TWM500770U - 陰極防蝕自動裝置 - Google Patents

Description

陰極防蝕自動裝置

本創作係有關於一種陰極防蝕裝置，尤指一種能依照環境之變化如氫離子濃度(pH)、濕度、溫度、電阻值、電壓值、電流值等所相對之整體自然電位之自動偵測並預防啟動防蝕而避免埋於海床、地床或混凝土內之鋼筋、鋼條、金屬管、纜線或機具等腐蝕之陰極防蝕自動裝置。

台灣位處亞熱帶、熱帶且四面環海因而時常氣候炎熱潮濕，在此高溫、高濕並帶有鹽分及有害汙染物的大氣環境下，結構物均面臨了嚴重的腐蝕問題，當結構物遭受腐蝕而損壞，時常可能造成公共安全之重大經濟損失，因此大氣中的如水氣、氧氣、氯離子及汙染物質如氧化硫、灰塵等均會影響金屬而產生腐蝕。

故防蝕方法常見之陰極防蝕，係當金屬物產生其化學或電化學反應後所作之預防性保護，更可利用於鋼筋混凝土結構內以抵抗氯離子侵害或抵抗金屬鋼樁等在水面下或土壤中的酸鹼侵蝕，其方法係可分為外加電流陰極保護法及犧牲陽極陰極保護法。由於近年現代化建設之普及，外加電流式及犧牲陽極式兩者多以混搭使用，故係外加電流法為長期使用遠較於單純之犧牲陽極法而有經濟效益與效率。因此，請參閱第一圖所示，係為習用之結構圖，其包含一電力源10，該電力源10為電源供應器又該電力 源10分別具有一正極端101與一負極端102，該正極端101電連接一陽極11，以形成習用之外加電流法之結構。

此一技術方案雖可利用外加之電流配接於海床、地床、混凝土內之金屬物而形成陰極防蝕作用，現有技術中為人力現場作監控再進行電壓調整，但時常因人力因素、天候環境之惡劣多變等，無法即時調整該受控區域待防蝕之金屬物之陰極防蝕而迅速產生效果，且時常隱藏電力大量損耗之浪費，並於人力成本及防蝕效果不即時之考量因素之論。是故，如何針對上述缺失加以屏除，即為本案申請人所欲解決之技術困難點所在。

有鑑於現有之外加電流法之防蝕，受限於人力之操作而帶來之不便與效能不彰，因此本創作之目的在於發展一種能依照環境之變化如氫離子濃度(pH)、濕度、溫度、電阻值、電壓值、電流值等所相對之整體自然電位之自動偵測並預防啟動防蝕而避免埋於海床、地床或混凝土內之鋼筋、鋼條、金屬管、纜線或機具等腐蝕之陰極防蝕自動裝置。

為了達成以上之目的，本創作提供一種陰極防蝕自動裝置，其包含：一主機，該主機設有一控制模組，又該控制模組電連接一電源模組，該電源模組電連接一犧牲陽極，又該控制模組電連接一感測器，該控制模組設有一比對器與一自動電壓調整器。其中該感測器為鋅板電極、石墨電極、銅電極、硫酸銅電極或鈦金屬電極其中之一者。

藉由本創作採用該感測器之自然電位或環境電位之偵測而回授於該主機之該控制模組，係以該比對器比對而提供比對之校正訊號，致使該控制模組搭配該自動電壓調整器作訊號處理使得該控制模組產生調 整該電源模組之電壓輸出之訊號，將該電源模組調升之電力傳送至該犧牲陽極，使得該犧牲陽極對待防蝕物作防蝕之動作，並該感測器持續偵測防蝕過程中之自然電位或環境電位，當電位達到該比對器之標準值時，該控制模組即驅動該電源模組調降電壓或停止作動，以自動循環操控而產生自動偵測及自動啟動防蝕之自動化控制之功效。

