Устройство заземляющего электрода и способ его установки

Изобретение относится к катодной защите подземных сооружений от коррозии и передаче постоянного тока на расстояние по системе "проводник-земля", конкретно к заземлителям постоянного тока положительной полярности и способам их установки и найдет применение в нефтяной, газовой и энергетической отраслях промышленности и в коммунальном хозяйстве. Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в обеспечении постоянно поддерживаемой на заранее заданном уровне величины сопротивления растеканию тока заземления вне зависимости от осадки и подвижки грунта. Для решения указанной задачи предложено устройство заземляющего электрода, содержащее полый токоввод, сообщенный полостью с полостью токопроводящей шины, изолированной снаружи диэлектрической оболочкой, и окруженный коаксиальными ему неметаллическими разделительной и ограничительной сетками, закрытыми внизу вместе с токовводом направляющим конусом, вверху вместе с соединением токоввода и токопроводящей шины - крышкой, образующими между ограничительной и разделительной сетками наружную полость, заполненную коксовой засыпкой, а между разделительной сеткой и токовводом - внутреннюю полость, заполненную графитовой крошкой, причем между токовводом и графитовой крошкой расположена упругая токопроводящая среда, представляющая собой набор шайб с параллельными отверстиями вокруг оси шайб из упругого токопроводящего эластомера, надетых на токоввод, выполненный в виде эластичной герметичной цилиндрической оболочки из токопроводящего эластомера, натянутой на перфорированный конец токопроводящей шины и закрепленной по концам на нем сверху крышкой, снизу направляющим конусом. Способ установки предложенного устройства заземляющего электрода заключается в размещении в скважине токоввода и токопроводящей засыпки с последующим ее уплотнением путем увеличения объема токоввода, причем уплотняющее воздействие от увеличения объема токоввода на токопроводящую засыпку осуществляют через посредство упругой токопроводящей среды. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к катодной защите подземных сооружений от коррозии и передаче постоянного тока на расстояние по системе "проводник-земля", конкретно к заземлителям постоянного тока положительной полярности и способам их установки, и найдет применение в нефтяной, газовой и энергетической отраслях промышленности и в коммунальном хозяйстве.

Известен электрод рабочего заземления и способ его установки (А.с. СССР №531223, Н 01 R 3/06, БИ №37, 1975 г.), включающий размещение в скважине токоввода и токопроводящей засыпки с последующим ее уплотнением.

Недостатком известного заземляющего электрода и способа его установки является невозможность равномерного по длине токоввода размещения и уплотнения токопроводящей засыпки, возможны пустоты в объеме засыпки и нет способа и средств их устранения и уплотнения всего объема засыпки, а также нет возможности регулирования величины плотности засыпки, что в конечном счете приводит к росту сопротивления растеканию тока и снижению эффективности заземления.

Известно устройство заземляющего электрода, включающее полый токоввод, сообщенный полостью с полостью токопроводящей шины, изолированной снаружи диэлектрической оболочкой, окруженный коаксиальными ему неметаллическими разделительной и ограничительной сетками, закрытыми внизу вместе с токовводом направляющим конусом, вверху вместе с соединением токоввода с токопроводящей шиной - крышкой, образующими между ограничительной и разделительной сетками наружнюю полость, заполненную коксовой засыпкой, а между разделительной сеткой и токовводом, выполненным в виде гофрированного вдоль образующей патрубка, - внутреннюю полость, заполненную графитовой крошкой.

Известный способ установки заземляющего электрода включает размещение в скважине токоввода и токопроводящей засыпки с последующим ее уплотнением путем увеличения объема токоввода (А.с. СССР №892535, H 01 R 4/66, C 23 F 13/00, Н 02 В 1/16, 1980 г.).

Недостатком известного устройства заземляющего электрода и способа его установки является невозможность сохранения на заданном уровне величины усилия неупругого прижатия засыпки к токовводу и к стенкам скважины и, как следствие, величины сопротивления растеканию тока заземления после сброса давления жидкости в токовводе. Это поясняется следующим образом: при максимальном давлении жидкости размер токоввода в радиальном направлении будет максимальным, определяемым размером скважины, упругостью материала токоввода, податливостью грунта и засыпки.

Усилие прижатия засыпки к токовводу и стенкам скважины будет максимальным. При сбросе давления размер токоввода за счет упругости его материала уменьшится на величину, определяемую упругостью материала токоввода. Чем больше упругость, тем больше величина уменьшения размера токоввода, и так как уменьшение величины токоввода не компенсируется соответствующим изменением размеров скважины и засыпки в силу того, что засыпка и грунт по сравнению с материалом токоввода практически неупруги, усилие прижатия засыпки к токовводу уменьшается, а то и становится равным нулю. Сопротивление растеканию тока заземления увеличивается и может достигнуть неприемлемых величин. Такое же явление возможно при изменении размеров скважины в результате естественной подвижки или осадки грунта.

Недостатком является также неравномерность величины прижатия засыпки к стенкам скважины и к токовводу по окружности. Это объясняется следующим образом: увеличение объема токоввода происходит не равномерно по окружности, а дискретно в местах деформации токоввода, изменение же объема не распространяется на места, где деформации не было, так как засыпка из-за больших величин сил внутреннего трения практически не обладает текучестью или упругостью.

Технической задачей изобретения является обеспечение постоянно поддерживаемой на заранее заданном уровне величины сопротивления растеканию тока заземления вне зависимости от подвижки и осадки грунта.

