Ввертывание электродов заземлителей

Способ ввертывания электродов-заземлителей, так же как и любой другой способ, имеет свои преимущества и недостатки, определяющие его применение в конкретных условиях. Несомненным преимуществом является сравнительная легкость освоения массового производства механизированных приспособлений. Это нашло отражение в заводском выпуске заглубителей электродов на базе ручных электросверлильных машин или малых бензодвигателей, широко применяемых на монтаже заземляющих устройств.

Вместе с тем легкие и удобные приспособления для ввертывания позволяют заглублять электроды лишь на сравнительно небольшую глубину, а это в ряде случаев увеличивает число электродов и расход металла. Мощность этих приспособлений небольшая, и для облегчений ввертывания приходится применять наконечники на электродах, разрыхляющие грунт, что резко увеличивает электрическое сопротивление грунта на период, пока его естественная структура не восстановится, т. е. на время, определяемое месяцами. Необходимость быстрого ввода р эксплуатацию вызывает увеличение числа погружаемых электродов для достижения нужной проводимости заземлителя, а следовательно, и дополнительный расход металла.

Рис. 1. Стержневые электроды, подготовленные к погружению: а — наконечник изготовлен из изогнутой по винтовой линии стальной полоски и приварен к электроду: б — нижний конец электрода уширен ковкой и заострен; в — на заостренный конец электрода наварена стальная проволока, придающая электроду свойство бурава; г — наконечник с изогнутой и приваренной стальной шайбой

Но несмотря на приведенные недостатки, способ ввертывания во многих конкретных случаях позволяет быстро и экономично смонтировать заземляющее устройство.

Наиболее распространены электрозаглубители, выпускаемые промышленностью, имеющие стандартную электросверлилку и редуктор, понижающий частоту вращения обычно ниже 100 об/мин и соответственно увеличивающий крутящий момент на ввертываемом электроде. При пользовании этими заглубителями к концу электрода приваривают наконечник-забурник, обеспечивающий разрыхление грунта и облегчающий погружение, а так-же направляющий электрод в нужном направлении. Выпускаемый промышленностью наконечник (рис. 1), представляет собой заостренную на конце и изогнутую по винтовой линии стальную полоску шириной 16 мм. Масса наконечника длиной 48 и диаметром 16 мм составляет 0,03 кг.

При отсутствии стандартных наконечников и необходимости подготовки их вручную проще всего отковать конец электрода, доведя его диаметр примерно до 1,5 диаметров электрода, и заострить конец (рис. 1, б). Такой электрод сравнительно дешев и погружается гораздо легче, чем электрод, конец которого заострен на конус без уширения. Применение последнего менее рационально, так как его не всегда удается ввернуть на глубину 5 м. Электроды, к которым наварена около заостренного конца спираль из проволоки диаметром 4—6 мм и длиной около 1 м (рис. 1, в), образующая наконечник в виде бурава, или приварена разрезанная и изогнутая стальная шайба (рис. 1, г), ввертываются легко. С их помощью можно даже ввернуть электрод в промерзший грунт при небольшой глубине промерзания. При изготовлении электродов со спиралью нужно учитывать направление вращения применяемого заглубителя, так как в некоторых конструкциях электрозаглубителей с редуктором вращение левое, и винтовой электрод должен соответствовать этому, иначе электрод вместе ввертывания будет тормозиться.

Массовый выпуск электрозаглубителей ПЗ-12, организованный впервые заводами Минмонтажспецстроя на базе электросверлилки И-28А мощностью 600 Вт, массой 14,5 кг, по-новому решил вопрос механизации монтажа, так как масса и габариты механизмов по сравнению с применявшимися ранее копрами уменьшились в несколько раз. В последующие годы появились и новые конструкции электрозаглубителей, была снижена их масса (в типе ПВЭ до 13,8 кг), а труба, в которой вращается электрод, удлинена, что обеспечило лучшую защиту от травм, могущих случиться при задевании рабочего вращающимся электродом.

Аналогичная конструкция электрозаглубитсля, выпускаемого заводами Минэнерго на базе электросверлилки ИЭ-1023, получила название «Установка для ввертывания электродов в грунт» — УВЭГ-16.

