АНОДНЫЙ ЗАЗЕМЛИТЕЛЬ

Полезная модель относится к области электрохимической защиты подземных металлических сооружений от коррозии и может быть использована при сооружении поверхностных (подпочвенных) и глубинных анодных заземлений.
Известен анодный заземлитель для катодной защиты подземных металлических сооружений от коррозии, состоящий из металлического электрода и подсоединенного к нему провода токоввода, при этом утолщенная часть электрода анодного заземлителя имеет с торца шероховатое отверстие с выступами, заполненное химически стойким герметиком, а так же армирована металлическим стаканом, имеющим осевое отверстие, в котором металлическим клином соединяется провод токоввода с электродом, при этом осевое отверстие армированного стакана позволяет углубить контактный узел по центру электрода на заданную длину, кроме того выступающая из электрода часть стакана уменьшена в диаметре, что позволяет увеличить толщину герметика и получить шероховатое с выступами отверстие с помощью песчаных стержней при литье электрода [Описание полезной модели к патенту РФ №61291 от 17.07.2006, МПК C23F 13/00, опубл. 27.02.2007].
Недостатком данного заземлителя является то, что при механических воздействиях на кабель происходит отслоение герметизирующего состава от оболочки кабеля, в результате чего появляется капиллярное кольцевое отверстие, способствующее проникновению влаги в контактный узел анодного заземлителя и преждевременному выходу контактного узла и заземлителя в целом из строя.
Известен анодный заземлитель для катодной защиты подземных металлических сооружений от коррозии, состоящий из литого металлического электрода цилиндрической или крестовидной формы, оборудованного защитной муфтой или сцепным устройством, и имеющим с торца центровое отверстие и металлический стакан, в котором зачеканен металлическим клином провод токоввода, а также загерметизированный контактный узел, отличающийся тем, что контактный узел электрода анодного заземлителя имеет в зоне центрального отверстия пластмассовую втулку, одетую на металлический стакан и провод токоввода и заполненную силиконовым клеем, при этом провод токоввода расположен выше втулки, оборудован пластмассовой трубкой, нижняя часть которой, а также центральное отверстие и внешняя часть электрода в зоне контактного узла залиты эпоксидным компаундом, а электрод анодного заземлителя выполнен литым в виде последовательно соединенных цилиндров, сечение которых переходит из круглого в крестовидное и заканчивается круглым сечением с полусферой и концевым элементом. [Описание полезной модели к патенту РФ №110749 от 26.07.2011, МПК C23F 13/00, опубл. 27.11.2011].
Недостатком настоящего анодного заземлителя также является возможность отслоения герметизирующего состава от оболочки кабеля, а следовательно и возможность проникновения влаги в контактный узел.
Существует еще ряд аналогичных технических решений, в которых контактные узлы анодных заземлителей вместе с проводами токоввода заливаются герметизирующими составами на основе эпоксидных или полимерных смол. При этом анодные заземлители должны иметь большой срок службы, соответственно и провода токоввода должны обладать большими сроками службы, к тому же дополнительно они должны быть химически стойкими. В связи с этим широкое распространение получили провода с полиэтиленовой, пропиленовой, фторопластовой оболочкой - обладающие, при этом, неудовлетворительной адгезией с герметизирующими составами на основе эпоксидных или полимерных смол. В результате в контактных узлах известных анодных заземлителей наименее надежным местом является место контакта провода токоввода и полимеризованного герметизирующего состава, через которое происходит вредоносное капиллярное проникновение влаги к соединению деталей.
Задача, решаемая настоящей полезной моделью и достигаемый технический результат заключаются в повышении надежности и увеличении срока службы анодного заземлителя, что обеспечивается за счет конструктивно простой и надежной дополнительной герметизации контактного узла со стороны провода токоввода.
Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата в анодном заземлителе, содержащем литой электрод и провод токоввода, соединенный с ним посредством контактного узла, расположенного в глухой полости электрода, залитой герметизирующим составом, участок провода токоввода, залитый герметизирующим составом, снабжен, по меньшей мере, одним уплотнительным кольцом, выполненным из материала, обладающего удовлетворительной степенью адгезии к герметизирующему составу.
Кроме этого:
- электрод со стороны контактного узла снабжен термоусадочной муфтой переходного диаметра, выполненной с возможностью вывода провода токоввода;
- внутренняя поверхность термоусадочной муфты включает клеевой подслой;
- наружная поверхность электрода со стороны контактного узла включает дополнительный слой герметизирующего состава, выполненный в виде колпака с возможностью охвата провода токоввода;
- в качестве материала уплотнительного кольца используют резину;
- в качестве герметизирующего состава используется двухкомпонентный полимерный компаунд;
- электрод выполнен из высококремнистого чугуна.
Полезная модель иллюстрируется чертежом, где показан общий вид анодного заземлителя со стороны контактного узла.
Анодный заземлитель содержит литой электрод 1, выполненный, например, из высококремнистого чугуна, и провод токоввода 2, соединенный с ним посредством контактного узла 3, расположенного в глухой полости 4 электрода 1, и залитого герметизирующим составом 5, в качестве которого используют, как правило, двухкомпонентный полимерный компаунд, при этом участок провода токоввода 2, залитый герметизирующим составом 5 снабжен одним или несколькими (условно не показаны) уплотнительными кольцами 6, выполненными из материала, обладающего удовлетворительной степенью адгезии к герметизирующему составу 5, например, из резины. Собственно контактный узел 3, как место соединения провода токоввода 2 с электродом 1 может иметь разную конструкцию и выполняется, как правило, в виде стальной закладной втулки 7 и стального клина 8.
