Анодний заземлювач графітовий

Реферат: Анодний заземлювач графітовий складається з електрода з приєднаним до нього струмопровідним кабелем. Електрод виконаний у вигляді стержня з графіту круглого або прямокутного перерізу. Струмопровідний кабель з'єднаний з електродом через герметичний водонепроникний з'єднувальний вузол. Порожнина навколо з'єднання графітового електрода та струмопровідного кабелю заповнена поліепоксидною смолою або аналогом. UA 100872 U (54) АНОДНИЙ ЗАЗЕМЛЮВАЧ ГРАФІТОВИЙ UA 100872 U UA 100872 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель призначена для застосування в системах електрохімічного захисту підземних металевих споруд, трубо- та газопроводів та іншого від електрохімічної корозії і може бути використана в нафтовій, газовій та енергетичній галузях промисловості, в комунальному господарстві. Відомим аналогом є анодний заземлювач (Патент РФ на винахід № 2130511, МПК C23F13/00, опубл. 20.05.1999 p.), що містить електроди у вигляді концентрично розташованого щодо жили кабелю тонкостінного титанового корпусу з виступами, виконаними на його зовнішній поверхні, на яку нанесено каталітичне покриття, контактні елементи, що забезпечують електричний зв'язок корпусу з жилою кабелю за допомогою контактного зварювання, шар для вилучення носіїв заряду з середовища та обсадні труби з фільтруючою електропровідною відсипкою. На каталітичне покриття на зовнішній поверхні корпусу нанесений шар з активної електропровідної маси для зниження щільності струму. Недоліками аналога є значна конструктивна складність, низька технологічність виготовлення подібного заземлювача, висока матеріаловартість та трудовитрати при виготовленні. Відомим аналогом є анодний заземлювач (Патент РФ на корисну модель № 44427, МПК H02G5/10, опубл. 10.03.2005 p.), що містить робочий електрод, розміщений в порожнистому корпусі, заповненому активатором, центрувальні кришки, розташовані з торцевих сторін корпусу, і кабель приєднання, з'єднаний з електродом. Робочий електрод виконаний з залізокремнистого сплаву, а як активатор використано коксо-мінеральний активатор. Коксомінеральний активатор складається з суміші коксового дріб'язку фракцій до 10 мм і коксу фракцій 10-25 мм, а також безгалогенідного мінерального активатора. Недоліком аналога є утворення на поверхні анода запираючих діелектричних поверхонь, що призводить до зростання опору розтікання заземлювача, що скорочує строк його експлуатації. Відомим аналогом є анодний заземлювач (Патент РФ на корисну модель № 129102, МПК C23F13/16, опубл. 20.06.2013 p.), що складається з струмопроводу і приєднаного до нього щонайменше одного робочого електрода. Робочий електрод виконаний у вигляді порожнистої наскрізної або глухої труби з хімічно стійкого вентильного металу, причому як робочий матеріал електрода використані метали групи платини або їх оксиди, або суміші їх оксидів, які нанесені на зовнішню поверхню електрода. Недоліком аналога є його висока вартість. Відомим найближчим аналогом до корисної моделі є анодний заземлювач ЕГТ- електрод графітовий трубчастий (ТУ 48-20-97-77, Электроды углеграфитовые для анодных заземлений, наприклад, див. http://tehlit.ru/llib_norma_doc/9/9386/index.htm#i304264), який складається з графітопластової труби та графітового ніпеля з приєднаним до нього струмопровідним кабелем. Різьба на поверхні ніпеля змащується трикомпонентною замазкою "Арзамит", після чого ніпель вгвинчується в внутрішню різьбу графітопластової труби. Недоліками найближчого аналога є низька надійність електричних контактних елементів і герметизація струмопровідного кабелю та контактних вузлів; відносно невелика маса робочого тіла електродів; механічна крихкість; невелике максимально допустиме струмове навантаження. Дані недоліки спричинюють зниження терміну експлуатації даного анодного заземлювача. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення конструкції відомого анодного заземлювача, в якому шляхом нових конструктивних змін досягається збільшення терміну експлуатації заземлювача, підвищення надійності герметизація струмопровідного кабелю та контактних вузлів та поліпшення його експлуатаційних властивостей. Поставлена задача вирішується тим, що запропонований анодний заземлювач графітовий, що складається з електрода з приєднаним до нього струмопровідним кабелем, згідно з корисною моделлю, електрод виконаний у вигляді стержня з графіту круглого або прямокутного перерізу, причому струмопровідний кабель з'єднаний з електродом через герметичний водонепроникний з'єднувальний вузол, в якому порожнина навколо з'єднання графітового електрода та струмопровідного кабелю заповнена поліепоксидною смолою або аналогом. Крім того, маса графітового електрода становить від 2 до 50 кг. Крім того, електрод розміщений в пустотілому сталевому циліндричному корпусі, заповненому електропровідною вуглецевою засипкою. Використання в запропонованому анодному заземлювачі стержневого графітового електрода великої маси забезпечує досягнення будь-якого запланованого строку експлуатації, який визначається швидкістю розчинення графітового електрода, яка лежить в межах 0,5-1,5 кг/А*рік без використання електропровідних вуглецевих засипок, та  0,2 кг/А*рік з використанням вуглецевих засипок. 