АНОДНЫЙ ЗАЗЕМЛИТЕЛЬ

Предлагаемое техническое решение относится к области ингибирования коррозии металлических объектов, имеющих контакт с проводящей средой, в частности, с открытым грунтом. Анодный заземлитель предназначен для размещения в грунте вблизи металлического объекта, подлежащего защите от коррозии, таким образом, чтобы при подключении заземлителя и объекта к разным полюсам источника тока (катодной станции) на границе объекта и грунта создавалась разность потенциалов, нейтрализующая электродвижущую силу (э.д.с.) на этой границе, и препятствующая электрохимической коррозии. От конструкции и от выбора материалов зависят эксплуатационные качества анодного заземлителя и стоимость его производства.
Известен анодный заземлитель по патенту RU 54949, C23F 13/00, 2006.07.27. Он выполнен в форме сплошного литого металлического цилиндра, с одного торца которого по оси герметично вмонтирована закладная металлическая втулка. По оси втулки выполнено углубление ступенчатой цилиндрической формы. В узкой части углубления (т.е. в посадочном месте) с помощью клина закрепляют оголенный конец кабеля, а широкую часть углубления заполняют термоусаживаемой смолой, которая образует электро- и гидроизолирующую пробку. Втулка с клином и концом кабеля образуют контактный узел и узел крепления в широком смысле. Недостатком этого заземлителя является хрупкий материал корпуса, не допускающий крепления кабеля клином в углублении, выполненном непосредственно в корпусе. Использование закладной втулки из прочного сплава усложняет и удорожает производство заземлителя.
Известен анодный заземлитель по патенту RU 61291, C23F 13/00, 2007.02.27. Этот заземлитель также имеет литой корпус с осевой симметрией. Контактный узел также образован закладной втулкой с углублением (посадочным местом), клином и концом кабеля. Втулка частично герметично вмонтирована в дно углубления, выполненного в торце литого корпуса. После закрепления кабеля углубление, выполненное в торце корпуса, заполняют химически стойким герметиком. Недостатком этого заземлителя также является хрупкий материал корпуса, не допускающий крепления непосредственно к корпусу. Использование закладной втулки усложняет и удорожает производство заземлителя.
Известен анодный заземлитель ЭЛЖК, исполнение 2, производства «Группы Компаний ЮГСНАБСЕРВИС» (РФ, Ростовская обл., г.Новочеркасск, пр. Ермака 106, адрес в Интернете http://www.uss.rn/elektrohim, 2009.02.03). Его корпус отлит из железокремниевого сплава и снабжен стальной втулкой с резьбой и крепежной шпилькой. Такая конструкция допускает крепление наконечника в виде оголенного конца кабеля. Недостатком конструкции контактного узла является необходимость закрепления в литом корпусе втулки, вследствие хрупкости материала корпуса, что усложняет и удорожает производство заземлителя.
Известен анодный заземлитель «Менделеевец ММ» производства ЗАО «ППМТС «Пермснабсбыт» (РФ, г.Пермь, ул. Карбышева 32, адрес в Интернете http://www.pss.ru, 2009.02.03). Этот заземлитель имеет литой корпус из железокремниевого сплава. Контактный узел образован закладной втулкой, в которой закрепляют оголенный конец кабеля. Недостатками также являются хрупкость материала корпуса и конструкция контактного узла (узла крепления), требующая закрепления (вплавления) втулки в литом корпусе, что усложняет и удорожает производство заземлителя.
Наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения является анодный заземлитель, представленный в нормативном строительном документе «Типовые строительные конструкции, изделия и узлы. Узлы и детали электрохимической защиты подземных инженерных сетей от коррозии», серия 5.905-17.07, выпуск 1, часть 1. Рабочие чертежи, разработанном ОАО СПКБ «Газпроект - БТЦ» (РФ, г.Краснодар, ул.Уральская 15) и введенном в действие 16.02.2007 г., стр.15-16. В конструкции этого заземлителя используется в качестве корпуса стандартная труба с раструбом ЧН Р150 Х 3000 Б или ЧН Р150 Х 6000 Б, изготовленная литьем из серого чугуна. В полости корпуса, а именно внутри раструба, к стенкам трубы сварным соединением прикреплена круглая плоская металлическая пластина (промежуточная деталь между корпусом и наконечником подводящего кабеля). В центре пластины выполнено сквозное отверстие под болт. Контактный узел в широком смысле образуется пластиной, плоским наконечником-клеммой (имеющим сквозное отверстие или вырез) кабеля и механическим узлом крепления (в данном случае болтом с гайкой, которыми наконечник прижимают к пластине - промежуточной детали; слово «механический» употреблено для отличия от крепления с помощью сварки, пайки, вплавления и т.п.). В контактный узел входит и сварной шов по периметру пластины, т.к. он тоже требует защиты от окружающей среды. Контактный узел изолируется от окружающей среды заливкой из нефтяного битума. Этот анодный заземлитель имеет взаимосвязанные недостатки: хрупкость материала корпуса, ограниченный ресурс заземлителя и сложность производства заземлителя, которая негативно отражается на стоимости заземлителя.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является создание анодного заземлителя, имеющего более совершенную (простую и технологичную) конструкцию, что позволит снизить стоимость его производства, а также имеющего увеличенную прочность, что позволит повысить его надежность и ресурс (срок эксплуатации).