Электрод 1 со стороны контактного узла 3 снабжен термоусадочной муфтой 9 переходного диаметра, выполненной с возможностью вывода через ее участок 10 меньшего диаметра провода токоввода 2, при этом внутренняя поверхность 11 термоусадочной муфты 9 переходного диаметра может включать клеевой подслой (та же поз. 11), который являясь герметизирующей средой, обладает одинаково удовлетворительной адгезией с внутренней поверхностью 11 муфты 9, материалом электрода 1 и проводом токоввода 2.
Кроме этого, наружная поверхность литого электрода 1 со стороны контактного узла 3 может включать дополнительный слой герметизирующего состава, например, из двухкомпонентного полимерного компаунда, выполненный в виде колпака 12 с возможностью охвата провода токоввода 2. В этом случае термоусаживаемая муфта 9, в случае ее применения, будет охватывать и герметизировать не только колпак 12 из компаунда, но и пограничную часть наружной поверхности электрода 1.
Проанализируем существенные признаки полезной модели.
Особенностью анодного заземлителя является использование уплотнительного кольца 6, надеваемого на провод токоввода 2, а именно на его изоляционную оболочку. Широко применяемые провода (кабели) с большими сроками службы имеют оболочку на основе полиэтилена, пропилена, фторопласта и других материалов, имеющих очень плохую адгезию с герметизирующими составами 5, наиболее распространенным из которых является двухкомпонентный полимерный компаунд.
При перепаде температуры окружающей среды и при механическом воздействии на провод образуются микроскопические зазоры и микротрещины между оболочкой провода токоввода 2 и компаундом (герметизирующим составом 5). В этом случае уплотнительное кольцо 6, имея хорошую степень адгезии с используемым герметизирующим составом, обеспечивает гарантированный уплотнительный механический контакт с поверхностью оболочки провода токоввода 2. Как правило, одного уплотнительного кольца 6 достаточно, чтобы обеспечить герметичность соединения, при этом каждое надетое на провод 2 дополнительное кольцо 6 увеличивает надежность герметизации. Таким образом обеспечивается гарантированная герметичность между оболочкой провода токоввода 2 и компаундом, соединение которого с уплотнительным, например, резиновым (или ей подобным материалом) кольцом 6 образует межмолекулярные связи, исключающие проникновение влаги, в том числе и за счет капиллярного эффекта.
Дополнительный слой герметизирующего состава, выполненный в виде колпака 12 с возможностью охвата наружной поверхности электрода 1 со стороны контактного узла 3 и провода токоввода 2 увеличивает площадь герметизируемой поверхности и длину заделки провода токоввода 2, а также позволяет исключить возможные дефекты, которые могут образоваться в результате заливки глухой полости 4 электрода 1 герметизирующим составом 5.
Также, дополнительной герметизации способствует использование термоусадочной муфты 9 переходного диаметра, в том числе с применением клеевого подслоя (см поз. 11) на ее внутренней поверхности 11, который, как упоминалось выше является герметизирующей средой с удовлетворительной адгезией со всеми граничными поверхностями.
Следует иметь в виду, что выступающий за пределы глухой полости 4 участок 10 меньшего диаметра муфты 9 помимо герметизации обеспечивает механическое усиление выступающего участка провода токоввода 2, препятствующее проявлению наиболее неблагоприятного режима нагружения - с изломом. Хвостовик в этом случае существенно увеличивает радиус изгиба провода от места его консольной заделки в глухой полости 4.
Реализацию полезной модели рассмотрим на следующем примере.
Пример.
Из высококремнистого чугуна отливают электрод 1 со всеми технологическими полостями и поверхностями. При необходимости производят механическую обработку контактных и посадочных поверхностей.
На провод токоввода 2 надевают одно резиновое уплотнительное кольцо 6 (или несколько колец 6), часть провода освобождают от слоя изоляции. Провод заводят в глухую полость 4 электрода 1 и с помощью закладной втулки 7 и клина 8 фиксируют токопроводящую жилу с обеспечением гарантированного электрического соединения (контакта), уплотнительное кольцо 6 сдвигают вдоль провода с таким расчетом, чтобы оно не выступало за границы герметизирующего состава 5 (в том числе дополнительного слоя герметизирующего состава, имеющего форму колпака 12).
Далее собранный электрод 1 ориентируют вертикально и в этом положении фиксируют под заливку глухой полости 4 герметизирующим составом, в качестве которого используют двухкомпонентный компаунд. После заливки компаунда ему дают возможность полимеризоваться.
Далее, при необходимости, на наружную поверхность литого электрода 1 со стороны контактного узла 3 наносят дополнительный слой герметизирующего состава из того же двухкомпонентного полимерного компаунда. Получается подобие колпака 12, охватывающего провода токоввода 2 за уплотнительным кольцом 6. Также, дополнительный слой герметизирующего состава может наноситься не дожидаясь полимеризации основного слоя компаунда, заполняющего глухую полость 4 электрода 1.
После этого, при необходимости, на провод токоввода 2 и электрод 1 со стороны контактного узла 3 надевают термоусадочную муфту 9 переходного диаметра и производят ее термическую усадку, включая участок 10 меньшего диаметра из которого выходит провод токоввода 2. Внутренняя поверхность 11 термоусадочной муфты 9 может включать клеевой подслой, обеспечивающий надежное сцепление всех соединяемых поверхностей между собой и дополнительную герметичность контактных поверхностей.
Полученное устройство - анодный заземлитель, - готово для использования по прямому назначению.
В результате использования полезной модели создана новая конструкция анодного зазамлителя повышенной надежности и с увеличенным сроком службы, что удалось обеспечить за счет конструктивно простой и надежной дополнительной герметизации контактного узла со стороны провода токоввода.