Анодний заземлювач пластинчастий

Реферат: UA 83563 U UA 83563 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до систем електрохімічного захисту підземних трубо- та газопроводів та інших металевих споруд від корозії і може бути використана в нафтовій, газовій промисловості, а також в комунальному господарстві, а саме при захисті складних мереж підземних металевих комунікацій, магістральних трубопроводів, та інших підземних металевих спорудах. Відомий анодний заземлювач (Патент України № 33852, МПК C23F 13/02, опубл. 15.02.2001, Бюл. № 1, 2001 p.), який складається з електрода, виготовленого в вигляді труби, а поверхню електрода покрито фільтруючим елементом. Недоліком даного рішення є малий термін експлуатації, збільшення власного електричного опору в процесі експлуатації, що приводить до збільшення затрат електроенергії. Відомий анодний заземлювач (Патент РФ на винахід № 2130511, МПК C23F 13/00, 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 даної конструкції є значна конструктивна складність, низька технологічність виготовлення подібного заземлювача, висока матеріаловартість та трудовитрати при виготовленні. Відомий анодний заземлювач (Патент РФ на корисну модель № 44427, МПК H02G 5/10, опубл. 10.03.2005 p.), що містить робочий електрод, розміщений в пустотілому 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 використана коксо-мінеральна засипка. Коксо-мінеральна засипка складається з суміші коксового дріб'язку фракцій до 10 мм і коксу фракцій 10-25 мм, а також безгалогенідного мінерального активатора. Недоліком даного анодного заземлювача є відносно велика швидкість анодного розчинення, що значно скорочує строк його експлуатації. Відомий анодний заземлювач (Патент РФ на корисну модель № 129102, МПК C23F 13/16, 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, при цьому контакт струмопроводу з електродом здійснюється за допомогою щонайменше одного пружного елемента, а внутрішня порожнина електрода заповнена електроізолюючим герметизуючим складом. Недоліком даного анодного заземлювача є відносно велика швидкість анодного розчинення, що значно скорочує строк його експлуатації. Дане технічне рішення вибрано за прототип. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення конструкції відомого анодного заземлювача, в якому шляхом виготовлення центрального електрода у вигляді пластини з графітопласту досягається підвищення терміну служби заземлювача і поліпшення його експлуатаційних властивостей. Поставлена задача вирішується тим, що запропонований анодний заземлювач пластинчастий, що складається з електрода з приєднаним до нього струмопровідним кабелем, в якому, згідно з корисною моделлю, центральний електрод виконаний у вигляді пластини з графітопласту, причому струмопровідний кабель з'єднаний з центральним електродом через герметичний водонепроникний з'єднувальний вузол. Крім цього центральний електрод розміщений в пустотілому циліндричному корпусі, заповненому активатором, причому як активатор використана вуглецева засипка, основною складовою якої є дрібнозернистий корозійностійкий графіт в вигляді крихт фракції 1-35 мм, або інші типи графітовмісних вуглецевих матеріалів з вмістом графіту не менше 30 %. Використання в запропонованому анодному заземлювачі пластинчастого графітопластового електрода продовжує його строк експлуатації, який визначається швидкістю розчинення грфітопластової пластини, яка для даного технічного рішення не перевищує 0,4-0,6 кг/Арік без використання електропровідних засипок, та 0,05-0,2 кг/Арік з використанням вищевказаної графітовмісної (не менше 30 % графіту) засипки. Ще однією перевагою запропонованого анодного заземлювача пластинчастого є те, що струмопровідний кабель з'єднаний з центральним електродом через герметичний водонепроникний з'єднувальний вузол, що дозволяє експлуатувати даний заземлювач в умовах стовідсоткової вологості. 