RU2333293C2 - Anode earthing electrode - Google Patents
Anode earthing electrode Download PDFInfo
- Publication number
- RU2333293C2 RU2333293C2 RU2006134155/02A RU2006134155A RU2333293C2 RU 2333293 C2 RU2333293 C2 RU 2333293C2 RU 2006134155/02 A RU2006134155/02 A RU 2006134155/02A RU 2006134155 A RU2006134155 A RU 2006134155A RU 2333293 C2 RU2333293 C2 RU 2333293C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- compound
- anode
- insulation
- connecting wire
- Prior art date
Links
Landscapes
- Fuses (AREA)
- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
- Prevention Of Electric Corrosion (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к катодной защите подземных сооружений от коррозии и передаче электроэнергии постоянного тока по системе "провод-земля", а именно к заземляющим устройствам постоянного тока, и найдет применение во многих отраслях промышленности.The invention relates to cathodic protection of underground structures against corrosion and direct-current electric power transmission through the wire-to-ground system, namely to direct-current grounding devices, and will find application in many industries.
Известен анодный заземлитель, содержащий электрод из малорастворимого материала, контактный узел (токоввод), выполненный в торцевом отверстии электрода, и размещенную частично в электроде и контактном узле закладную трубку, в которую зачеканен клином соединительный провод. Внешняя поверхность электрода и зона контактного узла залиты компаундом. В контактный узел введен эластичный вкладыш, окружающий конец соединительного провода и место соединения жилы провода с закладной трубкой. Между вкладышем и проводом и между вкладышем и закладной трубкой размещены обтюраторы (центраторы). На соединительный провод в зоне его выхода из компаунда надета полимерная втулка. Эластичный вкладыш служит, по мнению авторов изобретения, для компенсации температурных напряжений в компаунде, что предотвращает отслаивание компаунда от боковой поверхности контактного узла (при понижении температуры) и разрушение электрода в зоне контактного узла за счет расширения компаунда (при повышении температуры). Полимерная втулка служит для предотвращения излома соединительного провода на выходе из электрода (пат. РФ №2149920, кл. C23F 13/00, опубл. 27.05.2000 г. БИ №18).Known anode ground electrode containing an electrode of sparingly soluble material, a contact node (current lead), made in the end hole of the electrode, and partially embedded in the electrode and the contact node of the embedded tube into which the connecting wire is stamped with a wedge. The outer surface of the electrode and the area of the contact node are filled with a compound. An elastic insert is introduced into the contact node surrounding the end of the connecting wire and the junction of the wire core with the embedded tube. Between the liner and the wire and between the liner and the embedded tube placed obturators (centralizers). A polymer sleeve is put on the connecting wire in the zone of its exit from the compound. The elastic insert serves, in the opinion of the inventors, to compensate for temperature stresses in the compound, which prevents the peeling of the compound from the side surface of the contact assembly (with decreasing temperature) and the destruction of the electrode in the area of the contact assembly due to expansion of the compound (with increasing temperature). The polymer sleeve serves to prevent kink of the connecting wire at the outlet of the electrode (US Pat. RF No. 2149920, class C23F 13/00, publ. 05.27.2000 BI No. 18).
