NO783390L - Apparat til og fremgangsmaate for hjelp ved inndrivning av peler ved elektro osmose - Google Patents

Description

Elektroosmoseprinsippet benyttes innen geoteknikken

for å beskrive virkningen av vann som beveges gjennom finkornet jord fra en anode til en katode etter innkobling av en like-strømkilde. Elektroosmose er også blitt utnyttet for å bidra til neddriving av peler som angitt i søkerens norske patent-søknad nr. 783389, og i følgende publikasjoner: 1. Pile Driving by Electroosmosis, B.A. Nikolaev,

Consultants Bureau, 1962,

2. Stresses in Saturated Soil Mass During ElectroOsmosis, W.S. Wang og 3. The influence of a Direct Current Potential on the Adhesion Between Clay and Metal Objects.

Laboratory and full Scale Tests, av Ir.H.K.S,

ph. Begemann.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en bedret anordning

og fremgangsmåte for å lette neddriving av peler ved elektroosmose ved at en positiv strøm sendes ned gjennom jorden til nedre ende av pelen, slik at vann beveges gjennom jorden,

hvorved pelen lettere kan drives ned. Spesielt vedrører foreliggende oppfinnelse en gremgangsmåte og anordning for å øke virkningen av elektroosmose ved inndriving av en ledende pel, hvorved friksjonen mellom pelen og jorden reduseres og pelen lettere og rimeligere kan drives ned i jorden.

Oppfinnelsen vedrører en anordning og en fremgangsmåte

for å lette neddriving av en elektrisk ledende pel i jord som inneholder vann, ved at pelens utside belegges med et dielektrisk belegg, mens nedre ende av pelen forblir ubelagt og danner en elektrisk katode i nedre ende, og ved at den negative

klemme for en likestrømskilde kobles til den ledende pel, hvorved den elektriske katode i nedre pelende blir negativ.

En anode anordnes i vannet utenfor pelen og kobles til den positive klemme for likestrømskilden, hvorved passasjen av elektrisitet fra anoden til katoden reduserer friksjon mellom pelen og jorden.

Ytterligere et formål med foreliggende oppfinnelse er tilveiebringelse av en ubelagt elektrisk katode ved nedre ende av pelen med en bredde som tilnærmet svarer til pelens bredde.

Ytterligere et formål med foreliggende oppfinnelse er tilveiebringelse av en anordning og en fremgangsmåte for å lette neddriving av en elektrisk ledende, hul pel, hvor det er anordnet et dielektrisk belegg både på pelens innside og utside, mens nedre pelende er ubelagt for dannelse av en elektrisk katode i nedre en-e av pelen. Den ledende pel kobles til den negative klemme for en likestrømskilde, hvorved katoden får et negativt potensial. En første anode anbringes i vannet utenfor pelen og kobles til den positive klemme for likestrømskilden og en andre anode anordnes i den hule pelen og i vann og kobles til den positive klemme for kraftkilden, hvorved elektrisk strøm flyter fra anodene, både på innsiden og utsiden av pelen, ned mot katoden og beveger vann ned gjennom jorden både på innsiden og utsiden av pelen, slik at friksjonen mellom pelen og jorden reduseres.

Andre formål, trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av nedenstående beskrivelse av et foretrukket utførel-seseksempel av oppfinnelsen, som skal illustrere oppfinnelsen i forbindelse med tegningen, hvor

fig. 1 er et skjematisk sideriss av anordningen ifølge oppfinnelsen til bruk i forbindelse med en elektrisk ledende pel, som drives ned i jorden under vann,

fig. 2 er et tverrsnitt etter linjen 2-2 på fig. 1,

fig. 3 er et skjematisk sideriss av anordningen ifølge oppfinnelsen til bruk i forbindelse med en hul, elektrisk ledende pel, som drives ned i jorden og

fig. 4 er et tverrsnitt etter linjen 4-4 i fig. 3.

Foreliggende oppfinnelse blir nå omtalt i forbindelse med fig. 1 og 3, hvor det vises en pel 10, som drives ned i jorden 12, som kan ligge under et vann 14, f.eks. et hav. Pelen 10 drives ned ved en hensiktsmessig, ikke vist, rambukkanordning, f.eks. som illustrert i US patentskrift 4.046.657. Pelen kan dog drives ned ved hjelp av et valgfritt apparat og i en valg-fri retning.

Oppfinnelsen går ut på å bidra til neddrivingen av forskjellige typer av ledende peler, som stålpeler, som kan ha forskjellige tverrsnittsformer og kan ha hule eller massive tverrsnittspartier. Pelen 10 som vist i fig. 1 er en typisk massiv stålpel med H-formet tverrsnitt. Når pelen 10 drives ned i jord 12, som har et signifikant leirinnhold, støter pelen på jord som inneholder et minimum av fuktighet. Det blir stadig vanskeligere å drive pelen 10 ned på grunn av jordens 12 adhesjon og skjærkraft utenfor pelen 10. Ifølge oppfinnelsen benyttes elektroosmose ved at det opprettes en elektrisk strømbane fra en anode til en katode, slik at bl.a. vann beveges langs pelens 10 sider for å redusere adhesjonskraften i jorden 12 og pelen 10 således kan drives lettere ned.

