CS209141B1 - Řídicí refenrenční elektroda typu kov-kovová sůl pro automatické systémy .. , elektrochemické pchrany a způsob její výroby - Google Patents

Abstract

Řídicí refenrenční elektroda typu kov-kovová sůl pro automatické systémy .. , elektrochemické pchrany a způsob její výroby

Description

(54) Řídicí refenrenční elektroda typu kov-kovová sůl pro automatické systémy .. , elektrochemické pchrany a způsob její výroby

Řídicí referenční elektroda sestává z pouzdra opatřeného diafragmou a uzávěrem pouzdra s kovovou elektrodou zasahující do nádrže obsahující sůl kovu, z něhož je. vytvořena elektroda. Mezi diafragmou á prodlouženým koncem pouzdra je upraven prostor pro elektrolytickou iontovou barieru. Kovová elektroda má tvar dutého protáhlého tělesa v jehož části,zasahující do náplně, je nejméně jeden otvor, a v> jehož horní části je upravena vývodka,uzavřená odnímatelnou zátkou a mající po straně nejméně jeden otvor. Elektroda se vyrábí tak, že předem připravený uzávěr, obsahující elektrodu a průchodky, a opatřený spojovacími prostředky, se spojí nerozebíratelně s pouzdrem, načež se vnitřek opatří náplní, obsahující sůl kovu, z něhož je kovová elektroda a pouzdro as nerozebiratelně uzavře tělesem diafragmy.

Vynález lze využít v oblasti antikorozní elektrochemické ochrany kovových konstrukcí uložených v elektrolytu.

209 141 \

Vynález se týká permanentní referenční elektrody typu kov-kovová sůl, upravené tak, že může sloužit jako zdroj signálu pro automatický řízené systémy elektrochemické ochrany, zejména katodické ochrany podzemních kovových konstrukcí a způsobu její výroby.

Za permanentní referenční elektrodu považujeme například poločlánky Cu/CuSO^ nebo Ag/AgCl, které splňují tyto podmínky:

jsou trvale uložené v daném korozním prostředí;

jejich přesnost se pohybuje v rozmezí + 5 nV i po dlouhodobém uložení v elektrolytu;

jejich minimální životnost je 15 let při uležení v zemi a minimální životnost 5 let při uloženi ve skladké nebo mořská vodě;

zůstáva jí stabilní i při nepřetržitém průtoku proudu 5 ýó A nebo při krátkodobém průtoku až 1 mA.

' Permanentní referenční elektrody umožňují přesně nastavit úroveň katodické ochrany a spolehlivé srovnání periodických měření potenciálů, s vyloučením nepřesností způsobených obsluhou, difúzními potentiély apod. Dála mohou být instalovány v místech jinak nepřístupných. Aby věak mohly sloužit jako řídicí elektrody pro automaticky řízené usměrňovače katodické ochrany, bylo' by nutno zajistit, aby zůstaly .stabilní i při nepřetržitém průtoku proudu 1 mA. To však vyžaduje překonat řadu potíží, jako například použití speciálních lapačů iontů, a zátky umožňující výměnu iontů tak, aby bylo zabráněno znečištění poločlánku okolnímprostředím a naopak. Dále je nutné vyřešit vhodné odvětrávání poloČlánku v důsledku vývinu plynného vodíku,, kyslíku, případně i chlóru při elektrochemické reakci na rozhraní kov-kovová sůl-elektrolytická náplň, například Cu/CuSO^ při rozdílu potenciálu Δϋ = 3 V. Další důvod pro odvzdušnění poločlánku je možnost snížení osmotického tlaku vyskytující se zejména v písčitých půdách. Dále nutno vyřešit spojení materiálů různých vlastností apod. V současné době se proto jako řídicí elektrody pro automatické systémy elektrochemické ochrany používá čistý zinek, alespoň 99,5 a to jak v půdě, tak ve sladké a mořské vodě. Zinkové elektroda však mění ve styku s elektrolytem svůj potenciál a podle vnějších podmínek je tento posun až 300 až 400 mV. Y řadě případů je tato nepřesnost na závadu optimálnímu provozu katodické ochrany.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny řídicí referenční elektrodou podle vynálezu. Podstatou řídicí referenční elektrody typu kov - kovová sůl pro automatické systémy elektrochemické ochrany, sestávající z pouzdra, opatřeného diafragmou a uzávěrem pouzdra, s kovovou elektrodou uloženou v náplni obsahující sůl kovu, z něhož je zhotovena elektroda podle vynálezu je,·že mezi diafragmou a prodlouženým koncem pouzdra je prostor, v němž je upraven prostor pro elektrolytickou iontovou bariéru a kovové elektroda má tvar dutého protáhlého tělesa, v jehož části, zasahující do náplně je nejméně jeden otvor a v jehož Horní části je upravena vývodka mající po straně nejméně jeden otvor a vývodka je uzavřena odnímatelnou zátkou. Sídicí referenční elektroda může být vytvořena i tak, že uzávěr pouzdra z dielektrického materiálu je zevně opatřen kovovým,prstencem, k němuž je nejméně v jednom místě připojen nejméně jeden izolovaný vodič. Řídicí referenční elektroda podle vynálezu může být vytvořena i tak, že k pouzdru je ve spodní části rozebíratelně připojeno víčko. Diafragma může být k držáku diafragmy z dielektriokého materiálu připevněna spojem z lité pryskyřice.