Технические данные установки следующие:

Диаметр ввертываемого электрода, мм ... . 12—16

глубина погружения, м 5

Габариты, мм 710x472 x200

масса, кг 15

Напряжение электрической однофазной линии, В 220

Мощность электрозаглубителя, Вт 400

Частота вращения электрода, об/мин 80

Подача Ручная

Зажим для электрода Автоматический

Имеются и другие конструкции ручных переносных электрозаглубителей. Обычно такая ручная машина имеет корпус из трубы, к которой сбоку укреплена электросверлилка, а снизу — автоматический зажим, в котором закрепляют электрод. Зажим имеет полый вал, пропущенный в корпусе и вращающийся от электросверлилки через пару шестерен, одна из которых насажена на шпиндель сверлилки, а другая (большая) — на полый вал. Передаточное отношение составляет обычно от 3 до 4 (в заглубителе УВЭГ-16 оно равно 3,2). Вращающиеся части закрыты кожухом.

Электрод, подготовленный к погружению, пропускают гладким (верхним) концом через зажим и через полый вал, оставляя нижний конец (заостренный, с забурником) выходящим из зажима на 1,3—1,5 м. Для удобства выполнения этой операции электрозаглубитель можно расположить в положении, близком к горизонтальному. Затем заглубитель берут за ручки электросверлилки и ставят в рабочее положение, близкое к вертикальному, и упирают электрод в грунт заостренным концом (рис. 2). В этот момент под действием осевого усилия нажатия вниз электрод захватывается автоматическим зажимом.

При включении электродвигателя электрод начинает вращаться. Наконечник-забурник электрода, заостренный и винтообразно загнутый по ходу вращения, ввинчивается в грунт и разрыхляет его, образуя скважину- отверстие несколько большего диаметра, чем диаметр электрода. Масса механизма и нажатие рабочего на ручки обеспечивают подачу (заглубление) электрода в грунт. Когда механизм приблизится к поверхности земли до расстояния 0,3—0,5 м, подачу вниз прекращают и Ппереставляют механизм выше по электроду, поднимая его за ручки.

Рис. 2. Ввертывание стержневых заземлителей в грунт: а — электрозаглубителем УВЭГ или ПЗ; б — то же, но с дополнительным приспособлением для совместной работы двух рабочих; е — мощным приводным электрозаглубителем; 1 — электрод; 2 — стойка; 3 — ручка; 4 — втулка; 5 — труба; 6 — перекладина; 7 — электрозаглубитель (двигатель, редуктор и зажим); в — узел вращения; 9—поперечина; 10 — основание

При усилии, направленном вверх, кулачки стоматического зажима разжимаются, освобождая электрод и не препятствуя подъему электрозаглубителя, а электрод, уже зажатый в грунте на глубине около 1 м, остается в это время неподвижным. Величину каждого погружения и расстояние, на которое переставляется механизм, рабочий выбирает в зависимости от своего роста и плотности грунта. Для демонтажа электрода механизм снимают, переворачивают и устанавливают на электрод зажимом кверху. Работу выполняют в обратном порядке: вращающийся электрод извлекают из земли нажатием на ручки механизма снизу вверх и по мере извлечения механизм переставляют ниже по электроду.

Описанные типы электрозаглубителей позволяют одному рабочему ввертывать электроды из круглой стали в талые грунты до третьей категории на глубину до 5 м. Недостатком приспособления является то, что усилие рабочего, прикладываемое к ручкам электросверлилки, расположенным сбоку от оси электрода, создает изгибающий момент. При неравномерном давлении электрод может изогнуться, создавая опасность травмы, мотор перегревается. В то же время иногда электрод вращается без заглубления, так как усилие подачи вниз по оси недостаточно и этому не помогает и помощь второго рабочего, при которой легко вообще вывести механизм из строя.

При плотных грунтах заглубитель иногда снабжают несложным приспособлением, изготовляемым из стальных или дюралевых труб диаметром 1/2" в виде рулевого колеса автомобиля (см. рис. 2,б). Это позволяет работать двум рабочим и обеспечивает приложение усилия подачи по оси электрода по вертикали. Длина ввертываемого электрода может быть при этом увеличена при грунтах до третьей категории с 5 до 6 м.

Для ввертывания в мерзлый грунт усилия двух рабочих также недостаточны, поэтому при глубине промерзания свыше 10 см нужны или более мощные и более тяжелые электрозаглубители, или предварительная проходка отверстий в мерзлом слое. Для этой работы изготовляют длинные сверла, имеющие наконечник из твердого сплава, размером несколько шире, чем диаметр электрода, спиральный шнек длиной порядка 60 см и удлинитель круглого сечения диаметром, равным диаметру электрода.

