АНОДНЫЙ ЗАЗЕМЛИТЕЛЬ ГЛУБИННЫЙ

Полезная модель относится к электрохимической защите и может быть использована для анодных заземлений установок катодной защиты от коррозии стальных и железобетонных сооружений, контактирующих с грунтом, речной и морской водой и другими электролитическими средами.
Известен глубинный заземлитель, содержащий литой электрод в цилиндрическом корпусе с несущей рамой, заполненный активатором, цилиндрический корпус снабжен газоотводной трубкой, закрепленной на его боковой поверхности, а провод токоввода соединяет электрод со станцией катодной защиты посредством контактного узла, несущая рама установлена в полости цилиндрического корпуса, а в качестве активатора использована коксосинтетическая засыпка, содержащая смеси коксовой мелочи различных фракций и безгалогенидный синтетический активатор - RU 131726 U1, 2013 г.
Недостаток известного устройства заключается в высоком переходном сопротивлении анод-грунт, что повышает энергозатраты при эксплуатации глубинного заземлителя, высокая скорость анодного растворения заземлителя, низкая дренирующая способность минерального активатора, его высокая стоимость и гигроскопичность, вследствие чего сокращаются сроки его годности.
Аналогичными недостатками обладает глубинное заземление, содержащее гирлянду из соединенных друг с другом блоков заземлителей, каждый из которых включает рабочий электрод, размещенный в полом корпусе, заполненном активатором, и кабель присоединения, а также установленную на корпусе газоотводящую трубку с возможностью вывода ее вместе с кабелем на поверхность и средства для соединения блоков заземлителей в гирлянду, в качестве активатора использована коксоминеральная засыпка, содержащая смесь коксовой мелочи различных фракций и безгалогенидный минеральный активатор - RU 44422 U1, 2005 г.
Наиболее близким аналогом является анодный заземлитель, содержащий центральный электрод с закрепленными на нем металлическими элементами, окруженный слоем активатора в виде цилиндра, активатор выполнен на основе состава из электропроводного гранулированного пористого сыпучего материала и расположен в оболочке, выполненной из стального листа, центральный электрод выполнен из графитопласта, а в качестве активатора использована графитовая крошка - RU 137700 U1, 2014 г.
Недостатки известного заземлителя состоят в том, что в процессе работы сопротивление растеканию анодного тока увеличивается непропорционально износу графитовой крошки, т.е. имеет место нестабильность работы устройства и, кроме того, с течением времени повышается окислительно-восстановительный потенциал углеродистого активатора, что увеличивает токовую нагрузку, сокращая срок службы заземлителя. Следует также отметить, что графитовая крошка является относительно дорогим материалом для использования в анодных заземлителях. Кроме того, газоотводящая трубка забивается отходами окиси графита, что также приводит к выходу из строя анодного заземлителя.
В связи с указанными недостатками, техническая задача, решаемая полезной моделью, состоит в уменьшении сопротивления растеканию анодного тока, т.е. повышении стабильности работы устройства и понижении окислительно-восстановительного потенциала углеродистого активатора, т.е. уменьшении токовой нагрузки, увеличении срока службы. Кроме того, применение предлагаемого материала для использования в анодных заземлителях значительно удешевит их изготовление, а также в соответствии с его антибактерицидными свойствами улучшит биологическую обстановку в среде применения.
Техническая задача решена анодным заземлителем глубинным, содержащим электрод анодного заземления, окруженный слоем минерального активатора грунта, в качестве которого используется смесь шунгитового материала с гранулометрическим составом 1,0-20 мм.
3
На фиг. 1 приведено устройство глубинного анодного заземлителя, на фиг. 2 - зависимость увеличения количества отводимых анодных газов Q (м) от глубины L (м) анодного заземлителя в соответствии со степенью пустотности шунгитового материала.
Анодный заземлитель 1 содержит секционный электрод 2 анодного заземлителя, размещенный под поверхностью земли 3 в скважине 4 и окруженный слоем минерального активатора - шунгитового материала 5 с гранулометрическим составом 1,0-20 мм.
