Глубинный анодный заземлитель
Полезная модель относится к области электрохимической защиты подземных металлических сооружений от коррозии и может быть использована при сооружении глубинных анодных и рабочих заземлений. Технический результат - создание облегченной конструкции глубинного анодного заземлителя, его упрощение, повышение надежности при эксплуатации, улучшение технологичности изготовления, резервирование токовводов, снижение габаритов и обеспечение возможности проводить погрузочно-разгрузочные работы вручную или с минимальным привлечением средств механизации.
Для этого в глубинном анодном заземлителе, содержащем гирлянду из последовательно соединенных друг с другом блоков единичных заземлителей, каждый из которых включает размещенный в несущей металлоконструкции рабочий электрод с кабелем присоединения, и средства для соединения блоков единичных заземлителей в гирлянду, каждый блок единичных заземлителей включает рабочий электрод, размещенный в несущей металлоконструкции, выполненной в виде рамного каркаса с возможностью открытого контакта грунта и грунтового электролита с рабочей поверхностью электрода, при этом между электродом и рамным каркасом установлен, по меньшей мере, один вкладыш из гибкого электропроводящего материала. 4 з.п. ф-лы, 4 илл.
Полезная модель относится к области электрохимической зашиты подземных металлических сооружений от коррозии и может быть использована при сооружении глубинных анодных и рабочих заземлений.
Известен анодный заземлитель, содержащий последовательно установленные друг на друге малорастворимые электроды, имеющие в нижнем торце цилиндрическую полость с коническим входом, причем верхний конец каждого электрода входит в полость вышерасположенного электрода и образует с поверхностью полости линейный или точечный контакт, электрод с токовводом, размещенным в сводовой части полости электрода, и токоподводящий провод, соединенный с электродом через токоввод [Описание изобретения к патенту РФ 
2294584 от 02.06.2005, МПК H01R 4/66, опубл. 27.02.2007].
Недостатками данного технического решения являются сложность стыковки электродов между собой, вероятность попадания грунта в зону контакта электродов, что может привести к отсутствию контакта между электродами или увеличению переходного сопротивления между ними, а также отсутствие резервных токовводов, что делает защиту сооружений недостаточно надежной.
Известен анодный заземлитель, включающий верхний электрод с токовводом и токопроводящий провод, соединенный с электродом через токоввод, установленные друг на друге малорастворимые электроды, имеющие на нижнем конце расширений с цилиндрической полостью и конической стыковой поверхностью, причем верхний конец каждого электрода, входящий в полость вышерасположенного электрода, выполнен с возможностью взаимодействия с конусной стыковой поверхностью с образованием линейного или точечного контакта, и нижний электрод, снабженный дополнительным токовводом с дополнительным токопроводящим проводом. [Описание изобретения к патенту РФ 2396373 от 12.05.2009, МПК C23F 13/06, H01R 4/66, опубл. 10.08.2010]. Заземлитель отличается простотой конструкции и возможностью обеспечения контроля за его состоянием во время применения, за счет присоединения и сверху и снизу к заземлителю токопроводящих проводов.
К недостаткам данного технического решения следует отнести все недостатки предыдущего изделия, за исключением отсутствия резервных токовводов. Наличие всего одного резервного токоввода увеличивает надежность заземлителя, однако соединения электродов между собой все равно являются недостаточно надежными.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков заявляемому техническому решению является анодный заземлитель, содержащий гирлянду из соединенных друг с другом блоков заземлителей, каждый из которых включает 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 [Описание полезной модели к патенту РФ 44422 от 08.12.2004, МПК7 C23F 13/00, H01R 4/66, опубл. 10.03.2005]. Заземлитель отличается низким переходным сопротивлением, улучшенной транспортабельностью и монтажом.
Недостатком данного технического решения является относительно большой вес блоков из-за наличия в их составе тяжелой металлоконструкции и коксо-минеральной засыпки, достаточная сложность конструкции, трудоемкость изготовления и относительная сложность монтажа гирлянды заземлителей, обусловленная внешним диаметром заземлителя и его увеличенным весом.
