Устройство для электрохимического укрепления грунта

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиик

Социалистических

Реслублик ()1 002456 (61) Дополнительное к авт, сеид-ву— (22) Заявлено 26.11.81 (21) 3359537/29-33 с присоединением заявки № (23) ПриоритетОпубликовано 070383. Бюллетень ¹ 9

Дата опубликования описания 07.03.83

Р М К з

Е 02 0 3/14

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53 УДК 624.138.5 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. К. Быстров, А. Г. Николаев и И. И. Демчук (7! ) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИИИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ

ГРУНТА

Изобретение относится к области строительства различных сооружений на водонасьдденных связных грунтах и может быть использовано при строительстве и эксплуатации объектов жилого промышленного, военного, гидротехнического и иного назначения.

Известно устройство для электрохимического укрепления грунта, содержащее три выходные клеммы для подключения к электродам-инъекторам с закрепляющими растворами, расположенным в укрепляемом грунте, две входные клеммы для подключения источника переменного тока, коммутационное.устройство и вентильную ячейку выпрямителя, образованную парой соединенных последовательно-согласно диодов, к точке соединения обоих диодов подключен один .электрод-инъектор через источник переменного тока, а катод и анод вентильной ячейки-соответственно к двум другим электродам-инъекторам j 1}.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для электрохимического укрепления грунта, содержащее трехфазный источник тока, соединенный звездой, два кон» денсатора, четыре диода и два электрода — инъектора, причем одни обкладки первого и второго конденсаторов подключены соответственно к первому и второму фазовым выводам источника тока, другая обкладка пер" вого конденсатора соединена с общей точкой соединения анода первого и катода второго диодов, а другая обкладка второго конденсатора соединена с общей точкой соединения анода третьего и катода четвертого. диодов t 2j.

Недостатком этих устройств является низкая эффективность проникания закрепляющих растворов в грунт и высокий удельный расход электроэнергии.

Целью изобретения является повышение качества укрепления грунта и экономия электроэнергии.

Поставленная цель достигается тем что в устройство для электрохимического укрепления грунта, содержа25 щее трехфазный источник тока, соединенный звездой, два конденсатора, четыре диода и два электродаинъектора, причем одни обкладки первого и второго конденсаторов подключены соответственно к первому

1002456

50 второму фазовым выводам источника тока, другая обкладка перного конденсатора соединена с общей точкой соединения анода первого и катода второго диодов, а другая обкладка второго конденсатора соединена с 5 общей точкой соединения анода треть его и катода четвертого диодов, введены третий и четвертый конденсаторы и пятый и шестой диоды, причем аноды второго и четвертого диодов соединены с одним из электродов- инъекторов, который подключен к одной из обкладок третьего конденсатора, другая обкладка которого соединена с общей точкой соединения катодов первого и третьего диодов и анодов пятого и шестого диодов, и к одной из обкладок четвертого конденсатора, другая обкладка которого соединена с-третьим фазовым выводом, катоды пятого и шестого диодов подключены соответственно к первому и второму фазоным выводам источника тока, а другой электрод — инъектор соединен с нулевым нынодом источника тока.

Устройство представлено на чертеже и содержит четыре входные клеммы 1-4 для подключения трехфазного источника переменного тока, фазовые обмотки которого включены по схеме электрической звезды с выведенной нейтралью, две выходные клеммы 5 и б для подключения к электродам-инъекторам 7 и 8 с закрепляющими растворами, расположенным н укрепляемом 35 грунте 9, первый 10, второй 11, третий 12 и четвертый 13 конденсаторы, первый 14, второй 15, третий 16 четвертый 17, пятый 18 и шестой 19 диоды. 40

Процесс формирования импульсов производится следующим образом.

Условимся считать, что фазы в исходный момент нремени относительно нейтрали имеют потенциалы: вторая и третья фазы — положительный и подключены соответственно к входным клеммам 2 и 3, первая фаза — отрицательный и подключена к входной клемме 1.

В момент времени, принятый за начало отсчета, в соответствии с исходным положением векторной диаграммы, потенциалы клемм 3 и 2, относительно клеммы 1 будут положительными и в дальнейшем потенциал клеммы 2 растет, а клеммы 3 убывает. Б =гязи с этигл линейным напряжением фаз 2 и 1 через диоч 18 будет осуществляться заряд конденсатора 13, а линейным напряжейием фаз 60

3 и 1 через диоды 16 и 18 - конденсатора 11. При этом через 30 электрических градусов от начала отсчета линейное напряжение фаз 1 и 3 достигнет максимума, т.е. амплитудного значения линейного напряжения фаз источника. Одновременно начинается увеличение линейного напряжения фаз 1 и 2, которое через диод 19 также прикладывается к конденсатору 13. Это напряжение достигнет максимального значения через 90 эл. град. от начала отсчета. В зависимости от величины емкости конденсатора 13 и мощности источника начальный заряд этого конденсатора может закончиться либо через 30 зл. гр„ либо через

90. Так как потенциал клеммы 2 относительно клеммы 1 убывает и через

60 зл. град,от начала отсчета их разность станет равной нулю, то конденсатор 11, заряжаемый напряжением этих фаз через вентили 16 и 18, на этом временном интервале зарядится

qo некоторого промежуточного значения напряжения этих фаз.

