- t' Verfahren zur Ummantelung von Rohrerdern 11
Der
Übergangewiderstand eines Erders ist im Wesentlichen abhängig von der Größe'der
Oberfläche des Erders und von dem spezifischen Widerstand des umgebenden Erdbodens.
An einen Erder für elektrische Anlagen wird allgemein die Forderung nach einem möglichst
geringen Übergangswiderstand zum Erdreich gestellt. Bei kathodischen Korrosionsschutzanlagen,bei
denen der Erder als Anode geschaltet ist und damit einem dauernden Materialverlust
unterliegt muß außerdem auf eine ausreichende Lebensdauer (Standzeit) des Erders
geachtet werden. - t 'method for sheathing Rohrerdern 11 The transitions of an earth electrode resistance is dependent on the Größe'der surface of the earth electrode and on the resistivity of the surrounding soil substantially. The requirement for a contact resistance to the ground that is as low as possible is generally made on an earth electrode for electrical systems. In cathodic corrosion protection systems in which the earth electrode is connected as an anode and is therefore subject to permanent loss of material, care must also be taken to ensure that the earth electrode has a sufficient service life (service life).
Es ist bekannt und auch Gegenstand mehrerer Erfindungen, den
Ausbreitungswiderstand eines Erders durch Verbesserung der elektrolytischen Leitfähigkeit
des Erdreiches herabzusetzen. Hierzu dienen Netzung des Erdreiches mit Wasser, Tränken
des Erdreiches mit Salzlösungen,mit kolloidalen Lösungen von Metallen usw». Auch
für Rohrerder,inebesondere, für Tiefenerder, die ohne Erdauehub in das Erdreich
ein--geschlagen werden,bzw.nur ein Bohrloch vom Durchmesser des
Erders
benötigen,gibt es Verfahren zur Verbesserung der elektrolytischen Leitfähigkeit
des Erdbodens. Hierbei werden Wasser,bzw. die Salz- oder kolloidalen Lösungen in
das Rohr eingefüllt aus dem sie durch seitliche Löcher in das Erdreich eindringen.
Weiterhin gibt es Verfahren für einzugrabende Erder.bei denen der Erdaushub vor
dem Wiedereinfüllen mit Metallspänen,Salzen oder dergl. vermischt wird,die bei ihrer
Zersetzung ebenfalls die elektrolytische Leitfähigkeit des Erdbodens erhöhen. It is known and also the subject of several inventions to reduce the expansion resistance of an earth electrode by improving the electrolytic conductivity of the soil. This is done by wetting the soil with water, soaking the soil with salt solutions, with colloidal solutions of metals, etc. ». There are also methods for improving the electrolytic conductivity of the ground for pipe earth rods, especially for deep earth rods that are hammered into the ground without excavation or only require a borehole the diameter of the earth rod. Here are water, or. the salt or colloidal solutions are poured into the pipe from which they penetrate through lateral holes in the soil. There are also methods for digging earth where the excavated earth is mixed with metal shavings, salts or the like before refilling, which also increase the electrolytic conductivity of the soil when they decompose.
Wie schon gesagt,dienen alle diese Verfahren ausschließlich zur Verbesserung
des Elektrolyten "Erdreich". Die Stromleitung im Letzteren findet überwiegend durch
Ionentransport statt. Dagegen findet die Stromleitung in,dem aus Metall,Graphit
oder dergl. festen Stoffen bestehenden Erder dtirch Elektronentransport statt(hlietallische
bzw. Elektronenleitung) Bei einem Erder.der in einem Erdreich eingesetzt ist, in
welchem a7-if die vorgenannte Weise die elektrolytische Leitfähigkeit verbessert
wurde,findet also der Übergang von Elektronen- zur Ionen-Leitung nach wie vor an
der Oberfläche des Erders statt. Wird ein solcher Erder in einem Gleichstromkreis
als Anode geschaltet,so tritt trotz des verringer' ten Ausbreitungswiderstandes
der gleiche Materialabtrag wie vorher ein.
