2. ТЕРМОГАЗОДИНАМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ПЕРЕРАСШИРЕННЫМ СОПЛОМ ЛАВАЛЯ НАЗЕМНЫХ ОБЪЕКТОВ И УПРОЧНЕНИЕ ГРУНТОВ, рис.10.
Существующие способы упрочнения грунтовых плоскостей, дорог, аэродромов, насыпей и подобных земляных устройств, не отвечают требованию времени. В лаб.«НФМНОЕИМС», создан принципиально новый способ упрочнения грунтовых поверхностей. Боженов Е. П. «Термогазодинамические устройства для закрепления грунтовых по-верхностей дорог, аэродромов» и подобных грунтовых сооружении», [21], 71г., рис.10. Этот новый метод укрепления, упрочнения грунта струйным термогазодинамическим способом, основанный на приме-нении высокотемпературных, динамических сопел Лаваля спроек-тированных так, что С\З-я струя после критического сечения сопла начинает перестраиваться в закритической зоне сопла Лаваля в высо-ко-температурный, динамический рабочий газовый поток, который и обрабатывает поверхность или грунтовую массу. Впервые для наземного применения, например обработки, применено сопло Лаваля с Рс <<Ра., в отличии от высотного сопла РД.
2.1. Создание дорог, аэродромов из местного грунта,. рис.13. Патент 528371,«Способ возведения грунтового покрытия и устрой ство для его осуществления», [22],73г. рис.13. Впервые термогазоди-намика перерасширенной С\з-й струи применена для создания дор-ог, аэродромов, насыпей для упрочнения их грунтовой поверхности из местного грунта. Который из бункера-9, рис.13, обрабатывается высокотемпературным динамическим газовым потоком из перерасширенных сопел Лаваля-4 и ук-ладывается в один и несколько слоев, для создания прочных, и при необходимости, изоляционных, защитных грунтовых покрытий. При необходимости, из форсу-нок-8 в грунт вносятся термопластичные вяжущие или легкоплавкие тех. агенты, порошки, всвеси и т. п.
Разные виды тех. агентов вносятся одновременно и периодически в зависимости от вида работ. При необходимости грунт еще прогрева-ют соплом Лаваля-4 и затем обрабывают катками 6,7.
Новый способ возведения грунтового покрытия, в том числе из местных материалов, с применением перерасширенных сопел Лаваля состоит из: 1. Отсыпки местного или привозного грунта; 2.Упрочнение слоев грунтовой отсыпки теплом из этих сопел; 3.Применения разных тех. агентов для улучшения свойств грунта отсыпки; 4.Оплавления, упрочнеия верхних слоев отсыпки теплом из сопел или всего массива отсыпки. Степень перерасширения сопел Лаваля и тип тех. агетов выбирается от вида обработки. Доклад- Е.П.Боженов, О.Н.Третьяков,«Улучшение механических свойств грунтов теплофизическим способом», Горногеологическая теплофизнки». ЛГИ. Л, 1981), [23].
2.2. Сверхзвуковая газовая струя из сопла Лаваля с давлением на срезе сопла Р.с=Ра-атмосферное давление, для прорезки темпе-ратурных швов в сплошных железо-бетонных покрытиях. Топливо: бензин, керосин + кислород. (Статья Боженов Е. П. Горб В. И. Иссле-дование характера взаимодействия горячего газового потока с желе-зо-бетоном. [7].) Патент «Способ нарезания пазов в покрытиях и устройство для его осуществления» [70].
2.3. В лаб. «НФМНОЕИМС» разработанаы «Способ заполнения швов и трещин». [69], и устройства для их выполнения: в твердых покрытиях дорог и аэродромов.
3. СОВМЕЩЕННАЯ ТЕРМОГАЗОДИНАМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ОБЪЕКТОВ ГАЗОВЫМ ПОТОКОМ ОТ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ СВЕРХЗВУКОВЫХ СТРУЙ, ВСТРЕЧНЫХ и ПОПУТНЫХ.
3.1. С целью повышения эффективности обработки поверхност-ных слоев грунта на них воздействуют рабочим газовым потокам, образовавшимся после взаимного пересечения, под разными углами, противоположных, встречных С\З газовых струй. Это так же новый метод упрочнения грунтов Сверхзвуковым струйным термогазо-динамическим методом.
Совмещенная сверхзвуковая струйная термогазодинамичес-кая обработка предложена в 1960г., рис.16. В заявке на изобретение, впервые применено несколько С\з-х газовых струй. Их пересечение создает газовую зону обработки объекта, например для обжига грунта. Экспертиза неоднократно откланяла заявку, из-за её яко бы, по мнению эксперта, «неработоспособности». Практика показала обратное.