Недостатками этого заземлителя являются низкая надежность и сложность конструкции токоввода. Это связано с тем, что эластичный вкладыш не предотвращает полностью возможность отслаивания компаунда от стенки контактного узла, так как между вкладышем и стенкой электрода остается часть компаунда в виде кольца, которая при охлаждении сокращается в диаметре. При повышении температуры это кольцо расширяется, создавая разрушающее напряжение на головку электрода в зоне контактного узла (малорастворимые электроды, имея высокую стойкость против анодного растворения, как правило, обладают хрупкостью и низкой механической прочностью). Кроме того, слабым местом является также место контакта компаунда с полимерной изоляцией, по которому из-за низкой адгезии компаунда к изоляции, обычно выполняемой из полиэтилена или поливинилхлорида, может проникнуть вода к контактному узлу.The disadvantages of this ground electrode system are the low reliability and complexity of the current lead design. This is due to the fact that the elastic liner does not completely prevent the possibility of peeling of the compound from the wall of the contact node, since between the liner and the electrode wall there remains a part of the compound in the form of a ring, which, when cooled, decreases in diameter. With increasing temperature, this ring expands, creating a breaking stress on the electrode head in the area of the contact node (sparingly soluble electrodes, having high resistance against anode dissolution, as a rule, have brittleness and low mechanical strength). In addition, the contact point of the compound with the polymer insulation is also a weak point, due to the low adhesion of the compound to the insulation, usually made of polyethylene or polyvinyl chloride, water can penetrate to the contact node.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является анодный заземлитель, содержащий малорастворимый железокремниевый электрод с токовводом, выполненным в торцевом цилиндрическом отверстии электрода, в которое вставлен конец кабеля с оголенной жилой, зачеканенной расплавленным свинцом. Отверстие заполнено эпоксидной смолой и закрыто фторопластовой шайбой. Дополнительно вокруг конца электрода с токовводом сформирована крышка из эпоксидной смолы (см. справочник Стрижевского И.В., Зиневича А.М., Никольского К.К. и др. "Защита металлических сооружений от подземной коррозии", М., Недра, 1981, с.196).The closest in technical essence to the proposed one is the anode ground electrode containing a sparingly soluble silicon-silicon electrode with a current lead made in the end cylindrical hole of the electrode, into which the end of the cable with a bare core hammered with molten lead is inserted. The hole is filled with epoxy resin and covered with a fluoroplastic washer. Additionally, an epoxy resin cap is formed around the end of the electrode with the current lead (see the reference book of I.V. Strizhevsky, A.K. Zinevich, K.K. Nikolsky and others. "Protection of metal structures from underground corrosion", M., Nedra, 1981 , p.196).
Необходимость тщательной изоляции токоввода продиктована тем, что даже ничтожно малая утечка тока с металлических элементов токоввода, выполненных из нестойких против анодного растворения металлов (медь, алюминий, свинец), приводит к их разрушению с образованием продуктов растворения, объем которых в несколько раз превосходит объем растворившегося металла. Вследствие этого, под давлением продуктов растворения дефекты изоляции увеличиваются, что ведет к быстропрогрессирующему разрушению токоввода и выходу из строя заземлителя.The need for thorough insulation of the current lead is dictated by the fact that even a negligible current leakage from the metal elements of the current lead, made of metals unstable against anodic dissolution (copper, aluminum, lead), leads to their destruction with the formation of dissolution products, the volume of which is several times greater than the volume of the dissolved metal. As a result of this, under the pressure of the dissolution products, insulation defects increase, which leads to rapidly progressive destruction of the current lead and the failure of the ground electrode.
Однако даже при такой изоляции с течением времени из-за старения компаунда и температурных напряжений, возникающих за счет разных коэффициентов теплового расширения материалов электрода и компаунда (коэффициент теплового расширения эпоксидной смолы в 30 раз выше, чем у железокремниевого сплава), в компаунде образуются трещины, а между стенкой отверстия электрода и компаундом открывается щель, по которым влага достигает металлических элементов токоввода.However, even with such insulation over time due to aging of the compound and thermal stresses arising due to different coefficients of thermal expansion of the materials of the electrode and compound (the thermal expansion coefficient of epoxy is 30 times higher than that of the silicon-silicon alloy), cracks form in the compound, and between the wall of the hole of the electrode and the compound a gap opens, through which moisture reaches the metal elements of the current lead.
Задачей изобретения является повышение надежности анодного заземлителя.The objective of the invention is to increase the reliability of the anode earthing switch.