I fig. 1 og 2 sees pelen 10 i en stilling hvor den er

i kontakt med og drives ned i jord 12. Oppfinnelsen omfatter et valgfritt, hensiktsmessig, dielektrisk belegg 16, som epoksy, på utsiden av pelen 10, men nedre ende 18 av pelen 10

er ikke belagt for at det skal dannes en elektrisk katode i nedre pelende. En likestrømskilde 20 er anbrakt ovenfor vannet 14 og den negative klemme 22 for kraftkilden 20 er elektrisk koblet til den ledende pel 10 ved hjelp av en hensiktsmessig forbindelse 24 via elektrisk leder 26. Fortrinnsvis er den elektriske forbindelse 24 opprettet ovenfor vannet 14, hvorved den elektriske leder 26 ikke må være isolert. En anode 28 er anbrakt utenfor pelen 10 i vannet 14 og koblet til den positive klemme 27 for kraftkilden via lederen 29. Jorden 12 vil inne-holde vann og anoden 28 kan befinne seg ovenfor eller nedenfor jordflaten og fortsatt være i vann for opprettelse av elektroosmose. Når likestrøm påtrykkes mellom anoden 28 og katoden 18, vil vann nær anoden 28 beveges ned gjennom jorden 12 rundt utsiden av pelen 10, når pelen drives ned i jorden 12. Strømmen som flyter fra anoden 28 til katoden 18 reduserer friksjonen mellom pelen 10 og jorden 12 fordi (1) økt fuktighet rundt pelens 10,sider reduserer jordens skjærkraft, (2) dannelse av

hydrogenbobler ved elektrisk strømpassasje øker jordens pore-trykk og derved reduserer jordens skjærkraft og (3) det skjer en elektrisk repulsjon mellom den elektrisk negative katode 18 og de naturlig negative leirpartikler i jorden 12. Fremgangsmåten og anordningen ifølge fig. 1 er spesielt fordel-aktig idet den elektriske strøm flyter fra et område med stor fuktighet til et område med liten fuktighet og dermed fører den større fuktighet rundt anoden 28 med seg til området med liten fuktighet rundt utsiden av pelen 10. Anordningen krever dessuten ikke strekking av elektriske ledninger til bunnen av pelen 10, hvilket kunne medføre ledningsbrudd. Fortrinnsvis er bredden 30 av katoden 18 tilnærmet lik bredden av pelen 10 og det dannes således et betydelig katodeareal for økt ledeeyne i den elektriske krets. Dessuten vil katoden 18 generelt være forholdsvis stor i forhold til eventuelle defekter eller brudd i isolasjonen 16 på pelen, slik at mindre defekter eller brudd i isolasjonen 16 ikke vil få større virkning på den elektriske osmosekrets.

Det skal bemerkes at det kreves fuktighet for anordningen og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Pelen 10 kan dog drives ned i jord 12 med lav fuktighetsgehalt og uten et naturlig vann 14 over, hvis det graves et hull rundt pelen 10 som fylles med vann.

I figurene 3 og 4 er utnyttelsen av anordningen og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for å bidra til inndriving av en elektrisk ledende, hul pel vist. De deler som svarer til deler i fig. 1 og 2 er identiske og betegnet med samme henvis-ningstall med et tillegg av "a". Den hule stålpel 10a er forsynt med et dielektrisk belegg 16a på utsiden og et dielektrisk belegg 17 på innsiden, men hverken innsiden eller utsiden av pelen 10a er belagt i nedre ende for dannelse av en elektrisk katode 18a i nedre ende av pelen 10a. Den elektrisk ledende pel 10a er ved hjelp av en leder 16a koblet til den negative klemme 22a for likestrømskilden 20a, slik at det opprettes et negativt potensial på katoden 18a. En første anode 28a er anbrakt i vannet 14a utenfor pelen 10a og er forbundet med den positive klemme 27a via en elektrisk leder 29a. En andre anode 4 0 er anbrakt i den hule pelen 10a, i vannet 14a og er elektrisk forbundet med den positive klemme 27a for kraftkilden 20a via en elektrisk leder 42. Når likestrøm påtrykkes mellom anodene 28a og 4 0 og katoden 18a, vil vann både på utsiden og innsiden av den hule pel 10a beveges nedad gjennom jorden 12 mot katoden 18a langs utsiden og innsiden av pelen 10a. Bruken av to ano-der 28a og 40 sikrer at et maksimum av elektrisk strøm beveges fra et fuktig område, slik at vannet beveges mot et mindre fuktig område, dvs. nær katoden 18a. Også her er katodens 18a bredde fortrinnsvis tilnærmet lik pelens 10a diameter og vil dermed normalt være langt større enn eventuelle mindre defekter eller brudd i isolasjonen 16a eller 17 og således bidra til å opprettholde den elektriske strømbane fra anodene til katoden 18a, slik at friksjonen mellom pelen og jorden 12 reduseres.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen fremgår av beskri-velsen av anordningen og går i det vesentlige ut på å lette neddriving av en elektrisk ledende pel i jord som inneholder vann. Dette oppnås ved at utsiden av pelen gis et dielektrisk belegg, men at nedre pelende forblir ubelagt for dannelse av en elektrisk katode i nedre pelende. Den negative klemme fra en likestrømskilde kobles til den negative pel for opprettelse av et negativt potensial på katoden og den positive klemme av kraftkilden kobles til en anode. Anoden anbringes i vannet på utsiden av pelen, slik at friksjonen mellom pelen og jorden reduseres v-d elektroosmose og pelen lettere kan drives ned i jorden. Fremgangsmåten omfatter videre neddriving av en hul, ledende pel i jorden, hvorved både innsiden og utsiden av pelen gis et belegg, mens nedre ender av innsiden/utsiden av pelen forblir ubelagt for opprettelse av en elektrisk katode. Den negative klemme for en likestrømskilde kobles til den ledende pelen og en første anode kobles til den positive klemmen for kraftkilden og plasseres i vannet utenfor pelen. En andre anode kobles til den positive klemme for kraftkilden og anbringes i vannet innenfor pelen, hvorved passasjen av elektrisk strøm fra anodene til katoden fører til bevegelse av vann langs innsiden og utsiden av pelen, slik at friksjonen mellom pelen og jorden reduseres.

