RU2101388C1

RU2101388C1 - Anode grounding conductor

Info

Publication number: RU2101388C1
Application number: RU96105438A
Authority: RU
Inventors: К.И. Крыщенко; В.Н. Дзегиленок; А.Б. Нейланд
Original assignee: Крыщенко Константин Иванович; Дзегиленок Вадим Николаевич; Нейланд Анатолий Борисович
Priority date: 1996-03-20
Filing date: 1996-03-20
Publication date: 1998-01-10

Abstract

FIELD: corrosion protection. SUBSTANCE: invention relates to cathode protection of objects against corrosion and electrochemical treatment of soils, sludges, and other disperse systems in order to remove impurities and to change salt content, moisture, strength, and other properties. Apparatus of invention contains current terminals and in-series connected electrodes, each being made in the form of concentrically arranged cable, thin-wall titanium casing with outside catalytic coating, contact sockets, and also hermetic connection of casing ends with cable. Tightness of connection is provided by squeezing, and electrical contact of casing with socket is provided by contact welding. Free internal cavities of casing are filled with insulator compound. On the surface of casing- socket contact, layer of copper or other metal may be locally laid using friction application technique. Above catalyst layer, the one with electron or hole conduction may be applied. Casing of grounding conductor can be also executed of steel to be used as cathode. EFFECT: enhanced corrosion protection efficiency. 6 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к катодной защите объектов от коррозии и электрохимической обработке почв, илов и др. увлажненных дисперсных сред, в целях очистки от загрязнений, а также для изменения солесодержания, влажности, прочности и др. свойств. Объектом изобретения является один из основных рабочих органов, в наибольшей мере подверженных износу, в физико-химических процессах электродиализа, электроосмоса и электрофореза, которые могут найти широкое применение, в частности для очистки илов, почв и др. объектов от загрязнений (например, для регенерации ила, используемого для очистки воды на городских станциях водоснабжения). The invention relates to cathodic protection of objects from corrosion and electrochemical treatment of soils, silts and other moist dispersed media, in order to clean from pollution, as well as to change the salt content, humidity, strength and other properties. The object of the invention is one of the main working bodies, the most susceptible to wear, in the physicochemical processes of electrodialysis, electroosmosis and electrophoresis, which can be widely used, in particular for cleaning silts, soils and other objects from pollution (for example, for regeneration sludge used for water purification at urban water supply stations).

Известен анодный заземлитель по [1] содержащий токоввод и последовательно соединенные электроды, каждый из которых выполнен в виде концентрично расположенных стержня и металлического корпуса, пространство между которыми заполнено электропроводным материалом. Known anode ground electrode according to [1] containing a current lead and serially connected electrodes, each of which is made in the form of a concentric rod and a metal housing, the space between which is filled with electrically conductive material.

Недостаток анода по [1] быстрое растворение анодного материала в агрессивных средах. The lack of anode according to [1] the rapid dissolution of the anode material in aggressive environments.

В качестве прототипа использован анодный заземлитель по [2] в котором титановый пустотелый корпус, покрытый снаружи и изнутри специальным катализатором, соединен с коаксиальным кабелем путем обжима втулок на концах корпуса и по длине анода (в связи с ненадежностью обжимного контакта с пленкообразующим каталитическим материалом, этот контакт многократно дублируют). As a prototype, an anode ground electrode according to [2] is used in which a titanium hollow body coated with a special catalyst on the outside and inside is connected to a coaxial cable by crimping the bushings at the ends of the housing and along the length of the anode (due to the unreliability of the crimping contact with the film-forming catalytic material, this contact is duplicated many times).