Поставленная задача решается тем, что в анодном заземлителе, содержащем электрод из малорастворимого материала, токоввод, выполненный в залитом компаундом торцевом углублении электрода, в котором зачеканена жила соединительного провода, и пробку, закрывающую торцевое углубление, согласно изобретению, компаунд выполнен многослойным, причем слои составлены поочередно из материала, имеющего высокую адгезию к изоляции соединительного провода, и материала, имеющего высокую адгезию к электроду так, что внешним является слой, имеющий высокую адгезию к электроду.The problem is solved in that in the anode earthing switch containing an electrode of sparingly soluble material, a current lead made in a compound filled in the end recess of the electrode, in which the core of the connecting wire is stamped, and a plug closing the end recess, according to the invention, the compound is multilayer, and the layers are composed alternately from a material having high adhesion to the insulation of the connecting wire, and a material having high adhesion to the electrode so that the outer layer is high adhesion to the electrode.
Кроме того, слои компаунда отверждены при температуре, превышающей максимально возможную температуру, до которой может нагреться заземлитель.In addition, the layers of the compound are cured at a temperature exceeding the maximum possible temperature to which the ground electrode can heat up.
Пробка, закрывающая торцевое углубление электрода, выполнена из эластичного материала, скрепленного с электродом и/или соединительным проводом.The plug closing the end recess of the electrode is made of an elastic material bonded to the electrode and / or connecting wire.
На чертеже изображен продольный разрез конца заземлителя, в котором размещен токоввод (вариант с двухслойным компаундом).The drawing shows a longitudinal section of the end of the ground electrode, which houses the current lead (option with a two-layer compound).
Анодный заземлитель состоит из малорастворимого электрода 1, в утолщенном конце которого выполнено торцевое цилиндрическое углубление 2, и закладного металлического стержня 3, концы которого загнуты или сплющены, причем верхний конец стержня выходит в торцевое углубление 2. В торцевое углубление 2 введен конец соединительного провода 4 с загнутой или сплющенной оголенной жилой. Углубление 2 с перекрытием оголенной жилы провода залито расплавленным свинцом 5, выше которого оно последовательно залито слоем 6 компаунда, имеющего высокую адгезию к изоляции провода 4, и слоем 7 компаунда, имеющего высокую адгезию к электроду 1. Углубление закрыто пробкой 8 из эластичного материала, предварительно надетого на конец провода 4. Поверхности соприкосновения пробки с электродом и/или проводом скреплены клеем.The anode ground electrode consists of a sparingly soluble electrode 1, in the thickened end of which an end cylindrical recess 2 is made, and a embedded metal rod 3, the ends of which are bent or flattened, and the upper end of the rod extends into the end recess 2. An end of the connecting wire 4 is inserted into the end recess 2 bent or flattened bare core. The recess 2 with the bare core overlapping the wire is flooded with molten lead 5, above which it is sequentially flooded with a layer 6 of the compound having high adhesion to the insulation of the wire 4, and a layer 7 of the compound having high adhesion to the electrode 1. The recess is closed with a plug 8 of elastic material, previously worn on the end of the wire 4. The contact surfaces of the plug with the electrode and / or wire are glued together.
Анодный заземлитель работает следующим образом. От источника постоянного тока, например преобразователя для катодной защиты подземных сооружений от коррозии, по соединительному проводу 4 подается постоянный ток положительной полярности расчетной силы, который через свинцовую заливку 5 перетекает в закладной стержень 3, а от него - в электрод 1. Затем ток стекает со всей поверхности электрода в окружающий грунт и через него втекает в подземное сооружение, обеспечивая его катодную защиту.Anode grounding works as follows. From a direct current source, for example a converter for cathodic protection of underground structures against corrosion, a direct current of positive polarity of the rated force is supplied through the connecting wire 4, which flows through the lead fill 5 into the embedded rod 3, and from it into the electrode 1. Then, the current flows off the entire electrode surface into the surrounding soil and flows through it into the underground structure, providing its cathodic protection.