Через 60 эл. град . от начала отсчета потенциалы клемм 1 и 2 будут, иметь отрицательное значение относительно клеммы 3 и равны между собой, а в следующие моменты времени потенциал клеммы 2 будет иметь более высокий потенциал, чем клемма 1, т.е. начинается процесс заряда конденсатора 10 через диоды 14 и 19 линейным напряжением фаз 2 и 1. Через 150 эл. град. от начала отсчета, когда линейное напряжение Фаз 2 и 1 достигнет максимума, заряд конденсатора 16 прекратится, так как гиод 19 закроется. Напряжение, до .второго зарядится конденсатор 10, будет равно линейному напряжению фаз 2,1. При этом через 120 эл. град. от начала отсчета потенциалы клемм 1 и 2 будут положительны и равны между собой, т.е. линейное напряжение фаз 1 и 3 равно нулю. В дальнейшем потенциал клеммы 3 будет возрастать, а напряжение фаз 2 и 1, суммируясь с напряжением конденсатора 13 через диод 14, будет приложено к конденсатору 10.

Через 120 эл. град.от начала отсчета конденсатор 10 зарядится до удвоенного амплитудного значения линейного напряжения источника. Через

270 эл. град. напряжение фазы 1 станет равным нулю и в дальнейшем потенциал клеммы 1 будет отрицательным, а клеммы 4-положительным. Начиная с этого момента времени, напряжение фазы 2 будет суммироваться с напряжением конденсатора 10 и через 360 эл. град, от начала отсчета напряжение на выходах клеммах 6 и 5 достигнет максимального значения, которое в 4,46 раза превышает ампли тудное значение фазного напряжения источника. Кроме того, через

180 эл. град. от начала отсчета потенциалы клемм 3 и 2 вновь станут одинакоными, а линейное напряжение фаз 3,2 будет равно нулю. начиная с

1002456 этого момента времени, потенциал клеммы 3 будет выше потенциала клем-" мы 2. При этом суммарное напряжение фаз 3 и 2 и конденсатора 13 через диод 16 будет приложено к конденсатору 11 и спустя 90 зл. град, т.е. через 240 эл. град. от начала отсчета, конденсатор 11 будет заряжен до удвоенного амплитудного значения линейного напряжения источника. Через 490 эл. град. от начала отсчета потенциал клеммы 2 станет равным нулю, и в дальнейшем станет отрицательным, а клеммы 4 — положительным.

При этом будет происходить суммирование напряжения фазы 2 с напряжением конденсатора 11, а к выходным клеммам через диод 17 будет приложено напряжение, которой в 4,46 раза превышает амплитудное значение фазного напряжения источника. В последующих периодах изменения питающего напряжения рассмотренные процессы будут повторяться циклически и к рабочим электродам дважды эа период в моменты времени, соответствующие 120 и

"360 эл. град., будут прикладываться импульсы напряжения, амплитуда которых в 4,46 раза выше амплитудного значения фазного напряжения источника.

Переменная составляющая формируетСя следующим образом. Переменное напряжение подводится к выходным клеммам 5 и б, к которым подключены электроды-инъекторы с закрепляющими растворами, расположенные в укрепляющем грунте, через конденсатор 12, 13 от фазной обмотки трехфазного источника, подключенной к входным клеммам 3 и 4 соответственно. Под действием этого напряжения в цепи: входная клемма 3 — конденсаторы 13 и 12 выходная клемма 5 — электрод 7 грунт 9 — электрод 8 — выходная клемма б — входная клемма 4, протекает обратнодеполяризующая составляющая переменного тока, которая накладывается на мощные импульсы закрепляющего -тока постоянной составляющей в грунте.

Так как масса накопительных конденсаторов пропорциональна энергии, запасаемой в них, то увеличение напряжения рабочего импульса позво-ляет уменьшить емкость конденсаторов (при той же энергии), а также их массу и постоянную времени разряда (Cp=RС), Поэтому скорость передачи энергии из зарядно-разрядных конденсаторов в укрепляемый грунт (мощность, выделяющаяся в этом промежутке) за время разряда из-за уменьшения . р возрастает ° В результате скорость укрепления грунта увеличивается, а это повышает производительность электрохнмического укрепления грунта при одновременном уменьшении массы устройства в целом.

Таким образом, устройство в целом позволяет повысить скорость передачи энергии в грунт как за счет увеличения в два раза числа рабочих импульсов тока за период изменения тока трехфазного источника, так и за счет увеличения выходного напряжения импульсов тока постоянной составляющей, в 4,46 раза превышающего амплитудное значение фаэного напряжения источника.

f0

15 формула изобретения

Устройство для электрохимического укрепления грунта, содержащее трехфазный источник тока, соединенный звездой, два конденсатора, четыре диода и два электрода-инъектора, при 5 чем одни обкладки первого и второго конденсаторов подключены соответственно к первому и второму фазовым выводам источника тока, другая обкладка первого конденсатора соедине« на с общей точкой соединения анода первого и катода второго диодов, а другая обкладка второго конде Йсатора соединена с общей точкой соединения анода третьего и катода. четвертого диодов, о т л и ч а ю щ е е с я, З5 )тем, что, с целью повышения качества укрепления грунта и экономии электро,энергии, в него введены третий и четвертый конденсаторы и пятый и шестой диоды, причем аноды второго

40 и четвертого диодов соединены с одним из электродов-инъекторов, котоо рый подключен к одной из обкладок третьего конденсатора, другая обкладка которого соединена с общей точкой

45 cîåäèêåíèÿ катодов первого и третьего диодов и анодов пятого и шестого диодов, и к одной из обкладок четвертого конденсатора, другая обкладка которого соединена с третьим фазовым вь.водом, катоды пятого и шестого диодов подключены соответственно к первому и второму фазовым выводам источника тока, а другой электрод- инъектор соединен с нулевым выводом источника тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР, 9 913577, кл. Е 02 0 3/14, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 3297 /55, кл. Е 02 O 3/14, 1981 (прототип).

1002456

Составитель A. Кузнецов

Техред Т. Фанта Корректор И. Шулла

Редактор О. Филиппова

Тирам 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 1743/12

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4