Устройство для электрохимического укрепления грунта

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Саоз СоветскихСоциалистическихРеспублик(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТАИзобретение относится к строительству оснований различных сооружений на водона. сьпценных 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 сопротивле. ния и источник электрической энергии переменного тока с двумя выходными клеммами, одна из которых соединена с катодным электродом-инъектором непосредственно, а вторая - с анодным элек 1 родом.инъектором через два соединенных параллельно токоогра. ничивающих сопротивления, при этом в качестве второго токоограничивающего сопротивления применен конденсатор 111.Недостатком данного устройства является протекание переменной составляющей тока через активное токоограничивающее сопротивле.ние, что приводит к повышенным потерям,Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство дляэлектрохимического укрепления грунта, содер.жащее первый однофазный источник тока,два электрода-инъектора, первый и второй ди.оды и первый конденсатор, причем фазныйвывод источника тока соединен с одним Оэлектродом, а нулевой вывод источника токачерез первый конденсатор соединен с вторымэлектродом 2 .Недостатком этого устройства является не.обходимость наличия мощного однофазногоисточника переменного тока. При питанииустройства от трехфазного источника происходит неравномерная загрузка фаз источника.В случае же подключения к фазным обмоткамисточника трех одноттптных устройств схематакого устройства получается весьма сложной.Цель изобретения - сокращение энергетических затрат.Поставленная цель достигается тем, что вустройство для электрохимического укрепле3 10045ния грунта, содержащее первый однофазныйисточник тока, два электрода.инъектора, первый и второй диоды и первый конденсатор,причем фазный вывод источника тока соединен с одним электродом, а нулевой выводисточника тока через первый конденсатор соединен с вторым электродом, введены второйи третий однофаэные источники тока, третийи четвертый диоды и второй и третий конденсаторы, причем фазовый вывод второго 1 Оисточника тока подключен к аноду третьегодиода и через второй конденсатор к общейточке соединения анода первого и катодачетвертого диодов, катоды первого и второгодиодов соединены с вторым электродом, катод третьего диода подключен к общей точкесоединения анода второго диода и к одной иэобкладок третьего конденсатора, друтая обкладка которого подключена к фаэовому выводу третьего источника тока, который под. эфключен 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.ртрическая схема устройства на фиг. 2 - векторные диаграммы источников питания в различные моменты времени; на фиг. 3 - график изменения во времени тока, протекаю.щего между электродами-инъекторами.Устройство содержит первый 1, второй 2,и третий 3 однофазных источника переменноготока, нулевые выводы которых соединены водной точке 4, первый 5, второй б, третий7 и четвертый 8 диоды, первый 9, второй 10и третий 11 конденсаторы и два электрода- ффинъектора 12 и 13,Укрепление грунта в межэлектродном 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 составляющую накладывается переменный (без постоянной составляющей) ток, импульсы которого одной полярности действуют согласно с поло жительным импульсом, укрепляющим грунт, а импульсы противоположной полярности (так называемые отрицательные) осуществляют ак. тивную деполяризацию укрепляемого грунта,Пусть в исходный момент времени, услов. но выбранный за начало отсчета, потенциалы клемм 2 и 3 положительны относительно нейграли звезды и имеют одинаковое значение, фф т.е, линейное напряжение фаз 2 и 3 равно нулю, а потенциал клеммы 1 относительно централи отрицателен и имеет максимальное 28 4 значение (фиг, 2 а), 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 по.тенциал, он ниже потенциала клеммы 3. Поэтому диод б заперт более высоким положи. тельным потенциалом.Через 90 эл, град. от начала отсчета конденсатор 10 заряжен до линейного напряжения фаз 2 и 3 (фиг, 2 б). Через 150 эл.грац. линейное напряжение фаз 1 и 2 имеет максимальное значение (фиг. 2 в), при этом клем. ма 2 имеет отрицательный, а клемма 1 положительный потенциал. Алгебраическая сумма напряженнй на конденсаторе 10 и фаз 1 и 2равна нулю. В последующие моменты временипотенциал клеммы 2 повышается, и линейное напряжение, приложенное к клеммам 1 и2 убьгвает, т.