Um nun einem in einem
Gleichstromkreie als Anode geschalteten Erder eine ausreichende Lebensdauer zu geben,
fertigt man ihn aus Materialien mit möglichßt gering-en Abtragverlusten(wie Siliciumeisen,Titan
mit Platinliberzug usw) oder man umgibt ihn,wie in der Praxis bekannt, mit festen
elektronenleitenden Stoffen (z.B. Koks,Graphit, Metallspähe,nicht wasserlösliche
Karbide und dergl.). Wesentlich hierbei ist.daß diese Stoffe um den zentral in das
Erdloch eingesetzten Erder herum fest eingestampft worden,aodaß die Stromleitung
vom eigentlichen Erder zu den Mlotoffen und auch in d#n Letzteren überwie,#end durch
Blektronentranport erfolgt. Der Übergang von Elektronentransport zu lonentransport
und damit der Materialabtrag wird hierbei an die Grenze zwischen dem :.'antel aus
Püllmaterial und den Erdreich verlagert. Das Volumen des Erdern wird also durch
die Ummantelil,ng mit elektronenleitenden Stoffen vergrößert und seine Standzeit
bei gleicher Beanspruchung verlängert. Durch die größere leitende Oberfläche wird
gleiegzeitig der Übergangewiderstand zwischen Erder und Erdreich verringert. Pür
die Herstellung solcher auf vorgenannte Weise ummantelten Erder sind jedoch we-Ite
Bohrlöcher erforderlich.deren Herstellung.besenders wenn es sich um Tiefenerde.r
handelt,zeitraubend.mit hohen Kosten verbunden und oft wegen Platzmangel nicht durchführbar
ist.
Zweck der-Erfindung ist nun eine %UMSAH hät-Cellung solcher
mit fester elektronehleitAüdää Atütteh Immantelter Erder. Hiehei wird wie folgt
weliählähi Der au± der ganzen Länge oder in einer gewühböhten Cne mit Löchern oder
Schlitzen versehene Rohrerdör Wird ih -
bekannter Weise in den Erdboden eingeschlagen
oder in ein enges Bohrloch vom Durchmesser des Rohrerders eingesetzt. Der Ro?rerder
kann dabei aus einen Stück böGehm oder aus mehreren Teilstücken zusammengesetzt
sein. Des
für die Ummantelung des Erders vorgesehene elek±rohönleitende Material
wird in feinkörnigem Zustand unt6r Zu-
satz geeigneter Bindemittel in eine
plastische bzw. breiige Konsistenz gebracht. Mittels einer Preßpumpe ( ähn-!ich
der Pumpen fIr Preßbeton ).eines mit*Preßluft beaufschlazten Zwischenbehälters oder
einer anderen EinrichtunF Fleicher Wirkung wird dann diese Masse unter Druck gesetzt
und in den hohlen Erder und von dort durch dessen seitliche iffnunzen in das Erdreich
eingepreßt. In der Zone dieser seitlichen löcher oder Schlitze wird das Erdreich
durch das eingepreßte Füllmaterial ( im weiteren als Preßmasse iezeichnet
) soweit verdrängt, bzw. durchdrungen,daß der Erder hier wie gewünscht von
einem elektronenleitenden Mantel umkleidet wird. (Abb. 1)
Als elektronenleitendes
festes Material in feinkörnigem Zustand könhen fdr das Einpressen die gleichen,Grundstoffe
verwendet werden wie für das Einfüllen und Einstampfen. J.3. feingemahlener KokspOraphil,Ruß,
Metall- und
Eisenpulver.Siliciumeisen sowie Karbide in feinkörniger
Form und dergl.) Als Bindemittel zur Herstellung der plastischen bzw. breiigen Konsistenz
der einzupressenden Lasse werden zweckmäßig Zusätze gewählt,die nach einer gewissen
Zeit aus-harten und dann nicht mehr wasserlöslich sind. Hierzu zählen Silikate.aushärtende
Harze, hydtauliehe Bindemittel und Bindemittel.wie sie für die chemische Festigung
von Erdböden üblich sind. We&ntlich ist.daß die Bindemittel so sparsam eingesetzt
werden, daß der galvanische Kontakt zwischen den einzelnen Körnchen festen leitenden
Materialaund damit die Elektronenleitfähigkeit erhalten bleibt. Dies ist gewährleistet,wenn
die ausgehärtete Preßmasse auch bei vollkommenen Entzug des freien Wassers leitfähig
bleibt. Etwaige-Nester nicht verdrängter Erde oder Steineg die nach Einpressen der
Masse innerhalb das so entstandenen Mantels verbleiben.haben auf die Funktion des
