Устройство для электрохимического укрепления грунта Советский патент 1993 года по МПК E02D3/11 

Изобретение относится к строительству различных сооружений на водонасыщенных связных грунтах. Может быть использовано при строительстве и эксплуатации объектов жилого, промышленного, гидротехнического и иного назначения.

Целью изобретения является улучшение удельных энергетических показателей,- повышение точности и скорости укрепления грунта, т.е. сокращение энергетических затрат на электрохимическое укрепление грунта.

На чертеже представлена схема устройства для электрохимического укрепления грунта.

Устройство содержит трехфазный источник переменного тока с тремя фазами 1-3, три электрода-янъектора 4, 5. и 6с закрепляющими растворами, размещенными в укрепляемом грунте 7, четыре диода 8-11, .два тиристора 12, 13,.пять конденсаторов 14-18 и формирователь импульсов 19, содержащий два пик-трансформатора 20, 21; два диода 22, 23; два резистора 24, 25 и два конденсатора 26, 27. Причем одна из обкладок первого конденсатора 14 соединена с катодами первого 8 и второго 9 диодов, один вывод первой фазы трехфазного источника питания подключен к первому 4 электроду- инъектору. Другая обкладка первого- конденсатора 14 подключена к первому электроду-инъектору 4; Второй электрод- иньектор 5 подключен к первому выходу формирователя сигналов 19т к одной об- кладке третьего конденсатора 16 и к катоду: первого тиристора 12, управляющий электрод которого подключен к второму выходу формирователя сигналов.-Анод первого тиристора 12 подключен к одной обкладке второго конденсатора 15 и к катоду третьего диода 10, третий электрод-иньектор 6 подключен к третьему выходу формирователя сигналов 19, к одной обкладке четвертого конденсатора 17 и к катоду второго тиристора 13, управляющий электрод которого подключен к четвертому выходу формирователя сигналов. Анод второго тиристора 13 подключен к катоду четвертого диода 11 и к одной из обкладок пятого конденсатора 18.- Аноды третьего 10 и четвертого 11 диодов

Ё

00 ГО

к

VJ

ю

подключены к одной обкладке первого конденсатора 14. Первый электрод-инъектор 4 подключен к одному из выводов второй фазы, другой вывод первой фазы и один из выводов третьей фазы объединены и подключены к первому входу первого формирователя сигналов и к другим обкладкам третьего 16 и второго 15 конденсаторов и аноду первого диода 8г Другие выводы второй и третьей фазы объединены и подключены к второму входу формирователя сигналов и к другим обкладкам четвертого 17 и пятого 18 конденсаторов и аноду второго диода 9.

Система работает следующим образом..

.Конденсатор 14 после подключения устройства заряжается до линейного напряжения фаз источника и в последующем только подразряжается периодически (дважды за период), восстанавливая свою емкость.

Конденсаторы 15 и 18 со сдвигом по фазе на 300 электрических градусов относительно зарядных импульсов., поступающих на конденсатор 14, заряжаются до напряжения равного сумме линейного напряжения источника и напряжения на конденсаторе 16, т.е. до удвоенного значения линейного напряжения источника.

. В последующие моменты времени один раз за период напряжение конденсатора 15 и 18 будет суммироваться с линейным напряжением источника и к электродам 4, 5 и 4, 6 будет прикладываться зарядный импульс один раз за период изменения питающего напряжения с амплитудой напряжения 3. Сформированные импульсы тока осуществляют транспортировку ионов компонента; укрепляющих грунт.

Отрицательная составляющая асимметричного переменного тока , осуществляющая деполяризацию грунта в межэлектродном пространстве формируется под действием токов,- протекающих через конденсатор 16 и 17 под действием соответствующих линейных напряжений источника. При положительной полуволне питающего напряжения фазы 1 по цепи 1-8- 14-4-1 начинается процесс заряда конденсатора 14, через 90 электрических градусов этот процесс закончится и конденсатор 14 будет заряжен-до амплитуды линейного напряжения источника. Так как емкость конденсатора 14 по крайней мере на порядок больше других, то в последующие моменты времени этот конденсатор будет находиться в заряженном состоянии. Энергия, отбираемая от него разрядными импульсами ,

будет восстанавливаться по указанной выше цепи.

Через 90 электрических градусов, когда напряжение фазы 1 начнет убывать, начнет5 ся заряд конденсатора 15 суммарным напряжением фазы 1-й конденсатора 14 по цепи: 1-4-14-10-15-1. Этот процесс закончится через 270 электрических градусов от начала отсчета, когда линейное напряжение

0 вновь достигнет своего максимального значения и конденсатор 15 будет заряжен до удвоенного амплитудного значения линей- ного напряжения. Через 360 электрических градусов от начала отсчета начнется про5 цесс суммирования линейного напряжения источника и конденсатора 15. Максимальная величина этого напряжения достигнет значения 3UMa/ где UMa амплитудное значение напряжения источника/, Блок управ0 ления 19 формирует управляющий импульс-, который открывает вентиль 12 и мощный положительный импульс тока протекает по цепи: 1-15-12-5-4-1. В последующих периодах изменения питающего напряжения рас5 смотренные процессы формирования положительного импульса между электродами 5, 4 повторяются в каждом периоде питающего напряжения источника.

