一种脉冲电解池降低黏土-金属界面粘附力装置

本发明属于电化学，具体涉及一种脉冲电解池降低黏土-金属界面粘附力装置。

背景技术：

1、隧道盾构机是一种靠刀盘旋转破岩推进，隧道支护与出渣同时进行，并使隧道全断面一次成形的大型机械，是集掘进、出渣、运输、支护于一体的成套设备。现阶段盾构工程工期长，主要难题在于刀盘结泥饼问题，刀盘结泥饼的主要原因是黏土黏附于刀具表面，而后温度升高结成泥饼。而目前解决此问题主要方法为机械冲刷和添加化学改良剂，但上述方法导致停工时间长，耗费大量人力物力。因此，亟需一种脉冲电解池降低黏土-金属界面粘附力装置来解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种脉冲电解池降低黏土-金属界面粘附力装置，在盾构的同时进行电解，使泥饼无法附着于刀盘，顺利落入土仓，进而解决现有技术中刀盘刀具易结泥饼且处理泥饼费时费力的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种脉冲电解池降低黏土-金属界面粘附力装置，包括：设于盾构机刀盘后侧的土仓，所述土仓远离所述盾构机刀盘的一侧连接液压装置，所述土仓靠近所述盾构机刀盘的一侧设置加热片和电解装置，所述加热片外接有温控装置，所述电解装置包括分区排列在所述土仓两侧的金属电极阳极和金属电极阴极，所述金属电极阳极和所述金属电极阴极通过导线连接至放电装置，土仓仓体上开有若干向所述土仓内喷洒电解液的电解液注射孔。

3、上述结构旨在提供一种脉冲电解池降低黏土-金属界面粘附力装置，以解决上述技术问题。具体是在黏土两侧添加金属电极，通过电解液从阳极流向阴极，在电解池闭合回路中阳极电解产生大量氢离子，阴极产生大量氢氧根离子，黏土颗粒被电解，带负电，阴极排斥，阳极吸引，完成泥饼的清洁。上述结构为实现在tbm(隧道掘进机)上应用电解法去除泥饼技术提供了理论依据，为室内试验方案的设计和理论研究提供了模型，有助于提高tbm在复杂地质条件下工作的效率和安全性。

4、优选地，所述放电装置内具有脉冲信号发射器，所述金属电极阳极和所述金属电极阴极连接至所述脉冲信号发射器。脉冲信号发射器能够按照一定的时间规律，间歇性的对金属电极阳极和金属电极阴极施加电压，从而在阴极和阳极之间形成脉冲电场，电渗脉冲能够造成较之于常规电渗更好的水分迁移效果，并且，应用电解脉冲技术处理黏土黏附性的方式，所需电压较小，节约能源。

5、优选地，所述金属电极阳极和所述金属电极阴极均采用钛电极。钛电极不易腐蚀，增加使用年限，减少报废率，节约资源。

6、优选地，所述金属电极阳极和所述金属电极阴极采用曲型柱状电极。曲型柱状电极能综合柱状电极和片状电极的优点，既能减少电阻，又能提高效率；同时，曲型柱状钛电极增加加热片和温控装置实现电极板表面温度可控，提高电解效率。

7、优选地，所述金属电极阳极和所述金属电极阴极分布在所述加热片的两侧表面。加热片能够对金属电极阳极和金属电极阴极进行温度调控，提高电解效率。

8、优选地，所述土仓的周侧布设有冷凝系统，所述冷凝系统包括多组紧贴所述土仓仓体侧壁的冷凝管、以及管路连接到所述冷凝管上的热交换设备。应用冷凝装置，利于掘进过程中降温。

9、优选地，所述冷凝管沿所述土仓仓体外周侧对称布设有两组。

10、优选地，两组所述冷凝管内的冷凝液体均为电解液，所述冷凝管通过分水器连接至电解液水箱。

11、优选地，所述土仓内设有红外测温装置。应用温控装置，提高电解效率。

12、优选地，所述加热片为环形结构，中间留有容纳黏土进入所述土仓的黏土输送口。

13、本发明公开了以下技术效果：

14、本发明的脉冲电解池降低黏土-金属界面粘附力装置，利用电解池原理，在黏土两侧添加曲型柱状金属电极，通电电解液从阳极流向阴极，在电解池闭合回路中阳极电解产生大量氢离子，阴极产生大量氢氧根离子，黏土颗粒被电解，带负电，阴极排斥，阳极吸引，完成泥饼的清洁。同时电解池吸热，降低盾构时高温，减少黏土受热结泥饼问题。