Указанная задача решается тем, что анодный заземлитель содержит полый литой металлический корпус в качестве электрода, выполненный из высокопрочного чугуна, и подводящий кабель с наконечником, закрепленным внутри корпуса непосредственно на внутренней поверхности корпуса при помощи механического узла крепления, установленного в сквозном отверстии, выполненном в стенке корпуса, при этом узел крепления с наконечником изолирован от внешней среды. Термин «высокопрочный чугун» употреблен в значении, принятом в металлургии.
Выполнение корпуса анодного заземлителя из высокопрочного чугуна является существенным признаком, отличающим предложенное техническое решение от ближайшего аналога.
Наличие сквозного отверстия, выполненного в стенке корпуса, является существенным признаком, отличающим предложенное техническое решение от ближайшего аналога.
Закрепление наконечника подводящего кабеля непосредственно на внутренней поверхности корпуса является существенным признаком, отличающим предложенное техническое решение от ближайшего аналога.
Установка (расположение) узла крепления в сквозном отверстии, выполненном в стенке корпуса, является существенным признаком, отличающим предложенное техническое решение от ближайшего аналога.
Выполнение корпуса анодного заземлителя из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом является существенным признаком, характеризующим частный случай предложенного технического решения и отличающим этот частный случай от ближайшего аналога.
Выполнение корпуса анодного заземлителя в форме трубы является существенным признаком, характеризующим частный случай предложенного технического решения.
Выполнение участков поверхности корпуса вокруг сквозного отверстия, по меньшей мере, с внешней стороны плоскими, в совокупности с выполнением механического узла крепления в виде соединения болт-гайка или в виде соединения заклепкой, является существенным признаком, характеризующим частный случай предложенного технического решения и отличающим этот частный случай от ближайшего аналога.
Изолированность механического узла крепления с наконечником подводящего кабеля от внешней среды слоем эпоксидного компаунда и, при необходимости, термоусадочной муфтой является существенным признаком, характеризующим частный случай предложенного технического решения.
Выполнение корпуса анодного заземлителя из высокопрочного чугуна увеличивает ресурс, так как уменьшает вероятность разрушения корпуса неравномерным смещением грунта при эксплуатации, например, вследствие промерзания.
Выполнение корпуса анодного заземлителя из высокопрочного чугуна позволяет выполнить отверстие в стенке корпуса технологичным образом, например, путем механической обработки, не вызывая разрушения корпуса.
Наличие сквозного отверстия в стенке корпуса, в совокупности с выполнением корпуса из высокопрочного чугуна, в совокупности с расположением механического узла крепления в сквозном отверстии и в совокупности с закреплением наконечника подводящего кабеля непосредственно на внутренней поверхности корпуса, улучшает технологичность производства анодного заземлителя, так как упрощает в сравнении с ближайшим аналогом конструкцию узла крепления за счет возможности исключения промежуточной детали, а также, как следствие, исключения сварного соединения промежуточной детали с корпусом; при этом такое улучшение технологичности не приводит к опасности разрушения корпуса вследствие нагрузок, возникающих при использовании некоторых известных механических узлов крепления (и известных способов крепления).
Выполнение корпуса анодного заземлителя из высокопрочного чугуна позволяет выполнить плоские участки на поверхности корпуса вокруг сквозного отверстия, характеризующие частный случай предложенного технического решения, технологичным образом, например, путем механической обработки, не вызывая при этом разрушения корпуса.
Выполнение в частном случае предложенного технического решения корпуса анодного заземлителя из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом дополнительно повышает прочность анодного заземлителя благодаря большей прочности чугунов с шаровидным графитом.
Выполнение в частном случае предложенного технического решения корпуса анодного заземлителя в форме трубы дополнительно снижает стоимость производства анодного заземлителя, так как выполнение изделий в такой форме широко распространено в промышленности и является высокотехнологичным и экономичным.
