Устройство для электрохимического укрепления грунта

Устройство для электрохимического укрепления грунта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА, содержащее трехфазный источник переменного тока, три диода, два конденсатора и два электрода-иньектора, причем один из электродов-иньекторов подключен к однбму из выводов первой обмотки трехфазного источника переменного тока, один из выводов второй обмотки трехфазного источника переменного тока соединен с анодом первого диода, один из выводов третьей обмотки трехфазного источника переменного тока подключен через первый конденсатор к аноду второго диода, катод которого подк„аючен к другому электроду-иньектору и к одной из обкладок второго конденсатора, другая обкладка которого соединена с общей точкой соединения других выводов обмоток трехфазного источника переменного тока, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности укрепления грунта, один из электродов-иньекторов подключен к одной из обкладок третьего конденсатора , другая обкладка которого подключена к общей точке соединения катода S первого диода и анода третьего диода, катод (Л которого соединен с анодом второго диода и с одной из обкладок первого конденсатора. ел гчэ О5 N3 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1052624

3 (511

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ»

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3461902/29-33 (22) 01.07.82 (46) 07.11.83. Бюл. № 41 (72) В. К. Быстров, И. И. Демчук и А. Г. Николаев (53) 624.138.5 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 727744, кл. Е 02 D 3/14, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР № 687178, кл. Е 02 D 3/14, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке № 3297755, кл. E 02 D 3/14, 1981 (прототип). (54) (57) УСТРОИСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА, содержащее трехфазный источник переменного тока, три диода, два конденсатора и два электрода-иньектора, причем один из электродов-иньекторов подключен к одн6му из выводов первой обмотки трехфазного источника переменного тока, один из выводов второй обмотки трехфазного источника переменного тока соединен с анодом первого диода, один из выводов третьей обмотки трехфазного источника переменного тока подключен через первый конденсатор к аноду второго диода, катод которого подключен к другому электроду-иньектору и к одной из обкладок второго конденсатора, другая обкладка которого соединена с общей точкой соединения других выводов обмоток трехфазного источника переменного тока, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности укрепления грунта, один из электродов-иньекторов подключен к одной из обкладок третьего конденсатора, другая обкладка которого подключена к общей точке соединения катода ф первого диода и анода третьего диода, катод которого соединен с анодом второго диода и с одной из обкладок первого конденсатора, С:!

052624

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

Известно устройство для электрохимического укрепления грунта, содержащее два выходных вывода для подключения к электродам-иньекторам с закрепляющими растворами, расположенным в укрепляемом грунте, вентиль однополупериодного выпрямителя, два токоограничивающих сопротивления и две входные клеммы для подключения источника переменного тока, одна входная клемма соединена с выходным выводом непосредственно, а вторая — с другим выходным выводом через два соединенных параллельно токоограничивающих сопротивления, при этом в качестве второго токоограничивающего сопротивления применен конденсатор (1).

Недостатками да н ного устройства являются протекание переменной составляющей тока через активное токограничивающее сопротивление, что приводит к повышенным потерям, недостаточно высокая величина напряжения рабочего импульса выпрямителя на выходных выводах, не превышающая удвоенного амплитудного значения фазного напряжения источника, и кроме того, низкая скорость передачи энергии от источника переменного тока к электродам-иньекторам с закрепляющими растворами, расположенными в укрепляемом грунте.

Известно также устройство дл я электрохимического укрепления грунта, содержащее три выходных вывода для подключения к электродам-иньекторам с закрепляющими растворами, расположенным в укрепляемом грунте, две входные клеммы для подключе-, ния источника переменного тока, коммутационное устройство и вентильную ячейку выпрямителя, образованную парой соединенных последовательно-согласно тиристоров, к точке соединения обоих тиристоров подключен один электрод-иньектор через источник перменного тока, а катод и анод вентильной ячейки соответственно — к двум другим электродам-иньекторам (2).

Однако это устройство сравнительно сложно и имеет две группы электродовинъекторов, что не всегда возможно реализовать на практике. Кроме того, необходимо симметрирование характеристик обеих групп электродов, что усложняет его применение.

