Электрохимический источник тока для катодной защиты подземных сооружений

Полезная модель относится к области техники электрохимической защиты подземных металлических сооружений от почвенной коррозии, в частности, к электрохимическому источнику тока для катодной защиты подземных сооружений и может быть использована в газовой, нефтяной и смежных с ними отраслях промышленности. Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемой полезной модели, сводится к упрощению конструкции, увеличению защитных потенциалов на защищаемых подземных сооружениях, уменьшению объемов технического обслуживания, повышению надежности электрохимической защиты и подземных сооружений. Электрохимический источник тока для катодной защиты подземных сооружений, состоит из анода 1, представляющего собой магниевый электрод, в качестве которого используют, например, протектор ПМ-10У, помещенный вместе с порошкообразным активатором 2 в хлопчатобумажный корпус (на фиг. не обозначен), например, мешок, при этом активатор 2 состоит из бентонитовой глины и солей магния, катода 3, изготовленного из графитовой трубы с активатором 4 из смеси коксовой мелочи, которая увеличивает площадь угольного электрода и уменьшает расстояние между электродами и хлорида натрия, распорного кольца 5, установленного в верхней части цилиндрического корпуса 6, выполненного, например, из полиэтиленовой пленки, причем нижняя часть корпуса 6 перфорированная (на фиг. не показано), дренажной системы, состоящей из песка 7, расположенного над анодом 1 с активатором 2 и катодом 3 с активатором 4 и гравия 8, расположенного над распорным кольцом 5, соединительных проводов 9 с анодом 1 и катодом 2, грунта 10. ИЛ. 1,1 С.П. Ф-ЛЫ

Область техники, к которой относится полезная модель

Полезная модель относится к области техники электрохимической защиты подземных металлических сооружений от почвенной коррозии, в частности, к электрохимическому источнику тока для катодной защиты подземных сооружений и может быть использована в газовой, нефтяной и смежных с ними отраслях промышленности.

Уровень техники

Принцип действия всех электрохимических источников тока основан на образовании электрического тока за счет энергии окислительно-восстановительных реакций химических реагентов.

Известны способы защиты подземных сооружений с помощью различных конструкций серийно выпускаемых протекторов, изготавливаемых из сплавов алюминия, магния, цинка (Р224-76 «Руководство по применению и технологии монтажа протекторов ПМ5У, ПМ10У, ПМ20У»).

Основным их недостатком является низкий потенциал, которого не всегда бывает достаточно для обеспечения полноты катодной защиты подземных сооружений.

Известны конструкции электрохимических источников тока выпускаемых промышленностью. Это аккумуляторы и гальванические элементы различных конструкций (www.epvs.ru, www.niai.ru).

Недостатком является небольшой срок службы или емкость аккумулируемого количества электричества.

Известен датчик электрохимического потенциала для устройства электрохимической защиты подземных сооружений от коррозии, содержащий два изолированных между собой металлических электрода разной площади, первый из которых выполнен из меди, соединенных с одного конца между собой и с выводным кабелем, при этом изолирующий элемент выполнен в виде подложки из пористой керамики, пропитанной водным раствором электролита, электроды - в виде пластин, причем на каждой поверхности подложки разнородные пластины чередуются с зазором между ними и укреплены так, что каждой пластине одного материала на одной поверхности соответствует на противоположной поверхности пластина из другого материала.

В датчике металлические электроды выполнены из порошкового материала методом плазменного напыления.

В датчике второй электрод выполнен из никеля (см. пат. RU 1421000, МПК C23F 13/00, опубл. 15.03.1994 г.).

Недостатком данного датчика является невысокая надежность и долговечность электрического контакта выводного кабеля с электродами датчика.

