CN112098483A - 一种水密参比电极 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水密参比电极，包括水密电极和水密罩；在水密电极中，其电极体和透水保护网均设于保护套的内部，电极体的一端与透水保护网相对，电极体的另一端连接有电缆，电缆延伸至保护套外，第一密封填料填充于保护套与电极体的空隙间，第一密封填料的设置位置与电极体与电缆的连接位置匹配；水密罩内部填充有第二密封填料，且其电极填料函底座安装有水密电极，电极填料函底座与水密电极之间的空隙填充有第三密封填料，电缆填料函底座安装有电缆，电缆填料函底座与电缆之间的空隙填充有第四密封填料，电缆从水密罩内部穿过电缆填料函底座延伸至外界；所以此方案实现了四层防水保护，彻底解决现有水密参比电极水密性能不佳的问题。
Description
技术领域
本发明涉及在深海环境下使用的水密参比电极装置，特别涉及一种水密参比电极。
背景技术
由于深海静水压力与侵蚀性粒子协同作用的腐蚀环境，同时结构腐蚀安全性要求高，一直以来对深海承压环境下的腐蚀防护技术和腐蚀状态监测技术有一定要求。目前，外加电流阴极保护和腐蚀电位监测是最主要的腐蚀防护和腐蚀状态监测技术之一。参比电极作为外加电流阴极保护和腐蚀电位检测技术的核心部件，在深海承压环境下可靠性是影响此外加电流阴极保护和腐蚀电位监测技术发挥功效的关键，而参比电极的水密性是影响其可靠性的主要原因。目前，海洋环境下的参比电极类型的选择和安装结构主要参考GB/T7387-1999《船用参比电极技术》，其水密性要求为参比电极结构在水压196kPa下历时15min无渗水，而参比电极面临的深海静水压力可达3.5MPa，目前的国际规定的水密性要求不满足使用需求。
此外，结构复杂、空间有限、腐蚀环境多样化，参比电极的日常维护成本高、维护难度大、可靠性要求高，通常要求采用的参比电极在深海环境下的使用寿命≥30年，对参比电极的承压结构、密封形式、电缆连接形式有很高要求。鉴于目前参比电极设计标准与使用需求的差距，亟需一种满足深度压力下水密性要求、适度的参比电极。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水密参比电极，以解决现有水密参比电极水密性能未满足需求的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种水密参比电极，包括水密电极和水密罩；所述水密电极包括保护套、电极体、透水保护网和第一密封填料，所述电极体和所述透水保护网均设于所述保护套的内部，所述电极体的一端与所述透水保护网相对，所述电极体的另一端连接有电缆，所述电缆延伸至所述保护套外，所述第一密封填料填充于所述保护套与所述电极体的空隙间，所述第一密封填料的设置位置与所述电极体与所述电缆的连接位置匹配；所述水密罩内部填充有第二密封填料，所述水密罩设有电极填料函底座和电缆填料函底座；所述电极填料函底座安装有所述水密电极，所述电极填料函底座与所述水密电极之间的空隙填充有第三密封填料；所述电缆填料函底座安装有所述电缆，所述电缆填料函底座与所述电缆之间的空隙填充有第四密封填料，所述电缆从所述水密罩内部穿过所述电缆填料函底座延伸至外界。
在其中一个实施例中，所述电极体为Ag或AgCl制成的网状结构。
在其中一个实施例中，所述第一密封填料为环氧胶泥。
在其中一个实施例中，所述第二密封填料为重量比为1：1的石蜡和松香混合填料。
在其中一个实施例中，所述水密罩的顶部设有法兰、盖板和第一密封圈；所述法兰套于上述水密罩的周侧外；所述盖板封盖所述水密罩的顶部开口，所述盖板与所述法兰连接固定；所述第一密封圈夹持于所述法兰与所述盖板之间，所述第一密封圈围绕所述水密罩的顶部开口周侧布置。
在其中一个实施例中，所述第一密封圈为氯丁橡胶密封圈。
在其中一个实施例中，所述氯丁橡胶密封圈的表面涂覆有硅油。
在其中一个实施例中，所述水密电极朝向所述水密罩内部的一端套有第二密封圈，所述第二密封圈夹持于所述水密电极与所述电极填料函底座之间，所述第三密封填料填充于所述第二密封圈的周侧外，所述第三密封填料为橡胶石棉盘根；所述水密参比电极还包括电极密封螺母，所述电极密封螺母设于所述水密罩内，所述电极密封螺母与所述电极填料函底座连接固定，所述电极密封螺母设有供所述电缆穿过的开孔，所述电极密封螺母用于压紧所述第三密封填料。