Выполнение в частном случае предложенного технического решения участков поверхности корпуса вокруг сквозного отверстия, по меньшей мере, с внешней стороны плоскими путем механической обработки, в совокупности с выполнением механического узла крепления в виде соединения болт-гайка или в виде соединения заклепкой, дополнительно увеличивает ресурс (надежность) и упрощает качественную сборку анодного заземлителя, так как улучшает электрический контакт, по меньшей мере, механического узла крепления с корпусом.
Изолированность механического узла крепления с наконечником подводящего кабеля от внешней среды слоем эпоксидного компаунда и, при необходимости, термоусадочной муфтой в частном случае предложенного технического решения повышает ресурс анодного заземлителя благодаря предотвращению разрушения наконечника кабеля и узла крепления вследствие коррозии.
К описанию прилагаются две фигуры, поясняющие на примерах выполнение контактного узла (узла крепления) предлагаемого анодного заземлителя и принцип его использования. На каждой из фигур 1, 2 упрощенно изображены фрагмент вида корпуса в форме трубы в разрезе по плоскости, образованной осями корпуса и отверстия цилиндрической формы в стенке корпуса, и установленный контактный узел. При этом фиг.1 относится к трубе цилиндрической формы или к цилиндрическому участку фасонной трубы, а фиг.2 относится к раструбной части трубы с раструбом.
В качестве корпусов анодных заземлителей использованы цилиндрические трубы длиной 3 метра, отлитые из высокопрочного чугуна с шаровидными включениями графита по стандарту ISO 2531 без внешнего и внутреннего покрытия или окраски, фрагменты которых 1 изображены в разрезе на фиг.1 и фиг.2. На фиг.2 обозначения совпадают с обозначениями на фиг.1. В стенке трубы по разметке просверлено сквозное отверстие 2 диаметром 8 миллиметров с допуском по свободным размерам. С внешней стороны трубы 1 вокруг отверстия 2 поверхность 3 отфрезерована до образования плоского участка 4 под закладную медную шайбу 5. Электрический контакт подводящего кабеля 6, длиной 1 метр, с трубой 1 происходит через медную плоскую клемму-наконечник 7, имеющую отверстие или вырез, которая закреплена на кабеле 6 с помощью пайки к проводнику кабеля. Клемма 7 прижата к внутренней поверхности 8 трубы 1 (между клеммой 7 и поверхностью 8 может располагаться медная или стальная луженая шайба 9, что не меняет существа технического решения, так как шайбы являются стандартными деталями крепежных комплектов болт-гайка). Отверстие 2, отверстие клеммы 7, шайба 5 и, при наличии, шайба 9 пронизаны медным или стальным луженым болтом 10. С внутренней стороны трубы 1 на стержень 11 болта 10 накручена медная или стальная луженая гайка 12, прижимающая клемму 7 к внутренней поверхности 8 трубы 1. Степень затяжки узла крепления должна обеспечивать полное обжатие поверхностей трубы 1 шайбами 5 и 9, или клеммой 7. Затянутый узел крепления (болт 10, гайка 12 и шайбы 5, 9) и клемма 7 с оголенным участком проводника кабеля 6 изолированы от попадания влаги с помощью напыления или вручную кистью эпоксидным компаундом. Области изоляции на фигурах 1 и 2 отмечены толстыми штриховыми линиями.
Эксплуатируются анодные заземлители следующим образом. В заранее заготовленное углубление на местности, частично заполненное коксовой мелочью, укладывают анодный заземлитель таким образом, чтобы свободный конец подводящего кабеля выступал над уровнем поверхности. После этого анодный заземлитель покрывают слоем коксовой мелочи, а затем слоем грунта вровень с поверхностью. Выступающий конец кабеля подсоединяют к кабелю, идущему от одного из полюсов станции катодной защиты, и место соединения изолируют. Противоположный полюс станции катодной защиты подсоединяют другим кабелем к защищаемому объекту, например трубопроводу, расположенному частично или полностью в грунте. В случае нарушения герметичности элетро- и гидроизолирующего слоя трубопровода электрический ток в толще грунта между анодным заземлителем и оголенными участками трубопровода препятствует коррозии оголенных участков.
Предлагаемые анодные заземлители были произведены заявителем, при этом было достигнуто снижение стоимости производства по сравнению с производством ближайшего аналога на той же производственной базе. Эксплуатация предложенных анодных заземлителей выявила их повышенную надежность и прочность.
Предлагаемые анодные заземлители могут найти применение в народном хозяйстве и могут производиться промышленно.