НАСАДОЧНЫЙ АНОДНЫЙ ЗАЗЕМЛИТЕЛЬ Российский патент 2016 года по МПК C23F13/16 

Изобретение относится к области электрохимической защиты металлических сооружений от коррозии в почве и водоемах и может быть использовано при сооружении глубинных анодных заземлений.

Известна конструкция глубинного заземления [Описание полезной модели RU №44422 от 08.10.2004, МПК H01R 4/66 C23F 13/00, опубл. 10.03.2005], включающая рабочий электрод, размещенный в полом корпусе, заполненном активатором, и кабель присоединения, а также установленную на корпусе газоотводящую трубку с возможностью вывода ее вместе с кабелем на поверхность и средства для соединения блоков заземлителей в гирлянду, отличающееся тем, что в качестве активатора использована коксо-минеральная засыпка, содержащая смесь коксовой мелочи различных фракций и безгалогенидный минеральный активатор.

Недостатком этой конструкции является недостаточная стойкость материала рабочего электрода в условиях работы в водоемах за счет быстрого растворения тонкостенного внешнего корпуса и быстрого вымывания активатора.

Наиболее близким к заявляемому является система защиты от коррозии [патент RU №2126061 от 10.02.1999, МПК C23F 13/08, опубл. 02.11.95], содержащая удлиненный электрод в эластичной проводящей оболочке, а также тканевую оболочку, заполненную коксом и фиксируемую внешними стяжками. Данная конструкция предотвращает вымывание кокса в процессе эксплуатации и увеличивает срок службы анодного заземлителя.

Недостатком этого технического решения являются потери углеродного активного материала в средах с повышенным рН и содержанием хлорид-ионов, что приводит к преждевременному разрушению заземлителя.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение устойчивости электрода к анодному растворению, в том числе в коррозионно-активных средах.

Поставленная задача решается тем, что в насадочном анодном заземлителе, состоящем из цилиндрического корпуса, электродного наполнителя и кабеля, корпус выполнен из перфорированного жесткого пластикового материала с расстоянием между отверстиями 0,8-1,1 их диаметра и снабжен верхними и нижними стопорными и фиксирующими крышками с газоотводными отверстиями, по центру корпуса расположен контактный узел из полой металлической трубы, на концах которого имеются термоусадочные муфты, а также разрезные втулки и вставки, запаянные вместе с кабелем в торцах трубы и изолированные от влаги силиконовым герметиком, пространство между контактным узлом и корпусом заполнено электродным материалом в виде насадки из сферических элементов из высококремнистого чугуна или магнетитового окатыша с минимальным диаметром 1,6-1,8 диаметра перфорационных отверстий корпуса, для обеспечения плотной фиксации сферических элементов в верхней и нижней части корпуса установлены фиксирующие крышки с газоотводными отверстиями, а между стопорной и фиксирующей крышками в верхней части корпуса установлен упругий элемент в виде пружины или эластичной прокладки.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 показан эскиз конструкции насадочного анодного заземлителя.

Перфорированный пластиковый корпус 1 с нижней стопорной 2, нижней фиксирующей 3, верхней фиксирующей 4 и верхней стопорной 5 крышками и упругим элементом 6 обеспечивает фиксацию насадки в виде сферических элементов материала 7, а также надежный электрический контакт между ними и полой трубой 8 контактного узла. Выбор минимального диаметра сферических элементов 1,6-1,8 диаметра перфорационных отверстий корпуса предотвращает их высыпание при фиксации. Перфорация боковой поверхности пластикового корпуса 1 обеспечивает контакт максимальной поверхности электродного материала 7 с коррозионной средой, которой может быть почва или природные растворы водоемов. Размеры перфорационных отверстий обеспечивают доступность для анодного процесса всех элементов электродного материала при сохранении механической прочности корпуса. В случае почвенного применения с внутренней поверхности корпуса может быть дополнительно проложена мембрана из полимерных волокон 9, а пространство между сферами электродного материала 10 заполнено коксо-минеральным активатором. Тем самым в этом случае создаются условия сохранения активатора в течение длительного периода работы электрода, а также равномерного и беспрепятственного поступление к поверхности электрода почвенных растворов, что будет минимизировать переходное сопротивление заземлителя. Увеличение рабочей поверхности электрода приводит к снижению плотности анодного тока и скорости растворения материала электрода даже в случае коррозионно-активных сред за счет пассивации поверхности, а также исключения побочных процессов транспассивного растворения электродного материала. Пассивация поверхности происходит при пониженных плотностях тока, что обеспечивается созданием большой поверхности электрода за счет выполнения его в виде сферических элементов. При этом в качестве электродного материала могут быть использованы высококремнистый чугун или магнетит. Газоотводные отверстия стопорных и фиксирующих крышек 11 обеспечивают беспрепятственный отвод газов с поверхности электрода, что исключает экранирование ими рабочей части поверхности. Упругий элемент 6, который может быть выполнен в виде пружины или эластичной прокладки, предназначен для создания надежного электрического контакта между сферами электродного материала. Контактный узел создает электрический контакт токоподводящего кабеля 12 с электродным материалом 7 за счет поджима к трубе 8 непосредственно прилегающего слоя насадки в виде сфер электродного материала 7 и фиксации кабеля 12 в трубе 8 с помощью разрезных втулок 13, вставки 14 и слоя припоя 15. Для предотвращения попадания в контактный узел влаги пространство под термоусадочными муфтами 16, 18 заполнено слоем силиконового герметика 17.