Недостатки прототипа следующие: для обеспечения долговечности и требуемой электропроводности анода (титан или тантал металлы, стойкие к агрессивным средам, вместе с тем относятся к пленкообразующим материалам, окислы которых не электропроводны) всю поверхность корпуса как внутреннюю, так и внешнюю покрывают слоем катализатора из анодноактивного нерастворимого материала (двуокись рутения, соединения иридия и др. металлов). Этот дорогостоящий материал на внутреннюю поверхность корпуса прототипа наносится избыточно, т.к. он необходим только в местах обжима втулок, находящихся внутри корпуса, что определено способом осуществления электрического контакта в устройстве. При этом любая разгерметизация корпуса за счет коррозии, из-за температурных колебаний, механических повреждений и др. причин, приведет к снижению сроков службы анода и к загрязнению окружающей среды за чет коррозии кабеля, во избежание чего требуется увеличение толщины титанового или танталового корпуса. The disadvantages of the prototype are as follows: to ensure the durability and the required electrical conductivity of the anode (titanium or tantalum metals that are resistant to aggressive media, at the same time belong to film-forming materials whose oxides are not electrically conductive), the entire surface of the housing, both internal and external, is coated with a catalyst layer of anodically active insoluble material (ruthenium dioxide, compounds of iridium and other metals). This expensive material is applied excessively to the inner surface of the prototype body, as it is necessary only in places of crimping the bushings located inside the housing, which is determined by the method of making electrical contact in the device. Moreover, any depressurization of the casing due to corrosion, due to temperature fluctuations, mechanical damage, and other reasons, will lead to a decrease in the service life of the anode and environmental pollution due to corrosion of the cable, to avoid which an increase in the thickness of the titanium or tantalum casing is required.

Для устранения отмеченных недостатков [1] и [2] предлагается наносить катализатор только на наружную поверхность корпуса, электрический контакт внутренней поверхности со втулкой осуществлять контактной сваркой, а внутренние свободные полости корпуса заполнять изоляционным компаундом; на поверхность контакта титанового корпуса со втулкой может быть нанесен слой меди или др. электропроводного материала методом фрикционного нанесения; поверх слоя катализатора может быть нанесен слой металла или др. проводника с электронной или дырчатой проводимостью (например, магнетит, полимербетон с высоким содержанием графита и др.); при использовании предлагаемого заземлителя в качестве катода его корпус может изготавливаться из стали. To eliminate the noted drawbacks [1] and [2], it is proposed to apply the catalyst only on the outer surface of the housing, carry out electrical contact of the inner surface with the sleeve by contact welding, and fill the internal free cavities of the housing with an insulating compound; a layer of copper or other electrically conductive material can be applied to the contact surface of the titanium case with the sleeve by friction deposition; a layer of metal or other conductor with electronic or hole conductivity (for example, magnetite, polymer concrete with a high content of graphite, etc.) can be applied on top of the catalyst layer; when using the proposed ground electrode as a cathode, its housing can be made of steel.

