Глубинный заземлитель
Полезная модель относится к устройствам для предотвращения коррозии металла путем катодной защиты подземных сооружений от коррозии и может быть использована в системах электрохимической защиты нефтяной, газовой, энергетической промышленности, а также в коммунальном хозяйстве. Глубинный заземлитель содержит литой электрод в цилиндрическом корпусе, с несущей рамой, заполненного активатором, и провод токоввода соединяющийся со станцией катодной защиты посредством контактного узла. Новизной полезной модели является то, что в качестве активатора использована коксо-синтетическая засыпка, содержащая смеси коксовой мелочи различных фракций и безгалогенидный синтетический активатор. Полезная модель решает сокращение энергозатрат при эксплуатации анодного заземлителя за счет получения минимального переходного сопротивления анод (электрод) - грунт.
Полезная модель относится к устройствам для предотвращения коррозии металла путем катодной защиты подземных сооружений, в частности, к глубинным скважинным заземлениям, и может быть использована в системах электрохимической защиты нефтяной, газовой, энергетической промышленности, а также в коммунальном хозяйстве.
За аналог заявляемой полезной модели принято техническое решение того же назначения - глубинное заземление, содержащее гирлянду из последовательно соединенных между собой и соединенных с магистральным кабелем электродных блоков, каждый из которых размещен в заполненном активатором металлическом корпусе, через который проходят магистральный кабель и газоотводная труба (описание полезной модели «Глубинное заземление» по патенту РФ 
2138106, МПК 7 Н01R 4/66).
Наиболее близким аналогом того же назначения, что и заявляемая полезная модель является техническое решение - глубинное заземление содержащее рабочий электрод, размещенный в полом корпусе, заполненном активатором. С торцевых сторон заземлителя расположены центрирующие крышки (описание полезной модели «Анодный заземлитель» по патенту РФ 44422, МПК 7 Н01R 4/66).
К недостаткам известных технических решений, как аналога, так и прототипа, относится высокое переходное сопротивление анод-грунт, что повышает энергозатраты при эксплуатации глубинного заземлителя, высокая скорость анодного растворения заземлителя, высокая стоимость и гигроскопичность минерального активатора, в следствии чего сроки годности ее очень ограниченны из-за быстрой слеживаемости ее на атмосферном воздухе, что снижает также дренирующую способность активатора.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является снижение энергозатрат при эксплуатации глубинного заземлителя и увеличение его срока эффективной работы, а также снижение себестоимости производства глубинного заземлителя.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении полезной модели, заключается в снижении переходного сопротивления за счет использования безгалогенидного синтетического активатора.
Сущность полезной модели - глубинный заземлитель, содержащий литой электрод в цилиндрическом корпусе с несущей рамой, заполненном активатором, и провод токоввода соединяющий электрод со станцией катодной защиты посредством контактного узла, состоит в том, что несущая рама установлена в полости цилиндрического корпуса, а в качестве активатора использована коксо-синтетическая засыпка, содержащая смеси коксовой мелочи различных фракций и безгалогенидный синтетический активатор. С использованием синтетического щелочного раствора, увеличение щелочности прианодного пространства (выше рН=10), вызывает повышение рН раствора у ферросилида, в присутствии щелочи и растворенного кислорода начинает пассивироваться. Щелочная среда способствует образованию на поверхности заземлителя защитной пленки из нерастворимых соединений железа и окиси кремния. Пленка предохраняет анод от коррозии, рН среды должен быть при этом 11,5-14,0. Раствор добавленный в качестве электролита в коксовую засыпку, имеет проводимость тока выше солей за счет эстафетного типа переноса заряда ионов водорода и гидроксила. Раствор вызывает значительно меньшую коррозию железокремнистого анода по сравнению с солями при равных плотностях тока. Состав материала включает в себя до 10 мм смеси коксовой мелочи, от 10 до 40 мм коксовых фракций в связи со способностью щелочи измельчать кокс использование щелочи помогает добиться существенного снижения сопротивления между грунтом и непосредственно заземлителем, уменьшается скорость электродного растворения заземлителя, увеличивается площадь поверхности, отдающей ток.