Задача, на решение которой направлена полезная модель и достигаемый технический результат заключаются в создании облегченной конструкции глубинного анодного заземлителя, его упрощении, повышении надежности при эксплуатации, улучшение технологичности изготовления, резервирования токовводов, снижение габаритов и обеспечение возможности проводить погрузочно-разгрузочные работы вручную или с минимальным привлечением средств механизации.
Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата в глубинном анодном заземлителе, содержащем гирлянду из последовательно соединенных друг с другом блоков единичных заземлителей, каждый из которых включает размещенный в несущей металлоконструкции рабочий электрод с кабелем присоединения, и средства для соединения блоков единичных заземлителей в гирлянду, каждый блок единичных заземлителей включает рабочий электрод, размещенный в несущей металлоконструкции, выполненной в виде рамного каркаса с возможностью открытого контакта грунта и грунтового электролита с рабочей поверхностью электрода, при этом между электродом и рамным каркасом установлен, по меньшей мере, один вкладыш из гибкого электропроводящего материала. Кроме этого:
- средства для соединения блоков единичных заземлителей в гирлянду выполнены в виде парных кронштейнов с соосными отверстиями, расположенными в верхней и нижней частях рамного каркаса, и фиксирующих пальцев, выполненных с возможностью одновременного размещения в отверстиях парных кронштейнов соседних блоков, при этом верхние кронштейны блоков включают пару дополнительных соосных отверстий, расположенных между основными отверстиями и верхней кромкой рамного каркаса;
- заземлитель включает перфорированную газоотводную трубку, при этом рамные каркасы включают элементы для ее крепления;
- рамные каркасы включают скобы для крепления кабелей присоединения, проходящих от нижерасположенных блоков единичных заземлителей;
- рамный каркас нижнего блока единичных заземлителей выполнен заостренным.
Полезная модель иллюстрируется чертежом, где:
- на фиг.1 показан общий вид единичного блока глубинного анодного заземлителя;
- на фиг.2 показан общий вид единичного блока глубинного анодного заземлителя, а именно нижний блок, рамный каркас которого выполнен заостренным;
- на фиг.3 - порядок установки заземлителя в скважину и его подготовка для сборки в гирлянду с помощью фиксирующих пальцев;
- на фиг.4 показано соединение соседних блоков единичных заземлителей с помощью фиксирующих пальцев - гирлянда заземлителей подготовлена для монтажа в скважину.
Глубинный анодный заземлитель содержит гирлянду из последовательно соединенных друг с другом блоков 1 и 1' единичных заземлителей, каждый из которых включает размещенный в несущей металлоконструкции рабочий электрод 2 с кабелем присоединения 3, и средства для соединения блоков 1 и 1' единичных заземлителей в гирлянду, при этом каждый блок 1 и 1' единичных заземлителей включает рабочий электрод 2, размещенный в несущей металлоконструкции, выполненной в виде рамного каркаса 4 с возможностью открытого контакта грунта и грунтового электролита с рабочей поверхностью электрода 2, при этом между электродом 2 и рамным каркасом 4 установлен, по меньшей мере, один вкладыш 5 из гибкого электропроводящего материала.
Средства для соединения блоков единичных заземлителей в гирлянду по одному из вариантов выполнены в виде парных кронштейнов 6 и 7 с соосными отверстиями 8, расположенными в верхней и нижней частях рамного каркаса 4, и фиксирующих пальцев (металлических стержней, болтов и т.д.) 9, выполненных с возможностью одновременного размещения в отверстиях 8 парных кронштейнов 6 и 7 соседних блоков 1 (на блоке 1' имеются только кронштейны 6), при этом верхние кронштейны 6 блоков 1 и 1' включают пару дополнительных соосных отверстий 10, расположенных между основными отверстиями 8 и верхней кромкой рамного каркаса 4.
Анодный заземлитель может включать перфорированную газоотводную трубку 11, при этом рамные каркасы 4 могут включать элементы ее крепления 12, как правило, это приваренные к рамному 4 каркасу металлические скобы. Рамные каркасы 4 также могут включать скобы аналогичной конструкции (на фигурах не показаны) для крепления кабелей присоединения 3, проходящих от нижерасположенных блоков 1 единичных заземлителей, начиная с блока 1', рамный каркас 4 нижнего которого выполнен заостренным в своей нижней части.
