УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ОПОР ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ОТ РЖАВЧИНЫ Российский патент 2007 года по МПК C23F13/02 

Известно, что в лабораторных условиях можно получить чистое железо и, не допуская его соприкосновения с ионами водорода, сохранить в таком виде. Атом чистого железа не имеет валентных электронов. Оно не вступает в реакцию с другими элементами. При соприкосновении с ионами водорода чистое железо -Fe⁰ становится двухвалентным - Fe²⁺ и трехвалентным - Fe³⁺. Л-1, стр.435-448.

Под воздействием влаги воздуха, кислорода и углекислого газа железо ржавеет, т.е. наружная поверхность изделий покрывается ржавчиной. Химическая формула ржавчины:

Fe₂O₃·2Н₂O

Ржавчина является хрупкой и пористой структурой. Образуясь на поверхности, она не может защитить внутренние слои изделия. Проникая все глубже и глубже, ржавчина разрушает железо и превращает его в конце концов в сплошную ржавчину рыжего цвета. По некоторым данным от ржавчины погибает до 10% производимого железа.

Известен способ защиты изделий от ржавчины. Он состоит в покрытии изделия масляной краской, не допускающей соприкосновения изделия с влагой, кислородом и углекислым газом.

Покраска опор линий электропередачи не является действенным средством для защиты их от ржавчины, поскольку периодическая покраска опор при сезонности их выполнения и высокой трудоемкости, а также, в связи с необходимостью строго выполнять правила техники безопасности, практически невыполнима.

Таким образом, металлические опоры линий электропередачи остаются незащищенными с самого момента ввода. Ржавчина с каждым годом проникает все больше и больше в глубь металла, уменьшая механическую прочность опор, и становится причиной их преждевременного разрушения.

Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы недопустить ржавления опор линий электропередачи и обеспечить разрушение уже имеющейся на них ржавчины.

Поставленная цель достигается путем создания условий, при которых на металл опоры постоянно воздействуют водородсодержащие ионы и ионы водорода.

Эти условия обеспечивает устройство защиты опор линий электропередачи от ржавчины. В этом устройстве предусматривается использование в качестве электролита среды, окружающей опору, содержащей молекулы воды и молекулы слабого раствора угольной кислоты. Эти молекулы распадаются на ионы по формуле

Н₂O+Н₂O⇔H₃O⁺+ОН^-. Л-2, стр.209.

Таких ионов каждого знака даже в очень чистой воде содержится приблизительно 6·10¹² ед./см³

CO₂+Н₂O=Н₂СО₃⇔2H⁺+СО₃ ^-.

В диссоциированой среде опора 1 является одним из электродов, а в качестве второго электрода используется специально прокладываемый во внутреннем пространстве стоек и траверсы алюминевый пруток 2, Фиг.1.

На опорах действующих линий электропередачи алюминиваемый пруток может прокладываться на части высоты стоек исходя из условия соблюдения правил техники безопасности, Фиг.2.

При подключении минуса источника постоянного тока к опоре 1 со всеми входящими в нее элементами, являющимися катодом, а плюса к алюминиевому прутку, между ними возникает электрическое поле, в котором на каждый ион действует сила f, равная произведению напряженности поля Е, в точке расположения иона, на его заряд n·е.

f=E·n·e, Л-2.

Работа устройства

Положительные ионы Н₃О⁺ и 2Н⁺ под действием силы со стороны поля идут к катоду. Соприкасаясь с металлом опоры 1, принимают с катода электроны и, становясь молекулами, участвуют в химической реакции вида:

Fe₂O₃+2H₃O⁺+4Н⁺=2Fe³⁺+5H₂O+6е

Отрицательные ионы ОН^- и СО₃ ^- подходят к аноду, отдают ему электроны и, преобразуясь в молекулы, участвуют в следующей химической реакции:

2OН+СО₃=Н₂СО₃+2O

Химического воздействия 2О на алюминиевый пруток 2 не происходит, потому что он покрыт тончайшей пленкой окисла Al₂О₃, предохраняющей его от дальнейшего окисления.

На металлической опоре идут одновременно два процесса - процесс восстановления железа из оксида с разрушением ржавчины и процесс окисления железа с образованием ржавчины. Если первый процесс преобладает над вторым, то накопившаяся ржавчина в конце концов исчезает. Если процессы равновесны, то ржавление прекращается. Если же второй процесс преобладает над первым, то ржавление опоры замедляется.

Процесс восстановления железа из оксида (ржавчины) регулируется напряжением и мощностью источника постоянного тока 3.

В настоящее время работа устройства защиты в задаваемом режиме может быть обеспечена солнечными батареями, устанавливаемыми на каждой опоре.

Источники информации

1. Б.В.Некрасов. Учебник общей химии. Издание четвертое, переработанное. Издательство: «Химия», Москва, 1981 год.

2. С.Э.Фриш и А.В.Тиморева. Курс общей физики, том 2. Государственное издательство физико-математической литературы. Москва, 1961 год.

3. М.Васильев. Металлы и человек (статья Рыжая смерть - ржавчина). Издательство Советская Россия, Москва, 1962 год.

Изобретение относится к устройству защиты опор линий электропередачи. Техническим результатом изобретения является отсутствие ржавления опор линий электропередач и обеспечение разрушения уже имеющейся на них ржавчины. В устройстве используется в качестве электролита естественная среда, окружающая опору, содержащая положительные ионы Н₃O⁺ и 2H⁺, а также отрицательные ионы ОН^- и СО₃ ^-. На каждой опоре устанавливается солнечная батарея. Минус батареи присоединяется к опоре, а плюс - к алюминиевому прутку, подвешиваемому во внутреннем пространстве стойки или стоек и траверсы. Процесс восстановления железа из оксида регулируется напряжением и мощностью источника постоянного тока. 2 ил.

Устройство защиты опор линий электропередачи от ржавчины, содержащее диссоциированную среду и два электрода в ней, соединенные с источником постоянного тока, отличающееся тем, что в качестве диссоциированной среды используется окружающая опору естественная среда, содержащая положительные ионы Н₃О⁺ и 2H⁺ и отрицательные ионы ОН^- и СО₃ ^-, в качестве одного из электродов (катода) используется опора линии электропередачи, а в качестве другого - алюминиевый пруток, прокладываемый во внутреннем пространстве стоек и траверсы или только в пространстве стоек, охватывая их часть по высоте, присоединяемые к источнику постоянного тока, причем в качестве источника используется солнечная батарея, устанавливаемая на каждой опоре, или другой альтернативный источник.