Устройство для электрохимического укрепления грунта

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сатоз Советских

Социалистических

Республик (11< 1004528 (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 08.06.81 (21) 3297755/29-33 (5I )M. Кл.

Е 02 О 3/11 с присоединением заявки .%—

Гееударственный кемнтет (23) Приоритет (53) УДK 624.138.

5 (088 8) Опубликовано 15.03.83. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 15.03.83

I!0 делам рзабретеннй. и ютермтнй . (72) Авторы изобретения

В. К. Быстров и A. Г. Николаев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО

УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА Изобретение относится к строительству оснований различных сооружений на водонасьпценных связных грунтах и может быть использовано при строительстве и эксплуатации объектов жилого, промышленного, военного, гидротехнического и иного назначения.

Известно устройство для электрохимичес-. кого укрепления грунта, содержащее пару электродов-ннъекторов с закрепляющими растворами, вентиль однополупериодного выпрямителя, два токоограничиваюших сопротивления и источник электрической энергии переменного тока с двумя выходными клеммами, одна из которых соединена с катодным электродом-инъектором непосредственно, а вторая — c анодным элек1родом-инъектором через два соединенных параллельно токоограничивающих сопротивления, при этом в качестве второго токоограничивающего сопротивления применен конденсатор (!).

Недостатком данного устройства является протекание переменной составляющей тока через активное токоограничивающее сопротивление, что приводит к повышенным потерям.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для электрохимического укрепления грунта, содержащее первый однофазный источник тока, два электрода-инъектора, первый и второй диоды и первый конденсатор, причем фазный вывод источника тока соединен с одним !

О электродом, а нулевой вывод источника тока через первый конденсатор соединен с вторым электродом (2) .

Недостатком этого устройства является необходимость наличия мощного однофазного источника переменного тока. При питании устройства от трехфазного источника происходит неравномерная загрузка фаз источника.

В случае же подключения к фазным обмоткам источника трех одноттптных устройств схема такого устройства получается весьма сложной.

8mb изобретения — сокращение энергетических затрат.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для электрохимического укрепле3 10045 ния грунта, содержащее первый однофазный источник тока, два электрода-инъектора, первый и второй диоды и первый конденсатор, причем фазный вывод источника тока соединен с одним электродом, а нулевой вывод источника тока через первый конденсатор соединен с вторым электродом, введены второй и третий однофаэные источники тока, третий и четвертый диоды и второй и третий конденсаторы, причем фазовый вывод второго 10 источника тока подключен к аноду третьего диода и через второй конденсатор к общей точке соединения анода первого и катода четвертого диодов, катоды первого и второго диодов соединены с вторым электродом, ка- 1% тод третьего диода подключен к общей точке соединения анода второго диода и к одной иэ обкладок третьего конденсатора, друтая обкладка которого подключена к фаэовому выводу третьего источника тока, который под- р0 ключен к аноду четвертого диода, а нулевые выводы второго и третьего источников тока соединены с нулевым выводом первого источника тока.

На фиг. 1 представлена принципиальная элек-р трическая схема устройства; на фиг. 2 — векторные диаграммы источников питания в различные моменты времени; на фиг. 3 — график изменения во времени тока, протекающего между электродами-инъекторами.

Устройство содержит первый 1, второй 2, и третий 3 однофазных источника переменного тока, нулевые выводы которых соединены в одной точке 4, первый 5, второй б, третий

7 и четвертый 8 диоды, первый 9, второй 10 и третий 11 конденсаторы и два электродаинъектора 12 и 13.

Укрепление грунта в межэлектродном промежутке осуществляется путем пропускания через него асимметричного переменного тока, имеющего постоянную и переменную составляющие. Постоянная составляющая в этом устройстве формируется в виде мощных униполярных импульсов тока, которые называются положительными. На эту постоянную составляющую накладывается переменный (беэ постоянной составляющей) ток, импульсы которого одной полярности действуют согласно с положительным импульсом, укрепляющим грунт, а импульсы противоположной полярности (так называемые отрицательные) осуществляют активную деполяризацию укрепляемого грунта.