Проанализируем существенные признаки полезной модели.
Выполнение блоков 1 и 1' единичных заземлителей в виде рабочих электродов 2, размещенных в несущей металлоконструкции - рамном каркасе 4, - с возможностью открытого контакта грунта и грунтового электролита лита с рабочей поверхностью электрода 2, с вкладышами 5 из гибкого электропроводящего материала между электродом 2 и рамным каркасом 4, позволило изготовить анодный заземлитель максимально облегченным. Такая конструкция не имеет ничего «лишнего» с точки зрения выполняемой функции. Кроме этого при погрузке, транспортировке, разгрузке и монтаже существует возможность оценить визуально состояние изделий, их комплектность, проверить наличие необходимых контактов и надежность креплений элементов заземления.
Вкладыши 5 из гибкого электропроводящего материала между электродом 2 и рамным каркасом 4 предназначены для ускоренного растворения металлоконструкции блоков 1 и 1' при работе заземлителя. Теоретически контакт между электродом 2 и каркасом 4 будет даже без этих вкладышей 5, просто с ними он гарантирован.
Средства для соединения блоков единичных заземлителей в гирлянду выполнены в следующем исполнении.
Это - наличие парных кронштейнов 6 и 7 с соосными отверстиями 8, расположенными в верхней и нижней частях рамного каркаса 4, и фиксирующих пальцев (металлических стержней, болтов и т.д.) 9, выполненных с возможностью одновременного размещения в отверстиях 8 парных кронштейнов 6 и 7 соседних блоков 1, а в блоке 1' - только в кронштейнах 6, при этом верхние кронштейны 6 блоков 1 и 1' включают пару дополнительных соосных отверстий 10 для облегчения монтажа заземления в скважине, а конкретно для вывешивания при помощи, например, прочного металлического стержня 13 на призматических опорах 14 в устье скважины 15 первого блока 1' заземлителей и гирлянды из ему подобных единичных блоков 1.
Данное исполнение средства для соединения множества блоков 1 и блока 1' единичных заземлителей в гирлянду обеспечивают простоту, технологичность и надежность конструкции. Появляется возможность для резервирования токовводов. Под резервированием токовводов всего заземлителя понимается наличие питающих кабелей - кабелей присоединения 3 для каждого единичного блока 1 (и 1') в отдельности. В техническом решении по патенту РФ 2294584 кабель один и присоединяется только к верхнему блоку, в техническом решении по патенту РФ 2396373 - к первому и последнему, в заявляемом решении - к каждому единичному блоку 1 (и 1'). На выходе из металлоконструкции кабель присоединения защищен от механических повреждений, например, пластиковой трубкой 16.
При работе заземлителя на поверхностях электродов 2 выделяется газ. При отсутствии выхода он скапливается и, являясь эффективным изолятором, уменьшает рабочую площадь поверхности электрода 2. Наличие в конструкции заземлителя перфорированной газоотводной трубки 11, надежно закрепленной на рамных каркасах 4 блоков 1 (и 1') при помощи элементов ее крепления - скоб 12 обеспечивает, в случае ее применения беспрепятственный выход образующегося при работе заземления газа на поверхность земли.
Рамные каркасы 4 также включают подобные скобы (на фигурах не показаны) для крепления кабелей присоединения 3, проходящих от нижерасположенных блоков 1 (и 1') единичных заземлителей. Тем самым обеспечивается возможность при монтаже гирлянды аккуратно проложить жгуты кабелей присоединения 3, которые не будут препятствовать прохождению коксо-минеральной засыпки на конечном этапе монтажа заземлителя в скважине 15. Для удобства опускания гирлянды и исключения травмирования ею стенок скважины 15 рамный каркас 4 нижнего блока Г единичных заземлителей выполнен заостренным.
Блоки 1 и 1' глубинного анодного заземлителя собирается в заводских условиях и поступают полностью готовыми к монтажу.
Сборка и установка зеземлителей в скважину 15 осуществляется последовательно, начиная с нижнего блока 1', имеющего самый длинный кабель присоединения 3 и заканчивая верхним блоком 1, имеющим самый короткий кабель присоединения 3.
