КОНТАКТНЫЙ УЗЕЛ АНОДНОГО ЗАЗЕМЛИТЕЛЯ

Техническое решение относится к области энергетики, а именно к устройствам электрохимической катодной защиты подземных металлических сооружений от коррозии, преимущественно, трубопроводов энергетических магистралей.
Известен контактный узел анодного заземлителя, содержащий токоввод, выполненным в торцевом цилиндрическом отверстии электрода, в которое вставлен конец кабеля с оголенной жилой, зачеканенной расплавленным свинцом. Отверстие заполнено эпоксидной смолой и закрыто фторопластовой шайбой. Дополнительно вокруг конца электрода с токовводом сформирована крышка из эпоксидной смолы (см. справочник Стрижевского И.В., Зиневича A.M., Никольского К.К. и др. “Защита металлических сооружений от подземной коррозии”, М., Недра, 1981, с. 196).
Известен контактный узел анодного заземлителя, содержащий электрод из малорастворимого материала, токоввод, выполненный в залитом компаундом торцевом углублении электрода, в котором зачеканена жила соединительного провода, и пробку, закрывающую торцевое углубление. Компаунд выполнен многослойным, причем слои составлены поочередно из материала, имеющего высокую адгезию к изоляции соединительного провода, и материала, имеющего высокую адгезию к электроду так, что внешним является слой, имеющий высокую адгезию к электроду. Слои компаунда отверждены при температуре, превышающей максимально возможную температуру, до которой может нагреться заземлитель. Пробка, закрывающая торцевое углубление электрода, выполнена из эластичного материала, скрепленного с электродом и/или соединительным проводом (RU 2333293 C2, C23F 13/16, 10.04.2008).
Наиболее близким аналогом к заявленному решению является токоподводящий узел углеродного анода в виде металлической траверсы и прикрепленный к ней анодный блок с нанесенным на его поверхность защитным антикоррозионным слоем. Анодный блок прикреплен к траверсе через склеивающую токопроводящую прослойку, выполненную из графитового порошка на фенольном связующем, а защитный антикоррозионный слой выполнен из порошка алюмосиликата на алюмохромфосфатном связующем (RU 2241073 C2, C25C 7/02, 27.11.2004).
Недостатками известных узлов является недостаточная надежность и сложность конструкции, возможность отслаивания и растрескивания компаундов и отвержденных смол под действием температурных колебаний возникающих в контактных соединениях токопроводящих узлов в процессе эксплуатации.
Технический результат заключается в повышении эффективности и надежности устройства за счет улучшения электрического контакта между металлическим проводником и электродом из электропроводящего пластика.
Технический результат достигается за счет того, что контактный узел анодного заземлителя, включает металлический переходник с токоподводящим проводом, соединенный с частью электрода через токопроводящий слой, при этом металлический переходник имеет, по меньшей мере, одну контактную плоскую поверхность для взаимодействия с плоской поверхностью части электрода, который выполнен из наполненного токопроводящими частицами пластика, причем между поверхностями электрода и металлического переходника размещен токопроводящий слой, выполненный в виде токопроводной пластичной массы.
Токопроводная пластичная масса может представлять собой смазку или мазь, наполненную электропроводящими частицами, предпочтительно, графитовую смазку.
Токопроводная пластичная масса может представлять собой контактную пасту или электропроводящий гель или электропроводящую пасту или электропроводящая смазку.
Токопроводная пластичная масса может представлять собой вязкую и/или липкую пластичную массу.
Токопроводная пластичная масса может представлять собой смазку на основе сгущенных нефтяных масел, например смазку на основе солидола и/или литола.
Токопроводная пластичная масса может представлять собой смазку на основе минерального масла и/или парафина.
Предпочтительно, что электропроводящие частицы, которыми наполнена токопроводная пластичная масса, однородны частицам которыми наполнен пластик электрода.
электропроводящие частицы, которыми наполнена токопроводная пластичная масса, и частицы, которыми наполнен пластик электрода, могут представлять собой углеродные частицы, предпочтительно, графитовые частицы.
Электрод может быть выполнен из наполненного углеродными частицами пластика, предпочтительно, отвержденного реактопласта, преимущественно, графитопласта или антегмита.
Предпочтительно, что электрод выполнен в виде пластины.
Предпочтительно, что электрод выполнен в виде стержня имеющего, по меньшей мере, одну плоскую поверхность или площадку.
Предпочтительно, что металлический переходник выполнен из цветного металла или сплава, предпочтительно, из латуни.
Предпочтительно, что, по меньшей мере, одна плоская поверхность металлического переходника притянута к части электрода, предпочтительно, посредством соединительных элементов.
В металлическом переходнике, а также в части электрода могут быть выполнены отверстия, в которые пропущены соединительные элементы, которые, предпочтительно, представляют собой болты, преимущественно, выполненные из латуни.
Предпочтительно, что в отверстиях в части электрода нарезана резьба, в которую вкручены болты.