Устройство иллюстрируется чертежом, на котором в круге 1 изображен ввод кабеля, на который нанизаны как бусы линейные (в кругах 2 и 3) и концевой (в круге 4) электроды. Каждый электрод состоит из титанового или танталового тонкостенного корпуса 5, покрытого снаружи катализатором (двуокись рутения или др. ) 6 для обеспечения электрической проводимости от корпуса 5 к электропроводной засыпке 7 (кокс, активированный уголь или др.), удерживаемой водопроницаемой тканью 8 внутри перфорированной гибкой обсадной трубы (рукава) 9. Поверх катализатора для увеличения срока службы и снижения расхода драгметаллов наносится слой проводника, стойкого к условиям работы. Жила 10 кабеля из медной луженой крученой проволоки имеет электрическую и химически стойкую изоляции соответственно 11 и 12. Непосредственно на жиле 10 установлена путем обжима разрезная втулка 13. Свободное пространство между наружной поверхностью кабеля и корпусом 5 заполнено изоляционным компаундом (герметиком) 14, устойчивым к агрессивным средам. Снаружи корпуса 5 установлено обжимное кольцо 15. Электрический контакт между корпусом 5 и втулкой 13 обеспечивается контактной сваркой 16, которую производят пропуском тока с соответствующими параметрами от жилы кабеля 10 к корпусу 5 после обжатия кольца 15, а место контакта торцовой части корпуса 5 обжимным кольцом 17, а торец анодного заземлителя закрывают путем обжима заглушки 18 после заполнения свободных полостей корпуса 5 изоляционным компаундом 14. При этом втулка 13 пропускает сквозь себя компаунд по сквозным пазам 19. The device is illustrated by a drawing, in which circle 1 shows the cable entry onto which linear (in circles 2 and 3) and end (in circle 4) electrodes are strung as beads. Each electrode consists of a titanium or tantalum thin-walled body 5, coated on the outside with a catalyst (ruthenium dioxide or others) 6 to provide electrical conductivity from the body 5 to the electrically conductive backfill 7 (coke, activated carbon, etc.), held by a permeable flexible fabric 8 inside a perforated flexible casing pipe (sleeve) 9. On top of the catalyst, to increase the service life and reduce the consumption of precious metals, a layer of a conductor resistant to operating conditions is applied. The core 10 of the cable made of tinned copper twisted wire has electrical and chemical resistant insulation, respectively 11 and 12. Directly on the core 10 is installed by crimping the split sleeve 13. The free space between the outer surface of the cable and the housing 5 is filled with an insulating compound (sealant) 14, resistant to aggressive Wednesdays. A crimp ring 15 is installed outside the housing 5. Electrical contact between the housing 5 and the sleeve 13 is provided by resistance welding 16, which is produced by passing current with the appropriate parameters from the cable core 10 to the housing 5 after crimping the ring 15, and the contact point of the end part of the housing 5 with the crimping ring 17 and the end face of the anode ground electrode is closed by crimping the plug 18 after filling the free cavities of the housing 5 with the insulating compound 14. In this case, the sleeve 13 passes the compound through the grooves 19 through it.

Вместо слоя катализатора внутри поверхности корпуса 5 (на места контакта втулок 13 с корпусом 5) может быть нанесен слой меди или др. электропроводного материала методом фрикционного нанесения. Для этого соответствующий пояс корпуса очищают щеткой, состоящей из стальных и медных проволок. При этом стальные проволочки делают царапины на поверхности корпуса, которые заполняются металлом мягких проволочек (медью). Таким образом получают электропроводный слой, защищающий титан от окисной пленки, достаточный для обеспечения электрического контакта как обжимом, так и контактной сваркой. Instead of a catalyst layer inside the surface of the housing 5 (at the contact points of the bushings 13 with the housing 5), a layer of copper or other electrically conductive material can be applied by friction deposition. For this, the corresponding belt of the body is cleaned with a brush consisting of steel and copper wires. At the same time, steel wires make scratches on the surface of the body, which are filled with metal of soft wires (copper). Thus, an electrically conductive layer is obtained that protects titanium from the oxide film, sufficient to provide electrical contact with both crimping and resistance welding.

Для использования заземлителя в качестве катода в системах обработки дисперсных сред корпус может быть выполнен из стали. На наружную поверхность корпуса наносят слой проводника с электронной или дырчатой проводимостью. Дополнительно в любом варианте исполнения заземлителя для увеличения поверхности электрода и фиксации из обрабатываемой среды примесей заземлитель помещают в гибкую перфорированную обсадную трубу с большой поверхностью пор, заполненную пористым углеродным материалом. В процессе эксплуатации при необходимости этой слой смачивают водой. To use the ground electrode as a cathode in dispersed media processing systems, the housing can be made of steel. A conductor layer with electronic or hole conductivity is applied to the outer surface of the housing. Additionally, in any embodiment of the ground electrode, in order to increase the electrode surface and fix impurities from the treated medium, the ground electrode is placed in a flexible perforated casing pipe with a large pore surface filled with porous carbon material. During operation, if necessary, this layer is wetted with water.

Работает устройство следующим образом. The device operates as follows.