技术特征：

1.一种脉冲电解池降低黏土-金属界面粘附力装置，其特征在于，包括设于盾构机刀盘后侧的土仓(1)，所述土仓(1)远离所述盾构机刀盘的一侧连接液压装置(12)，所述土仓(1)靠近所述盾构机刀盘的一侧设置加热片(7)和电解装置，所述加热片(7)外接有温控装置(6)，所述电解装置包括分区排列在所述土仓(1)两侧的金属电极阳极(8)和金属电极阴极(9)，所述金属电极阳极(8)和所述金属电极阴极(9)通过导线连接至放电装置(10)，土仓仓体(11)上开有若干向所述土仓(1)内喷洒电解液的电解液注射孔(13)。

2.根据权利要求1所述的脉冲电解池降低黏土-金属界面粘附力装置，其特征在于，所述放电装置(10)内具有脉冲信号发射器，所述金属电极阳极(8)和所述金属电极阴极(9)连接至所述脉冲信号发射器。

3.根据权利要求1所述的脉冲电解池降低黏土-金属界面粘附力装置，其特征在于，所述金属电极阳极(8)和所述金属电极阴极(9)均采用钛电极。

4.根据权利要求3所述的脉冲电解池降低黏土-金属界面粘附力装置，其特征在于，所述金属电极阳极(8)和所述金属电极阴极(9)采用曲型柱状电极。

5.根据权利要求4所述的脉冲电解池降低黏土-金属界面粘附力装置，其特征在于，所述金属电极阳极(8)和所述金属电极阴极(9)分布在所述加热片(7)的两侧表面。

6.根据权利要求1所述的脉冲电解池降低黏土-金属界面粘附力装置，其特征在于，所述土仓(1)的周侧布设有冷凝系统，所述冷凝系统包括多组紧贴所述土仓仓体(11)侧壁的冷凝管(2)、以及管路连接到所述冷凝管(2)上的热交换设备。

7.根据权利要求6所述的脉冲电解池降低黏土-金属界面粘附力装置，其特征在于，所述冷凝管(2)沿所述土仓仓体(11)外周侧对称布设有两组。

8.根据权利要求7所述的脉冲电解池降低黏土-金属界面粘附力装置，其特征在于，两组所述冷凝管(2)内的冷凝液体均为电解液，所述冷凝管(2)通过分水器(3)连接至电解液水箱。

9.根据权利要求1所述的脉冲电解池降低黏土-金属界面粘附力装置，其特征在于，所述土仓(1)内设有红外测温装置(5)。

10.根据权利要求1所述的脉冲电解池降低黏土-金属界面粘附力装置，其特征在于，所述加热片(7)为环形结构，中间留有容纳黏土进入所述土仓(1)的黏土输送口(14)。

技术总结本发明公开一种脉冲电解池降低黏土‑金属界面粘附力装置，涉及电化学技术领域，包括设于盾构机刀盘后侧的土仓，土仓远离盾构机刀盘的一侧连接液压装置，土仓靠近盾构机刀盘的一侧设置加热片和电解装置，加热片外接有温控装置，电解装置包括分区排列在土仓两侧的金属电极阳极和金属电极阴极，金属电极阳极和金属电极阴极通过导线连接至放电装置，土仓仓体上开有若干向土仓内喷洒电解液的电解液注射孔。本发明装置利用电解池原理，在黏土两侧添加曲型柱状金属电极，通电电解液从阳极流向阴极，在电解池闭合回路中阳极电解产生大量氢离子，阴极产生大量氢氧根离子，黏土颗粒被电解，带负电，阴极排斥，阳极吸引，完成泥饼的清洁。技术研发人员：白锦梁,李树忱,王紫祺,万泽恩,郝思豪文松,尹威方,景少森受保护的技术使用者：中国矿业大学技术研发日：技术公布日：2024/8/27