БАТАРЕЯ ХИМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА ДЛЯ КОРРОЗИОННОЙ ЗАЩИТЫ

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к производству батарей на основе химических источников тока, которые могут применяться для электрохимической защиты, например, поверхностей трубопроводов и подземных резервуаров.
Известна батарея по патенту на изобретение РФ №2030026, H01M 2/02, 1995, содержащая первичные элементы с межэлементными соединениями и выводными контактами, помещенные в прямоугольный корпус. На внутренних поверхностях боковых стенках корпуса выполнены сквозные щелевые отверстия, в которых закреплены межэлементные соединения и выводные контакты. Недостатком является наличие отверстий в стенках корпуса, не позволяющих помещать батарею в грунт для использования в качестве устройства для электрохимической защиты.
По патенту на изобретение РФ №2373614, H01M 6/16, 2009 известна батарея литиевых химических источников тока, содержащая герметичный контейнер с крышкой, в контейнере размещен набор электрически соединенных источников тока и электрические разъемы для подключения нагрузки и средств контроля и управления. Набор литиевых химических источников тока включает две независимые цепи из последовательно соединенных источников. Плоскости электродных пластин химических источников тока перпендикулярны плоскости крышки контейнера. Батарея плоскостью крышки установлена на термоплату. На тепловой мост установлен плоский электронагреватель, предназначенный для предварительного разогрева батареи до рабочей температуры. Недостатком является необходимость контроля и управления устройством, сложность конструкции, недостаточная надежность, не позволяющая использовать устройство под землей.
В качестве ближайшего аналога заявляемой полезной модели выбрано техническое решение по авторскому свидетельству СССР №1772848, H01M 6/42, 1992. Батарея гальванических элементов содержит корпус, в котором расположены неподвижные, жестко закрепленные перегородки с проходными контактами. Между перегородками установлены группы гальванических элементов. Элементы поджаты к проходным контактам пружинами. Недостатком является необходимость расчета усилия, создаваемого пружинами, необходимость настройки пружин таким образом, чтобы усилие постоянного поджатая групп гальванических элементов к проходным контактам перегородок не превышало максимально допустимое усилие на элемент. Возможность механического повреждения гальванических элементов или разрыв контактов вследствие изменения усилия, создаваемого пружиной, не обеспечивает достаточную надежность работы батареи.
Технический результат заключается в повышении надежности работы устройства.
Технический результат обеспечивается тем, что в батарее химических источников тока для коррозионной защиты, содержащей корпус с перегородками и электрически соединенными химическими источниками тока, согласно полезной модели, корпус выполнен герметичным, перегородки выполнены из упругого диэлектрического материала, между перегородками вертикально установлены последовательно соединенные химические источники тока, через стенку корпуса герметично пропущен вывод химических источников тока. Кроме того, перегородки в корпусе расположены этажно.
Технический результат достигается за счет того, что корпус выполнен герметичным из ударопрочного материала, что позволяет помещать батарею в грунт на определенную глубину, исключая при этом возможность механического повреждения корпуса. Выполнение перегородок из упругого диэлектрического материала позволяет избежать повреждения изделий при монтаже и транспортировке изделия за счет хороших демпфирующих свойств материала перегородок. При этом исключаются изменения пространственного положения химических источников тока, смещение их относительно друг друга. Зафиксированное вертикальное расположение химических источников тока между перегородками обеспечивает наиболее полный контакт между анодом, электролитом и катодной массой, что обеспечивает бесперебойную работу устройства. Кроме того, при вертикальном расположении химических источников тока продукты распада в них оседают в нижней части элементов батареи, при этом не происходит засорения поверхностей анода и катодной массы, что также повышает надежность работы устройства. Через стенку корпуса герметично пропущен вывод химических источников тока. Выводы химических источников тока помещены в герметизирующие вставки корпуса, что обеспечивает герметичность корпуса и его надежную работу в условиях грунта при наличии грунтовых вод. Последовательное соединение химических источников тока в батарее способствует увеличению выходного напряжения, что необходимо для эффективной работы батареи, предназначенной для коррозионной защиты объектов. Этажное размещение перегородок в корпусе позволяет выполнить корпус в виде вертикально ориентированной конструкции, которую удобно устанавливать под землей, например, помещая в глубокий шурф, не изменяя при этом вертикального положения самих источников тока в пространстве.
