DE3132321C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine rohrförmige Anode für den kathodischen Korrosionsschutz mit zumindest einem isolierten Anschlußkabel und einem Stromverteiler zwischen Anschlußkabel und Anode.

Derartige Anoden dienen dazu, metallische Konstruktionen, die sich in elektrisch leitenden Medien befinden, elektrochemisch gegen Korrosion zu schützen. Das Prinzip dieses Schutzes besteht darin, einen Gleichstrom von einer Anode durch den Elektrolyt, z. B. den Erdboden, in Richtung auf die zu schützende Konstruktion fließen zu lassen. Dieser aufgedrückte Schutzstrom muß dem an der Oberfläche der metallischen Konstruktion entstehenden Korrosionsstrom entgegengerichtet und größer als dieser sein. Der Schutzstrom kann entweder durch elektrochemische Zersetzung eines unedleren Metalles, einer sog. Opferanode, oder von einer mit Gleichstrom gespeisten sog. Fremdstromanode dem zu schützenden Objekt zugeführt werden. Auch die Fremdstromanode unterliegt einem ständigen Abtragungsverlust, der von der Stärke des eingespeisten Gleichstromes und von dem Werkstoff der Anode abhängig ist.

Für Fremdstromanoden wird bevorzugt 15%iges Silizium- Gußeisen verwandt, bei dem die Abtragungsverluste verhältnismäßig gering sind. Dieses Silizium-Gußeisen kann mit anderen Metallen, beispielsweise Chrom oder Molybdän, legiert werden, wenn Beständigkeit gegen besondere Medien gewünscht wird. Nachteilig an dem Silizium-Gußeisen ist jedoch seine schlechte Bearbeitbarkeit. So läßt sich dieser Werkstoff nicht sicher löten, schweißen oder mechanisch bearbeiten. Deshalb ist das Anbringen des oder der Anschlußkabel mit Schwierigkeiten verbunden.

Die Eintrittsstelle des Anschlußkabels in die Anode ist in einem salzhaltigen Elektrolyt besonderen Belastungen ausgesetzt, da beim Betrieb aggressives Chlorgas entsteht. Wenn sich die Anode in einem flüssigen Medium befindet, perlt das Chlorgas an der stabförmigen Anode entlang bis zum Anodenkopf, wo es sich sammelt und dann am Anschlußkabel entlangzieht. Liegt die Anode aber im Meeresschlick, kann das Chlorgas nicht abziehen. Es entsteht ein Gaspuffer, der den Übergangswiderstand erhöht; der pH-Wert sinkt bis auf Null, so daß Anode, Anodenkopf und Anschlußkabel extremen Beanspruchungen ausgesetzt sind.

In DE-OS 25 16 571 ist eine rohrförmige Anode für kathodischen Schutz beschrieben, bei der eine Bleiplatte in dem Anodenkörper mit Übermaß eingekeilt und verstemmt bzw. festgerammt wird. Die Bleiplatte erstreckt sich in Querrichtung des Anodenkörpers. Auch ist in GB-PS 12 09 479 eine Anode für kathodischen Schutz beschrieben, bei der innerhalb der Anode das freigelegte Kabel angeordnet wird, und anschließend wird Blei oder anderes elektrisch leitfähiges, schmelzbares Material geschmolzen und in einen ausgeschnittenen Teil einer Aussparung gegossen, so daß bei Verfestigung des Bleies bei Abkühlung ein etwa ovaler Bleipflock in dem ausgeschnittenen Teil entsteht, dessen Länge im Vergleich zu der Gesamtlänge der Anode gering ist.

