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 17.07.2007, МПК C23F 13/00, опубл. 27.02.2007].
Недостатком данного технического решения является ненадежный контакт провода токоввода, возможность механического повреждения провода (например, разрыва жил) при зачеканке клином, нестабильность переходного сопротивления «электрод - провод токоввода», невозможность контроля процесса зачеканки (силы удара, глубины забивки клина).
Также известен анодный заземлитель, содержащий литой электрод, выполненный из высоколегированного кремнистого чугуна и провод токоввода, соединенный с ним посредством контактного узла, который расположен в глухой полости электрода и залит герметиком, в качестве которого использована термореактивная полимерная смола, при этом контактный узел состоит из металлической вставки (штыря), отлитой заодно с электродом, с конической или цилиндрической поверхностью под надеваемую на нее зажимную втулку с конической или цилиндрической внутренней по верхностью, с возможностью крепления провода токоввода на вставке, а кроме того входной участок провода токоввода помещен в трубку из поливинилхлорида с возможностью его предохранения от повреждения при изгибании, и, дополнительно, электрод снабжен термоусадочной муфтой с отверстиями для заливки герметика и для вывода провода токоввода или защитным колпаком с соответствующими отверстиями с возможностью защиты контактного узла [Описание полезной модели к патенту РФ №129101 от 09.01.2013, МПК C23F 13/00, опубл. 20.06.2013].
Недостатком этого анодного заземлителя является сложность конструкции, возможность механического повреждения провода (например, разрыва жил) при зачеканке клином, невозможность контроля процесса зачеканки (силы удара, глубины забивки клина) и невысокая надежность контактного узла, что объясняется наличием габаритной металлической вставки выступающей за пределы глухой полости электрода, что может привести к быстрому проникновению грунтового электролита к месту соединения провода и металлической вставки и соответственно выходу заземлителя из строя.
Задача, на решение которой направлена полезная модель и достигаемый технический результат заключаются в обеспечении стабильности параметров контактного узла анодного заземлителя, в том числе гарантированной площади контакта, гарантированного переходного сопротивления «электрод - провод токоввода», возможности контроля процесса изготовления контактного узла, что повышает его надежность и гарантирует заданные параметры заземлителя.
Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата анодный заземлитель содержит литой электрод и провод токоввода, соединенный с ним посредством контактного узла, расположенного в глухой полости электрода, залитой герметизирующим составом, при этом контактный узел выполнен в виде конического отверстия в глухой полости электрода и запрессованного в него металлического штыря с коническим хвостовиком, причем провод токоввода механически связан с металлическим штырем с образованием электропроводного соединения.
Кроме этого:
- штырь с коническим хвостовиком выполнен из меди или медьсодержащего сплава;
- электропроводное соединение провода токоввода с металлическим штырем выполнено резьбовым или клепаным, или сварным, или паяным, или в виде опрессовки;
- коническое отверстие в глухой полости электрода выполнено с использованием промежуточной металлической втулки, размещенной в теле электрода на этапе его отливки;
- наружная поверхность промежуточной металлической втулки снабжена рифлением;
- наружная поверхность электрода со стороны контактного узла включает дополнительный слой герметизирующего состава, выполненный в виде колпака с возможностью охвата провода токоввода;
- электрод со стороны контактного узла снабжен термоусадочной муфтой переходного диаметра, выполненной с возможностью вывода провода токоввода;
- на внутреннюю поверхность термоусаживаемой муфты нанесен клеевой подслой;
- соединение электрода с металлическим штырем выполнено в виде инструментального метрического конуса или конуса Морзе;
- в качестве герметизирующего состава используется двухкомпонентный полимерный компаунд;
- электрод выполнен из высококремнистого чугуна.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где:
на фиг. 1 показан общий вид анодного заземлителя с коническим отверстием в глухой полости электрода;
на фиг. 2-5 более детально показаны варианты присоединения провода токоввода в контактном узле заземлителя фиг. 1;
на фиг. 6 показан общий вид варианта исполнения анодного заземлителя с коническим отверстием в глухой полости электрода, выполненным с использованием промежуточной втулки;
на фиг. 7-10 более детально показаны варианты присоединения провода токоввода в контактном узле заземлителя фиг. 6;
Анодный заземлитель содержит литой электрод 1, выполненный из высококремнистого чугуна, и провод токоввода 2, соединенный с ним посредством контактного узла 3, расположенного в глухой полости 4 электрода 1, которая залита герметизирующим составом 5 в качестве которого используют двухкомпонентный полимерный компаунд, при этом контактный узел 3 выполнен в виде конического отверстия в глухой полости 4 электрода и запрессованного в него металлического штыря 6 с коническим хвостовиком, причем провод токоввода 2 механически связан с металлическим штырем 6 с образованием электропроводного соединения, выполненного резьбовым 7 и 8 или клепаным (условно не показано, аналог - поз. 8 фиг. 3 и поз. 8 фиг. 8), или сварным 9, или паяным (та же поз.9), или в виде опрессовки 10.