在其中一个实施例中，所述水密电极朝向所述水密罩外部的一端套有多个第三密封圈，多个所述第三密封圈间隔分离布置，多个所述第三密封圈夹持于所述水密电极与所述电极填料函底座之间。
在其中一个实施例中，所述电缆套有第四密封圈，所述第四密封圈夹持于所述电缆与所述电缆填料函底座之间，所述第四密封填料填充于所述第四密封圈的周侧外，所述第四密封填料为橡胶石棉盘根；所述水密参比电极还包括电缆密封螺母，所述电缆密封螺母设于所述水密罩外，所述电缆密封螺母与所述电缆填料函底座连接固定，所述电缆密封螺母设有供所述电缆穿过的开孔，所述电缆密封螺母用于压紧所述第四密封填料。
本发明的有益效果如下：
由于所述第一密封填料填充于所述保护套与所述电极体的空隙间，所述第一密封填料的设置位置与所述电极体与所述电缆的连接位置匹配，即实现了第一层防水保护；而所述水密罩内部填充有第二密封填料，所述电极填料函底座与所述水密电极之间的空隙填充有第三密封填料，所述电缆填料函底座与所述水密电极之间的空隙填充有第四密封填料，则实现了第二、第三和第四层防水保护；通过多层防水保护后，将彻底解决现有水密参比电极水密性能不佳的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明水密参比电极实施例提供的剖视结构示意图；
图2是图1的水密电极半剖结构示意图；
图3是图1的A部分放大结构示意图；
图4是图1的B部分放大结构示意图。
附图标记如下：
10、水密电极；11、保护套；12、电极体；13、透水保护网；
20、水密罩；21、电极填料函底座；22、电缆填料函底座；23、法兰；24、盖板；25、螺栓；26、电极密封螺母；27、电缆密封螺母；
31、第一密封填料；32、第二密封填料；33、第三密封填料；34、第四密封填料；
40、电缆；
51、第一密封圈；52、第二密封圈；53、第三密封圈；54、第四密封圈；
60、环氧胶泥。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供了一种水密参比电极，其实施例如图1至图4所示，包括水密电极10和水密罩20；水密电极10包括保护套11、电极体12、透水保护网13和第一密封填料31，电极体12和透水保护网13均设于保护套11的内部，电极体12的一端与透水保护网13相对，电极体12的另一端连接有电缆40，电缆40延伸至保护套11外，第一密封填料31填充于保护套11与电极体12的空隙间，第一密封填料31的设置位置与电极体12与电缆40的连接位置匹配；水密罩20内部填充有第二密封填料32，水密罩20设有电极填料函底座21和电缆填料函底座22；电极填料函底座21安装有水密电极10，电极填料函底座21与水密电极10之间的空隙填充有第三密封填料33；电缆填料函底座22安装有电缆40，电缆填料函底座22与电缆40之间的空隙填充有第四密封填料34，电缆40从水密罩20内部穿过电缆填料函底座22延伸至外界。
首先，由于设置了第一密封填料31，所以第一密封填料31能够防止电解质渗透至电极体12与电缆40的连接部位；其次，由于设置了第二密封填料32，所以能够防止水密罩20内部出现积水；再者，由于设置了第三密封填料33，所以能够防止水密电极10与电极填料函底座21的装配处出现渗水现象；更进一步的，由于设置了第四密封填料34，所以能够防止电缆40与电缆填料函底座22的装配处出现渗水现象；即此实施例实现了四层防水保护，彻底解决现有水密参比电极水密性能不佳的问题。
有关所述电极体12，如图1所示，此实施例优选设置电极体12为Ag(Argentum，银)或AgCl(Silverchloride，氯化银)制成的网状结构，此结构可有效扩大电位测量时电极体12与电解质的有效接触面积，从而提高测量的精确性。
其中，此实施例还优选设置第一密封填料31为环氧胶泥，环氧胶泥是环氧地坪中涂的一种，是有环氧树脂和乙二胺固化剂组成，添加环氧填充料，环氧胶泥被广泛应用在环氧地坪的中涂，腻子，以及建筑物，金属架构的修补及表面的处理等等，所以采用环氧胶泥作为第一密封填料31后，不但能够实现电极体12与电缆40之间的密封连接，更能实现对电极体12表面的修补强化处理。
另外，此时为加强水密电极10的防水性能，还可优选设置保护套11和透水保护网13均采用玻璃钢制成。
