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

1

Изобретение относится к строительству оснований различных сооружений на водонасьпценных СВЯЗНЫХ грунтах и может быть исиользовано при строительстве и эксплуатацин объектов жилого, нромышленного, военного, гидротехнического и иного назначения.

Известно устройство для электрохимичес-. кого укрепления грунта, содержащее пару электродов-инъёкторов с закрепляющими растворами, вентиль однополупериодного выпрямителя, два токоограничнваюших сопротивления и источник злектрической энергии переменного тока с двумя выходными клеммами, одна из KoTopbix соединена с катодным электродом-инъектором непосредственно, а вторая - с анодным электродом-инъектором через два соединенных параллельно токоограничнвающнх сопротивления, при этом в качестве второго токоограничивающего сопротивления применен конденсатор 1.

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

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для электрохимического укрепления грунта, содержащее первый однофазный источник тока, два злектрода-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 2.

Недостатком этого устройства является необходимость наличия мощного однофазного источника переменного тока. При питании

15 устройства от трехфазного источника происходит неравномерная загрузка фаз источника. В случае же подключения к фазным обмбткам источника трех однотишых устройств схема такого устройства получается весьма сложной.

20

Цель изобретения - сокращение энергетических затрат.

Поставленная цель достигается тем, что в 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 электродом, а нулевой вывод источника тока через первый конденсатор соединен с вторым элекпродом, введены второй и третий однофазные 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 злектродом, катод третьего диода подключен к общей точке соединения анода второго диода и к одной и обкладок третьего конденсатора, другая обкладка которого подключена. к фазовому выводу третьего источника тока, который подключей к аноду четвертого диода, а нулевые выводы второго и третьего источников тока соединены с нулевым выводом первого источника тока. На фиг. 1 представлена принципиальная эле трическая схема устройства; на фиг. 2 - век торные диаграммы источников питания в различные моменты времени; на фиг. 3 - график изменения во времени тока, протекающего между злектродами-инъекторами. Устройство содержит первый 1, второй 2, и третий 3 однофазных источника переменног тока, нулевые выводы которых соединены в одной точке 4, первый 5, второй 6, третий 7 и четвертый 8 диоды, первый 9, второй 10 и третий 11 конденсаторы и два злектродаинъектора 12 и 13. Укрепление грунта в межзлектродном промежутке осуществляется путем пропускания через него асимметричного переменного тока, имеющего постоянную и переменную составляю щие. Постоянная составляющая в этом устройстве формируется в виде мощных униполярных импульсов тока, которые называются положительными. На эту постоянную составляю щую накладьгеается переменный (без 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 нейтрали звезды и HMejDT одинаковое значение, т.е. линейное напряжение фаз 2 и 3 равно нулю, а потенциал клеммы 1 относительно нейтрали отрицателен и имеет максимальное 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 злек родам 12 и 13. Через 30 зл. 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 по- тенциал, он ниже потенциала клеммы 3. Поэтому диод 6 заперт более высоким положительным потенциалом. Через 90 зл. град, от начала отсчета конденсатор 10 заряжен до линейного напряжения фаз 2 и 3 (фиг. 26). 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 напряжений 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 убьшает, 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 1в 3 достигнет максимального значения, к электродам 12 и 13 приложено максимальное значение напряжения, равное удвоенному значению линейного напряжения источника (фиг. 2е). Кроме того, через 180 зл. град, от выбранного начала отсчета, когда потенциалы клемм 2и 3 равны и имеют отрицательное значение (фиг. 2г), а линейное напряжение фаз, 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 зл. град. линейное напряжение, приложенное к клемме 1 иЗ, равно нулю, а в дальнейщем возрастает и суммируется с напряжением конденсатора 1. Через 300 эл. град, от начала отсчета сумма зтих напряжений достигает маквимального значения, равного удвоенному значению , 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 пропорционально 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 амплитуде. Амплитуда этих импульсов пропорциональна напряжению на электродах и обратно пропорциональна сопротивлению межэлектродного промежутка с укрепляемым . грунтом. Отрицательная составляющая асимметричного переменного тока, осуществляющая деполяризаций грунта в межэлектродном пространстве, формируется в цепи, состоящей из фазовой обмотки и конденсатора 9, емкость которого много больше емкости конденсаторов И и 10. В связи с этим, под действие 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- протекаем деполяризующий импульс тока, который интенсифицирует процессы в грунте и повыщает эффективность обработки грунта. Этот импульс образуется один раз за период изме нения питающего напряжения источника. Форма импульсов тока, протекающих в каж дом полупериоде, 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), препятствуют непосредственному проведению тока фаз источника в грунт. Энергия источника, расходуемая на транспортировку ионов, укреп ляющих грунт, канализируется с минимальными потерями. Поляризация грунта, возникающая при протекании постоянной составляюще асимметричного тока в каждом рабочем им пульсе, устраняется отрицательным импульсом тока. Этот импульс тока протекает через фазную обмотку, подключенную к клеммам 1 и 4, к конденсатору ,9. В результате зтого осуществляется активная деполяризация межзлектродного промежутка, так как энергия источника, используемая для проведения отридательного 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 знергки всех трех фаз источника, типовая (габаритная) мощность зтого источника имеет меньщее 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 показа|тели устройства. При этом также повышается скорость укрепления грунта. Формула изобретения .Устройство для электрохимического репления грунта, содержащее первый однофазный источник тока, два электрода-инъектора, первый и второй диоды и первый кондмсатор, причем фазовый вывод источника тока соединен с одним электродом, а нулевой вывод источника тока через первый конденсатор соединен с вторым электродом,, отличающееся тем, что, с целью сокращения энергетических затрат, в неге введен второй и третий однофазные источкики тока, третий и четвертый диоды и второй и третий конденсаторы, причем фазовый вывод второго источника тока подключен к аноду третьего диода и через второй ковденсатор 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 ковдеН сатора, 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 выводом первого источника тока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР W 727744, кл. Е 02 D 3/14, 1977. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке N 2922962, кл. Е 02 D 3/14, 1980.

..О

.90

150

a

.

,160 2

,

1 д

a&.2