашего помещения. Существуют следующие категории:

Класс «А». Сюда входят те материалы, в основе которых располагается кремнезем.

Важно отметить, что такие материалы могут быть искусственного происхождения (измельченные породы гор, используемые в качестве основного материала – кирпичей), а также естественного происхождения. Как правило, к естественным материалам принято относить части горных пород. Печь с такими материалами будет смотреться очень красиво.

Класс «В». Сюда входят материалы, в основе которых лежит глина.

Футеровка при помощи этого класса производится с учетом дальнейшего использования бокситного кирпича или обычного кирпича с огнеупорной пропиткой. Печь такого типа является классическим примером.

Как правило, для того чтобы приготовить данный материал используется глина, которая содержит примеси боксита и железа. После того как она будет обожжена при необходимой температуре, материал может быть применен в производстве и продаже.

Класс «С». Сюда входят материалы, которые не относятся к первым двум категориям.

Важно обратить внимание, что футеровка при помощи данного материала включает в себя такие средства, как: угольный кирпич, набойки основного поля и специальные огнеупорные растворы.

Технология футеровки

Для того чтобы печь прошла вышеупомянутую процедуру, необходимо соблюдать некоторые правила и требования. Стоит отметить, что футеровка должна строго проводиться с учетом правил и требований, которые описываются в приложенной конструкции. Индуктор перед началом работы должен быть продут при помощи сжатого воздуха, обратите на это внимание. Лучше всего индуктор испытывать при давлении равном 10 атм.

Если вы не уверены, что необходимые работы у вас получатся (правильно – это важно), лучше не рисковать и обратиться к профессиональным специалистам, которые помогут вам в ряде спорных вопросов, и проведут все самостоятельно.

24. Каркасы, рамы, заслонки рабочих окон и механизмы подъема заслонок.

Для предотвращения потери тепла, а также подсоса в рабочее пространство холодного воздуха печные окна закрываются дверцами — заслонками.

Окна обычно обрамляются рамами, которые вместе с заслонками обеспечивают более плотное закрывание окна. Распространенный тип рамы и заслонки рабочего окна термических печей. Рама чугунная. Края рамы предохраняются от разогрева выступающими внутрь нее кирпичами кладки, для чего в раме имеется специальное углубление. При больших размерах окна рама изготовляется сборная из нескольких частей. Заслонка футеруется огнеупорным материалом.

Для высокотемпературных печей рамы и заслонки делают с водяным охлаждением. Для лучшего прилегания заслонки к раме плоскость их соприкосновения выполняют, как правило, наклонной.

Для маневрирования заслонками применяют механизмы двух видов: секторные, или рычажные и цепные. Первые бывают только ручными, вторые — ручными и приводными. В цепных механизмах подъем заслонки осуществляется калиброванной цепью, переброшенной через цепное колесо.

Механизация подъема заслонок.

У больших печей прессового цеха рационально применение гидравлических подъемников, питаемых водой от насосно-аккумуляторной станции гидравлического пресса под высоким давлением. Такие подъемники оказываются экономичными и удобными в эксплуатации. Применение механизированных подъемников позволяет осуществить централизованное управление заслонками рабочих окон двухкамерной печи и располагать место управления.

Механизм управления заслонками рабочих окон печи смонтирован на стойке и установлен в месте, находясь у которого рабочий не подвергается действию высокой температуры.

Несмотря на применение в штамповочных цехах современных средств транспортировки заготовок (транспортеров, электрокар, монорельсов и др.), одной из трудоемких операций остается загрузка в камеру печи и выгрузка после нагрева большого количества заготовок относительно небольшого веса, производимая вручную. На Уралмашзаводе механизированы подобные ручные операции; там успешно применяется специальный механизм загрузки и выдачи заготовок из карусельных печей.

Механизм позволил повысить коэффициент использования оборудования и значительно облегчил труд рабочих.

Механизация на участке штамповочного молота. Для штамповочного участка, рассчитанного на крупносерийное производство мелких штампованных деталей размером заготовки не более — 50 X 250 мм, разработан проект механизации операций загрузки и разгрузки нагревательной печи, подачи заготовок к штамповочному молоту и обрезному прессу. По проекту участок будет обслуживаться двумя рабочими: штамповщиком и обрезчиком.

В соответствии с планировкой оборудования участка механизация осуществляется следующим образом: в начале смены полностью загружается заготовками бункер, затем при помощи ножной педали воздушного переключателя штамповщик постепенно загружает и поворачивает на полный оборот печь. К этому моменту первая заготовка успевает нагреться и начинается ритмичная работа штамповщика.

25. Промышленные газовые горелки имеют различную конструкцию и подразделяются на два основных класса:

Класс 1:

I) — По месту смешения газа с воздухом:

внешнее — после выхода топлива и воздуха из горелки (пламенные горелки);

внутреннее частичное или полное (пламенные горелки);

предварительное смешение до поступления в горелку (беспламенные горелки).