Пусть в исходный момент времени, условно выбранный за начало отсчета, потенциалы клемм 2 и 3 положительны относительно ней грали звезды и имеют одинаковое значение, т.е. линейное напряжение фаз 2 и 3 равно нулю, а потенциал клеммы 1 относительно централи отрицателен и имеет максимальное

28 4 значение (фиг, 2а). При этом в последующие моменты времени потенциал клеммы 3 возрастает по абсолютной величине и начинается заряд (через диод 8) конденсатора 10. Кроме того, в исходный момент времени линейное напряжение фаз 1 и 3 через диоды .5 и 8 подводится к рабочим электродам 12 и 13.

Через 30 эл. град. от начала отсчета линейное напряжение фаз 1 и 3 достигает максимального значения, а затем начинает убывать по абсолютной величине. В это время, хотя к клемме 2 приложен положительный потенциал, он ниже потенциала клеммы 3. Поэтому диод б заперт более высоким положительным потенциалом.

Через 90 эл. град. от начала отсчета конденсатор 10 заряжен до линейного напряжения фаз 2 и 3 (фиг. 2б}. Через 150 эл.грац. линейное напряжение фаз 1 и 2 имеет максимальное значение (фиг. 2в), при этом клемма 2 имеет отрицательный, а клемма 1 положительный потенциал. Алгебраическая сумма напряженнй на конденсаторе 10 и фаз 1 и 2 равна нулю. В последующие моменты времени потенциал клеммы 2 повышается, и линейное напряжение, приложенное к клеммам 1 и

2 убывает, т.е. алгебраическая сумма напряжений, действующих в цепи: конденсатор 10, фазные обмотки, подключенные к клеммам

1 и 2, возрастает. Это напряжение через диод 5 прикладывается к рабочим электродам

12 и 13. Через 240 эл. град. от начала отсчета, когда линейное напряжение, приложенное к клеммам 1 и 3, равно нулю к электродам

12 и 13 приложено напряжение только конденсатора 10 (фиг. 2д). В последующие моменты времени, когда потенциал клеммы 2 вновь станет положительным, напряжение на электродах 12 и 13 начинает возрастать и через

330 эл. град., когда линейное напряжение фаз

1 и 3 достигнет максимального значения, к электродам 12 и 13 приложено максимальное значение напряжения, равное удвоенному значению лйнейного напряжения источника (фиг. 2е).

Кроме того, через 180 эл. град. от выбранного начала отсчета, когда потенциалы клемм

2 и 3 равны и имеют отрицательное значение (фиг. 2г), а линейное напряжение фаэ, приложенное к этим клеммам, равно нулю, начинается процесс заряда конденсатора 11 через диод 7. Через 270 эл. град. от начала отсчета конденсатор 11 заряжен до линейного напряжения источника. Через 300 эл. град. линейное напряжение, приложенное к клемме

1 и 3, равно нулю, а в дальнейшем возрастает и суммируется с напряжением конденсатора 1. Через 300 зл. град. от начала отсчета сумма этих напряжений достигает максимального значения, равного удвоенному значению

5 10045 линейного напряжения источника. Таким образом, за период изменения питающего напряжения формируется два мощных положительных импульса с амплитудой, равной удвоенному значению линейного напряжения, которые прикладываются к рабочим электродам. При этом в межэлектродном промежутке формируются импульсы тока, осуществляющие транспортировку ионов компонентов, укрепляющих грунт. Количество этих ионов пропор- l0 ционально количеству электричества в рабочем импульсе, которое в свою очередь определяется площадью подинтегральной кривой изменения мгновенного значения тока в импульсе и пропорционально времени импульса и его 15 амплитуде. Амплитуда этих импульсов пропорциональна напряжению на электродах и обратно пропорциональна сопротивлению межэлектродного промежутка с укрепляемым грунтом, 20