Решению поставленной задачи способствуют признаки, характеризующие полезную модель в частных случаях ее выполнения или использования.
Корпус выполнен цилиндрической формы.
Цилиндрический корпус с торцевых сторон снабжен запорно-фиксирующими крышками, с возможностью предохранения безгалогенидного синтетического активатора от вымывания.
На боковой поверхности корпуса установлены зажимы крепления газоотводной трубки.
Электрод снабжен термоусадочной муфтой с отверстиями для заливки герметика и вывода провода токоввода, или защитным колпаком с соответствующими отверстиями, с возможностью защиты контактного узла.
Электрод содержит металлическую пластину, для соединения электрода и несущей рамы глубинного заземлителя.
Выходной участок провода токоввода помещен в трубку из поливинилхлорида, с возможностью его предохранения от повреждения при изгибании.
На несущей раме выполнены отверстия для соединения глубинных заземлителей в гирлянду посредством осей.
В верхней части несущей рамы глубинного заземлителя имеется монтажное отверстие.
Из уровня техники неизвестно техническое решение с заявляемой совокупностью существенных признаков независимого пункта формулы полезной модели, что подтверждает ее соответствие условию патентоспособности - новизна.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где:
на фиг.1 - глубинный заземлитель;
на фиг.2 - глубинный заземлитель с металлической пластиной;
на фиг.3 - глубинный заземлитель вид сверху;
Заявляемая полезная модель может быть осуществлена с реализацией указанного назначения следующим образом. Глубинный заземлитель состоит из полого цилиндрического корпуса 1, в полости которого установлена несущая рама 2. В цилиндрический корпус 1 вставлен литой электрод 3, который выполнен из ферросилида - высококремнистого чугуна, например ЧС-15ГОСТ 7769-86, обладающего высокой коррозионной стойкостью в растворах солей, кислот (кроме соляной) и щелочей, что увеличивает срок его эффективной работы. Электрод 3 соединен проводом токоввода 4 со станцией катодной защиты. Соединение провода токоввода 4 с литым электродом 3 выполнено посредством контактного узла (на чертеже не показан), включающего металлическую вставку с конической или цилиндрической поверхностью под зажимную втулку с конической или цилиндрической внутренней поверхностью. Выходной участок провода токоввода 4 помещен в трубку 5 из поливинил хлорида (ПВХ), для предохранения его медных жил от повреждения при изгибании. Для предотвращения коррозии контактного узла его герметизируют. Для этого на электроде 3 со стороны контактного узла расположена термоусадочная муфта 6, в которой выполнено отверстие для заливки герметика и отверстие для вывода провода токоввода (самостоятельными позициями на чертеже не обозначены). Возможно использование защитного колпака из пластмассы с соответствующими отверстиями. С другого конца электрод 3 содержит металлическую пластину 7 для крепления электрода 3 к несущей раме 2 глубинного заземлителя. В пластине 7 выполнены армирующие отверстия (на чертеже не показаны) для ее надежного крепления в электроде 3 при его отливке. Установка металлической пластины 7 обусловлена требованием заказчика. С торцевых сторон цилиндрический корпус 1 снабжен запорно-фиксирующими крышками 8. Свободное пространство внутри цилиндрического корпуса 1 заполнено коксо-синтетической засыпкой 9, содержащей смеси коксовой мелочи различных фракций и безгалогенидный синтетический активатор. Для отвода газов, образующихся, при работе глубинного заземлителя на цилиндрическом корпусе 1 предусмотрено крепление 10 для газоотводной трубки 11. На несущей раме 2 выполнены средства для соединения глубинных заземлителей в гирлянду, через верхнее 12 и нижнее 13 отверстия, посредством осей. В верхней части несущей рамы предусмотрено монтажное отверстие 14 для удобства монтажа глубинного заземлителя.