Предпочтительно, что в образованном резьбовом соединении для улучшения электрического контакта между болтом и резьбой также имеется токопроводная пластичная масса.
Металлический переходник может быть выполнен в виде обечайки, охватывающей часть электрода, при этом обечайка имеет загнутую конечную часть для размещения токопроводящего провода, а верхней и нижней части обечайки имеются отверстия, в которые пропущены соединительные элементы, которыми обечайка притянута к, по меньшей мере, одной плоской поверхности электрода.
Металлический переходник может быть выполнен в виде гнутой пластины, предпочтительно, П-образного поперечного сечения, при этом в ветвях пластины в которые пропущены соединительные элементы, которыми пластина притянута к, по меньшей мере, одной плоской поверхности электрода.
Металлический переходник может быть выполнен в виде, по меньшей мере, одной пластины, имеющей, по меньшей мере, одно отверстие для пропуска соединительного элемента.
Металлический переходник может быть выполнен в виде гнутой или изогнутой пластины.
Предпочтительно, что контактный узел имеет герметизирующие внешние слои и/или оболочку в виде компаунда и/или термоусадочной пленки.
Предпочтительно, что контактный узел анодного заземлителя включает металлический переходник из латуни с токоподводящим проводом, соединенный с частью электрода в виде пластины из графитопласта, при этом металлический переходник охватывает часть электрода и имеет, по меньшей мере, две контактные плоские поверхности для взаимодействия с плоскими поверхностями части электрода, причем между поверхностями электрода и металлического переходника размещен токопроводящий слой, выполненный в виде графитовой смазки, в металлическом переходнике и в части электрода выполнены сквозные отверстия, при этом в отверстиях в части электрода выполнена резьба, в упомянутых отверстиях размещены болты из латуни, которые вкручены в часть электрода и прижимающие плоские поверхности металлического переходника к плоским поверхностям части электрода, причем в образованном резьбовом соединении также содержится графитовая смазка.
Устройство поясняется чертежами.
На ФИГ. 1 изображен изометрический вид на устройство, в котором электрод выполнен в виде пластины, а металлический переходник в виде обечайки с загнутым концом.
На ФИГ. 2 металлический переходник в виде обечайки с загнутым концом (вид с торца).
На ФИГ. 3 разрез А-А на ФИГ. 1
На ФИГ. 4 увеличенный вид на границу контакта поверхностей металлического переходника и части электрода.
На ФИГ. 5, 6 показано возможное выполнение контактного узла на цилиндрическом электроде (изометрические виды).
На ФИГ. 7-10 возможное выполнение контактного узла на электродах различного сечения.
На ФИГ. 11-13 поперечные разрезы контактного узла на электроде в виде пластины.
На ФИГ. 14 продольный разрез контактного узла при установке металлического переходника на плоский торец электрода.
Контактный узел анодного заземлителя, включает металлический переходник 1 с токоподводящим проводом 2, соединенный с частью 3 электрода 4 (анода) через токопроводящий слой 5.
Металлический переходник 1 имеет, по меньшей мере, одну контактную плоскую поверхность 6 для взаимодействия с плоской поверхностью 7 части 3 электрода, который выполнен из наполненного токопроводящими частицами пластика, причем между поверхностями 7 и  6 электрода и металлического переходника размещен токопроводящий слой 5, выполненный в виде токопроводной пластичной массы.
Токопроводная пластичная масса, предпочтительно, представляет собой смазку или мазь, наполненную электропроводящими частицами, которая изготовлена на основе сгущенных нефтяных масел.
Смазка или мазь может быть также изготовлена на основе минерального масла и/или парафина.
Токопроводная пластичная масса, может представлять собой контактную пасту или электропроводящий гель, либо вязкую и/или липкую пластичную массу.
Токопроводная пластичная масса, предпочтительно, выполнена морозоустойчивой и/или водоотталкивающей.
Предпочтительно, что электропроводящие частицы, которыми наполнена токопроводная пластичная масса, однородны частицам, которыми наполнен пластик электрода. Электропроводящие частицы, которыми наполнена токопроводная пластичная масса, и частицы, которыми наполнен пластик электрода, представляют собой углеродные частицы, предпочтительно, графитовые частицы.
Наиболее предпочтительно, что электрод выполнен из наполненного углеродными частицами пластика, предпочтительно, отвержденного реактопласта, преимущественно, графитопласта или антегмита, при этом токопроводная пластичная масса представляет собой графитовую смазку на основе солидола или литола.
Предпочтительно, что электрод выполнен в виде пластины (ФИГ. 1).
Однако электрод может быть выполнен в виде стержня любого поперечного сечения имеющего, по меньшей мере, одну плоскую поверхность (грань) или специально подготовленную площадку для размещения металлического переходника 1 (ФИГ. 6-10).
Причем металлический переходник 1 может примыкать как боковой, так и к торцевой поверхности электрода.
Металлический переходник 1 выполнен из цветного металла или сплава, предпочтительно, из латуни.