Řídicí referenční elektroda podle vynálezu se s výhodou zhotoví způsobem podle vynálezu, jehož podstatou je, že se předem připravený uzávěr pouzdra opatřený spojovacími prostředky, například zábrusem nebo Sroubením, spojí nerozebíratelně s pouzdrem, načež se vnitřek opatří náplní obsahující sůl kovu, z něhož je kovová elektroda a uzavře se nerozebíratelně tělesem diafragmy.

Uzávěr pouzdra lze podle vynálezu připravit tak, že' do uzavírací desky z dielektrického materiálu, v níž jsou upraveny dva otvory se závity se našroubuji kabelové průchodky, načež se našroubuje proti kabelové průchodce kovové elektroda, připojí se vodič a spojení se zalije licí pryskyřicí.

Kov a jeho sůl, z něhož je elektroda zhotovena, se volí podle účelu a použití. Pro uložení v zemině je výhodná kombinace měá - síran měňnatý, pro uložení ve vodě, sladké nebo mořské vodě, je výhodné kombinace stříbro - chlorid stříbrný. Sůl kovu, z něhož je zhotovena elektroda může být pohlcena například na pilinách, nebo na organickém nebo anorganickém gelu. Jako dielektrické materiály pro zhotovení pouzdra, držáku diafragmy a podobně, jsou vhodné plastické hmoty například na bázi polyvinylchloridu a podobně.

Výhodou elektrody podle vynálezu proti dosud používané zinkové elektrodě je její stabilita potenciálu, větší životnost a i široká škála použitelnosti.

Především jako zdroj signálu pro automaticky řízené systémy katodické ochrany u podzemních konstrukcí. S výhodou mohou být instalovány 2 nebo 3 tyto elektrody na různých místech kolem podzemní konstrukce vystavené působení bludných proudů a vzájemně paralelně spojeny dávají průměrný potenciál; podle podmínek provozu je možno použít pouze jednu nejvýhodněji umístěnou řídicí elektrodu.

Řídicí referenční elektrodu typu kov - kovová sůl v provedení pro sladkou nebo mořskou vodu (Ag/AgCl) je možno použít pro automatickou regulaci usměrňovačů podle měnících se podmínek provozu (rychlosti proudění elektrolytu, změn teplot, chemického složení a podobně).

Řídicí elektrodu je možné použít k měření zapinaciho a vypínacího potenciálu u podzemních potrubí a proudu na neizolovanou plochu oceli a to bu3 v místě napojení stanice katodické ochrany (regulačního objektu) a nebo zapojením přímo do kiosku stanice. Měděná elektroda by se používala jak k řízení usměrňovače, tak k měření potenciálu. Totéž je možné použít i u neřízených stanic katodické ochrany. Při kontrole provozu katodické ochrany je ihned možné měřit vypínací potenciál a proud a podle toho snížit, nebo zvýšit výkon; usměrňovače. Lze tak snadno a v každých podmínkách dosáhnout optimálního vyregulování - podle vypínacího potenciálů a podle proudu (v některých půdách lze nastavit zapínafcí potenciál na více než - 2 V, protože vypínací potenciál U_v < - 1,15 V. Naopak je možné zkontrolovat, jestli U^ nsní zápornější než - 1,20 V(proti Cu/CuSO^ referenční elektrodě).