Металлический штырь 6 с коническим хвостовиком может быть выполнен из меди или медьсодержащего сплава.
Коническое отверстие в глухой полости 4 электрода может быть выполнено с использованием промежуточной металлической, преимущественно, стальной втулки 11, размещенной в теле электрода 1 на этапе его отливки, при этом наружная поверхность втулки 11 снабжена рифлением, в том числе произвольной формы, нанесенным с ритмическим шагом или хаотично (условно не показано).
Соединение электрода 1 с металлическим штырем 6, выполненное согласно полезной модели, представляет собой инструментальный метрический конус или конус Морзе.
Наружная поверхность электрода 1 со стороны контактного узла 3 может включать дополнительный слой герметизирующего состава, выполненный в виде колпака 12 с возможностью охвата провода токоввода 2. Кроме этого электрод 1 со стороны контактного узла 3 может быть снабжен термоусадочной муфтой 13 переходного диаметра, выполненной с возможностью вывода провода токоввода 2 через участок 14 муфты 13 меньшего диаметра, при этом на внутреннюю поверхность термоусаживаемой муфты 13 (или только на ее вертикальные поверхности) нанесен клеевой подслой 15.
Проанализируем существенные признаки полезной модели.
Выполнение контактного узла 3 в виде конического отверстия в глухой полости 4 электрода 1 и запрессованного в него металлического штыря 6 с коническим хвостовиком позволяет получить его максимально компактную конструкцию. При этом появляется возможность осуществить независимую от стесненных условий ограниченного пространства глухой полости 4 сборку провода токоввода 2 с металлическим штырем 6 с образованием электропроводного соединения требуемого качества. Электропроводное соединение провода токоввода 2 с металлическим штырем 6 можно выполнить на выбор - резьбовым, клепаным, сварным, паяным или в виде опрессовки - см. фиг. 2-5 и 7-10. У каждого из этих способов соединения есть свои достоинства и недостатки, однако, все они при соблюдении требований технологической дисциплины обеспечивают получение электропроводного соединения деталей требуемого для длительной и надежной эксплуатации заземлителя качества. Безусловно, если штырь 6 с коническим хвостовиком будет выполнен из меди или медьсодержащего сплава, это позволит обеспечить качественный подвод рабочего тока к основному рабочему телу заземлителя - литому электроду 1 и, при этом, установка собранного с проводом токоввода 2 металлического штыря 6 в коническое отверстие глухой полости 4 электрода 1 является чисто технической операцией и ее проведение не влияет на эксплуатационные показатели анодного заземлителя. В связи с тем, что соединение трех элементов контактного узла: провода токоввода 2, конического отверстия электрода 1 (или втулки 11) и металлического штыря 6 происходит попарно, а не всех сразу за один прием, обеспечивается гарантированный и качественный контакт каждого соединения. Появляется возможность запрессовать металлический штырь 6 в конусное отверстие с помощью пресса с расчетным и одинаковым для всех электродов усилием.
Использование промежуточной металлической, а именно, стальной втулки 11 в теле электрода 1 из высококремнистого чугуна (что обеспечивается на этапе его отливки) позволяет упростить механическую обработку элементов контактного узла 3. В противном случае пришлось бы обрабатывать непосредственно высококремнистый чугун, что сопряжено с технологическими трудностями.