Отрицательная составляющая асимметричного переменного тока, осуществляющая деполяризаци1г грунта в межэлектродном пространстве, формируется в цепи, состоящей из фаэовой обмотки и конденсатора 9, емкость которого много больше емкости конденсаторов 11 и 10. В связи с этим, под действием напряжения фазной .обмотки, подключенной к клеммам 1 и 4, когда к клемме 1 приложен положительный, а к клемме 4 отрицательный потенциалы, в цепи 1 — 13 — 12 — 9 — 4 — 1, протекае деполяризующий импульс тока, который интенсифицирует процессы в грунте и повышает эффективность обработки грунта. Этот импульс образуется один раз за период изме35 кения питающего напряжения источника.

Форма импульсов тока, протекающих в каждом нолупериоде изменения напряжения источника, показана на фиг. 3.

Постоянная составляющая асимметричного > тока источника в межэлектродном промежутке при увеличении тока источника проводится вначале через токоограничивающие конденсаторы 11 (10), которые в соответствующие моменты времени, запирая диод 8(7), препят- <> ствуют непосредственному проведению тока фаз источника в грунт. Энергия источника, расходуемая на транспбртировку ионов, укрепляющих грунт, канализируется с минимальными потерями. Поляризация грунта, возникающая при протекании постоянной составляющей асимметричного тока в каждом рабочем импульсе, устраняется отрицательным импульсом тока. Этот импульс тока протекает через фаэную обмотку, подключенную к клеммам 1 и

И

4, к конденсатору 9. В результате этого осуществляется активная деполяриэация межэлектродного промежутка, так как энергия источника, используемая для проведения отри28 6 цательного импульса тока, возвращается в этот же источник. Потери на проведение переменной составляющей тока минимальны, а уменьшение поляризации грунта обеспечивает малые энергии при его укреплении. В связи с тем, что формирование асимметричного тока осуществляется при использовании энергии всех трех фаз источника, типовая (габаритная) мощность этого источника имеет меньшее значение, чем однофазного источника.

За период изменение питающего напряжения к электродам-инъекторам приложено два положительных импульса тока, амплитуда напряжения которых в 3,46 раза превосходит амплитуду фазного напряжения источника, и один отрицательный импульс с амплитудой, равной фазному напряжению источника. Это позволяет максимально использовать трехфазный источник переменного тока, увеличивает скорость передачи энергии источника в грунт и улучшает удельные энергетические показатели устройства. При этом также повышается скорость укрепления грунта.

Формула изобретения.Устройство для электрохимического укрепления грунта, содержащее первый однофазный источник тока, два электрода-инъектора, первый и второй диоды и первый конденсатор, причем фазовый вывод источника тока соединен с одним электродом, а нулевой вывод источника тока через первый конденсатор соединен с вторым электродом,. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения энергетических затрат, в него введен второй и третий однофаэные источники тока, третий и четвертый диоды и второй и третий конденсаторы, причем фазовый вывод второго источника тока подключен к аноду третьего диода и через второй конденсатор к общей точке соединения анода первого и катода четвертого диодов, катоды первого и второго диодов соединены с вторым электродом, катод третьего диода подключен к общей точке соединения анода второго диода и одной из обкладок третьего конденсатора, другая обкладка которого подключена к фазовому выводу третьего источника тока, который подключен к аноду четвертого .диода, а нулевые выводы второго и третьего источников тока соединены с нулевым SblBoдом первого источника тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР М 727744, кл. Е 02 0 3/14, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке У 2922962, кл. Е 02 О 3/14, 1980.

g ll

„r80

1004528

„uo"

1 д

Рие.2

1004528

Составитель А. Кузнецов

Техред A.Áàáèíåö. Редактор А. Гулько

Корректор Л. Бокшан

Заказ 1815/38

Тираж 671

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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