На фигуре 1 представлен вертикально расположенный химический источник тока.
На фигуре 2 представлено аксонометрическое изображение батареи химических источников тока для коррозионной защиты.
Батарея химических источников тока для коррозионной защиты содержит герметичный корпус 1 цилиндрической формы, перегородки, включающие вертикальные распорки 2 и горизонтальные прокладки 3, между которыми установлены с поджатием вертикально расположенные химические источники тока 4. Химические источники тока 4 последовательно соединены между собой. Выводы батареи 5 выведены на поверхность корпуса 1 через герметизирующие вставки 6 верхней поверхности корпуса 1. На верхней поверхности корпуса 1 расположено место крепления троса 7.
Батарея химических источников тока для коррозионной защиты работает следующим образом.
2
2
3
2
Герметичный корпус 1 из ударопрочного металла с установленными в нем химическими источниками тока 4 с помощью троса 7 помещают в скважину или шурф на необходимую глубину. Корпус химического источника тока 4 выполнен из полиамида, ударная вязкость по Шарпи которого равна 9 КДж/кв.м. Батарею химических источников тока располагают под землей в непосредственной близости от защищаемого объекта. Защищаемыми объектами могут быть, например, металлические конструкции, трубопроводы, подземные резервуары. Батарею химических источников тока, соединяют с защищаемым объектом и анодным заземлителем. Батарея вырабатывает постоянный электрический ток за счет преобразования химической энергии активных веществ всех источников тока 4 в электрическую энергию при протекании в них электрохимических реакций. Значение разности потенциалов отдельного химического источника тока 4 определяется материалом его электродов и составом электролита. В батарее используют химические источники тока 4 на основе электрохимической системы, состоящей из мелкодисперсного диоксида марганца, неводного электролита, магниевого сплава. Токообразующая реакция выглядит следующим образом: Mg+MnO=MgO+MnO. ЭДС каждого источника составляет 2,81-3,32 В, емкость - не менее 500 Вт/ч, длительность работы - не менее 36 месяцев при удельной силе тока 2 А/м, источники тока 4 работоспособны при температуре до 70-80°С. Последовательное соединение химических источников тока 4 повышает ЭДС батареи в количество раз, равное количеству соединенных источников 4. За счет разницы потенциалов подаваемых на защищаемый объект и анодный заземлитель по защищаемому объекту протекает электрический ток, восстанавливая электронный баланс на защищаемой поверхности и нейтрализуя процесс образования коррозии. Герметичность корпуса 1 позволяет помещать батарею источников тока в грунт и дает возможность использовать ее в качестве автономного источника тока для коррозионной защиты, в том числе в грунтах с высокой обводненностью. За счет герметичности корпуса внутрь источников тока 4 не попадает влага из грунта, что обеспечивает надежность работы устройства. Выполнение перегородок - вертикальных распорок 2 и горизонтальных прокладок 3 из упругого диэлектрического материала, например, из пенопласта, дает возможность установки химических источников тока 4 в корпусе 1 с поджатием, обеспечивает неизменность их положения в пространстве и исключает повреждение устройства при монтаже в грунтах с высоким содержанием скальных обломков и при транспортировке. Вертикальное расположение источников тока 4 в корпусе 1 обеспечивает их надежную работу за счет полного контакта между анодом, электролитом и катодной массой. При необходимости данная батарея химических источников тока может питать устройство телеметрии, что упростит контроль и повысит оперативность обслуживания всей системы электрохимической защиты объекта.
Таким образом, полезная модель позволяет повысить надежность работы батареи химических источников тока.