Для надежного закрепления втулки 11 в теле электрода ее наружная поверхность снабжается рядом выступов, т.н. рифлением, в том числе произвольной формы, что способствует улучшению сцепляемости разнородных по физико-химическим свойствам материалов.
Все перечисленные признаки позволяют с минимальными затратами и высоким качеством выполнить в деталях заземлителя необходимые конические поверхности. В итоге соединение электрода 1 с металлическим штырем 6 может быть выполнено в виде инструментального метрического конуса или конуса Морзе - все зависит от предпочтения изготовителя. Использование в качестве поверхностей контакта перечисленных конусов позволяет получить большую площадь контакта сопрягаемых деталей, обеспечивает простоту сборки и существенно снижает возможность повреждения контактного узла 3.
Помимо заливки двухкомпонентным полимерным компаундом контактного узла 3, расположенного в глухой полости 4 электрода 1, предусмотрена возможность нанесения на наружную поверхность, практически готового к эксплуатации изделия, дополнительного слоя герметизирующего состава, который имея форму колпака 12 охватывает наиболее проблемные с точки зрения герметичности участки, включая ввод провода токоввода 2. Следует отметить, что дополнительный слой герметизирующего состава, если это потребуется, может быть нанесен сразу же после заливки компаундом глухой полости 3 - не дожидаясь его полимеризации.
Вместо дополнительного слоя герметизирующего состава на наружной поверхности электрода 1 или в дополнение к нему, электрод 1 со стороны контактного узла 3 может быть снабжен термоусадочной муфтой 13 переходного диаметра, выполненной также с возможностью охвата и вывода провода токоввода 2. При этом для увеличения надежности герметизации на внутреннюю поверхность термоусаживаемой муфты 13 можно нанести клеевой подслой. Таким образом, адгезия, а, значит, и необходимая герметичность контактирующих поверхностей произойдет не только за счет упругих сил, являющихся следствием термоусадки муфты 13, но также и за счет клеевого подслоя, который обладает удовлетворительной адгезией, как с материалом муфты 13, так и с металлом электрода 1, и с компаундом, и с материалом оболочки провода токоввода 2.
Использование полезной модели рассмотрим на следующих примерах.
Пример 1.
Из высококремнистого чугуна отливают электрод 1 со всеми технологическими полостями и поверхностями. При необходимости производят механическую обработку контактных и посадочных поверхностей.
На отдельном рабочем месте часть провода токоподвода 2 освобождают от слоя изоляции и осуществляют его сборку с металлическим штырем 6 с коническим хвостовиком - любым удобным способом (см. фиг. 2-5).
Штырь 6 с проводом токоподвода 2 ориентируют коническим хвостовиком в сторону конического отверстия в глухой полости 4 электрода 1 и запрессовывают, например, прессом.
Далее собранный электрод 1 ориентируют в вертикальном положении и фиксируют для последующей заливки 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, в том числе, провод токоввода 2. Колпак 12 может формироваться сразу же после заливки компаундом глухой полости 4 - еще до полимеризации состава.
После этого, при необходимости, на провод токоввода 2 и электрод 1 со стороны контактного узла 3 надевают муфту 13 переходного диаметра и осаждают термически с таким расчетом, чтобы участок 14 меньшего диаметра плотно охватил изоляцию провода токоввода 2. На внутреннюю поверхность термоусадочной муфты 13 можно нанести клеевой подслой 15, обеспечивающий надежное сцепление соединяемых поверхностей между собой и дополнительную герметичность всех электропроводных соединений.
Полученное устройство - анодный заземлитель, - готово для использования по прямому назначению.
Пример 2.
Отличие настоящего примера от предыдущего заключается в том, что при литье электрода 1 в его теле со стороны дна глухой полости 4 размещают рифленую стальную втулку 11. В итоге коническое отверстие в глухой полости 4 электрода 1 выполняют именно в стальной втулке 11. Конструкция контактного узла 3 в этом случае представлена на фиг. 7-10.
В остальном повторяются признаки Примера 1.
Таким образом, в результате использования полезной модели обеспечиваются стабильные параметры контактного узла, в том числе гарантированная площадь контакта, гарантированного переходного сопротивления «электрод - провод токоввода», а также возможность контроля процесса изготовления контактного узла, что повышает его надежность и обеспечивает заданные параметры заземлителя.