Erdermantels keinen Einfluß.As already said, all of these methods serve exclusively to improve the electrolyte "soil". The conduction of electricity in the latter takes place predominantly through ion transport. On the other hand, the current conduction takes place in the earth electrode, which is made of metal, graphite or similar solid substances, by means of electron transport (metallic or electron conduction) the transition from electron to ion conduction still takes place on the surface of the earth electrode. If such an earth electrode is connected as an anode in a direct current circuit, the same material erosion occurs as before, despite the reduced expansion resistance. In order to give an earth electrode connected as an anode in a direct current circuit, it is made of materials with the lowest possible removal losses (such as silicon iron, titanium with a platinum coating, etc.) or, as is known in practice, it is surrounded with solid electron-conducting materials Substances (e.g. coke, graphite, metal flakes, insoluble carbides and the like). What is essential here is that these substances are firmly tamped around the earth electrode inserted in the center of the earth hole, so that the current conduction from the actual earth electrode to the Mlotoffen and also in the latter is predominantly carried out by means of sheet metal transport. The transition from electron transport to ion transport and thus the material removal is shifted to the border between the:. The volume of the earth electrode is thus increased by the sheathing with electron-conducting substances and its service life is extended with the same load. Due to the larger conductive surface, the contact resistance between the earth and the ground is reduced at the same time. For the production of such earth electrodes encased in the above-mentioned manner, however, additional boreholes are required. The production of which, if it is deep earth, is time-consuming, associated with high costs and is often not feasible due to a lack of space. The purpose of the invention is now a% UMSAH hät-Cellung those with a solid electron-conductive Aüdää Atütteh Immantelter earth electrode. Hiehei is as follows weliählähi The au ± the whole length or in a gewühböhten Cne with holes or slots provided Rohrerdör If ih - known manner driven into the ground or inserted into a narrow hole on the diameter of Rohrerders. The rotor derailleur can be composed of one piece or of several parts. The electrically conductive material provided for the sheathing of the earth electrode is brought into a plastic or pulpy consistency in a fine-grained state with the addition of suitable binding agents. By means of a press pump ( similar to the pumps for press concrete), an intermediate container charged with compressed air or some other device with the same effect, this mass is then put under pressure and pressed into the hollow earth electrode and from there into the earth through its lateral nips. In the zone of these lateral holes or slots, the soil is displaced or penetrated by the pressed-in filler material ( hereinafter referred to as molding compound ) to such an extent that the earth electrode is encased here as desired by an electron-conducting jacket. (Fig. 1) As an electron-conducting solid material in a fine-grained state, the same basic materials can be used for pressing in as for filling and tamping. J.3. Finely ground KokspOraphil, carbon black, metal and iron powder, silicon iron and carbides in fine-grained form and the like) As a binding agent for the production of the plastic or pulpy consistency of the lass to be pressed in, additives are expediently selected, which harden after a certain time and then no longer are water soluble. These include silicates, hardening resins, hydraulic binders and binders such as are common for the chemical consolidation of soils. It is essential that the binders are used so sparingly that the galvanic contact between the individual grains of solid conductive material and thus the electronic conductivity is maintained. This is guaranteed if the hardened molding compound remains conductive even when the free water is completely withdrawn. Any nests of non-displaced earth or stones that remain within the resulting casing after the mass has been pressed in have no effect on the function of the earth casing.
Wird als Grundstoff für die Preßmasse Magnesium oder ein anderes in
der Spannungsreihe stark negativ liegendes Material verwendet.so können nach dem
Verfahren gemäß der Erfindung auch 11.Aktivanoden't für den Korrosionsschutz
( die bekanntlich ohne äußere Stromquelle arbeiten ) hergestellt werden.If the base material for the molding compound is magnesium or another material that is strongly negative in the voltage series, the method according to the invention can also be used to produce 11. active anodes for corrosion protection ( which, as is well known, work without an external power source ) .