Электрический ток, поступая с ввода 1 от жилы 10 кабеля, защищенной электрической 11 химически стойкой 12 изоляциями, идет на втулку 13 и через нее по сварке 16 на корпус 5 электродов-заземлителей 2, 3 и 4. Благодаря катализатору 6 электрический ток выходит со всей поверхности корпуса 5 в электропроводную засыпку 7, с которой может идти по жидкости через водопроницаемую ткань 8 и перфорированные стенки трубы (рукава) 9. При этом внутренние полости электродов защищены в случае разрушения корпуса изоляционным компаундом 14, проникающим и за втулки 13 по пазам 19, до обжатия колец 15, 17 и 18. The electric current coming from the input 1 from the cable core 10, which is protected by an 11 chemically resistant 12 insulation, goes to the sleeve 13 and through welding 16 to the body 5 of the ground electrodes 2, 3 and 4. Thanks to the catalyst 6, the electric current leaves the surface of the housing 5 into an electrically conductive filling 7, with which it can flow through the liquid through a permeable fabric 8 and perforated walls of the pipe (sleeve) 9. In this case, the internal cavities of the electrodes are protected in case of destruction of the housing by the insulating compound 14, penetrating behind the bushings 13 by pa Deputy 19, before crimping rings 15, 17 and 18.

Новая совокупность существенных признаков проявляет новый технический эффект, а именно позволяет в условиях недоступности электрических сопряжений корпуса и кабеля обеспечить надежный электрический контакт, экономию дорогого катализатора, а также повысить надежность и производительность электродов, использовать их в принципиально новых технологиях многократного мобильного использования, когда электроды в виде намотанных на катушки труб разворачивают, например, на зараженной местности и проводят ее очистку, после чего увозят на другие территории. The new set of essential features exhibits a new technical effect, namely, in the conditions of inaccessibility of the electrical connections of the housing and cable, it is possible to ensure reliable electrical contact, save expensive catalyst, as well as increase the reliability and performance of electrodes, use them in fundamentally new technologies for multiple mobile use, when the electrodes are in the form of pipes wound on coils, they are deployed, for example, in an infected area and cleaned, after which they are taken away to others Gia territory.

Использование предлагаемого устройства позволяет значительно сократить время обработки сред, уменьшить капитальные затраты, исключить загрязнение и заражение окружающей среды в процессе катодной защиты, увеличить ресурс работы установок. Using the proposed device can significantly reduce the processing time of the media, reduce capital costs, eliminate environmental pollution and contamination during cathodic protection, increase the service life of the plants.

Раскрывая признак ".поверх катализатора наносят слой материала.", отметим, что это можно выполнять гальваническим путем (например, магнетит) путем засыпки графита, кокса и др. материала с последующей обвязкой, путем обмазки отверждающейся бетонной или др. тестообразной массой со стальной, медной и др. стружкой. Opening the sign “. A layer of material is applied on top of the catalyst.”, We note that this can be done galvanically (for example, magnetite) by backfilling graphite, coke and other material with subsequent strapping, by coating with a cured concrete or other pasty mass with steel, copper and other shavings.

Claims

1. Anode ground electrode containing a current lead, concentrically arranged cable, a housing with a catalytic coating and a contact sleeve, moreover, the connection of the ends of the housing with the cable is sealed, characterized in that the catalytic coating is made only on the outer surface of the housing, the connection of the inner surface of the housing with the sleeve is made contact welding, and the free internal cavity of the titanium case is filled with an insulating compound.

2. The earthing switch according to claim 1, characterized in that in the place of contact of the housing with the contact sleeve is made by the method of friction deposition of a metal layer.

3. The earthing switch according to claim 2, characterized in that copper is used as the metal.

4. The earthing switch according to claim 1, characterized in that on the outer side of the catalytic coating is a layer of material with electronic or hole conductivity.

5. The earthing switch according to claim 1, characterized in that the housing is made of titanium.

6. The earthing switch according to claim 1, characterized in that the housing is made of steel.