有关所述水密罩20，如图1所示，此时电极填料函底座21设于水密罩20的底部，电缆填料函底座22设于水密罩20的侧壁，电极填料函底座21和电缆填料函底座22均将水密罩20的内外导通；且水密罩20的顶部设有法兰23、盖板24和第一密封圈51；法兰23套于上述水密罩20的周侧外；盖板24封盖水密罩20的顶部开口，盖板24与法兰23连接固定；第一密封圈51夹持于法兰23与盖板24之间，第一密封圈51围绕水密罩20的顶部开口周侧布置。
其中，法兰23与盖板24的连接方式多种多样，可以焊接、扣合或粘合等，但为了确保法兰23与盖板24的安装便捷和安装牢固，此实施例设置法兰23与盖板24之间是通过拧紧螺栓25实现固定，从而便于在水密罩20内部填充第二密封填料32后，能够快速便捷安装盖板24实现水密罩20的密封，而且第一密封圈51的设置也为水密罩20的水密性提供了保障。
另外，此实施例还优选设置第一密封圈51为氯丁橡胶密封圈，因为氯丁橡胶有良好的物理机械性能，耐油、耐老化、耐热、耐燃、耐日光、耐臭氧、耐酸碱和耐化学试剂，具有较高的拉伸强度、伸长率和可逆的结晶性，粘接性好，即氯丁橡胶密封圈能够适用于多种不同的应用场景，从而为法兰23与盖板24之间的水密性提供了重要保障。
更进一步的，此时还可以在氯丁橡胶密封圈的表面涂覆有硅油，一是可以避免氯丁橡胶密封圈在安装过程中过度磨损，二是可以提高氯丁橡胶密封圈与法兰23和盖板24贴合程度，以此提高水密性，从而使得水密参比电极获得更佳的水密效果。
有关所述第二密封填料32，此实施例优选设置第二密封填料32为重量比为1：1的石蜡和松香混合填料，从而实现了对水密电极10的保护，为水密电极10提供了一个稳定安全的工作环境。
有关所述第三密封填料33，如图1和图3所示，水密电极10朝向水密罩20内部的一端套有第二密封圈52，第二密封圈52夹持于水密电极10与电极填料函底座21之间，第三密封填料33填充于第二密封圈52的周侧外，第三密封填料33为橡胶石棉盘根；水密参比电极还包括电极密封螺母26，电极密封螺母26设于水密罩20内，电极密封螺母26与电极填料函底座21连接固定，电极密封螺母26设有供电缆40穿过的开孔，电极密封螺母26用于压紧第三密封填料33。
所以第二密封圈52和第三密封填料33将以组合运用的方式实现防水，即进一步提高了水密电极10与电极填料函底座21之间的防水性能，而且橡胶石棉盘根用浸橡胶石棉线编织而成，表面再涂石墨，常用于高温、高压机械密封，即也为水密参比电极的水密性能提供了保障。
而且此时为了进一步提高水密电极10安装的水密性，如图1所示，此实施例还在水密电极10朝向水密罩20外部的一端套有多个第三密封圈53，多个第三密封圈53间隔分离布置，多个第三密封圈53夹持于水密电极10与电极填料函底座21之间。
譬如此实施例的第三密封圈53为两个，两个第三密封圈53上下分离布置于水密电极10的下端，从而实现了水密电极10下端与电极填料函底座21之间的密封连接，使得水密参比电极的水密性能获得进一步提高。
有关所述第四密封填料34，如图1和图4所示，电缆40套有第四密封圈54，第四密封圈54夹持于电缆40与电缆填料函底座22之间，第四密封填料34填充于第四密封圈54的周侧外，第四密封填料34为橡胶石棉盘根；水密参比电极还包括电缆密封螺母27，电缆密封螺母27设于水密罩20外，电缆密封螺母27与电缆填料函底座22连接固定，电缆密封螺母27设有供电缆40穿过的开孔，电缆密封螺母27用于压紧第四密封填料34。
所以第四密封圈54和第四密封填料34将以组合运用的方式实现防水，即进一步提高了电缆40与电缆填料函底座22之间的防水性能，而且橡胶石棉盘根用浸橡胶石棉线编织而成，表面再涂石墨，常用于高温、高压机械密封，即也为水密参比电极的水密性能提供了保障。
具体的，此实施例所述水密参比电极的装配过程大致如下：
1、在电极填料函底座21下部的内壁安装两个第三密封圈53，然后将水密电极10匹配安装于电极填料函底座21内；其中，电极填料函底座11的突出高度h根据应用部位的覆盖层厚度进行调整，保证电极表面与安装部位结构覆盖层表面平齐；
2、此时水密电极10的上部将外露于水密罩20的内部，然后便可在水密电极10的外露部分套上第二密封圈52和填充橡胶石棉盘根，在操作过程中，可先用橡胶石棉盘根进行部分填充，并用竹钎充分捣实后再安装第二密封圈52并压实，然后再利用橡胶石棉盘根将上部空腔填满捣实后；