Устройство характеризуется относительно невысокой амплитудой рабочего импульса, не превышающей фазного напряжения устройства, имеет низкую скорость передачи энергии источника переменного тока к каждой группе электродов-иньекторов с закрепляющими растворами, расположенных в укрепляемом грунте, а также невысокими удельными энергетическими показателями, 5

25 зо

55 так как ограничение тока в нем осуществляется активным сопротивлением источника и схемой выпрямителя.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для электрохимического укрепления грунта, содержащее трехфазный источник переменного тока, три диода, два конденсатора и два электрода-иньектора, причем один из электродов-иньекторов подключен к одному из выводов первой обмотки трехфазного источника переменного тока, один из выводов второй обмотки которого соединен с анодом первого диода, а один из выводов третьей обмотки подключен через первый конденсатор к аноду второго диода, катод которого подключен к другому электроду-иньектору и к одной из обкладок второго конденсатора, другая обкладка которого соединена с общей точкой соединения других выводов обмоток трехфазного источника переменного тока (3) .

Однако известное устройство характеризуется относительно невысокой амплитудой рабочего импульса, не превышающей 3,46 амплитудного значения фазного напряжения источника, вследствие чего оно имеет недостаточную скорость передачи энергии источника переменного тока к электродам-иньекторам с закрепляющими растворами, расположенными в укрепляемом грунте, а также невысокие удельные энергетические показатели в целом.

Пель изобретения — повышение производительности укрепления грунта.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для электрохимического укрепления грунта, содержащем трехфазный источник переменного тока, три диода, два конденсатора и два электрода-иньектора, причем один из электродов-иньекторов подключен к одному из выводов первой обмотки трехфазного источника переменного тока, один из выводов второй обмотки трехфазного источника переменного тока соединен с анодом первого диода, один из выводов третьей обмотки трехфазного источника переменного тока подключен через первый конденсатор к аноду второго диода, катод которого подключен к другому электродуинъектору и к одной из обкладок второго конденсатора, другая обкладка которого соединена с общей точкой соединения других выводов обмоток трехфазного источника переменного тока, один из электродов-инъекторов под. ключен к одной из обкладок третьего конденсатора, другая обкладка которого подключена к общей точке соединения катода первого диода и анода третьего диода, катод которого соединен с анодом второго диода и с одной из обкладок первого конденсатора.

На чертеже представлено предлагаемое устройство.

Устройство содержит входные клеммы

1-4 для подключения трехфазного источника

1052624

55 переменного тока с выведенной нейтралью, два входных вывода — отрицательный 5 и положительный 6 для подключения к электродам-иньекторам 7 и 8 с закрепляющими растворами, расположенными в укрепляемом грунте 9, зарядно-разрядный конденсатор 10, включенный между клеммой 4 и положительным выходным выводом 6. Диоды 11 и 12, соединенные последовательно, и промежуточный накопительный конденсатор 13, включенный между входной клеммой 2 и точкой соединения диодов 11 и 12, образуют трехполюсник, при этом катод диода 11 подключен к положительному выходному выводу 6.

Вентильно-конденсаторная ячейка состоит из диода 14 и конденсатора 15, в которой одна обкладка конденсатора подключена к входной клемме 3, соединенной с отрицательным выходным выводом, а вторая к катоду диода 14, анод которого соединен с входной клеммой 1, при этом катод диода 14 подключен к аноду диода 12.

У стройство работает следующим образом.

Укрепление грунта в межэлектродном промежутке осуществляется путем пропускания через электроды-иньекторы, закрепляющие растворы и грунт, асимметричного переменного тока, имеющего постоянную и переменную составляющие. Постоянная составляющая в устройстве формируется выпрямителем в виде мощных униполярных импульсов тока, которые называются положительными. На нее накладывается переменный (без постоянной составляющей) ток, импульсы одной полярности которого действуют согласно с положительным импульсом постоянной составляющей, укрепляющим грунт, а импульсы противоположной полярности (так называемые отрицательные) осуществляют активную деполяризацию укрепляемого грунта. Это устройство, как и базовый объект, обеспечивая малые потери энергии при формировании импульсов тока, укрепляющих грунт, характеризуется высоким КПД.

При рассмотрении электромагнитных процессов во время укрепления грунта цепи формирования импульсов выпрямленного и переменного тока, проходящих через электроды-иньекторы и укрепляемый грунт, показывают раздельно. Допустим, в исходный момент времени потенциалы входных клемм устройства относительно нейтрали звезды трехфазного источника имеют следующие значения: первая — положительный, вторая — нулевой, а третья — отрицательный.