Bei Verwendung der nach vorbesehriebener Erfindung hergestellten Erder
als Blitzschutzerder oder als Berührungeschutz- und Betriebserder für Wechselstrom
kann der
Anschluß der Erdleitung wie üblich am oberen Ende des Erders
erfolgen. Bei Erdern,die in einem Gleichstromkreis als Anode geschaltet sind (z.B.
für Korrosionsschutz) wird das obere Ende des Rohrerders,welches nicht mit einem
Mantel umpreßt ist,nach kurzer Zeit durch hiaterialabtrag zersetzt sein. DaiRit
wäre die Verbindung zu dem tiefer liegendenmit einem #,fantel umpreßten Teil des
Rohrerders unterbrochen. Es ist deshalb zweckmäßig, an diesem später zu ummantelnden
Teil des Rohrerders vor dessen Einbringen in das Erdreich außen eine Leitung anzuschließen
und diese isoliert nach oben zu füh-
ren. (Abb. 2) Diese Leitung
1 dient hierbei nicht als Erder sondern ist nur die isolierte Zuleitung für
denselben (Erdungsleitung). Anstatt einer äußeren isolierten Anschlußleitung kann
der korrosionssichere Anschluß für einen gemäß der Erfindu-ng hergestellten Gleichstromerder
durch einhängen einer Elektrode (ajas Graphit,Eisen,Siliciumeinen oder dergl.) in
den Rohrerder hergestellt werden. Die Elektrode 2 wird hierzu vor dem Einpressen
der Preßmasse an einer isolierten Anschlußleitung 3 in die Zone der späteren
Ummantelung des Erders eingehängt. Der elektrische Kontakt zwischen Elektrode und
Rohrerder wird dann später durch die eingepreßte Preßmasse hergestellt. (Abb.
3)
gine weitere,'aMöglichkeitieinen #,ärn , äß der
hergestellten Gleichätrömeräer kotr'osiöhäeiöher anzü->
sähließen,besteht darin,daß der äberA #ä11 des hoht-
erderS,soweit er nicht mit der Ptedmääse ummantelt ref-
den soll,gepenüber dem Erdr'eich isoliert v-ird.(--.#.d##",ich
teilweise Verwendung von k-a-ists#offisiolierten Stähl-
rohr) (Abb. 4) Die Verbinduhgästelle zWischen dem iso-
lierten 'Beil des Rohrerders 4 und der isolierten _Prdunrs-
leitunF 5 muß dabei gleic.h.falls isoliert #--erden.
When using the earth electrode manufactured according to the present invention as lightning protection earth or as contact protection and operating earth for alternating current, the connection of the earth line can be made as usual at the upper end of the earth electrode. In the case of earth electrodes that are connected as an anode in a direct current circuit (e.g. for corrosion protection), the upper end of the pipe earth electrode, which is not encased with a jacket, will be decomposed after a short time due to material removal. DaiRit would interrupt the connection to the lower lying part of the pipe earth which is pressed around with a #, fantel. It is therefore advisable to the outside to be connected to this later to be sheathed part of the Rohrerders prior to its introduction into the soil line and isolating upward to leadership ren. (Fig. 2) This line 1 does not serves as a ground electrode but is only the isolated supply line for the same (grounding line). Instead of an externally insulated connection line, the corrosion-proof connection for a direct current electrode manufactured according to the invention can be made by hanging an electrode (ajas graphite, iron, silicon wire or the like) in the pipe earth electrode. For this purpose, the electrode 2 is hung on an insulated connecting line 3 in the zone of the later sheathing of the earth electrode before the molding compound is pressed in. The electrical contact between the electrode and the pipe earth electrode is then made later by the pressed-in molding compound. (Fig. 3) gine more, 'a possibility a #, arn , according to the
Produced Co-Romans kotr'osiöhäher aufzü->
the fact that the upper A # ä11 of the high-
earth, as far as it is not covered with the Ptedmäse ref-
den shall be isolated over the earth. (-. #. d ## ", i
partial use of ka-ists # off-insulated steel
pipe) (Fig. 4) The connection point between the iso-
lated 'hatchet of the pipe earth electrode 4 and the isolated _Prdunrs-
Line 5 must also be isolated # - ground.