Устройство для электрохимического укрепления грунта Советский патент 1983 года по МПК E02D3/11 

Изобретение относится к области строительства различных сооружений на водонасьаценных 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 для подключения к электродам-инъекторам с закрепляющими растворами, расположенным в укрепляемом грунте, две входные клеммы для подк иочения источника переменного тока, коммутационное, устройство и вентильную ячейку выпрямителя, образованную парой соединенных последовательно-согласно диодов, к точке соединения обоих диодов подкл эчен один .электрод-инъектор через источник переменного тока, а катод и анод вентильной ячейки-соответственно к двум другим электродам-инъекторап 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 выводгш источника тока, другая обкладка первого конденсатора соединена с общей точкой соединения анода первого и катода второго диодов, а другая

10 обкладка второго конденсатора соединена с обпей точкой соединения анода третьего и катода четвертого. диодов 2j.

Недостатком этих устройств явля15ется низкая эффективность проникания закрепляющих Е астворов в грунт и высокий удельный расход электроэнергии.

Целью изобретения является повы20шение качества укрепления грунта и экономия электроэнергии.

Поставленная цель достигается тем что в устройство для электрохимического укрепления грунта, содержа25щее трехфазный источник тока, соединенный звездой, два конденсатора, четыре диода и два электрода инъектора, причем одни обкладки первого и второго конденсаторов под30ключены соответственно к первому

второму фазовым выводам источника тока, другая обкла,цка первого конденсатора соединена с общей точкой соединения анода первого и катода , второго диодов, а другая обкладка второго конденсатора соединена с 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 электродовинъекторов, который подключен к одной из обкладок третьего конденсатора, другая обклащка 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 фазовьом выводам источника тока, а другой электрод - инъектор соединен с нулевым выводом 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 6 для подключения к электродам-инъэкторам 7 и 8 с закрепляющими растворами, расположенным в укрепляемом 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.

Процесс формирования импульсов производится следующим образом.

Условимся считать, что фазы в исходный момент времени 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 1 леммы 2 расчет, а клеммы 3 убывает. Б связи с этим линейным напряжением фаз 2 и 1 через диод 18 будет осуществляться заряд конденсатора 13, а линейным напряжением фаз 3 и 1 через диоды 16 и 18 - конденсатора 11. При этом через 30 электрческих 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 максмального 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 эл. гй, либо через 90. Так как потенциал клеммы 2 относительно клеммы 1 убывает и через 60 эл. 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 некоторого промежуточного значения напряжения этих фаз.

Через 60 эл, гр.эд. 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 диод 19 закроется. Напряжение, до -оторого 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 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 б 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 одинаковыми, а линейное напряжение фаз 3,2 будет равно нулю. Начиная с

этого момента времени, потенциал клеммы 3 будет выше потенциала клеммы 2. При этом суммарное напряжение фаз 3 и 2 и конденсатора 13 через диод 16 будет приложено к конденсатору 11 и-спустя 90 эл. 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 напряжение конденсатора 11, а к выходным клеммам через диод 17 будет приложено напряжение, которое 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 за период в моменты времени, соответствукяцие-120 и 360 гл. град., будут прикладываться импулРсы напряжения, амплитуда которых в 4,46 раза выше амплитудного значения фазного напряжения источника.

Переменная состав л якяцая формируется следующим образом. Переменное напряжение подводится к выходньм клеммам 5 и 6, к которым подключены электроды-инъекторы с закрепляющими растворами, расположенные в укреплякзщем грунте, через конденсатор 12, 13 от фазной обмотки трехфазного источника, подключенной к входным клеммам 3 и 4 соответственно. Под действием этого напряжения в цепи: входна клемма 3 - конденсаторы 13 и 12 выходная клемма 5 - электрод 7 грунт 9 - электрод 8 - выходная клемма 6 - 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 (Tp:;R-C) . Поэтому скорость передачи энергии из зарядно-ра-зрядных конденсаторов в укрепляемый грунт (мощность , выделяющаяся в этом промежутке) за время разряда из-за уменьшения 1Г(. возрастает. В результате скорость укрепления грунта увеличивается, а это повышает производительность электрохимического укрепления грунта при одновременном умеиьшении 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 з счет увеличения выходного напряжени импульсов тока постоянной составляющей, в 4,46 раза превышающего амплитудное значение фазного напряжения источника.

Формула изобретения

Устройство для электрохимического укрепления грунта, содержащее трехфазный источник тока, соединенны звездой, два конденсатора, четыре диода и два электрода-инъбктора, причем одни обкладки первого и второго конденсаторов подключены соответственно к первому и второму фазовым выводам источника тока, другая обкладка первого конденсатора соединена с общей точкой соединения анода первого и катода второго диодов, а другая Обкладка второго конденсате- ра соединена с общей точкой соединения анода третьего и катода четвертого диодов, о тличаюгцееся |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 зторого и четвертого диодов соединены с одним из электродов-инъекторов, кото-о рый 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 третЬ|ИМ 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. 913577, кл, Е 02 D 3/14, 1979.

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