1 UA 100872 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Ще однією перевагою запропонованого анодного заземлювача графітового є те, що струмопровідний кабель з'єднаний з електродом через герметичний водонепроникний з'єднувальний вузол, що дозволяє експлуатувати даний заземлювач в умовах стовідсоткової вологості. А заповнення порожнини навколо з'єднання графітового електрода та струмопровідного кабелю поліепоксидною смолою (наприклад, епоксидною смолою) забезпечує додаткову ізоляцію даного з'єднання. Електроди виготовляють з графіту марки ЕГ, МПГ або їх аналогів, перед використанням графітові заготовки просочують фенол-формальдегідними смолами (бакелітом або аналогічними речовинами) з подальшою термічною полімеризацією. Допускається порозаповнення графітових заготовок розтопленим парафіном або оліфами на основі лляних масел (або масел з аналогічними властивостями) згідно з існуючими технологіями. Корисна модель пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 зображено запропонований анодний заземлювач графітовий з будовою герметичного водонепроникного з'єднувального вузла (вид зверху), на фіг. 2 - анодний заземлювач графітовий (загальний вигляд), а на фіг. 3 та фіг. 4 - схеми установки анодних заземлювачів графітових, глибинних модифікацій. Запропонований анодний заземлювач графітовий (див. фіг. 1) складається з електрода 1 з приєднаним до нього струмопровідним кабелем 3. Електрод 1 виконаний у вигляді стержня з графіту (круглого або прямокутного перерізу), причому струмопровідний кабель 3 з'єднаний з центральним електродом 1 через герметичний водонепроникний з'єднувальний вузол 2. Герметичний водонепроникний з'єднувальний вузол 2 складається (див. Фіг. 1) з мідної залуженої пластини 4, яка підпаюються до струмопровідного кабелю 3, з'єднанням 5. Залужена пластина 4 за допомогою латунної (або бронзової) шпильки 6 вгвинчується в графітовий електрод 1, порожнина навколо з'єднання заповнюється, наприклад епоксидною смолою 7. Зовні вузол 2 покритий полімерною діелектричною оболонкою 8. Запропонована будова водонепроникного з'єднувального вузла 2 дозволяє експлуатацію анодного заземлювача в умовах стовідсоткової вологості. Згідно з корисною моделлю (див. фіг. 2), графітовий електрод 1 запропонованого анодного заземлювача розміщений в порожнистому циліндричному корпусі 9, заповненому вуглецевою засипкою 10. До електрода 1 через герметичний водонепроникний з'єднувальний вузол 2 приєднано струмопровідний кабель 3, який виходить зовні корпусу через отвір з фіксуючою заглушкою 11. Для забезпечення стабільного положення графітового електрода 1 використані центратори 12. Запропонований анодний заземлювач графітовий зображений на фіг. 2 призначений для використання наступними способами: як підповерхневі анодні заземлювачі без використання вуглецевих електропровідних засипок; як підповерхневі анодні заземлювачі з використанням електропровідних вуглецевих засипок; як складова анодних заземлювачів графітових глибинних для встановлення в ґрунтах з високим питомим опором, а також в міських та інших обмежених умовах, де немає можливості використання підповерхневих заземлювачів. Для цього графітові електроди 1 (див. фіг. 3) з'єднуються між собою електрично паралельно в "гірлянду" за допомогою спеціальних несучих каркасів 19, які кріпляться на два підвісних троси 13, фіксаторами 20 та хомутами 21 та опускаються в вертикальну свердловину проектної довжини, на поверхню якої виходить центральний магістральний струмопровідний кабель 14 та газовідвідна трубка 15. Графітові електроди 1 через герметичний водонепроникний вузол 2 струмопровідним кабелем 3 приєднуються до водонепроникного з'єднувального вузла 16 центрального магістрального струмопровідного кабелю 14. Вся конструкція фіксується в свердловині в підвісному положенні за допомогою поперечної планки 18. Прианодний простір 17 засипається ґрунтом або вуглецевими засипками. Вага 22 призначена для вільного опускання збірної конструкції в свердловину, кріпиться до підвісного тросу знизу за допомогою фіксаторів вмонтованих в вагу 22. Даний тип з'єднання анодних заземлювачів призначений для встановлення в випадках, коли неможливо встановити підповерхневі анодні заземлювачі та в наступних випадках: при питомому електричному опорі верхнього шару ґрунту значно більш високому, ніж опір глибинних шарів; при недостатній площі для розміщення підповерхневого анодного заземлення; при труднощах з прокладанням кабельної (в ґрунті) або повітряної анодної дренажної лінії; при відсутності можливості віддалення анодного заземлення на розрахункову відстань від об'єкта, що захищається. 