Последовательно соединенные в секции электроды 2 заземлителя 1 имеют объединенные выводы 6 для подключения к катодному преобразователю (не показан) через клеммную колодку 7, размещенную в клеммном колодце 8.
Технический эффект достигается применением нового минерального активатора грунта - шунгитового материала с чередующимся регулируемым гранулометрическим составом, обеспечивающим отвод электродных (анодных) газов. При этом в зависимости от плотности электрического сопротивления емкости грунтовых слоев, чередующихся по длине глубинного электрода, возможно направленное чередование шунгитового минерального активатора различного гранометрического состава.
Фракционный состав шунгитовых смесей согласно стандартным ситам для рассева:
- фракция 1 (щебень) - 20-10 мм, средний размер частиц - 15 мм;
- фракция 2 (мелкий щебень) - 10-5 мм, средний размер - 7,5 мм; средний размер частиц - 3,5 мм;
- фракция 4 (крупный песок) - 2,5-1,0 мм, средний диаметр частиц - 1,5 мм;
- фракция 5 (песок) - 1,0-0,65 мм, средний размер частиц - 0,8 мм.
На основании теории плотности упаковки были отобраны три наиболее плотных состава шунгитового материала (минерального активатора).
Состав 1.
1
2
Соотношение диаметров частиц крупной фракции к последующей, более мелкой (d/d)≈4:
1
- фракция 1 щебень 20-10 мм, с d=15 мм - содержание 47%;
2
- фракция 3 мелкий щебень - 5-2,5 мм, с d=3,5 мм - содержание 32%;
3
- фракция 5 песок - 1,0-0,65 мм, с d=0,8 мм - содержание 21%.
Пустотность состава 1 составляет 21%.
Указанный состав предпочтительно располагать в верхних слоях грунтовой засыпки.
Состав 2.
1
2
Соотношение диаметров частиц крупной фракции к последующей, более мелкой (d/d)≈16:
1
- фракция 1 щебень 20-10 мм, с d=15 мм - содержание 16%;
5
- фракция 5 песок - 1,0-0,65 мм, с d=0,8 мм (можно 1,5 мм) - содержание 30%.
Пустотность состава 2 составляет 16%.
Указанный состав предпочтительно располагать в средних слоях грунтовой засыпки.
Состав 3.
1
2
Соотношение диаметров частиц крупной фракции к последующей, более мелкой (d/d)≈8:
1
- фракция 1 щебень 20-10 мм, с d=15 мм - содержание 54%;
3
- фракция 3 мелкий щебень - 5-2,5 мм, с d=3,5 мм (можно 1,5 мм) - содержание 30%;
5
- фракция 5 песок - 1,0-0,65 мм, с d=0,8 мм - содержание 16%.
Пустотность состава 3 составляет 14%.
Указанный состав предпочтительно располагать в нижних слоях грунтовой засыпки.
3
Приведенная на фиг. 2 зависимость увеличения количества отводимых анодных газов Q (м) от глубины L (м) анодного заземлителя в соответствии со степенью пустотности шунгитового материала 5 показывает, что с увеличением степени пустотности закономерно увеличивается количество отводимых анодных газов, поскольку уменьшается сопротивление среды (шунгитового материала 5), обеспечивается комфортность отвода анодных газов: зона 9 шунгитового материала с пустотностью 14%, зона 10 шунгитового материала с пустотностью 16%, зона 11 шунгитового материала с пустотностью 21%. При таком размещении шунгитового материала 5 получается равномерный отвод электродных газов по длине анодного заземлителя в пространстве электрод 1 - скважина 4, а также оптимальные токовые нагрузки на заземлитель, что в конечном итоге позволяет стабилизировать работу устройства, исключить газоотводящую трубку из состава комплектующих анодного заземления, сократить трудозатраты при монтаже и, как следствие, повысить надежность работы анодного заземления.
Кроме того, применение шунгитового материала со степенью гранулометрического состава от 1,0 до 20 мм для использования в анодных заземлителях значительно удешевит их изготовление, а также в соответствии с его антибактерицидными свойствами улучшит биологическую обстановку в среде применения.