Известные компаунды не имеют одинаково высокую адгезию к таким разным по физико-химическим свойствам материалам, как материал малорастворимого электрода (например, железокремниевого сплава - ферросилида, графита, магнетита и т.п.) и материал изоляции соединительного провода (полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид и т.п.). По этой причине влага, насыщающая окружающий заземлитель грунт, может капиллярно просочиться по границе компаунд - электрод или компаунд - провод, где адгезия ниже, к металлическим элементам токоввода. Это может происходить как при повышении температуры окружающей среды, так и при понижении ее. Если адгезия компаунда низка к материалу электрода, то при понижении температуры из-за значительно более высокого коэффициента теплового расширения компаунда относительно материала электрода (например, названный коэффициент для эпоксидный смолы примерно в 30 раз больше, чем у ферросилида) образуется капиллярная щель между компаундом и электродом, по которой вода проникает к металлическим элементам токоввода. Если же адгезия компаунда низка к изоляции провода, то компаунд отрывается от поверхности изоляции при повышении температуры из-за более высокого коэффициента теплового расширения его относительно материала жилы провода (меди или алюминия).Known compounds do not have equally high adhesion to materials with different physicochemical properties, such as a material of sparingly soluble electrode (for example, a silicon-silicon alloy - ferrosilide, graphite, magnetite, etc.) and insulation material for the connecting wire (polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride and etc.). For this reason, the moisture that saturates the soil surrounding the ground electrode system may capillary seep along the boundary of the compound - electrode or compound - wire, where the adhesion is lower to the metal elements of the current lead. This can occur both with an increase in the ambient temperature, and with a decrease in it. If the adhesion of the compound is low to the electrode material, then, as the temperature decreases, due to the much higher coefficient of thermal expansion of the compound relative to the electrode material (for example, the mentioned coefficient for epoxy resin is approximately 30 times greater than that of ferrosilide), a capillary gap forms between the compound and the electrode , through which water penetrates to the metal elements of the current lead. If the adhesion of the compound is low to the insulation of the wire, then the compound comes off the surface of the insulation with increasing temperature due to a higher coefficient of thermal expansion relative to the material of the wire core (copper or aluminum).
В предлагаемом анодном заземлителе слой 6 выполнен из компаунда, имеющего более высокую адгезию к изоляции провода, чем к электроду, а слой 7 выполнен из компаунда, имеющего более высокую адгезию к электроду, чем к изоляции провода. Поэтому при повышении или понижении температуры отрыв компаунда может происходить не по всей длине провода и боковой стенки углубления электрода, а только в пределах одного из слоев, что предотвращает сквозное просачивание воды к металлическим элементам токоввода.In the proposed anode ground electrode, layer 6 is made of a compound having a higher adhesion to the insulation of the wire than to the electrode, and layer 7 is made of a compound having a higher adhesion to the electrode than to the insulation of the wire. Therefore, when the temperature rises or falls, the separation of the compound can occur not along the entire length of the wire and the side wall of the electrode recess, but only within one of the layers, which prevents through leakage of water to the metal elements of the current lead.
Для предотвращения механического разрушения электрода в зоне токоввода в результате теплового расширения компаунда отверждение слоев компаунда производят при максимальной возможной температуре, наблюдаемой при хранении, транспортировке, монтаже и эксплуатации заземлителя. Тогда геометрические размеры слоев компаунда будут сформированы при этой температуре и не будут в дальнейшем увеличиваться.To prevent mechanical destruction of the electrode in the current lead zone as a result of thermal expansion of the compound, the layers of the compound are cured at the maximum possible temperature observed during storage, transportation, installation and operation of the ground electrode. Then the geometric dimensions of the compound layers will be formed at this temperature and will not increase further.
Что касается свинцовой заливки 5, то она при тепловом расширении не может привести к разрушению электрода, так как затвердевает при температуре около 327°С, фиксируя ее максимальные геометрические размеры.As regards lead pouring 5, it cannot heat up the electrode during thermal expansion, since it hardens at a temperature of about 327 ° C, fixing its maximum geometric dimensions.