Diese bekannten Bleiplattenkontaktierungen haben insbesondere die folgenden Nachteile:

Es wird nur ein recht geringer Kontaktbereich gebildet, der sich nicht über die weitgehend gesamte Nutzlänge der Anode erstreckt. Auch besteht die Gefahr der Durchbiegung einer Bleiplatte vor dem Harzvergießen, denn Blei ist plastisch, und es ist bei Auftreten unzureichender Kontaktierung und bei den Normalfall übersteigenden Strombelastungen mit einem Anodenausfall zu rechnen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Übergang des Stromes von dem Anschlußkabel zu der Anode wesentlich zu verbessern und eine Anode größerer Lebensdauer zu schaffen. Der Abtragungsverlust soll gering sein und die Abtragung selbst möglichst gleichmäßig und vollständig erfolgen. Dabei ist ein geringer Stromverbrauch wünschenswert.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß bei einer rohrförmigen Anode der eingangs bezeichneten Art der Stromverteiler als Flachstab ausgebildet ist, der sich in Längsrichtung der Anode erstreckt, und dessen Längskante in eine Aussparung der Innenwand der Anode eingreift. Hierdurch wird erreicht, daß über einen weit größeren Längenbereich die bestmögliche Stromverteilung besteht und dadurch die Lebensdauer der Anode erheblich verbessert wird. Auch entfallen in vorteilhafter Weise die beschriebenen Kontaktprobleme.

Mit dem Stromverteiler sind dabei ein oder mehrere Anschlußkabel verbunden. Wenn die Anode aus Silizium-Gußeisen und der Stromverteiler aus Stahl besteht, hat letzterer einen wesentlich geringeren spezifischen elektrischen Widerstand. Dadurch bewirkt der Stromverteiler auf der gesamten Oberfläche der Anode eine gleichmäßige, ausgezeichnete Stromverteilung. Dies hat einen wesentlich geringeren Abtragungsverlust zur Folge, so daß die Lebensdauer der Anode entsprechend erhöht wird.

Das Problem der Verbindung des Anschlußkabels mit der Anode aus Silizium-Gußeisen wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der oder die Stromverteiler in die Innenwand der Anode eingegossen werden. Auf diese Weise braucht das Anschlußkabel nicht mit dem Silizium-Gußeisen selbst verbunden zu werden, da die Verbindung mit dem Stromverteiler erfolgt, welcher aus einem für die Verbindung günstigeren Werkstoff besteht.

Keineswegs ist die Erfindung aber auf Anoden beschränkt, die aus Silizium-Gußeisen bestehen. So ist es beispielsweise möglich, Anoden auch durch Sintern herzustellen, die aus Ferrosilizium oder Magnetit bestehen.

Der Stromverteiler kann als Flachstab ausgebildet sein, dessen Längskanten in die Innenwand des Rohres eingegossen sind. Mehrere Stromverteiler können beispielsweise parallel zueinander in die Innenwand der Anode eingearbeitet sein. In weiterer Ausgestaltung des Stromverteilers kann der Flachstab mit Ausnehmungen versehen und vorzugsweise zumindest an seinen beiden Enden Querverbindungen zwischen den beiden Längskanten aufweisen. So können sich also an den Enden Querstäbe befinden, die auch über die gesamte Länge des Flachstabes angeordnet sein können, so daß ein Flachstab etwa leiterförmig ausgestaltet ist.

Die beiden Anschlußleitungen des oder der Anschlußkabel können dann vorzugsweise mit den Querverbindungen zumindest an dem einen bzw. anderen Ende der Anode verbunden sein. Dies bewirkt eine ausgezeichnete, gleichmäßige Verteilung des Stromes über die gesamte Länge der Anode. Bei einer Stromversorgung mit je einem Anschlußkabel an den beiden Enden der Anode kann gemäß der Erfindung jeweils eine Anschlußleitung zumindest mit der Querverbindung an dem jeweiligen Ende der Anode verbunden sein. In beiden Fällen wird eine Verbesserung der Stromverteilung noch dadurch erreicht, daß an mehreren Stellen, beispielsweise Querverbindungen, Anschlußleitungen angelötet werden.

Eine besonders gute Verbindung mit einer Anode aus Silizium-Gußeisen entsteht bei der Verwendung eines Stromverteilers aus verzinktem Flachstahl. Zum Eingießen in die Rohrwand ist dessen Breite größer als der Innendurchmesser und kleiner als der Außendurchmesser des Rohres.