Известен датчик электрохимического потенциала, содержащий пластинчатые электроды из разнородных металлов, плазменно напыленных на подложке из пористой керамики, пропитанной водным раствором электролита, соединительный кабель и контактный узел, при этом в него введен дополнительный электрод из того же материала, что и защищаемое сооружение, электрически изолированный от остальных электродов, расположенных на данной подложке, и выполненных в виде плазменно напыленной пластины, расположенной на обеих поверхностях керамической подложки, причем на одной из торцовых поверхностей подложки расположен дополнительный контактный узел, соединенный с дополнительным кабелем, который припаян к дополнительному электроду (см. пат. RU 1820722, МПК C23N 27/28, опубл. 10.03.1996 г.).

Недостатком данного датчика является сложность конструкции, невысокая информативная возможность датчика.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятый авторами за прототип является элемент Грене, содержащий два изолированных между собой электрода разной площади с соединительными проводами, размещенными в цилиндрическом корпусе, причем нижняя часть последнего выполнена перфорированной, при этом электрод выполнен из цинковой пластины, помещающейся между двух коксовых плиток. Электролит для этого элемента готовится по разным рецептам. Угольно-цинковый элемент может быть употребляем с раствором поваренной соли и тогда действует 9-12 месяцев. (Энцеклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона. - С-Пб.: Брокгауз-Ефрон. 1890-1907.).

Недостатком данного элемента Грене является невысокая разность потенциалов между защищаемым сооружением и землей.

Раскрытие полезной модели

Задачей предлагаемой полезной модели является разработка электрохимического источника тока для катодной защиты подземных сооружений, обладающего упрощением конструкции, увеличением защитных потенциалов на защищаемых подземных сооружениях, уменьшением объемов технического обслуживания, повышением надежности электрохимической защиты и подземных сооружений, за счет увеличения разности потенциалов между защищаемым сооружением и землей, с применением серийно выпускаемых протекторов типа ПМ-10У или аналогичных.

Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемой полезной модели, сводится к упрощению конструкции, увеличению защитных потенциалов на защищаемых подземных сооружениях, уменьшению объемов технического обслуживания, повышению надежности электрохимической защиты и подземных сооружений.

Технический результат достигается с помощью электрохимического источника тока для катодной защиты подземных сооружений, содержащего два изолированных между собой электрода разной площади с соединительными проводами, размещенными в цилиндрическом корпусе, причем нижняя часть последнего выполнена перфорированной, при этом анод выполнен из магниевого электрода с порошкообразным активатором из смеси бентонитовой глины и солей магния, а катод выполнен из графитовой трубы с активатором из смеси коксовой мелочи и хлорида натрия, с возможностью образования в паре с анодом, выполненным из магниевого электрода с порошкообразным активатором из смеси бентонитовой глины и солей магния гальваническую пару.

В электрохимическом источнике тока в качестве магниевого электрода используют протектор ПМ-10У.

В электрохимическом источнике тока в качестве электролита используют грунтовую воду. Таким образом, технический результат достигается за счет того, что магниевый электрод, в качестве которого используют протектор ПМ-10У. используется в паре с графитовым электродом и образует гальваническую пару (ячейку), разность потенциалов которой составляет 1,3-1,5 В, таким образом, соединяя гальванические пары последовательно или параллельно получают требуемые значения тока и напряжения. Конструкция гальванической пары не требует технического обслуживания. Разработанная конструкция гальванической пары достаточно проста и может использоваться как необслуживаемый электрохимический источник тока.

Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что анод выполнен из протектора типа ПМ-10У с порошкообразным активатором, а катод из графитовой трубы и смеси коксовой мелочи и хлорида натрия. Оба электрода помещены в цилиндрический корпус, выполненный, например, из полиэтиленовой пленки, нижняя часть корпуса перфорированная, а коксовая мелочь увеличивает площадь угольного электрода и уменьшает расстояние между электродами и представляют собой гальваническую пару (ячейку), затем собранную ячейку опускают в грунт ниже глубины промерзания, а над ячейкой формируют дренажную систему.

Краткое описание чертежей

На фиг. дан электрохимический источник тока для катодной защиты подземных сооружений, общий вид.