2 UA 100872 U 5 10 15 20 25 30 35 Основні правила встановлення даного типу анодних заземлювачів аналогічні загальноприйнятим правилам встановлення інших типів анодних заземлювачів. Запропонований анодний заземлювач, зображений на Фіг. 4, призначений для використання як глибинний анодний заземлювач, для цього окремі анодні заземлювачі об'єднують, створюючі комплект (так названий анодний заземлювач комплектний графітовий глибинний), які використовують для встановлення в ґрунтах з високим питомим опором, а також в міських та інших обмежених умовах, де немає можливості використання підповерхневих заземлювачів. Для цього (див. фіг. 4) анодні заземлювачі, в яких центральний електрод 1 розміщений в полому циліндричному корпусі 9, розміщують в спеціальні сталеві каркаси 23 з фіксуючою обоймою 24, формуючи блоки, які в свою чергу, з'єднувальним пристроєм 25 збираються в "гірлянду" і опускаються у вертикальну свердловину. Кабелі 3 від анодних заземлювачів виводяться на поверхню. Вільний прианодний простір засипається ґрунтом або вуглецевими засипками. В процесі експлуатації корпус 9 заземлювача швидко розчиняється. Відвід газів, що утворюються при роботі анодного заземлювача, здійснюється за допомогою газовідвідної перфорованої трубки 15, що виходить на поверхню. Основні правила встановлення даного типу анодних заземлювачів аналогічні загальноприйнятим правилам встановлення інших типів анодних заземлювачів. Запропоновані анодні заземлювачі використовується в стандартних системах електрохімічного захисту підземних металевих споруд від корозії. Під час роботи анодного заземлювача експлуатаційні процеси електрохімічного розчинення відбуваються в двох місцях, на межі середовищ вуглецева засипка - ґрунт, та на межі графітовий електрод - вуглецева засипка. На межі середовищ вуглецева засипка - ґрунт відбуваються основні електрохімічні реакції, під дією анодної поляризації вуглець (основна складова вуглецевої засипки) вступає в електрохімічну реакцію з негативно зарядженими іонами з ґрунті і при цьому розчиняючись утворює в основному вуглекислий газ. На межі середовищ графітовий електрод - вуглецева засипка також відбувається процес електрохімічного розчинення центрального графітового електрода, проте внаслідок однорідності середовищ електрод – вуглецева засипка, а саме - обидва середовища мають високу електропровідність, та високої стійкості використаних матеріалів, дані процеси проходять значно повільніше, швидкість розчинення електрода не перевищує 0,2 кг/(А.рік), при максимальній вологості та навантаженні. Запропонований анодний заземлювач графітовий встановлюють загальноприйнятими способами: вертикальним та горизонтальним, в випадку підповерхневого встановлення, та вертикальним в свердловину для глибинний модифікацій (див. описано вище). Кількість заземлювачів в заземленні, а також відстань між ними вибираються у відповідності з проектом катодного захисту. Анодні заземлювачі призначені для установки і експлуатації в усіх ґрунтових умовах, кліматичних зонах, на всіх існуючих типах станцій катодного захисту. 40 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 1. Анодний заземлювач графітовий, що складається з електрода з приєднаним до нього струмопровідним кабелем, який відрізняється тим, що електрод виконаний у вигляді стержня з графіту круглого або прямокутного перерізу, причому струмопровідний кабель з'єднаний з електродом через герметичний водонепроникний з'єднувальний вузол, в якому порожнина навколо з'єднання графітового електрода та струмопровідного кабелю заповнена поліепоксидною смолою або аналогом. 2. Анодний заземлювач графітовий за п. 1, який відрізняється тим, що маса графітового електрода становить від 2 до 50 кг. 3. Анодний заземлювач графітовий за пп. 1-2, який відрізняється тим, що центральний електрод розміщений в пустотілому сталевому циліндричному корпусі, заповненому електропровідною вуглецевою засипкою. 3 UA 100872 U 4 UA 100872 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5