2) — По давлению газа:

низкого давления (до 5 кПа);

среднего давления (до 300 кПа);

высокого давления (более 300 кПа).

3) — По месту подвода газа и воздуха:

одноподводные (однопроводные);

двухподводные (двухпроводные).

4 — По форме выходного сечения:

круглые;

щелевые.

5) — По виду сжигаемого газа:

для низкокалорийных газов;

для среднекалорийных газов;

для высококалорийных газов.

6) — По методу подачи воздуха и организации перемешивания:

предварительного перемешивания;

параллельная подача.

7) — По количеству подаваемого первичного воздуха:

диффузионные;

атмосферные;

смесительные.

Класс 2:

1. Горелки диффузионные:

низкого давления;

высокого давления;

2. Горелки инжекционные однопроводные:

низкого давления с частичным предварительным смешением газа и воздуха — так называемые атмосферные горелки;

низкого давления с полным предварительным смешением (используются для низкокалорийных и среднекалорийных газов);

среднего давления с полным смешением газов (используются для низкокалорийных, среднекалорийных газов и высококалорийных газов).

3. Горелки инжекционные двухпроводные:

среднего давления с полным предварительным смешением;

низкого давления с полным предварительным смешением.

4. Горелки двухпроводные дутьевые:

низкого давления полного внутреннего смешения;

низкого давления внешнего сешения;

низкого давления внутренне-внешнего смешения;

среднего давления полного внутреннего смешения;

среднего давления внешнего сешения;

среднего давления внутренне-внешнего смешения;

5. Горелки комбинированные газо-мазутные (обычно двухпроводные):

низкого давления;

среднего давления.

Комбинированные горелки:

Комбинированными горелками называются горелки, работающие одновременно или раздельно на газе и мазуте или на газе и угольной пыли. Свое применение комбинированные горелки нашли:

при перебоях в подаче газа и срочном переходе на другой вид топлива;

когда газовое топливо не обеспечивает необходимого температурного режима топки;

для выравнивания суточной неравномерности газопотребления при подаче газа на объект в определенное время суток.

Рисунок 1 — Комбинированная газомазутная горелка

1 -мазутная форсунка; 2-воздушная камера; 3 — завихритель; 4 — трубки выхода газа; 5 — воздушная регулировочная заслонка

Газовая часть горелки представляет собой полое кольцо, имеющее штуцер для подвода газа и восемь трубочек 4 служащих для распыления газа. Воздушная часть горелки состоит из камеры 2, завихрителя 3, воздушной заслонки 5. Заслонка помогает регулировать подачу воздуха. Жидкостная часть горелки состоит из мазутной головки и внутренней трубки, с форсункой 1. С помощью вентиля можно регулировать подачу мазут.

Завихрительнеобходим для наилучшего перемешивания струи мазута с воздухом. При этом давление воздуха составит 2-3 кПа, давление газа до 50 кПа, а давление мазута до ОД МПа.

Комбинированные горелки отличаются своей результативностью и большим эффектом, нежели одновременное использование газовых горелок и мазутных форсунок или газовых и пылеугольных горелок.

В крупных промышленных предприятиях, электростанциях и других потребителей, для которых перерыв в работе газоиспользующих установок недопустим и которым требуется их надежная и бесперебойная работа комбинированные горелки лучший выбор.

Принцип работы комбинированной пылегазовой горелки представлен на рис. 2. При работе на угольной пыли в топку по кольцевому каналу 4 центральной трубы подается смесь первичного воздуха с угольной пылью, а вторичный воздух поступает в топку через улитку.

Классификация и устройство форсунок дизелей

Форсунка – это конструктивный элемент системы впрыска. Данная деталь предназначена для дозирования подачи топлива, распыления его в выпускном коллекторе (камера сгорания) и образования воздушно-топливной смеси. Форсунка имеет и другое название – инжектор. Инжектор, он же форсунка, используется в системах дизельных и бензиновых двигателей. Сегодня на двигателях устанавливаются инжекторы с электронным управлением впрыска.

Классификация форсунок дизелей:

– электрогидравлическая;

– электромагнитная;

– пьезоэлектрическая;

Данные виды зависят от способа осуществления впрыска топлива.

Классификация и устройство форсунок дизелей следующее:

Электромагнитная форсунка

Обычно, электромагнитная форсунка устанавливается на бензиновых двигателях, так же и на оснащенных системой с непосредственным впрыском. Устройство форсунок дизелей достаточно простое, оно включает в себя сопло и электромагнитный клапан с иглой.

Электромагнитная форсунка работает следующим образом: по заложенному алгоритму блок управления подает в нужный момент на обмотку возбуждения клапана напряжение. При этой процедуре создается электромагнетическое поле, которое втягивает иглу, преодолевая усилие пружины, и освобождает сопло. В этот момент происходит сам впрыск топлива. Когда напряжение исчезает, пружина возвращает иглу инжектора на седло.