〔習用〕

10‧‧‧電力源

101‧‧‧正極端

102‧‧‧負極端

11‧‧‧陽極

〔本創作〕

20‧‧‧主機

201‧‧‧控制模組

2011‧‧‧比對器

2012‧‧‧自動電壓調整器

21‧‧‧犧牲陽極

22‧‧‧感測器

23‧‧‧混凝土

231‧‧‧鋼筋

24‧‧‧電源模組

第一圖係習用之外加電流法方塊結構示意圖。

第二圖係本創作較佳實施例之方塊結構示意圖。

第三圖係本創作較佳實施例之部分細部方塊結構示意圖。

第四圖係本創作較佳實施例之整體細部方塊結構動作原理示意圖。

第五圖係本創作較佳實施例之應用示意圖。

第六圖係本創作較佳實施例之啟動加強防蝕之酸鹼值及自然電位之曲線示意圖。

為了使 貴審查委員能清楚了解本創作之內容，係以下列說明搭配圖式，敬請參閱之。

請參閱第二圖所示，係為本創作較佳實施例之方塊結構示意圖。本創作提供一種陰極防蝕自動裝置，其包含：一主機20，該主機20設有一控制模組201，又該控制模組201電連接一電源模組24，該電源模組24電連接一犧牲陽極21，又該控制模組201電連接一感測器22。於本實施例中，在電力容易獲得的地方該電源模組24 較佳設為交流電轉直流電之直流電源供應器(DC Power Supply)，該感測器22較佳為鋅板電極、石墨電極、銅電極、硫酸銅電極或鈦金屬電極其中之一者，又較佳為鈦金屬電極，其因鈦金屬具有較佳之抗腐蝕能力使得該感測器22作為感測自然電位或環境電位使用時能提升其使用壽命。

請繼續參閱第三圖所示，係為本創作較佳實施例之部分細部方塊結構示意圖。其中該控制模組201設有一比對器2011與一自動電壓調整器2012，該控制模組201較佳為具有控制及顯示數值能力之人機介面模組，故該比對器2011可設定一比對標準值之電位，該比對標準值係以待防蝕環境之整體電位如區域性之鋼筋混凝土、地床或海床鋼建物等，該控制模組搭配該自動電壓調整器2012作訊號處理可產生自動調整該電源模組24之電壓輸出大小之訊號，並主要利用該比對器2011搭配該控制模組201產生控制訊號對該電源模組24進行控制，又搭配該自動電壓調整器2012之電壓線性調整，實為本創作之一大特點，並於本實施例中該比對器2011及該自動電壓調整器2012可利用硬體電路或軟韌體程式之架構達成。

請繼續參閱第四圖及第五圖所示，係為本創作較佳實施例之整體細部方塊結構動作原理示意圖與應用示意圖。於本實施例中係以水泥建物之實施例說明，如應用於海床、地床之導電性環境的鋼樁、鋼筋防蝕等實施例應用原理均相同，故以水泥建物代說明之。其中該電源模組24之陰極端電連接該犧牲陽極21，又該犧牲陽極21觸碰連接於一混凝土23上，該電源模組24之正極端電連接於至少一鋼筋231上。於本實施例中，該鋼筋231或該混凝土23之構造物防蝕的基本原則為阻斷有助該鋼筋231腐蝕的有害物質，但係因該混凝土23材質及厚度等亦會產生孔動或縫隙使之侵蝕生鏽， 因此先使用該電源模組24進行對該鋼筋231以及該犧牲陽極21施加適當之偏壓，使得該感測器22可回授一電流值並計算出該混凝土23以及該鋼筋231整體相對之阻抗值，而電流值及其阻抗乘積能產生得出其自然電位(Spontaneous Potential，SP，又稱自發電位)，故當經過計算之區域性之該鋼筋231及該混凝土23整體的非容易腐蝕發生之自然電位或環境電位，係設定該比對器2011之比對值的非容易腐蝕發生之電位如-1200mv，因此該感測器22如鈦金屬電極係埋藏於該混凝土23內一側。