Na připojeném výkrese je znázorněn v podélném řezu jeden z možných příkladů provedení řídicí permanentní referenční elektrody podle vynálezu. V uvedeném příkladu je elektroda podle vynálezu provedena jako Cu/CuSQ^. Elektroda sestává z těchto základních částí: pouzdra 1, uzávěru 2 pouzdra nesoucí kovovou elektrodu 25. tělesa diafragmy 3 a náplně £. Pouzdro 1 je v uvedeném příkladu provedení vytvořeno z trubky z polyvinylohloridu o tloušíce 10 mm a průměru 110 mm a je na obou koncích opatřeno vnitřním závitem. Uzávěr 2 pouzdra je tvořen nosičem 26 uzávěru pouzdra vytvořeného v uvedeném příkladu z trubky z polyvinylohloridu tlouštky 10 mm a průměru 110 mm a uzavírací deskou 21, v uvedeném příkladu z textiiu. Nosič 26 uzávěru pouzdra je v horní části opatřen otvory 261 a v dolní části Vybráním 273. v němž jě válcovitý ocelový prstenec 27 2,5 mm tlouštky, široký mm a průměru 108 mm. Spodní část nosiče 26 uzávěru pouzdra je opatřena Sroubením. V uzavírací desce 21 jsou dva otvory, opatřené Sroubením 252. V jednom z otvorů je kabelová průchodka 22, v popisovaném příkladu bakelitová ucpávková vývodka, v druhém z otvorů je našroubována jednak kabelová průchodka 24. rovněž bakelitové ucpávková vývodka a jednak kovová elektroda 25. v popisovaném příkladu trubka tlouštky 2 mm, průměru 22 mm z mědi o čistotě 99,9 %, opatřená otvory 251 o průměru 2,5 mm a na svodu uzávěrem 253. například sevřením do svěráku. Kovová elektroda 25 je rozebíratelně uzavřena zátkou 243. opatřenou větracími otvory 241 a těsnicím pružným pryžovým prstencem 242. Obě průchodky jeou utěsněny epoxidovým lepidlem 221 a 244. Ka kovové elektrodě ja připojen izolovaný vodič 232, který je součástí izolovaného trojpramenného kabelu 23 typu CYKY 3x2,5 mm^. Další dva vodiče 231 a 231 tohoto kabelu jsou připojeny k ocelovému prstenci 27 na dvou místeoh pomočí šroubu 271 M 4 s pocínovanou hlavou. Kabel je vyveden áo vnějšího prostoru kabelovou vývodkou 22'. Spodní část uzavírací desky 21 je pokryta vrstvou licí pryskyřice 28 kryjící a izolující spojení vodičů 231, 232, 233 s kovovou elektrodou 2£ a ocelovým prstencem 27. Spojení uzávěru 2 pouzdra s pouzdrem 1 je utěsněno novodurovým lepidlem 272. Těleso 2 diafragmy sestává z držáku 32 diafragmy, v uvedeném příkladu zhotoveném z textitu, opatřeném vnějším Sroubením a montážními otvory 34 a z diafragmy 31. Diafragmou 31 je v uvedeném příkladu provedení keramická' průlinčitá deska průměru 82 mm a tlouštky 6 mm Diafragma 31 je v držáku 32 diafragmy připojena spojem 33 z licí pryskyřice. Těleso 3 diafragmy je k pouzdru 1 připojeno a utěsněno epoxidovým nebo novodurovým lepidlem 35. Vnitřní prostor pouzdra 1 mezi vrstvou 28 licí pryskyřice a tělesem 3 diafragmy je vyplněn náplní £, sestávající v uvedeném příkladu provedení ze směsi pilin a krystalického síranu měánatého. Pouzdro 1 je při variantě náplně 4., tj. Cu/CuSO^ fixované na gelu na spodku zakryto odnímátelným vlčkem £, které je před uložením do terénu odstraněno. Prostor 6 mezi víčkem a tělesem diafragmy je vyplněn elektrickou iontovou bariérou, v popisovaném příkladu bentonitem.

V dále uvedeném příkladu ja blíže vysvětlen způsob výroby řídicí referenční elektrody podle vynálezu.

Do uzavírací desky 21 z textifcu se vyvrtají 2 otvory se závity P 13,5. Do jednoho otvoru se zašroubuje ucpávková vývodka 22 s kabelem 23. U druhé vývodky 24 se odstraní vnitřní gumové těsnění a do obvodu se vyvrtají 3 až 4 otvory 241 o průměru 3 mm, které se překryjí pružným pryžovým kroužkem 242. Takto, upravená vývodka se zašroubuje do druhého otvoru v uzavírací desce 21 a uzavře se odnímatelnou zátkou 243. Závity obou vývodek se před zašroubováním potřou epoxidovým lepidle 221 a 244. Trúbka^25' z mědi o čistotě 99,9 % Cu tlouštky 2 mm a průměru 22 mm opatřená na jednom konci vnějším závitem P 13,5 se na druhém konci uzavře sevřením ve svěráku, hrany se zaobli pilníkem a provrtá se šestnácti otvory 251 průměru 2,5 mm ve čtyřech řadách a našroubuje proti vývodce 24. Uzavírací deska 21 se vloží do vnitřního vybrání 274 v nosiči 26 uzávěru 2 pouzdra, jehož horní část je opatřena otvory 261 a spodní část vnějším vybráním 273. Na závit se nasune ocelový prstenec průměru 108 mm, tlouštky 2,5 mm a výšky 30 mm a ploše S = 100 cm ,