Oppfinnelsen er således godt egnet for oppnåelse av de formål og fordeler som er nevnt ovenfor. Skjønt det er vist og beskrevet et for tiden foretrukket utførelseseksempel, kan det gjennomføres en rekke endringer i konstruksjonsdetaljene, anord ningen av deler og fremgangsmåtens trinn innenfor oppfinnelsens ramme, slik denne er angitt i kravene.

Claims (11)

1. Anordning for å hjelpe neddriving av en elektrisk ledende pel i jord som inneholder vann, karakterisert ved at pelen utvendig er forsynt med et dielektrisk belegg, bortsett fra at pelens nedre ende er udekket, slik at det dannes en elektrisk katode i nedre pelende, ved en likestrømskilde, en elektrisk leder som er koblet inn mellom den negative klemme for kraftkilden og den ledende pel, en anode utenfor pelen i vann og en andre elektrisk leder som er koblet inn mellom anoden og den positive klemme for kraftkilden, hvorved friksjonen mellom pelen og jorden reduseres.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at pelen er massiv.

3. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at pelen har H-formet tverrsnitt.

4. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at det ubelagte pelpartis bredde tilnærmet svarer til pelens bredde.

5. Anordning som angitt i krav 1, hvor pelen er hul, karakterisert ved et dielektrisk belegg på innsiden av pelen, bortsett fra at nedre ende av pelens innside ikke er belagt for dannelse av en elektrisk katode på innsiden av nedre pelende, og ved en andre anode anbrakt i pelen i vann og en tredje elektrisk leder som er koblet mellom den andre anode og den positive klemme for kraftkilde, hvorved friksjonen mellom pelens innside og jorden reduseres.

6. Anordning som angitt i krav 1' , karakterisert ved at pelen har et sirkulært tverrsnitt.

7. Anordning som angitt i krav 6, karakterisert ve d at katodenes bredde tilnærmet "svarer til pelens diameter. —

8. Anordning for å hjelpe neddriving av en elektrisk ledende pel med et massivt tverrsnitt i jord som er dekket av vann, karakterisert ved et dielektrisk belegg på pelens utside, bortsett fra på nedre pelende som forblir ubelagt for dannelse av en elektrisk katode i nedre pelende, en likestrømskilde, en elektrisk leder koblet inn mellom den negative klemme for kraftkilden og den ledende pel i et punkt ovenfor vannet, en anode anbrakt utenfor pelen i vannet og en andre elektrisk leder som er koblet mellom den positive klemme for kraftkilden og anoden, hvorved friksjonen mellom pelen og jorden reduseres.

9. Anordning som angitt i krav 8, karakterisert ved at den elektriske katodes bredde tilnærmet svarer til pelens bredde.

10. Anordning for å hjelpe neddriving av en elektrisk ledende, hul pel i jord som er dekket av vann, karakterisert ved et dielektrisk belegg på innsiden og utsiden av pelen, mens nedre pelende er fri for belegg for dannelse av en elektrisk katode i nedre pelende, en likestrømskilde, en elektrisk leder koblet mellom den negative klemme for kraftkilden og den ledende pel i et punkt ovenfor vannet, en første anode, anbrakt utenfor pelen og i vannet, en andre elektrisk leder koblet mellom første anode og den positive klemme for kraftkilden, en andre anode anordnet innenfor den hule pelen og i vannet og en tredje elektrisk leder koblet mellom den andre anoden og den positive klemmen.

11. Anordning som angitt i krav 10, karakterisert ved at katodens bredde er tilnærmet lik pelens bredde.