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 №54949 от 07.12.2005, МПК C23F 13/00, опубл. 27.07.2006]. Таким образом обеспечивается эффективность работы заземлителя, уменьшается опасность разрушения хрупкого электрода заземлителя при производстве, транспортировке и монтаже на трассе, а также снижается трение провода токоввода о край электрода.
Недостатком данного технического решения является трудно поддающийся обработке материал корпуса, не допускающий непосредственного крепления присоединительной арматуры, а лишь через промежуточную закладную деталь, что делает конструкцию тяжелой, более сложной, удорожает производство заземлителя и создает дополнительные трудности с формированием цепочки из одиночных элементов.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков заявляемой полезной модели является коррозионно-стойкий композиционный электрод для электрохимической защиты металлических сооружений, содержащий взаимосвязанные между собой основные элементы, выполненные из вентильного металла в виде стержня или бруска или трубы, покрытого платиновым металлом, с электропроводным сердечником внутри и взаимосвязаны между собой соединительными элементами, выполненными в виде втулки [Описание полезной модели к патенту РФ №116149 от 26.09.2011, МПК C23F 13/16, опубл. 20.05.2012]. Электрод отличается простотой конструкции и простотой технологического монтажа, снижением электрического сопротивления электрода, увеличением коррозионной стойкости и механической прочности внешнего покрытия и увеличением срока эксплуатации.
Недостатком данного технического решения является то, что электропроводный сердечник выполнен в виде литого стержня по всей длине (или немного меньше) длины основного элемента, что приводит к увеличению массы изделия, а также трудоемкости изготовления, особенно в части создания унифицированных прессовых соединений. Кроме этого возникают определенные трудности с герметизацией получающихся контактных узлов.
Задача, на решение которой направлена полезная модель и достигаемый технический результат заключаются в создании очередной облегченной конструкции анодного заземлителя, который обладает простотой конструкции, повышенной надежностью контактных узлов, высокой эксплуатационной надежностью и легкостью монтажа.
Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата анодный заземлитель состоит из провода токоввода и подсоединенного к нему, по меньшей мере, одного рабочего электрода, который выполнен в виде полой сквозной или глухой трубы из химически стойкого металла, причем в качестве рабочего материала электрода используются металлы группы платины или их оксиды, или смеси их оксидов, нанесенные на внешнюю поверхность электрода, при этом контакт провода токоввода с электродом осуществляется посредством, по меньшей мере, одного упругого элемента, а внутренняя полость электрода заполнена электроизолирующим герметизирующим составом.
Кроме этого:
- в состав оксидов металлов группы платины входит оксид металла материала электрода;
- торцы электрода дополнительно герметизированы термоусаживаемыми материалами;
- все электроды расположены на одном проводе токоввода последовательно, при этом токопроводящая жила провода токоввода выполнена цельной по длине;
- электрод размещен в металлическом полом контейнере с электропроводящей засыпкой;
- металлический полый контейнер снабжен кронштейнами для соединения в цепочку одиночных блоков заземлителей.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где:
- на фиг.1 показан общий вид анодного заземлителя с электродом в виде сквозной трубы;
- на фиг.2 - тот же заземлитель фиг.1 с электродом в виде глухой трубы;
- на фиг.3 показана цепочка заземлителей с цельной по длине токопроводящей жилой;
- на фиг.4 показан одиночный анодный заземлитель фиг.2 в коксовой засыпке в металлическом контейнере;
- на фиг.5 - показан блок состоящий из одиночного анодного заземлителя фиг.2 в коксовой засыпке в металлическом контейнере, который снабжен кронштейнами для соединения в цепочку одиночных блоков заземлителей;
- на фиг.6 - показана цепочка заземлителей с цельной по длине токопроводящей жилой с электродами размещенными в металлических полых контейнерах с электропроводящей засыпкой.
Анодный заземлитель состоит из провода 1 токоввода и подсоединенного к нему, по меньшей мере, одного рабочего электрода 2, который выполнен в виде полой сквозной или глухой трубы из химически стойкого вентильного металла, типа титана, ниобия, тантала или их сплавов, при этом в качестве рабочего материала 3 электрода 2 используются металлы группы платины, такие, как рутений, родий, палладий, осмий, иридий, платина или их оксиды, или смеси их оксидов, нанесенные на внешнюю поверхность 4 электрода 2, при этом контакт провода 1 токоввода с электродом 2 осуществляется посредством, по меньшей мере, одного упругого элемента 5, типа винтовой пружина сжатия (см. поз.5), пружинящей разрезной втулки, различных упругих лепестков и т.д. (условно не показаны), а внутренняя полость 6 электрода, включая место расположения упругого элемента 5 и его контакта 7 с проводом 1 токоввода заполнена электроизолирующим герметизирующим составом 8.