V němž jsou díry se závitem M 4. Do trubky se zašroubují 2 šrouby 271 s pocínovanou hlavou a závitem M 4 a zajistí svárem elektrickým obloukem. Ke šroubům 271 se přiletují cínem vodiče 231. 233 a měděné trubce 25 vodič 232. Spoje a vodiče se zalijí licí pryskyřicí 28. Na vnější závit nosiče 26 uzávěru se nanese novodurové lepidlo 272 a uzávěr 2 pouzdra se našroubuje na pouzdro 1, které je vytvořeno z polyvinylchloridové -trubky tlouštky 10 mm a průměru 110 mm a opatřeno na obou koncích vnitřním závitem. Vnitřek pouzdra 1 se vyplní náplní 4 ze směsi pilin a krystalů síranu měňnatého a uzavře zašroubováním tělesa 3 diafragmy, připraveného předem z držáku 32 diafragmy a keramické destičky 31 a spojených licí pryskyřicí 33 a utěsněním, novodurovým lepidlem 35 . Před použitím se náplň £ zvlhčí rožtokem síranu měánatého rozpuštěného v destilované vodě pomocí otvoru po odnímatelné zátce 243. Poté se otvor touto zátkou 243 uzavře.

V případě náplně £ tvořené krystalickým síranem měčnatým fixovaným na gelu, například želatině, je prostor 6 pod tělesem 3 diafragmy vyplněn bentonitem a uzavřen odnímatelným víčkem Před použitím se toto víčko £ odstraní.

Claims (3)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Řídicí referenční elektroda typu kov-kovová sůl pro automatické systény elektrochemické ochrany, sestávají z pouzdra opatřeného diafragmou a uzávěru pouzdra s kovovou elektrodou, uloženou v náplni, obsahující sůl kovu, z něhož js zhotovena kovová elektroda, vyznačená tím, že mezi diafragmou (31) a prodlouženým koncem pouzdra (1) je upraven prostor(6)pro elektrolytickou iontovou bariéru a kovová elektroda (25) má tvar dutého protáhlého tělesa, v jehož části, zasahující do náplně (4) je nejméně jeden otvor (251) a v jehož horní části je upravena vývodka (24), mající po straně nejméně jeden otvor (241) a vývodka (24) je uzavřena odnímatelnou zátkou (243).
2. 2. Řídicí referenční elektroda podle bodu 1, vyznačená tím, že uzávěr (2) pouzdra z dielektrického materiálu je zevně opatřen kovovým prstencem (27), k němuž je nejméně v jednom místě připojen nejméně jeden izolovaný vodič (231, 233).
3. 3. Řídicí referenční elektroda podle bodu 1, vyznačené tím, že diafragma (31) je k držáku (3.2) diafrsgmy připojena spojem z lité pryskyřice (33).

   1. Řídicí referenční elektroda podle bodů 1 a 3, vyznačená tím, že k pouzdru (1) je na · spodní části rozebíratelně připojeno víčko (5) a v prostoru (6) je těsnící hmota k zabránění úniku elektrolytu přes diafragmu (31) při skladování. ¹ . Způsob výroby řídicí řeferenční elektrody podle bodu 1, vyznačený tím, že se předem připravený uzávěr pouzdra, opatřený spojovacími prostředky, například zábrusem nebo Sroubením, spojí nerozebíratelně s pouzdrem, načež se vnitřek opatří náplní, obsahující sůl kovu, z něhož js kovová elektroda a uzavře ss nerozebíratelně tělesem diafragmy.

   . Způsob podle bodu 5, vyznačený tím, že se u~évěr pouzdra připraví tak, že se do uzavírací desky z dielektrického materiálu,, v níž jsou dva otvory se závity, našroubují kabelové průchodky, z nichž u jedné je odstraněno vnitřní těsnění a proti průchodce bez těsnění se našroubuje kovová elektroda, připojí se vodič a spojení se zalije licí prys kyřicí.

   Způsob podle bodů 5 s 6, vyznačený tím, že se na uzávěr pouzdra před jeho spojením s pouzdrem navleče kovový prstenec, který se z vnitřku spojí s vodičem.