Глубинный заземлитель, предназначен для работы в земле в качестве анода при защите от электрохимической коррозии металлических сооружений и коммуникаций, в том числе магистральных нефтегазопроводов, контактирующих с грунтом и водой, работает следующим образом. Глубинные заземлители устанавливают горизонтально или вертикально ниже уровня промерзания грунта и выше уровня грунтовых вод, при этом они соединены проводом токоввода 4 со станцией катодной защиты. При этом положительный полюс присоединяют к электроду 3, а отрицательный полюс к защищаемой металлической поверхности, являющейся катодом. По проводам от станции катодной защиты проходит постоянный ток расчетной силы и напряжения, который поступает на электрод 3. Проходя по ферросилидовому электроду 3 ток равномерно распределяется и растекается по пластам грунта, окружающего электрод 3, на поверхности которого протекает анодный процесс окисления и электрод 3 начинает постепенно растворяться. Защищаемая металлическая поверхность, в результате этого перестает подвергаться коррозионному разрушению, потому что глубинные заземлители всю коррозию защищаемой металлической поверхности принимают на себя. При катодной поляризации уменьшение скорости анодной реакции эквивалентно уменьшению скорости коррозии.
Описанные средства и методы, с помощью которых возможно осуществление глубинного заземлителя, с реализацией указанного назначения, подтверждает соответствие заявленной полезной модели условию патентоспособности - промышленная применимость.
Экспликация чертежей полезной модели:
1 - цилиндрический корпус
2 - несущая рама
3 - электрод
4 - провод токоввода
5 - трубка
6 - термоусадочная муфта
7 - металлическая пластина
8 - запорно-фиксирующие крышки
9 - коксо-синтетическая засыпка
10 - крепление
11 - газоотводная трубка
12 - верхнее отверстие для соединения глубинных заземлителей в гирлянду
13 - нижнее отверстие для соединения глубинных заземлителей в гирлянду
14 - монтажное отверстие
1. Глубинный заземлитель, содержащий литой электрод в цилиндрическом корпусе с несущей рамой, заполненном активатором, и провод токоввода, соединяющий электрод со станцией катодной защиты посредством контактного узла, отличающийся тем, что несущая рама установлена в полости цилиндрического корпуса, а в качестве активатора использована коксосинтетическая засыпка, содержащая смеси коксовой мелочи различных фракций и безгалогенидный синтетический активатор.
2. Глубинный заземлитель по п.1, отличающийся тем, что электрод соединен металлической пластиной с несущей рамой, выполненной с возможностью использования ее в качестве дополнительного электрода для увеличения площади рабочей поверхности, контактирующей с грунтом.
3. Глубинный заземлитель по п.1, отличающийся тем, что цилиндрический корпус с торцевых сторон снабжен запорно-фиксирующими крышками.
4. Глубинный заземлитель по п.1, отличающийся тем, что несущая рама снабжена верхним и нижним отверстиями для соединения глубинных заземлителей в гирлянду посредством осей.
5. Глубинный заземлитель по п.1, отличающийся тем, что в верхней части несущей рамы предусмотрено монтажное отверстие для удобства монтажа глубинного заземлителя.
6. Глубинный заземлитель по п.1, отличающийся тем, что цилиндрический корпус снабжен газоотводной трубкой, закрепленной на его боковой поверхности.
7. Глубинный заземлитель по п.1, отличающийся тем, что выходной участок провода токоввода помещен в трубку из поливинилхлорида для возможности его предохранения от повреждения при изгибании.
8. Глубинный заземлитель по п.1, отличающийся тем, что контактный узел состоит из металлической вставки с конической или цилиндрической поверхностью под зажимную втулку с конической или цилиндрической внутренней поверхностью и выполнен с возможностью крепления провода токоввода на вставке.
9. Глубинный заземлитель по п.1, отличающийся тем, что электрод снабжен термоусадочной муфтой с отверстиями для заливки герметика и для вывода провода токоввода или защитным колпаком с соответствующими отверстиями для обеспечения возможности защиты контактного узла.
10. Глубинный заземлитель по п.1, отличающийся тем, что электрод выполнен из высоколегированного кремнистого чугуна.
11. Глубинный заземлитель по п.1, отличающийся тем, что в качестве герметика использована термореактивная полимерная смола.