3、安装电极密封螺母26，采用专用工具用力紧固电极密封螺母26，使得第三密封填料33充分变形，确保密封效果；
4、将电缆40穿过电极密封螺母26，以及使得电缆40穿过电缆填料函底座22，然后便可在电缆40外部套上第四密封圈54和填充橡胶石棉盘根，在操作过程中，可先用橡胶石棉盘根进行部分填充，并用竹钎充分捣实后再安装第四密封圈54并压实，然后再利用橡胶石棉盘根将上部空腔填满捣实后，最后安装上电极密封螺母26便可；
5、清理水密罩20内腔，检查电极体12与电缆40的连接情况，确保电缆40导通后，将水密罩20内湿气吹干，用重量比为1:1石蜡和松香填料混合熔化后浇满水密罩20的内部空腔，待凝固后填补缩口，直至充满；
6、待松香石蜡填充完毕后，安装盖板24，利用螺栓25将盖板24与法兰23安装牢固，而且在安装第一密封圈51时，应清理杂物，可涂适量硅油增加润滑；
7、在水密参比电极整体组装完成后，采用环氧胶泥60对水密电极10端部边缘进行密封，密封前进行表面拉毛和丙酮清洗，然后进行3.8MPa外部水密密封检查，水密试验后检测电缆40与电极体12结构的结缘电阻值，其绝缘电阻值应大于0.05MΩ。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种水密参比电极，其特征在于，
包括水密电极和水密罩；
所述水密电极包括保护套、电极体、透水保护网和第一密封填料，所述电极体和所述透水保护网均设于所述保护套的内部，所述电极体的一端与所述透水保护网相对，所述电极体的另一端连接有电缆，所述电缆延伸至所述保护套外，所述第一密封填料填充于所述保护套与所述电极体的空隙间，所述第一密封填料的设置位置与所述电极体与所述电缆的连接位置匹配；
所述水密罩内部填充有第二密封填料，所述水密罩设有电极填料函底座和电缆填料函底座；所述电极填料函底座安装有所述水密电极，所述电极填料函底座与所述水密电极之间的空隙填充有第三密封填料；所述电缆填料函底座安装有所述电缆，所述电缆填料函底座与所述电缆之间的空隙填充有第四密封填料，所述电缆从所述水密罩内部穿过所述电缆填料函底座延伸至外界。
2.根据权利要求1所述的水密参比电极，其特征在于，所述电极体为Ag或AgCl制成的网状结构。
3.根据权利要求1所述的水密参比电极，其特征在于，所述第一密封填料为环氧胶泥。
4.根据权利要求1所述的水密参比电极，其特征在于，所述第二密封填料为重量比为1：1的石蜡和松香混合填料。
5.根据权利要求1所述的水密参比电极，其特征在于，
所述水密罩的顶部设有法兰、盖板和第一密封圈；
所述法兰套于上述水密罩的周侧外；
所述盖板封盖所述水密罩的顶部开口，所述盖板与所述法兰连接固定；
所述第一密封圈夹持于所述法兰与所述盖板之间，所述第一密封圈围绕所述水密罩的顶部开口周侧布置。
6.根据权利要求5所述的水密参比电极，其特征在于，所述第一密封圈为氯丁橡胶密封圈。
7.根据权利要求6所述的水密参比电极，其特征在于，所述氯丁橡胶密封圈的表面涂覆有硅油。
8.根据权利要求1所述的水密参比电极，其特征在于，
所述水密电极朝向所述水密罩内部的一端套有第二密封圈，所述第二密封圈夹持于所述水密电极与所述电极填料函底座之间，所述第三密封填料填充于所述第二密封圈的周侧外，所述第三密封填料为橡胶石棉盘根；
所述水密参比电极还包括电极密封螺母，所述电极密封螺母设于所述水密罩内，所述电极密封螺母与所述电极填料函底座连接固定，所述电极密封螺母设有供所述电缆穿过的开孔，所述电极密封螺母用于压紧所述第三密封填料。
9.根据权利要求1所述的水密参比电极，其特征在于，所述水密电极朝向所述水密罩外部的一端套有多个第三密封圈，多个所述第三密封圈间隔分离布置，多个所述第三密封圈夹持于所述水密电极与所述电极填料函底座之间。
10.根据权利要求1所述的水密参比电极，其特征在于，
所述电缆套有第四密封圈，所述第四密封圈夹持于所述电缆与所述电缆填料函底座之间，所述第四密封填料填充于所述第四密封圈的周侧外，所述第四密封填料为橡胶石棉盘根；
所述水密参比电极还包括电缆密封螺母，所述电缆密封螺母设于所述水密罩外，所述电缆密封螺母与所述电缆填料函底座连接固定，所述电缆密封螺母设有供所述电缆穿过的开孔，所述电缆密封螺母用于压紧所述第四密封填料。
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