Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности

Электрогидравлические устройства для производства мелиоративных работ

Электрогидравлические устройства можно широко использо­вать при проведении мелиоративных работ: для прокладки под­почвенных трубопроводов для дренажа, подпочвенного орошения или подкормки растений жидкими удобрениями, транспортировки различных жидкостей, а также для прокладки подпочвенных вы­соковольтных кабелей. Применение электрогидравлических устройств позволяет исключить из технологии проведения мелио­ративных работ операцию рытья траншей, при которой повреж­дается верхний плодородный гумусный слой почвы, значительно сократить тяговые усилия трактора на подпочвенное протаскива­ние ножей и дренеров, а также исключить необходимость в изготов­лении, транспортировании и укладке готовых дренажных трубок, транспортных труб или кабелей.

Электрогидравлический кротователь содержит сварную раму, прицепляемую или навешенную на трактор с жестко укреплен­ными на ней двумя ножами (рис. 7.6). В передний нож вмонти­рованы трубопровод для подачи бетонного раствора и высоко­вольтный кабель положительного электрода. В нижней части ножа трубопровод и кабель изгибаются по ходу дренажера, на конце его образуя концентрическое отверстие, из которого вы­ступает центральная жила кабеля, образуя положительный элек­трод рабочего искрового промежутка. Задний нож имеет вы­ступающий вперед конец, служащий отрицательным электродом. Позади ножа на тросе прикреплен цилиндрический «крот» [94].

Рис. 7.6. Электрогидравлическое устройство для прокладки подпочвенных дренажных трубопроводов:

1 — кабель — токопровод положительного электрода; 2 — трубо - провод для подачи раствора; 3— задний нож; 4 — выглажи­вающий «крот»; 5—полюс тока отрицательного электрода;

6 — полюс тока положительного электрода; 7 — передний нож

Устройство работает следующим образом. На территории осушаемого участка, в точке, откуда начинается будущий дренаж­ный трубопровод, на заданную глубину вырывается углубление, в которое помещают ножи электрогидравлического крота. Затем при движении трактора и подаче импульсов тока на рабочий искровой промежуток включается подача бетонного раствора и ножи устройства входят в грунт. Под действием электрогидрав - лических ударов происходит интенсивное перемешивание бетон­ного раствора с окружающим грунтом, дающее в итоге пористый почвобетон. Поры в нем образуются постепенно, за счет разложе­ния растительных остатков, попадающих'в бетон при смешива­нии его с грунтом, и выщелачивания водным раствором орга­нических составляющих грунта. Армирующие добавки вводятся в бетонный раствор при его приготовлении, перед загрузкой в бункер, связанный с трубопроводом, и при перемешивании электрогидравлическими ударами равномерно распределяются по всей образующейся массе тощего почвобетона.

Масса почвобетона имеет наибольшее массовое содержание цемента в середине полости и меньшее, плавно переходящее в грунт, по наружной поверхности дренажного трубопровода. Под действием электрогидравлических ударов грунт интенсивно раздвигается в стороны от линии разряда и уплотняется. В грунте образуется как бы трубка, заполненная жидкой массой почвобе­тона, в которую практически без трения входят задний нож и следующий за ним крот-дренер. Последний, входя в полужидкую массу, заполняющую трубку, отжимает ее к стенкам и уплотняет, выглаживая стенки образующейся бетонной трубки.

Дренажная трубка может иметь различную толщину, регули­руемую как количеством подаваемого в рабочий промежуток це­ментного раствора, так и энергией электрогидравлических ударов

На единицу длины трубки. При армировании штапелем стекло­волокна или очесами можно создать трубы, пригодные для тран­спортирования воды для почвенного орошения или питания полей жидкими удобрениями [93].

Для контроля за качеством создаваемого трубопровода и лик­видации изъянов в формировании труб к основному рабочему орга­ну можно подсоединить дополнительный рабочий орган, ликвиди­рующий эти изъяны [100]. С этой целью в основном и допол­нительном рабочих органах устанавливают пневматические дат­чики давления, сигнализирующие об обнаруженных изъянах и связанные с блоками управления подачей бетонной смеси. Подача вяжущего и фильтрующего материалов может быть совмещена в полом электрогидравлическом кротователе [99, 100].

Если необходимо увеличить пористость труб, создать трубы с высокой водопроницаемостью стенок, в устройство вводится второй крот, следующий за первым. А в зону прокладки трубо­провода, в промежуток между двумя последовательно связанными кротами-дренерами, подают сжатый’ воздух, который, стремясь найти выход, прорывается сквозь стенки еще не затвердевшей грунтобетонной трубы, образуя в ней многочисленные поры, при­чем поры имеют характерную конусную форму, благоприятную для самоочищения поступающей в дрену водой [ПО].

Если кроту-дренажеру придать соответствующую форму, то этим можно обеспечить такую форму дренажных труб, при которой контур нижней половины поперечного сечения дренажной трубы образуется в результате пересечения выпуклых участков двух гипербол с круглым сводом трубы вдоль горизонтальной оси, что обеспечит ее наименьшую засоряемость механическими осад­ками [105].

Для создания прочных и водонепроницаемых труб, необходи­мых для транспортировки жидких продуктов, можно предусмо­треть еще один крот, а раствор для бетона подавать дважды: сначала подать в рабочий промежуток жидкий раствор с малым содержанием цемента (что обеспечит формирование первоначаль­ной толщины стенок трубы), а затем в полость, расположенную непосредственно перед вторым кротом,— более густой раствор с большим содержанием цемента (что обеспечит плотность и прочность внутренней поверхности трубы). Для тех же целей в устройстве можно предусмотреть еще один крот и перед ним осуществить подачу жидкого пластификатора или бензилцел - люлозной массы с пластификатором (например, через обод второго крота), а затем внутреннюю поверхность стенок трубы выгладить третьим кротом. Для лучшей полимеризации и схваты­вания со стенками трубы массу целесообразно подогревать до температуры 40—50 °С и наносить на стенки трубы, например путем разбрызгивания. Выполненные по этой технологии трубы будут не только водо-, но и газонепроницаемыми и могут найти применение для подачи воды, жидких удобрений, газа и др. [110].

На рис. 7.7 изображен электрогидравлический рыхлитель для окультуривания глинистых почв [101]. Дренирующим материалом служит водная смесь песка и электрогидравлически обработанно­го торфа. В электрогидравлической дробилке песчаного типа (на рисунке не показана) производится электрогидравлическая обра­ботка торфа, затем обработанная торфяная пульпа поступает в смеситель, где соединяется с песком в пропорции 2 : 1 и затем по трубопроводу, укрепленному на раме рыхлителя, подается в грунт. После прохода рыхлителя по грунту образуются отдельные гли­нистые глыбы, которые, оседая под действием собственного веса, вытесняют вверх по трещинам подаваемый дренирующий мате­риал. ■

Электрогидравлические устройства можно использовать и для мульчирования остатков растительного происхождения с после­дующим нанесением полученной в результате электрогидравли - ческой обработки гомогенной дисперсной массы на исходную по­верхность почвы с целью улучшения ее структуры и эффективной защиты почвы от ветровой эрозии. Почва при этом покрывается тонким слоем измельченных волокон, закрепляющих грунт. Скле­ивающим веществом является белок, выделяющийся в результате электрогидравлической обработки из стеблей и семян сорных ра­стений. Налипшая на почву и плотно соединенная с ней сетка из волокон растений предотвращает ветровую эрозию, не пре­пятствуя прорастанию семян растений, а ее постепенное разруше­ние под действием бактерий способствует повышению плодородия почвы [102].