Работа насадочного заземлителя осуществляется следующим образом. Положительный полюс станции катодной защиты подключается к заземлителю посредством кабеля 12 и контактного узла 8, 13, 15, 17, отрицательный полюс подключается к защищаемой конструкции. При включении станции создается цепь, в которой защищаемая конструкция становится катодом, на ее поверхности протекает процесс восстановления водорода, а растворение за счет коррозии полностью подавляется. Насадочный анодный заземлитель является в этой цепи анодом. Ток протекает через кабель 12, контактный узел 8, 13, 15, 17 и насадку электродного материала 7, на поверхности которого протекают процессы выделения кислорода и хлора. Выделяющиеся газы отводятся через газоотводные отверстия 11.

Заявляемая конструкция обеспечивает при общей массе 12 кг загрузку 10 кг электродного материала с общей площадью поверхности 28 дм². Максимальный ток на один электрод составляет при этом 8 А, номинальный ток 5 А. При этих показателях при использовании в качестве электродного материала высококремнистого чугуна достигается скорость растворения не более 0,1 кг/А год. Полевые испытания опытного образца анодного заземлителя подтвердили его промышленную применимость.

Таким образом, заявляемая конструкция насадочного анодного заземлителя обеспечивает повышение его устойчивости к анодному растворению.

На основе вышеизложенного и с учетом проведенного патентно-информационного поиска считаем, что разработанный насадочный анодный заземлитель может быть защищен патентом Российской Федерации.

Изобретение относится к области электрохимической защиты металлических сооружений от коррозии в почве и водоемах и может быть использовано при сооружении глубинных анодных заземлений. Анодный заземлитель состоит из цилиндрического корпуса, электродного наполнителя и кабеля, при этом корпус выполнен из перфорированного жесткого пластикового материала с расстоянием между отверстиями 0,8-1,1 их диаметра и снабжен верхними и нижними стопорными и фиксирующими крышками с газоотводными отверстиями, по центру корпуса расположен контактный узел из полой металлической трубы, на концах которого имеются термоусадочные муфты, а также разрезные втулки и вставки, запаянные вместе с кабелем в торцах трубы и изолированные от влаги силиконовым герметиком, пространство между контактным узлом и корпусом заполнено электродным материалом в виде насадки из сферических элементов из высококремнистого чугуна или магнетитового окатыша с минимальным диаметром 1,6-1,8 диаметра перфорационных отверстий корпуса, в верхней и нижней частях корпуса установлены фиксирующие крышки с газоотводными отверстиями, а между стопорной и фиксирующей крышками в верхней части корпуса установлен упругий элемент в виде пружины или эластичной прокладки. Технический результат: повышение устойчивости электрода к анодному растворению, в том числе в коррозионноактивных средах. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Анодный заземлитель, состоящий из цилиндрического корпуса, электродного наполнителя и кабеля, отличающийся тем, что корпус выполнен из перфорированного жесткого пластикового материала с расстоянием между отверстиями 0,8-1,1 их диаметра и снабжен верхними и нижними стопорными и фиксирующими крышками с газоотводными отверстиями, по центру корпуса расположен контактный узел из полой металлической трубы, на концах которого имеются термоусадочные муфты, а также разрезные втулки и вставки, запаянные вместе с кабелем в торцах трубы и изолированные от влаги силиконовым герметиком, пространство между контактным узлом и корпусом заполнено электродным материалом в виде насадки из сферических элементов из высококремнистого чугуна или магнетитового окатыша с минимальным диаметром 1,6-1,8 диаметра перфорационных отверстий корпуса, в верхней и нижней частях корпуса установлены фиксирующие крышки с газоотводными отверстиями, а между стопорной и фиксирующей крышками в верхней части корпуса установлен упругий элемент в виде пружины или эластичной прокладки.

2. Анодный заземлитель по п. 1, в котором эластичная прокладка выполнена из слоев силиконовой резины.

3. Анодный заземлитель по п. 1, в котором с внутренней поверхности корпуса проложена мембрана из полимерных волокон, а пространство между сферами электродного материала заполнено коксоминеральным активатором.