Первым в скважину устанавливают блок 1' с заостренным концом. Это можно сделать вручную. По краям устья скважины 15 укладывают пару призматических опор 14 для вывешивания блока. В дополнительные отверстия 10 продевают, например, металлический стержень (или лом) 13 и блок 1' опускают в скважину 15. С помощью подъемного устройства (автокран, лебедка буровой установки и т.д.) сверху на стропах подводят очередной блок 1. Кабели 3 обоих блоков 1' и 1 по возможности должны находиться с одной стороны. Производят соединение второго блока 1 с первым блоком 1' - их крепят между собой при помощи фиксирующих пальцев (металлических стержней, фиксирующих болтов и т.д.) 9. Во всех случаях крепежные элементы 9 обеспечивают надежное, прочное и долговечное соединение. Производят, при необходимости, крепление газоотводной трубки 11, крепят кабели присоединения 3. Далее гирлянду из двух блоков 1' и 1 вывешивают, вынимают стержень (или лом) 13 и опускают в скважину 15. В момент, когда верхняя часть второго блока 1 достигнет устья скважины 15, спуск прекращают. Т.е. при достижении верхним (также - очередным) блоком 1 поверхности опор 14 в отверстия 10 также продевают стержень (или лом) 13. Двухблочная гирлянда вывешивается и происходит монтаж третьего блока 1. И так далее, до получения гирлянды заземлителей необходимой длины. Кабели присоединения 3 и газоотводная трубка 11 выходят в устье скважины 15 или на дневную поверхность.
По установке гирлянды на проектную глубину в скважину 15 производят заполнение свободного пространства, например, местным грунтом, глиняно-соляным раствором, коксо-минеральным активатором (напр. по патенту РФ 2161353) и т.д. После этого производят обустройство устья скважины 15 и производят подключение гирлянды к станции катодной зашиты (на фиг. не показана).
При подаче электрического тока на рабочие электроды 2 блока 1' (с заостренным концом) и множества блоков 1, образующих гирлянду вокруг заземлителя создается электрическое поле, приводящее к электрохимическому растворению металлоконструкций блоков 1' и 1 и рабочих электродов 2.
В результате использования полезной модели была создана простая и облегченная конструкция глубинного анодного заземлителя, отличающаяся повышенной надежностью при эксплуатации, улучшилась технологичность его изготовления, появились резервные токовводы, снизились габариты устройства, и обеспечилась возможность проводить погрузочно-разгрузочные работы вручную или с минимальным привлечением средств механизации.
1. Глубинный анодный заземлитель, содержащий гирлянду из последовательно соединенных друг с другом блоков единичных заземлителей, каждый из которых включает размещенный в несущей металлоконструкции рабочий электрод с кабелем присоединения, и средства для соединения блоков единичных заземлителей в гирлянду, отличающийся тем, что каждый блок единичных заземлителей включает рабочий электрод, размещенный в несущей металлоконструкции, выполненной в виде рамного каркаса с возможностью открытого контакта грунта и грунтового электролита с рабочей поверхностью электрода, при этом между электродом и рамным каркасом установлен, по меньшей мере, один вкладыш из гибкого электропроводящего материала.
2. Глубинный анодный заземлитель по п.1, отличающийся тем, что средства для соединения блоков единичных заземлителей в гирлянду выполнены в виде парных кронштейнов с соосными отверстиями, расположенными в верхней и нижней частях рамного каркаса, и фиксирующих пальцев, выполненных с возможностью одновременного размещения в отверстиях парных кронштейнов соседних блоков, при этом верхние кронштейны блоков включают пару дополнительных соосных отверстий, расположенных между основными отверстиями и верхней кромкой рамного каркаса.
3. Глубинный анодный заземлитель по п.1, отличающийся тем, что включает перфорированную газоотводную трубку, при этом рамные каркасы включают элементы для ее крепления.
4. Глубинный анодный заземлитель по п.1, отличающийся тем, что рамные каркасы включают элементы для крепления кабелей присоединения, проходящих от нижерасположенных блоков единичных заземлителей.
5. Глубинный анодный заземлитель по п.1, отличающийся тем, что рамный каркас нижнего блока единичных заземлителей выполнен заостренным.