在正常情況下，該混凝土23為氫氧化鈣而為鹼性環境，該鋼筋231在鹼性環境下會產生保護性的鈍態膜防止該鋼筋231腐蝕，但隨著環境中氯離子或水分之入侵以及主要之該混凝土23中性化，該鋼筋231表面的鈍態膜會被破壞而導致該鋼筋231腐蝕，該鋼筋231將產生溶解反應而形成負電位，在該混凝土23失去鹼性後也失去保護該鋼筋231生銹的作用，因此該感測器22偵測當時環境狀況之如酸鹼值所產生相對之自然電位值如-500mv並回傳至該控制模組201之該比對器2011比對，因此比對值具有約700mv之壓差，故如該控制模組201產生該控制訊號以控制該電源模組24進行升壓調控，於本實施例中如於晴天環境中該感測器22於該混凝土23中所偵測到之自然電位較低，腐蝕效用較緩慢，所以該電源模組24可產生例如10伏特50安培之能量，又如於雨天或長期潮濕之環境中該感測器22於該混凝土23中所偵測到之自然電位較高，腐蝕效用較嚴重，故該感測器22所量測之自然電位回授於該比對器2011之值壓差較大，故此時該控制模組201可自動調控該電源模組24以調升輸出電壓值如15伏特80安培之能量，藉以提升該鋼筋231之防蝕能力，由於物質於環境中必定會產生腐蝕，利用本創作之結構使得該犧 牲陽極21可對該鋼筋231進行腐蝕抑制之作用，該犧牲陽極21需使用十幾年之時間才會消耗完畢再此不含括討論，但藉由本創作自然電位之偵測與自動啟動防蝕功能，可大幅提升其便利性與實用性，實為本創作之一大特點。

請繼續參閱第六圖所示，係為本創作較佳實施例之啟動加強防蝕之酸鹼值及自然電位之曲線示意圖。其中可能因區域性海床、地床或水泥之建物之整體環境濕度、氫離子濃度(pH)、溶氧濃度、溫度、流速、氯離子含量、硫酸根離子濃度等，除了一般氧化、硫化之化學腐蝕，其它之侵蝕反應多為電化學反應，故於本實施例中以pH值為依據是以如水泥之氫氧化鈣pH值、海水pH值或土壤中pH值，但一般而言還是以整體環境所擁有之整體因素條件來影響自然電位(SP)之大小，故本創作以pH值為基準之實施例來說明，其中當pH值達到8接近於7時，藉以本創作之自動偵測自然電位之多寡並回授後比對以啟動防蝕，進行對待防蝕物之電壓調控，達到即時腐蝕抑制之目的。

請繼續參閱第四圖所示，藉由本創作採用該感測器22之自然電位或環境電位之偵測而回授於該主機20之該控制模組201，係以該比對器2011比對而提供比對之校正訊號，致使該控制模組201搭配該自動電壓調整器2012作訊號處理使得該控制模組201產生調整該電源模組24之電壓輸出之訊號，將該電源模組24調升之電力傳送至該犧牲陽極21，使得該犧牲陽極21對待防蝕物作防蝕之動作，並該感測器22持續偵測防蝕過程中之自然電位或環境電位，當電位達到該比對器2011之標準值時，該控制模組201即驅動該電源模組24調降電壓或停止作動，以自動循環操控而產生自動偵測及自動啟動防蝕之自動化控制之功效。

以上所論述者，僅為本創作之較佳實施例而已，並非用以限定本創作實施之範圍，故在不脫離本創作之精神與範圍內所作之等效結構變換，皆應涵蓋於本創作之專利範圍內。

20‧‧‧主機

201‧‧‧控制模組

21‧‧‧犧牲陽極

22‧‧‧感測器

24‧‧‧電源模組

Claims (2)

1. 一種陰極防蝕自動裝置，其包含：一主機，該主機設有一控制模組，又該控制模組電連接一電源模組，該電源模組電連接一犧牲陽極，又該控制模組電連接一感測器，該控制模組設有一比對器與一自動電壓調整器。
2. 如申請專利範圍第1項所述之陰極防蝕自動裝置，其中該感測器為鋅板電極、石墨電極、銅電極、硫酸銅電極或鈦金屬電極。