Die Wirksamkeit der Anode kann dadurch deutlich gesteigert werden, daß die Oberfläche, nämlich die Außenseite der Anode, gemäß der Erfindung Erhebungen und/oder Vertiefungen aufweist. Diese Maßnahme bewirkt eine deutliche Vergrößerung der Oberfläche. Wenn in die Anode als Stromverteiler beispielsweise Flachstahl eingegossen wird, werden zweckmäßig zur Vergrößerung der Oberfläche über den Längskanten des Flachstahles Wülste vorgesehen, bei mehreren Stromverteilern in entsprechender Vielzahl.

Mehrere Stromverteiler können überdies in vielfältiger Weise miteinander vereint sein, beispielsweise gerippeförmig.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Innenraum der Anode, in dem sich ein oder mehrere Stromverteiler befinden, mit einer gegen Feuchtigkeit dichtenden und elektrisch isolierenden Vergußmasse, beispielsweise Bitumen, verfüllt sein. Diese Verfüllung bewirkt, daß bei einer ungleichmäßigen Abtragung der Anode an einer oder mehreren Stellen die Verbindungen der Anschlußkabel geschützt bleiben. Die Anlötung der Anschlußleitungen an mehreren Stellen der Stromverteiler verbessert diese Wirkung noch. Dadurch ist ein nahezu vollständiger Aufbrauch der Anode gesichert.

Als weitere Maßnahme können im Bereich der Enden der Anode Verschlußscheiben aus Kunststoff, beispielsweise aus Styropor, angeordnet sein. Diese Verschlußscheiben können im Abstand der Enden innerhalb der Anode angeordnet sein, wobei der Innenraum bis zu den Enden mit einer Vergußmasse, beispielsweise Epoxydharz, verfüllt ist.

Bei einer hängenden Befestigung der Anode in einem flüssigen Elektrolyt oder als Tiefenerder im Erdboden kann gemäß der Erfindung vorgesehen werden, daß zumindest an einem Ende der Anode ein Halteteil, wie Rohrstück, Stab od. dgl., aus Kunststoff angeordnet, beispielsweise mit dem Epoxydharz vergossen ist, wobei das Halteteil über das Ende der Anode hervorsteht und in diesem Bereich eine Befestigungsvorrichtung für die Anode aufweist. Diese Maßnahme dient einerseits zur Zugentlastung des Anschlußkabels. Andererseits wird hierdurch eine waagerechte Aufhängung an beiden Enden der Anode möglich. Dies hat bei einem Betrieb in Meerwasser den Vorteil, daß das entstehende Chlorgas sich über die gesamte Länge der Anode verteilt und Kabel sowie Anschlußstelle geringeren Mengen von Chlorgas ausgesetzt sind. Hierdurch wird ebenfalls eine größere Lebensdauer der Anode möglich. Das Halteteil, seine Befestigung in der Anode sowie die Befestigungsvorrichtung für die Anode selbst können in unterschiedlicher Weise ausgestaltet werden, ohne daß dabei der Erfindungsgedanke verlassen wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einiger die Erfindung nicht beschränkender Ausführungsbeispiele, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird. Es zeigen

Fig. 1 eine Anode im Längsschnitt mit einem Anschlußkabel,

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß Linie II-II der Fig. 1 und

Fig. 3 eine Anode im Längsschnitt mit zwei Anschlußkabeln und Aufhängevorrichtung.

Gemäß Fig. 1 erstreckt sich in Längsrichtung einer Anode 11 ein Stromverteiler 12. Dieser besteht aus verzinktem Flachstahl und ist in die Innenwand der Anode 11 aus Silizium- Gußeisen eingegossen. Der Stromverteiler 12 ist als Flachstab ausgebildet, dessen Längskanten sich in der Innenwand der Anode 11 befinden. Weiterhin ist der Stromverteiler dergestalt mit Ausnehmungen versehen, daß sich zumindest an seinen beiden Enden Querverbindungen 13 befinden. Ein Anschlußkabel 14 enthält zwei Anschlußleitungen 15 und 16, die mit den Querverbindungen 13 an den Enden der Anode 11 verbunden sind.