1 UA 83563 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель пояснюється кресленнями, де на Фіг. 1 зображено запропонований анодний заземлювач пластинчастий, на Фіг. 2 - будову герметичного водонепроникного з'єднувального вузла (вид зверху), на Фіг. 3 - будову герметичного водонепроникного з'єднувального вузла (вид збоку), на Фіг. 4 - анодний заземлювач, в якому центральний графітопластовий пластинчастий електрод, розміщений в полому циліндричному корпусі, а на Фіг. 5 та Фіг. 6 - схеми установки анодних заземлювачів пластинчастих. Запропонований анодний заземлювач пластинчастий (див. Фіг. 1) складається з центрального електрода 1 з приєднаним до нього струмопровідним кабелем 3. Центральний електрод 1 виконаний у вигляді пластини з графітопласту, 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. 2-3) з двох мідних залужених пластин 4, які підпаюються до струмопровідного кабелю 3 двома з'єднаннями 5. Залужені пластини 4 за допомогою трьох болтових з'єднань 6 прикріплюються до графітопластового електрода 1, порожнина навколо з'єднання заповнюється 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. 4), центральний електрод 1 запропонованого анодного заземлювача розміщений в пустотілому циліндричному корпусі 9, заповненому вуглецевою засипкою 10. До центрального 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 центрального електрода 1 використані центратори 12. Центральний електрод 1 виготовлений у вигляді пластини з графітопласту, а як активатор 3 використана засипка 10, основною складовою якої є дрібнозернистий корозійностійкий графіт в вигляді крихт фракцією 1-35 мм, або інші типи графітовмісних вуглецевих матеріалів з вмістом графіту не менше 30 %. Запропонований анодний заземлювач пластинчастий зображений на Фіг. 1 призначений для використання наступними способами: - як підповерхневі анодні заземлювачі пластинчастих без використання вуглецевих електропровідних засипок; - як підповерхневі анодні заземлювачі пластинчастих з використанням анодної засипки високоелектропровідної, основною складовою якої є дрібнозернистий корозійностійкий графіт в вигляді крихт фракції 1-35 мм, або інші типи графітовмісних вуглецевих матеріалів з вмістом графіту не менше 30 %; - як складова анодних заземлювачів графітопластових пластинчастих 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 центральні графітопластові електроди 1 (див. Фіг. 5) з'єднуються між собою паралельно в "гірлянду" за допомогою спеціальних полімерних каркасів, які кріпляться на два підвісних троси 13, та опускаються в вертикальну свердловину проектної довжини, на поверхню якої виходить центральний магістральний струмопровідний кабель 14 та газовідвідна трубка 15. Центральні електроди 1 через герметичний водонепроникний вузол 2 струмопровідним кабелем 3 приєднуються до водонепроникного з'єднувального вузла 16 центрального магістрального струмопровідного кабелю 14. Прианодний простір 17 засипається ґрунтом, вуглецевими засипками або високоякісною графітовмісною засипкою з вмістом графіту не менше 30 %. Даний тип анодних заземлювачів призначених для встановлення в випадках, коли неможливо встановити підповерхневі анодні заземлювачі та в наступних випадках: - при питомому електричному опорі верхнього шару ґрунту, який в два рази більш високий, ніж опір підстиляючого шару; - при недостатній площі для розміщення підповерхневого анодного заземлення; - при труднощах з прокладанням кабельної або повітряної анодної дренажної лінії; - при відсутності можливості віддалення анодного заземлення на розрахункову відстань від об'єкта, що захищається. 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 або як підповерхневий анодний заземлювач, або глибинний анодний заземлювач, для цього окремі анодні заземлювачі об'єднують, створюючи комплект (так названий анодний заземлювач пластинчастий комплектний), який використовують для встановлення в ґрунтах з високим 2 UA 83563 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 питомим опором, а також в міських та інших обмежених умовах, де немає можливості використання підповерхневих заземлювачів. Для цього (див. Фіг. 6) анодні заземлювачі, в яких центральний електрод 1 розміщений в пустотілому циліндричному корпусі 9, розміщують в спеціальні сталеві каркаси 18 з фіксуючою обоймою 19, формуючи блоки, які в свою чергу з'єднувальним пристроєм 20 збираються в "гірлянду" і опускаються у вертикальну свердловину. При цьому кожний анодний заземлювач з'єднаний своїм струмопровідним кабелем 3 з з'єднувальним пристроєм 20, який в свою чергу з'єднаний з центральним струмопровідним кабелем 14. Вільний прианодний простір 17 засипається ґрунтом, вуглецевими засипками або високоякісною графітовмісною засипкою з вмістом графіту не менше 30 %. 