Сформированные импульсы тока осуще0 ствляют транспортировку ионов компонентов, укрепляющих грунт. Количество этих ионов пропорционально количеству электричества в рабочем импульсе. ° Отрицательная составляющая асиммет5 ричного переменного тока, осуществляющая деполяризацию грунта- в межэлектродном пространстве формируется в цепи: 1-4-5-16- 1, когда к электроду 4 от фазы 1 прикладывается положительный потенциал. При

0 этом в цепи 1-4-5-16-1 протекает деполяризующий импульс тока, который интенсифицирует процессы в грунте и повышает эффективность обработки грунта. Этот им-. пульс также формируется один раз за пери-

5 од изменения питающего напряжения.

Процесс формирования второго положительного импульса за период происходит под действием линейного напряжения фазы он протекает со сдвигом по фазе в -300

0 электрических градусов относительно рассмотренных процессов,, когда потенциал точки соединения фаз 2 и 3 выше потенциала точки соединения фаз 2 и .1, При этом формируется импульс для подзаряда кон5 денсатора 14 по цепи: 2-9-14-4-2. Начиная с момента времени, когда потенциал точки соединения фаз 1 и 2 станет выше потенциала точки соединения фаз 2 и 3, начнется заряд конденсатора 18 по цепи: 2-4-14-11- J8-2 до напряжения, равного 2. Второй положительный зарядный импульс формируется в момент открытия тиристора 13, Положительный зарядный импульс формируется под действием напряжения фазы 3 и напря- жения конденсатора 18 по цепи: 2-18НЗ-6- 4-2. Максимальная величина напряжения этого импульса равна 3.

Отрицательная составляющая асимметричного переменного тока для второго импульса формируется в цепи: 2-4-6-17-2 под действием напряжения источника переменного тока, Этот импульс также формируется один раз за период изменения питающего напряжения.

Таким образом, устройство за период изменения питающего напряжения формирует два положительных импульса тока, укрепляющих грунт, и два отрицательных - деполяризующих. Это позволяет в два раза увеличить скорость передачи энергии источ- ника в грунт и улучшить удельные энергетические показатели устройства, а также регулировать скорость укрепления грунта регулируя момент открытия тиристорйв 12 и 13. -

Формула изобретений5

Устройство для электрохимического укрепления грунта, содержащее трехфазный источник переменного тока; два злектрода- инъектора.с закрепляющими растворами, размещенными в укрепляемом грунте, четыре диода и три конденсатора, причем одна изобкладок первого конденсатора соединена с катодами первого и второго диодов, один вывод первой фазы трехфазного ис- точника питания подключен к первому элек- троду-инъектору, отличающееся тем.

что, с целью сокращения энергетических затрат, оно снабжено двумя тиристорами; четвертым и пятым конденсаторами, третьим электродом-инъектором и формирователем сигналов, причем другая обкладка первого конденсатора подключена к первому элект- роду-инъектору, второй электрод-инъектор подключен к первому выходу формирователя сигналов, к одной обкладке третьего конденсатора и к катоду первого-тиристора управляющий электрод которого подключен к второму выходу формирователя сигналов,, анод первого тиристора подключен к одной обкладке второго конденсатора и к катоду третьего диода, третий электрод-инъектор подключен к третьему выходу формирователя сигналов, к .одной обкладке четвертого конденсатора и к катоду второго тиристора, управляющий электрод которого подключен к четвёртому выходу формирователя сигналов, анод второго тиристора подключен к катоду четвертого диода и к одной из обкла- док пятого конденсатора, аноды третьего и четвертого диодов подключены к одной обкладке первого конденсатора, первый элек- трод-инъектор подключен к одному из выводов второй фазы, другой вывод первой фазы и один из выводовтретьей фазы объединены и подключены к первому входу первого формирователя сигналов-и к другим обкладкам второго и третьего конденсаторов и аноду первого диода, другие выводы, второй и третьей фазы объединены и подключены к второму входу формирователя сигналов м к другим обкладкам четвертого и пятого конденсаторов и к аноду второго диода.

Использование: строительство различных сооружений на водонасыщенных связ,- ных грунтах. Сущность изобретения: устройство содержит трехфазный источник переменного тока с фазами, электроды-инъ- екторы, диоды, тиристоры, конденсаторы; формирователь импульсов. 1 ил.