С целью улучшения адгезии рабочего материала 3 с электродом 2 в состав оксидов металлов группы платины может входит оксид металла материала электрода 2.
Торцы 9 электрода 2 дополнительно могут быть герметизированы термоусаживаемыми материалами с образованием герметичной муфты 10.
Все электроды 2 могут быть расположены на одном проводе 1 токоввода последовательно, при этом токопроводящая жила 11 провода 1 токоввода выполнена цельной по длине.
Электрод 2 может быть размещен в металлическом полом контейнере 12 с центраторами 13 по торцам электрода 2 и электропроводящей засыпкой 14 типа кокса, коксо-минерального активатора, графита и т.д., и сам контейнер 12 может быть снабжен кронштейнами 15 для соединения в цепочку одиночных блоков заземлителей.
Проанализируем существенные признаки полезной модели.
Особенностью конструкции заземлителя является контакт провода 1 токоввода с электродом 2, который осуществляется посредством упругого элемента 5, такого, например, как винтовая пружина сжатия или ей подобного. Использование пружины позволяет обеспечить снижение массы изделия, а также гарантированный и, практически одинаковый для всех заземлителей, контакт соединения - за счет ее прогнозируемых упругих свойств. Внутренняя полость 6 электрода 2, включая место расположения упругого элемента 5 и его контакта 7 с проводом 1 токоввода, заполнена электроизолирующим герметизирующим составом 8. Таким образом становится возможным применять заземлитель в любых природных и геологических условиях с одинаковой надежностью получения проектных эксплуатационных характеристик и выдерживанием продекларированного производителем срока его полезного использования.
Как указывалось выше, в качестве рабочего материала 3 электрода 2 используются металлы группы платины или их оксиды, или смеси их оксидов, однако в зависимости от материала электрода 2 их адгезионные свойства по отношению к нему проявляют себя по-разному. Для обеспечения удовлетворительной сцепляемости покрытия с основой в состав оксидов металлов группы платины рекомендуется ввести оксид металла материала электрода 2.
Учитывая сложные природные и геологические условия, в которых происходит эксплуатация заземлителя торцы 9 электрода дополнительно герметизируют термоусаживаемыми материалами с образованием герметичной муфты 10. Это повышает степень герметичности и без того герметичного пространства внутренней полости 6 электрода 2, при этом обеспечивается высочайшая степень электроизоляции контактных соединений 7 и 5-6.
В случае использования цепочки из одиночных анодных заземлителей, все электроды 2 располагают на одном проводе 1 токоввода последовательно, при этом токопроводящая жила 11 провода 1 токоввода остается физически и электрически цельной на всей длине. Это обеспечивает минимальное количество контактных соединений в изделии, а, следовательно, увеличивает его эксплуатационную надежность. При этом следует отметить, что при горизонтальном расположении заземлителя длина такой цепочки может быть практически неограниченной. При вертикальном расположении длина цепочки ограничена максимально возможной массой одиночных блоков заземлителей, которую может выдержать провод 1 токоввода, входящий в самый верхний блок.
Рабочий электрод 2 заземлителя можно разместить в металлическом полом контейнере 12 с электропроводящей засыпкой 14 из кокса, коксо-минерального активатора, графита и им подобных материалов. В результате увеличения рабочей площади заземлителя появляется возможность обеспечить максимально возможный электрический контакт с эксплуатационной средой.
Для удобства монтажа рекомендуется снабжать металлический полый контейнер ручкой 16 для переноски, дополнительным пространством 17 для размещения кабеля при транспортировке и транспортировочной крышкой 18 (см., в частности, полезную модель по патенту РФ №44427).
В случае если появляется потребность создания цепочки из подобных электродов 2 (одиночных заземлителей) металлический полый контейнер 12 рекомендуется оснастить специальными кронштейнами 15, оснащенными рядом отверстий для соединения соседних блоков заземлителей, например, при помощи осей 19, болтов и т.д. (см., ПМ РФ №44422). В результате можно смонтировать цепочку практически неограниченной длины.
Сооружение поверхностного анодного заземления на базе заземлителя предусматривает установку изделия в скважину или траншею ниже глубины промерзания грунта. Прианодное пространство заземлителя рекомендуется заполнять коксо-минеральным активатором (КМА).
Сооружение глубинного анодного заземления на базе заземлителя предусматривает установку изделия в скважину на глубину расположения слоев грунта с минимальным электрическим сопротивлением. В одну скважину может быть установлено несколько цепочек заземлителей.
После этого производят подключение заземлителей к станции катодной защиты.
Все работы по установке заземлителей производятся в соответствии с проектом электрохимической защиты подземных металлических сооружений от коррозии.
В результате использования полезной модели была создании очередная облегченная конструкция анодного заземлителя, который обладает простотой конструкции, легкостью монтажа в цепочку, увеличенной надежностью контактных узлов и повышенной эксплуатационной надежностью.