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 разом з центральним струмопровідним кабелем 14 на поверхню. Основні правила встановлення даного типу анодних заземлювачів аналогічні загальноприйнятим правилам встановлення інших типів анодних заземлювачів. Запропонований анодний заземлювач пластинчастий використовується в стандартних системах електрохімічного захисту підземних металевих споруд від корозії. На Фіг.7 зображено стандартну схему установки анодних заземлювачів, де 21 - це анодний заземлювач будь якого типу, який використовується як підповерхневий або глибинний заземлювач, 22 - підземна металева споруда, наприклад трубопровід, 23 - станція катодного захисту. Під час роботи анодного заземлювача експлуатаційні процеси електрохімічного розчинення відбуваються в двох місцях, на межі середовищ центральний електрод (графітопластова пластина) - засипка, та на межі середовищ засипка - ґрунт. На межі середовищ засипка - ґрунт відбуваються основні електрохімічні реакції розчинення основної складової засипки - дрібнозернистого графіту, який під дією анодної поляризації вступає в електрохімічну реакцію з негативно зарядженими іонами і при цьому розчиняючись утворює вуглекислий газ. Так як, згідно корисної моделі використовується засипка у вигляді дрібнозернистого корозійностійкого графіту, який має високу електропровідність та стійкість до анодного розчинення, то внаслідок цього досягається значно менша швидкість електрохімічного розчинення в порівнянні з аналогами (КМА, коксом або іншими вуглецевими засипками). На межі середовищ графітопластовий електрод - анодна засипка, також відбувається процес електрохімічного розчинення центрального графітопластового електрода, проте внаслідок однорідності середовищ електрод - засипка, а саме, обидва середовища мають 8 високу електропровідність (приблизно 8•10- Ом•м) та високу стійкість матеріалів, то дані процеси проходять значно повільніше, а швидкість розчинення електрода не перевищує 0,2 кг/(Арік), при максимальній вологості та навантаженні. При використанні інших електропровідних засипок (КМА, коксу та інших вуглецевих засипок з нижчою електропровідністю) швидкість розчинення центрального електрода значно вища. Запропоновані анодний заземлювач пластинчастий встановлюють загальноприйнятими способами: вертикальним та горизонтальним в випадку підповерхневого встановлення та вертикальним в свердловину для глибинних модифікацій (див. описано вище). Кількість заземлювачів в заземленні, а також відстань між ними вибирається у відповідності з проектом катодного захисту. Даний анодний заземлювач пластинчастий призначений для установки і експлуатації в усіх ґрунтових умовах, кліматичних зонах, на всіх існуючих типах станцій катодного захисту. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 1. Анодний заземлювач пластинчастий, що містить центральний електрод з приєднаним до нього струмопровідним кабелем, який відрізняється тим, що центральний електрод виконаний у вигляді пластини з графітопласту, причому струмопровідний кабель з'єднаний з центральним електродом через герметичний водонепроникний з'єднувальний вузол. 2. Анодний заземлювач за п. 1, який відрізняється тим, що центральний електрод розміщений в пустотілому циліндричному корпусі, заповненому активатором, причому як активатор використана вуглецева засипка, основною складовою якої є дрібнозернистий корозійностійкий графіт у вигляді крихт фракції 1-35 мм або інші типи графітовмісних вуглецевих матеріалів з вмістом графіту не менше 30 %. 3 UA 83563 U 4 UA 83563 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5