е. алгебраическая сумма напря.жений, действующих в цепи: конденсатор 10,фазные обмотки, подключенные к клеммам1 и 2, возрастает. Это напряжение через диод 5 прикладывается к рабочим электродам12 и 13, Через 240 эл. град. от начала отсчета, когда линейное напряжение, приложенноек клеммам 1 и 3, равно нулю к электродам 12 и 13 приложено напряжение только конден.сатора 10 (фиг. 2 д). В последующие моментывремени, когда потенциал клеммы 2 вновьстанет положительным, напряжение на электродах 12 и 13 начинает возрастать и через330 эл. град., когда линейное напряжение фаз1 и 3 достигнет максимального значения, кэлектродам 12 и 13 приложено максимальное значение напряжения, равное удвоенному значению лйнейного напряжения источника (фиг, 2 е).Кроме того, через 180 эл. град. от выбран.ного начала отсчета, когда потенциалы клемм 2 и 3 равны и имеют отрицательное значение (фиг, 2 г), а линейное напряжение фаэ, приложенное к этим клеммам, равно нулю, начинается процесс заряда конденсатора 11 че. реэ 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 значению5 10045 линейного напряжения источника, Таким образом, за период изменения питающего напря. жения формируется два мощных положитель ных импульса с амплитудой, равной удвоенно. му значению линейного напряжения, которые прикладываются к рабочим электродам. При этом в межэлектродном промежутке формируются импульсы тока, осуществляющие транспортировку ионов компонентов, укрепляю. щих грунт. Количество этих ионов пропор- О ционально количеству электричества в рабочем импульсе, которое в свою очередь определяет. ся 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, 20Отрицательная составляющая асимметричного переменного тока, осуществляющая деполяризации 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 изме 35 кения питающего напряжения источника.Форма импульсов тока, протекающих в каж. дом 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 соответствующиемоменты времени, запирая диод 8(7), препят ствуют непосредственному проведению тока фаз источника в грунт. Энергия источника, расходуемая на транспбртировку ионов, укреп. ляющих 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 и55 4, к конденсатору 9, В результате этого осу. ществляется активная деполяриэация межэлектродного промежутка, так как энергия источника, используемая для проведения отри. 28 бцательного 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 однофаэного источника,За период изменение питающего напря.жения к электродам-инъекторам приложено два положительных импульса тока, амплиту да напряжения которых в 3,46 раза превосходит амплитуду фазного напряжения источника, и один отрицательный импульс с ам. плитудой, равной фазному напряжению источ. ника. 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 злектрохимического укрепления грунта, содержащее первый однофаз.ный источник тока, два электрода-инъектора,первый и второй диоды и первый конденса.тор, причем фазовый вывод источника токасоединен с одним электродом, а нулевойвывод источника тока через первый конденсатор соединен с вторым электродомо т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с це.лью сокращения энергетических затрат, в неговведен второй и третий однофаэные источники тока, третий и четвертый диоды и второй и третий конденсаторы, причем фазовыйвывод второго источника тока подключен каноду третьего диода и через второй конденсатор к общей точке соединения анода первого и катод четвертого диодов, катоды пер.вого и второго диодов соединены с вторымэлектродом, катод третьего диода подключенк общей точке соединения анода второгодиода и одной из обкладок третьего кондев.сатора, другая обкладка которого подключена к фазовому выводу третьего источникатока, который подключен к аноду четвертого.диода, а нулевые выводы второго и третьегоисточников тока соединены с нулевым выводом первого источника тока,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Ме 727744,кл. Е 02 О 3(14, 1977.2, Авторское свидетельство СССР по заявке У 2922962, кл, Е 02 О 3/14, 1980,1004528 1 комитета СССРи открытийкая наб д. 4/ аз 1815 38 Тираж 67 Государственного лам изобретений сква, Ж - 35, Рауш По НИИП по113035, М ул. Проекты Патент", г. Ужгоро нал Составитель А. Кузнецов едактор А. Гулько Техред А.Бабинец Корректор Л, Бокшан