В электрозаглубитель любого типа вставляют такое спиральное сверло и укрепляют в зажиме вместо электрода. Просверливают в грунте отверстие на полную глубину промерзания, удаляют сверло, вставляют в пробуренное отверстие и в электрозаглубитель электрод и ввертывают его в нижележащий талый грунт. Целесообразно иметь набор сверл различной длины и применять их в зависимости от глубины промерзания грунта. При большом количестве монтируемых электродов рационально пользоваться двумя механизмами: одним для сверления отверстий в мерзлом слое и другим для ввертывания электродов.

Таблица 1. Приспособления для ввертывания заземлителей с бензодвигателями

Чтобы облегчить ввертывание электродов в плотные грунты, конструируют и изготовляют различные направляющие рамы, на которых устанавливают серийные заглубители или более мощные электродвигатели с редукторами. Если поперечину, на которой крепится заглубитель, сделать поворотной, как показано на рис. 18, в, то это не только облегчит установку электрода, но и позволит погружать как вертикальные, так и наклонные электроды. К верхней перекладине крепят трубу, в которой электрод находится при ввертывании. Это позволяет применять длинные (до 6 м) и тонкие (диаметром 10— 12 мм) электроды, не опасаясь, что они изогнутся при ввертывании. Без такой трубы вворачивают составные электроды или цельные увеличенного диаметра. Трубу или всю перекладину делают съемной.

Если электроэнергии на тех местах, где нужно смонтировать заземлители, поблизости нет, то можно использовать привод от небольшого бензодвигателя. Такие двигатели внутреннего сгорания выпускаются промышленностью для мотопил: «Дружба», «Урал» и «Тайга». На базе двигателя «Дружба» заводами выпускалось приспособление для ввертывания электродов заземления ПЗД-12, а затем модернизированное ПЗД-12У1 (табл.1).

Работа приспособлений серии ПЗД основана на том. что при осевом нажатий на рукоятку вниз происходит автоматический захват электрода кулачковым зажимом, и электрод приводится во вращение, что при давления вниз за счет массы приспособления и усилия рабочего

обеспечивает погружение электрода в грунт. В отличие от электрозаглубителей бензомоторный механизм (рис. 3 а) тяжелее и мощнее (обычно 4—5 л. с. или 3— 4 кВт), что позволяет погружать электроды большего диаметра, а если применить составные электроды — то „ большей длины, чем можно ввернуть маломощной электросверлилкой.

Рис. 3. Бензомоторные погружатели электродов заземления:

в — типа ПЗД-12 с приводом от двигателя мотопилы «Дружба»; б— с таким же приводом, но на базе буровой установки ПБУ-10; 1 — двигатель; 2 — редуктор; 3 — зажим: 4— удлинитель; 5 — рама; 6 — ходовые винты

Не увеличивая мощности двигателя, можно значительно увеличить усилие заглубителя за счет снижения частоты вращения электрода. Для этого можно применить любой механизм, имеющий редуктор, например одну из переносных ручных геологоразведочных буровых Установок, снабженных бензодвигателем. Так, имеется опыт применения серийно выпускаемой буровой установки ПБУ-10 (рис. 2,б).

Установка имеет трубчатую раму, по которой может передвигаться с помощью ходовых винтов вращатель приводимый от мотодвигателя бензопилы. Вращатель имеет двухступенчатый редуктор, снижающий частоту вращения до 80—200 об/мин вместо 540 об/мин на редукторе приспособления ПЗД, что дает значительное увеличение крутящего усилия, т.е. усилия ввертывания электрода.

К вращателю установки ПБУ-10 вместо шнекового бура крепится ввертываемый электрод с помощью самозажимного патрона или автоматического зажима обычной конструкции, применяемой в заглубителях электродов. По мере погружения электрода сопротивление грунта увеличивается. В приспособлении ПЗД это сопротивление преодолевается лишь тяжестью приспособления и ручным усилием рабочего, поэтому наибольшая глубина погружения электрода обычно не превышает 5—6 м. В приспособлении ПБУ-10 усилие подачи вниз может быть значительно увеличено вращением винтов, что позволяет погружать электроды на глубину до 10 м в сравнительно плотные грунты. Цельным электродом такой длины пользоваться неудобно, и при этом понадобилась бы очень длинная направляющая труба, предотвращающая изгиб электрода, поэтому обычно пользуются составными электродами или цельными при длине до 6 м с небольшой направляющей трубой, укрепляемой выше рамы. Скорость погружения электрода в зависимости от плотности грунта и уже достигнутой глубины составляет 0,9—2,4 м/мин. Время переоборудования, т.е. установки стандартного автоматического зажима от серийного заглубителя электродов на установку ПБУ-10, составляет менее 1 ч.