3.2. Устройство, лаб.«НФМНОЕИМС», рис.17, создано для обработ-ки плоско-выгнутых грунтовых поверхностей. Под кожухом-1, есть сопла Лаваля. Их пересекающиеся С\з-е струи, встречные и попутные, состоят из продуктов сгорания топлива или горячего воздуха. Под их пересечением возникает дозвуковая горячая газовая зона обработки поверхности. Кожух-1, с батареей газогене-раторов, ставится в рабочее положение. 17. В устройстве-3, в термога-зогазогенератор подается: кислород + бензин, керосин. В устрой-стве-4, подается топливо: сжатый воздух + углеводороды или только горячий сжатый воздух.
3.3. Патент 381546,«Способ обработки твердого материала», [24], 71г., рис.18. Впервые энергия пересекающихся С\з-х струй газа применена для разных видов обработки. При их пересечении возни-кает сложная трехмерная газовая структура перестроения С\з-х струй в высокотемпературный рабочий поток, обрабатывающий объект. Вид обработки зависит от параметров С\з-х струй и расстояния от среза сопла до обрабатываемой поверхности.
Так же в патенте 381546 впервые применена центральная трубка-2 для ввода порошка в тело С\з-ой струи в закритической зоне сопла Лаваля,71г. и затем нанесения на поверхности. Трубка-2 открыта в сверхзвуковой зоне сопла. Конструкция трубки-2 может быть любая, в частности она выполнена как коаксиальный стержень, [24]. Трубка -2, ставится в центральном сопле-1 или в боковых соплах Лаваля-3. Способ, позво-ляет выполнять широкий диапазон различных операций, в том числе наносить антикоррозионные, декоративные, укепляющие, упрочняющие, изоляционные покрытия на поверхности различных объектов и для улучшения грунтовых поверхностей. В зависимости от расстояния между срезом сопла Лаваля и обрабатываемой поверхностью представляется возможным выделить некоторые зоны обработки:
1.В начале зоны-4 материал бурится, разрезается, фрагментиру-ется; 2. С середины зоны-4 выполняется чистка поверхности от твердых наростов, наслоений; З. В конце зоны-4 выполняется нанесение покрытий порошками и тех. агентами. 4. В зоне-5 выпол-няется наплавление, напыление, нанесение порошков и тех. агентов, находящихся в разогретом, полужидком виде. Устройство работает и без трубки-2, выполняя: 1.Фрагментацию, измельчение минеральных сред; 2.Упрочнение грунтов; 3.Очистку, зачистку поверхностей и т. п. операции. В целом патент 381546, выполняет широкий круг технологий «струйной термогазодинаической обработки объектов».
3.3.1. В эту же группу входит: Патент.523980, «Устройство для тер-мического разрушения и обработки твердого минерального матери-ала», [25].74г. Из боковых сопел Лаваля выходят сверхзвуковые вы-сокотемпературные газовые струи и соударяясь, образуют вместе с центральной сверхзвуковой струей ударные волны. Ударные волны, охваченные конической насадкой-3, сжимаются, что увеличивает эф-фект обработки объекта термогазодинамическим способом. Из стер-жня-12 подаются любые порошки, тех. агенты. Устройство работает и без центральной трубки-12.
4. ПОЛЫЕ НАСАДКИ, НА ВЫХОДНЫХ СРЕЗАХ СВЕРХЗВУКОВЫХ СОПЕЛ, ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОБЪЕКТОВ.
Меняя конфигурацию насадок на выходном срезе сопла Лаваля и внося в их полость дополнительные технологические компоненты (тех. агенты), порошки можно выполнять различные виды обработки.
4.1. Патент 675290, «Термогазогенератор», [26], ЛИСИ, 71г. рис.19. Впервые обработка объектов выполняется Особым Сопловым блоком на устройстве, [4], или аналогичную ему, который имеет наружную насадку-3 на выходном срезе одного или нескольких сопел Лаваля, рис.19, что увеличивает площади обработки за один проход, также и за счет увеличения пятна контактна струи с преградой, инжектируя наружный воздух в тело рабочей газовой струи. Насадка или наружная обечайка-3, рис.19, на С\з-ом сопле может быть с любой геометрией внутренней полости, начиная от выходного среза сопла. Наружный воздух засасывается в полость насадки-3, понижая температуру рабочего газового потока в насадке до величины упрочнения грунтов или удаления ржавчины, грязе-красочных, ледовых и других наростов. При необходимости геометрия сопла-2 может быть выполнена по аналогии с соплом из рис.10.