По меньшей мере, одна плоская поверхность металлического переходника 1 притянута к части электрода, предпочтительно, посредством соединительных элементов 8.
В металлическом переходнике 1, а также в части 3 электрода 4 выполнены отверстия, в которые пропущены соединительные элементы 8, которые, предпочтительно, представляют собой болты, преимущественно, выполненные из латуни.
Для улучшения контакта в отверстиях в части 3 электрода 4 нарезана резьба (условно не показана), в которую вкручены болты, при этом в образованном резьбовом соединении, для улучшения электрического контакта между болтом и резьбой, также содержится токопроводная пластичная масса (условно не показана).
Металлический переходник может быть выполнен в виде обечайки, охватывающей часть 3 электрода 4, при этом обечайка имеет загнутую конечную часть 9 для размещения токопроводящего провода 2, а верхней и нижней части обечайки имеются отверстия, в которые пропущены соединительные элементы 8, которыми обечайка притянута к, по меньшей мере, одной плоской поверхности 7 части 3 электрода (ФИГ. 1-3).
В общем случае металлический переходник выполнен в виде, по меньшей мере, одной пластины, имеющей, по меньшей мере, одно отверстие для пропуска соединительного элемента (ФИГ. 13-14).
Однако более предпочтительно, что металлический переходник 1 может быть выполнен в виде гнутой, изогнутой или профилированной пластины, охватывающей, по меньшей мере, две грани части 3 электрода 4. Так, например, предпочтительно, выполнение металлического переходника в виде гнутой пластины, П-образного поперечного сечения, при этом в ветвях пластины выполнены отверстия, в которые пропущены соединительные элементы, которыми металлический переходник притянут к, по меньшей мере, одной плоской поверхности электрода.
Наиболее предпочтительно, следующее выполнение элементов устройства: контактный узел анодного заземлителя, включает металлический переходник из латуни с токоподводящим проводом, соединенный с частью электрода в виде пластины из графитопласта, при этом металлический переходник охватывает часть электрода и имеет, по меньшей мере, две контактные плоские поверхности для взаимодействия с плоскими поверхностями части электрода, причем между поверхностями электрода и металлического переходника размещен токопроводящий слой, выполненный в виде графитовой смазки, в металлическом переходнике и в части электрода выполнены сквозные отверстия, при этом в отверстиях в части электрода выполнена резьба, в упомянутых отверстиях размещены болты из латуни, которые вкручены в часть электрода и прижимающие плоские поверхности металлического переходника к плоским поверхностям части электрода, причем в образованном резьбовом соединении также содержится графитовая смазка.
Устройство изготавливают следующим образом.
Смазывают одну из поверхностей 6 или 7 или обе поверхности токопроводной пластичной массой, после чего фиксируют металлический переходник на части 3 электрода 4, прижимая его к электроду. Токопроводная пластичная масса заполняет микронеровности на поверхностях 6 и 7 (ФИГ. 4), что позволяет существенно снизить электрическое сопротивление контакта за счет увеличения площади контактирования. Кроме того, токопроводная пластичная масса ограничивает доступ влаги к месту контакта металлического переходника и части электрода. Металлический переходник фиксируют и прижимают к части 3 электрода посредством соединительных элементов, предпочтительно, болтов из латуни. Для улучшения токопроводности в электроде 4 может быть дополнительно выполнено, по меньшей мере, одно, а, предпочтительно, несколько сквозных или глухих отверстий, в которых нарезают резьбу под болты. Перед вкручиванием болты и резьбу в отверстиях смазывают токопроводной пластичной массой. Для обеспечения герметичности на контактный узел может быть нанесен компаунд и/или термоусадочная пленка.
Устройство работает следующим образом. Ток, подаваемый от источника тока (условно не показан), через токоподводящий провод 2 поступает на металлический переходник 1 и передается через токопроводную пластичную массу 5 на часть 3 электрода 4. За счет того что контактирующие поверхности являются плоскими, а между ними находится не отвержденная токопроводная масса, которая является пластичной, в процессе работы устройства даже при возникновении температурных деформаций металлического переходника и части 3 электрода электрический контакт между ними не нарушается - поверхности как бы «скользят» относительно друг друга.
Анодный заземлитель оснащенный контактным узлом помещают в скважину в грунт на заданном расстоянии от защищаемого подземного сооружения (трубопровода) подключают его к положительному полюсу источника тока (сети станции катодной защиты), при этом трубопровод подключают к отрицательному полюсу тока защищаемое сооружение к сети.
Под воздействием электрического тока начинается движение электронов от электрода и активатора к трубопроводу.
Описанная конструкция контактного узла позволяет повысить его технологичность и надежность, а также эффективно снизить потери электрической энергии, увеличивает контактную поверхность, снижает электрическое сопротивление контакта, стабилизирует температурный режим контактного соединения в процессе эксплуатации и стабильность электрических характеристик во времени, увеличивает срок бесперебойной работы устройства.