При этом линейное напряжение фаз 2 и 1 максимаЛьно и равно 1,73 U p, где U амплитудное значение фазного напряжения источника. Под действием этого напряжения через диод 14 конденсатор 15 заряжается до напряжения 1,73 U Кроме того, под действием линейного напряжения фаз 2 и 3 через диоды 14 и 12 происходит заряд

5 о

4О конденсатора 13 до некоторого промежуточного значения напряжения этих фаз. Этот процесс заканчнвается через 30 эл.град., когда линейное напряжение фаз 2 и 3 становится равным нулю. Через 150 эл.град. от начала отсчета потенциалы клемм 2 и 3 становятся одинаковыми, а их линейное напряжение равным нулю. В дальнейшем потенциал клеммы 3 становится выше потенциала клеммы 2, при этом происходит суммирование линейного напряжения фаз 3 и 2 с напряжением конденсатора 15, которое через диод 12 прикладывается к промежуточному накопительному конденсатору 13.

Спустя 240 эл.град. этот конденсатор заряжается до напряжения 3,46 U p . В дальнейшем потенциал клеммы 3 уменьшается и к электродам-иньекторам 7 и 8 через диод 11 прикладывается напряжение, равное алгебраической сумме напряжений фаз 2 и 3 и промежуточного накопительного конденсатора 13. Это напряжение достигает максимального значения 5,2 U y через 420 эл.град. от нача та отсчета. В последующих периодах изменения питающего напряжения рассмотренные процессы повторяются и к рабочим электродам прикладывается импульс напряжения с амплитудой, равной 5,2 U y. При этом в межэлектродном промежутке формируются импульсы тока, осуществля1ощие транспортировку ионов компонентов, укрепляющих грунт. Количество этих ионов пропорционально количеству электричества в рабочем импульсе, которое определяется площадью подынтегральной кривой изменения мгновенного значения тока в импульсе и пропорционально времени импульса и его амплитуде. Амплитуда импульсов тока обратно пропорциональна сопротивлению межэлектродного промежутка в укрепляемом грунте и пропорциональная напряжению в импульсе.

Отрицательная составляющая асимметричного переменного тока, осуществляющая деполяризацию грунта в межэлектродном пространстве, формируется в цепи, состоящей из фазовой обмотки, подключенной к клеммах

4 и 3, и конденсатора 10. В связи с этим под действием напряжения фазной обмотки, подключенной к клеммам 3 и 4, когда к клемме 3 приложен положительный, а к клемме 4 — отрицательный потенциал, в цепи

3 — 5 — 8 — 7 — 6 — 10 — 4 — 3 протекает деполяризующий импульс тока, который интенсифицирует процессы в грунте и повышает эффективность обработки грунта. Этот импульс формируется один раз за период изменения питающего напряжения источника.

Следовательно, асимметричный ток, протекающий через электроды-инъекторы, формируется за счет наложения на однополярные импульсы тока выпрямителя с амплитудой напряжения, 5,2 U переменной составляющей тока источника с амплитудой

1052624

Составитель Л. Шарова

Техред И. Верес Корректор Г, Огар

Тираж 639 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Реда кто р T. Мер м ел ш те и н

Заказ 8811/23 напряжения U>@, что позволяет увеличить скорость передачи энергии источника в грунт и улучшает удельные энергетические показатели устройства. При этом также повышается скорость укрепления грунта. Работа, совершаемая в этом устройстве, равна произведению напряжения на выходных выводах на количество прошедшего электричества, и величина ее зависит не только от концентрации растворов, но и от количества прореагировавших веществ: где Z F — количество электричества, прошедшее через цепь;

Z — изменение валентности;

F — число Фарадея, т.е. напряжение служит мерой суммы работ всех совершающихся процессов.

Таким образом, регулируя U на выходных выводах при помощи тиристора, можно максимально увеличить работу устройства по укреплению грунта, соответственно изменяя и производительность труда.

Так как масса накопительных конденсаторов пропорциональна энергии, запасаемой в них, то увеличение напряжения рабочего импульса позволяет уменьшить емкость конденсаторов (при. той же энергии), а также их массу и постоянную времени разряда (ьр= RC). Поэтому скорость передачи энергии из накопительных конденсаторов к электродам-инъекторам (мощность, выделяющаяся в этом промежутке за время разряда) из-за уменьшения tp возрастает, в результате чего увеличивается скорость укрепления грунта и повышается производительность предлагаемого устройства.