Пример конкретного исполнения.An example of a specific implementation.
Анодный заземлитель содержит электрод 1 из железокремнистого сплава (ферросилида) длиной 1500, диаметром 50 мм, утолщенный конец которого имеет длину 150, диаметр 80 мм. В торцевое цилиндрическое углубление 2 глубиной 80, диаметром 40 мм, выполненное в утолщенном конце, введен конец одножильного кабеля марки ВВГ 1×16 с сечением медной жилы 16 мм2, имеющего поливинилхлоридную (ПВХ) изоляцию. Концы закладного стального стержня 3 диаметром 8 мм и жилы кабеля 4 сплющены. Углубление 2 с перекрытием оголенной части жилы кабеля залито расплавленным свинцом 5, которое затем последовательно заполнено слоем 6 силиконового двухкомпонентного компаунда марки Виксинт К-18 (ТУ 38.103508-81), имеющего более высокую адгезию к ПВХ, чем к ферросилиду, и слоем 7 компаунда на основе эпоксидной смолы марки К-115 и отвердителя ПЭПА, имеющего более высокую адгезию к ферросилиду, чем к ПВХ. Углубление закрыто пробкой 8 из силиконового клея марки Пентэласт-1161, имеющего адгезию как к ПВХ, так и к ферросилиду, который после затвердевания сохраняет эластичность.The anode ground electrode contains an electrode 1 made of an iron-silicon alloy (ferrosilide) with a length of 1500, a diameter of 50 mm, a thickened end of which has a length of 150, and a diameter of 80 mm. An end of a single-core cable of VVG grade 1 × 16 with a cross section of a copper core of 16 mm 2 having a polyvinyl chloride (PVC) insulation is inserted into an end cylindrical recess 2 of a depth of 80, 40 mm in diameter, made at the thickened end. The ends of the embedded steel rod 3 with a diameter of 8 mm and the strands of cable 4 are flattened. Deepening 2 with overlapping the bare part of the cable core is poured with molten lead 5, which is then sequentially filled with a layer 6 of silicone two-component compound of the brand Vixint K-18 (TU 38.103508-81), which has higher adhesion to PVC than to ferrosilide, and a layer of 7 compound on based on K-115 brand epoxy resin and PEPA hardener, which has higher adhesion to ferrosilide than to PVC. The recess is closed with a stopper 8 made of Pentelast-1161 silicone adhesive, which has adhesion to both PVC and ferrosilide, which retains elasticity after hardening.
В качестве компаундов, имеющих более высокую адгезию к ПВХ-изоляции соединительного кабеля, можно использовать различные марки силиконовых компаундов (например, Виксинт К-68, силиконовый клей-герметик Пентэласт-1143), клеи для склеивания изделий из ПВХ (например, Cosmofen CA 12, Cosmofen plus, Koratak, Koracoll и др.).As the compounds having higher adhesion to the PVC insulation of the connecting cable, various brands of silicone compounds can be used (for example, Vixint K-68, Pentelast-1143 silicone adhesive-sealant), adhesives for gluing PVC products (for example, Cosmofen CA 12 , Cosmofen plus, Koratak, Koracoll, etc.).
В качестве компаундов, имеющих более высокую адгезию к материалу металлических и металлооксидных электродов, в наибольшей степени подходят компаунды на основе эпоксидных, фенолоформальдегидных, полиуретановых, полиамидных смол и элементоорганических полимеров. Для графитовых и углеграфитовых электродов рекомендуются компаунды на основе эпоксидных и фенолоформальдегидных смол.As compounds having higher adhesion to the material of metal and metal oxide electrodes, compounds based on epoxy, phenol-formaldehyde, polyurethane, polyamide resins and organoelement polymers are most suitable. For graphite and carbon graphite electrodes, compounds based on epoxy and phenol-formaldehyde resins are recommended.