Осуществление полезной модели

Электрохимический источник тока для катодной защиты подземных сооружений, состоит из анода 1, представляющего собой магниевый электрод, в качестве которого используют, например, протектор ПМ-10У, помещенный вместе с порошкообразным активатором 2 в хлопчатобумажный корпус (на фиг. не обозначен), например, мешок, при этом активатор 2 состоит из бентонитовой глины и солей магния, катода 3, изготовленного из графитовой трубы с активатором 4 из смеси коксовой мелочи, которая увеличивает площадь угольного электрода и уменьшает расстояние между электродами и хлорида натрия, распорных колец 5, формирующих влагораспределительную воронку и установленных в верхней части цилиндрического корпуса 6, выполненного, например, из полиэтиленовой пленки, причем нижняя часть корпуса 6 перфорированная (на фиг. не показано), дренажной системы, состоящей из песка 7, расположенного над анодом 1 с активатором 2 и катодом 3 с активатором 4 и гравия 8, расположенного над внешним распорным кольцом 5, соединительных проводов 9 с анодом 1 и катодом 2, грунта 10.

Электрохимический источник тока для катодной защиты подземных сооружений эксплуатируют следующим образом.

Предварительно собирают электрохимический источник тока, состоящий из анода 1, представляющего собой магниевый электрод, выполненный из протектора ПМ-10У с активатором 2 из смеси коксовой мелочи и хлорида натрия и катода 3, изготовленного из графитовой трубы с активатором 4 из смеси коксовой мелочи, которая увеличивает площадь графитового электрода и уменьшает расстояние между электродами и хлорида натрия, которые образуют гальваническую пару (ячейку), с соединительными проводами 9, разность потенциалов которой составляет 1,3-1,5 В и опускают в грунт 10 ниже глубины промерзания, над которым формируют дренажную систему, гальваническая пара затем вырабатывает электрический ток за счет энергии окислительно-восстановительных реакций химических реагентов, входящих в состав протектора ПМ-10У и хлорида натрия входящего в состав коксовой мелочи, при этом для работы гальванической пары необходим электролит. Электролит образуется за счет грунтовой воды (на фиг. не обозначена), поступающей через перфорированное дно корпуса 6, и дождевой воды, поступающей через дренажную систему, состоящую из песка 7 и гравия 8, причем за счет движения дождевой воды через корпус 6 уменьшается концентрационная поляризация электродов. Регулирование тока и напряжения производится коммутацией отдельных гальванических пар, располагаемых в грунте на расстоянии не менее 3 метров друг от друга, для увеличения силы тока гальванические пары соединяют параллельно, для напряжения

последовательно, при этом корпус 6, выполненный из полиэтиленовой пленки служит диэлектриком при последовательном соединении гальванических пар.

Предлагаемая полезная модель по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:

- упрощению конструкции;

- увеличение защитных потенциалов на защищаемых подземных сооружениях;

- уменьшение объемов технического обслуживания;

- повышение надежности электрохимической защиты и подземных сооружений.

1. Электрохимический источник тока для катодной защиты подземных сооружений, содержащий два изолированных между собой электрода разной площади с соединительными проводами, размещенными в цилиндрическом корпусе, причем нижняя часть последнего выполнена перфорированной, а анод выполнен из магниевого электрода с порошкообразным активатором из смеси бентонитовой глины и солей магния, отличающийся тем, что катод выполнен из графитовой трубы с активатором из смеси коксовой мелочи и хлорида натрия с возможностью образования в паре с анодом, выполненным из магниевого электрода с порошкообразным активатором из смеси бентонитовой глины и солей магния, гальваническую пару.

2. Электрохимический источник тока по п.1, отличающийся тем, что в качестве магниевого электрода используют протектор ПМ-10У.

3. Электрохимический источник тока по п.1, отличающийся тем, что для электролита используют грунтовую воду.