Der Innenraum der Anode 11 ist im Bereich des Stromverteilers 12 mit einer gegen Feuchtigkeit dichtenden und elektrisch isolierenden Vergußmasse 17 verfüllt, die aus Bitumen besteht. Im Bereich der beiden Enden der Anode 11 ist je eine Verschlußscheibe 18 aus Styropor angeordnet. Die Verschlußscheiben 18 befinden sich im Abstand der Enden innerhalb der Anode 11, und der Innenraum bis zu den beiden Enden ist mit einer Vergußmasse 19 aus Epoxydharz verfüllt.

Aus Fig. 2 wird ersichtlich, daß die Außenseite der Anode 11 Erhebungen aufweist. Diese verlaufen sowohl über den Längskanten des Stromverteilers 13 als Wülste 20, als auch hierzu um jeweils 90° versetzt.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 sind zwei Anschlußkabel 21 und 22 vorhanden, die über Anschlußleitungen 26 und 27 mit dem Stromverteiler 12 in Verbindung stehen. An beiden Enden der Anode 11 sind Rohrstücke 23 aus Kunststoff angeordnet. Diese sind mit der Vergußmasse 19 aus Epoxydharz vergossen. Dabei stehen die Rohrstücke 23 über die Enden der Anode 11 hervor und weisen in diesem Bereich eine Befestigungsvorrichtung für die Anode 11 auf. Die Befestigungsvorrichtung besteht im dargestellten Beispiel daraus, daß Halteseile 24 durch Öffnungen 25 in den Rohrstücken 23 verlaufen. Dadurch ist eine waagerechte Aufhängung der Anode 11 möglich. Zahlreiche andere Aufhängevorrichtungen liegen im Rahmen der Erfindung.

Claims (14)

1. Rohrförmige Anode für den kathodischen Korrosionsschutz mit zumindest einem isolierten Anschlußkabel und einem Stromverteiler zwischen Anschlußkabel und Anode, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromverteiler (12) als Flachstab ausgebildet ist, der sich in Längsrichtung der Anode (11) erstreckt und dessen Längskante in eine Aussparung der Innenwand der Anode (11) eingreift.

2. Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (11) aus Silizium-Gußeisen besteht, in deren Innenwand der Stromverteiler (12) eingegossen ist.

3. Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (11) durch Sintern hergestellt ist.

4. Anode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flachstab mit Ausnehmungen versehen ist und zumindest an seinen beiden Enden Querverbindungen (13) zwischen den beiden Längskanten aufweist.

5. Anode nach Anspruch 4 mit einem Anschlußkabel (14), dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anschlußleitungen (15, 16) mit den Querverbindungen (13) zumindest an dem einen bzw. anderen Ende der Anode (11) verbunden sind.

6. Anode nach Anspruch 4 mit zwei Anschlußkabeln (21, 22), dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Anschlußleitung (26, 27) mit den Querverbindungen (13) zumindest an den Enden der Anode (11) verbunden ist.

7. Anode nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromverteiler (12) aus verzinktem Flachstahl besteht, dessen Breite größer als der Abstand innerhalb der Anode (11) ist.

8. Anode nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite der Anode (11) Erhebungen und/oder Vertiefungen aufweist.

9. Anode nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest über den Längskanten des Stromverteilers (12) Wülste (20) verlaufen.

10. Anode nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Stromverteiler (12) gerippeförmig miteinander vereint sind.

11. Anode nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum mit einer gegen Feuchtigkeit dichtenden und elektrisch isolierenden Vergußmasse (17) verfüllt ist.

12. Anode nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Enden der Anode (11) Verschlußscheiben (18) aus Kunststoff angeordnet sind.

13. Anode nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußscheiben (18) im Abstand von den Enden innerhalb der Anode (11) angeordnet sind und der Innenraum bis zu den beiden Enden mit einer Vergußmasse (19) verfüllt ist.

14. Anode nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest an einem Ende der Anode (11) ein Halteteil (23) aus Kunststoff angeordnet ist, wobei das Halteteil (23) über das Ende der Anode (11) hervorsteht und in diesem Bereich eine Befestigungsvorrichtung (Halteseile (24), Öffnungen (25)) für die Anode (11) aufweist.