Предлагаемые технические решения предотвращают возможность проникновения влаги к металлическим элементам токоввода, исключая при этом их электрохимическое растворение, и механического разрушения электрода из-за температурных напряжений в токовводе, что повышает в целом надежность и долговечность работы анодного заземлителя.The proposed technical solutions prevent the possibility of moisture penetration to the metal elements of the current lead, excluding their electrochemical dissolution, and mechanical destruction of the electrode due to temperature stresses in the current lead, which increases the overall reliability and durability of the anode ground electrode.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006134155/02A RU2333293C2 (en) | 2006-09-25 | 2006-09-25 | Anode earthing electrode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006134155/02A RU2333293C2 (en) | 2006-09-25 | 2006-09-25 | Anode earthing electrode |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006134155A RU2006134155A (en) | 2008-04-10 |
| RU2333293C2 true RU2333293C2 (en) | 2008-09-10 |
Family
ID=39867086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006134155/02A RU2333293C2 (en) | 2006-09-25 | 2006-09-25 | Anode earthing electrode |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2333293C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2472761C2 (en) * | 2011-04-04 | 2013-01-20 | Владимир Александрович ДЕМЕНТЬЕВ | Method of obtaining biologically active humic product |
| RU171274U1 (en) * | 2016-11-22 | 2017-05-29 | Акционерное общество "Делан" | ANODE GROUNDER |
-
2006
- 2006-09-25 RU RU2006134155/02A patent/RU2333293C2/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| СТРИЖЕВСКИЙ И.В. и др. Защита металлических сооружений от подземной коррозии. - М.: Недра, 1981, с.196. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2472761C2 (en) * | 2011-04-04 | 2013-01-20 | Владимир Александрович ДЕМЕНТЬЕВ | Method of obtaining biologically active humic product |
| RU171274U1 (en) * | 2016-11-22 | 2017-05-29 | Акционерное общество "Делан" | ANODE GROUNDER |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006134155A (en) | 2008-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6361342B1 (en) | Pothead with pressure energized lip seals | |
| RU2333293C2 (en) | Anode earthing electrode | |
| US8329004B2 (en) | Polymeric, non-corrosive cathodic protection anode | |
| JP2006233592A (en) | Method and device for removing prestressed concrete steel stranded wire | |
| US3471395A (en) | Anode for cathodic protection | |
| JP4211946B1 (en) | Rock bolt | |
| JP4704289B2 (en) | Anticorrosion fixing structure of anchor head | |
| RU2326185C1 (en) | Earth anode | |
| US8502074B2 (en) | Seal for anode connection to cable and method of use | |
| WO2018079358A1 (en) | Electrolytic capacitor | |
| JP6121660B2 (en) | Waterproof connector | |
| JP4708486B2 (en) | Compression connection method of electric wire and compression sleeve | |
| CA2231867A1 (en) | Corrosion protection and electrical grounding | |
| JP2017073402A (en) | Waterproof connector | |
| WO2012071032A1 (en) | Seal for anode connection to cable and method of use | |
| US20050210782A1 (en) | Stress end portion structure of prestressed concrete structure body and method of forming the stress end portion | |
| RU2778367C2 (en) | Module and rod deep grounding system with soil activation | |
| JP2005283196A (en) | Crack monitor sensor of concrete structure, and method for monitoring crack of the concrete structure | |
| RU138815U1 (en) | ANODE GROUNDER | |
| JP2015229861A (en) | Metallic ground anchor structure and installation method therefor | |
| RU2613803C1 (en) | Anode grounding (versions) | |
| RU125581U1 (en) | ANODE GROUNDER | |
| JP7049286B2 (en) | Electrical connection structure and electrical connection method | |
| CN215730912U (en) | Direct-buried rat-proof cathode protection cable for oil and gas pipeline | |
| KR200464956Y1 (en) | Cathodic protection anode for preventing separation of electric wire |