Техническая задача изобретения решается тем, что в устройстве заземляющего электрода, содержащем полый токоввод, сообщенный полостью с полостью токопроводящей шины, изолированной снаружи диэлектрической оболочкой, и окруженный коаксиальными ему неметаллическими разделительной и ограничительной сетками, закрытыми внизу вместе с токовводом направляющим конусом, вверху вместе с соединением токоввода и токопроводящей шины - крышкой, образующими между ограничительными и разделительными сетками наружную полость, заполненную коксовой засыпкой, а между разделительной сеткой и токовводом - внутреннюю полость, заполненную графитовой крошкой, между токовводом и графитовой крошкой расположена упругая токопроводящая среда, представляющая собой набор шайб из упругого токопроводящего эластомера с параллельными отверстиями вокруг оси шайб, равномерно расположенных по окружности, надетых на токоввод, выполненный в виде эластичной герметичной цилиндрической оболочки из токопроводящего эластомера, натянутой на перфорированный конец токопроводящей шины и закрепленной по концам на нем сверху крышкой, снизу направляющим конусом.

Указанная задача решается также тем, что в способе установки заземляющего электрода, включающем размещение в скважине токоввода и токопроводящей засыпки с последующим ее уплотнением путем увеличения объема токоввода, увеличенный объем токоввода оставляют неизменным, а уплотняющее воздействие от увеличения объема токоввода на токопроводящую засыпку осуществляют через посредство упругой токопроводящей среды.

Сущность изобретения поясняется на чертеже, где показан общий вид устройства заземляющего электрода в разрезе.

Устройство заземляющего электрода содержит токопроводящую шину 1, изолированную снаружи диэлектрической оболочкой 2. На перфорированный конец 3 токопроводящей шины 1 надет токоввод 4 в виде эластичной герметичной цилиндрической оболочки из токопроводящего эластомера, закрепленной по концам на нем: внизу - направляющим конусом 5, навернутым на резьбовой конец 6 токопроводящей шины 1 и через две шайбы - малую 7 и большую 8, защемляющие конец оболочки токоввода 4 сверху - крышкой 9, обжатой на токопроводящей шине 1 и защемляющей конец оболочки токоввода 4.

На токоввод 4 нанизан ряд шайб 10 из упругого токопроводящего эластомера, выполненных с рядами параллельных отверстий 11 вокруг оси шайб 10, равномерно расположенных по окружности, обеспечивающих выполнение шайбами 10 функции упругой среды. При отсутствии этих отверстий 11, образующих свободные полости, эластомер шайб 10 ведет себя в замкнутом пространстве при приложении усилий как несжимаемая жидкость.

Вокруг токоввода 4 расположены две неметаллические сетки, коаксиальные оси - разделительная 12 и ограничительная 13, закрытые внизу направляющим конусом 5, вверху - крышкой 9 с помощью внутренней и наружной шайб 14 и 15, образующие две полости, заполненные: внутренняя, между шайбами 10 и разделительной 12 сеткой, - графитовой крошкой 16, наружняя, между разделительной 12 и ограничительной 13 сетками, - коксовой засыпкой 17.

Концы разделительной 12 сетки приклеены и зажаты между шайбами: малой 7, большой 8, внутренней 14 и наружной 15.

Концы ограничительной 13 сетки приклеены и зажаты между большой шайбой 8 и направляющим конусом 5, между наружней шайбой 15 и крышкой 9 и защитным диэлектрическим колпачком 18.

Способ установки заземляющего электрода осуществляют следующим образом.

В скважине на проектной глубине размещают устройство заземляющего электрода. Затем по внутренней полости токопроводящей шины 1 подают в полость токоввода 4 электропроводящий бетон.

Токоввод 4 раздувается и через упругую среду - шайбы 10 упруго прижимает, растягивая разделительную 12 и ограничительную 13 сетки, графитовую 16 и коксовую 17 засыпки к стенкам скважины. Подачу бетона прекращают по достижении расчетной силы прижатия засыпок к стенкам скважины.

По прошествии времени бетон затвердевает и увеличившаяся по размерам форма токоввода 4 остается неизменной. При прижатии токовводом 4 засыпок 16, 17 к стенкам скважины шайбы 10 упруго сжимаются и сохраняют это усилие сжатия, а значит усилие упругого прижатия засыпок 16, 17 к стенкам скважины до конца работы устройства заземляющего электрода. Сила прижатия засыпок 16, 17 к стенкам скважины одинакова во всех направлениях по кругу. При изменениях размеров скважины, в том числе локальных, при подвижках и осадке грунта шайбы 10 компенсируют эти изменения за счет упругости и поддерживают тем самым силу прижатия засыпок 16, 17 к стенкам скважины в пределах заданного допуска отклонений значения. Ток заземления по токопроводящей шине 1, по слою электропроводящего бетона через токоввод 4 и через токопроводящий эластомер шайб 10 и далее через графитовую 16 и коксовую 17 засыпки равномерно растекается в грунте.

Применение изобретения обеспечит постоянно на весь ресурс поддерживаемую стабильной величину сопротивления растеканию тока заземления, не зависящую от осадок и подвижек грунта, длительную эксплуатацию устройства заземляющего электрода, равномерность распределения плотности тока заземления в грунте, высокую эффективность работы и вследствие этого экономию средств и времени при изготовлении, монтаже и эксплуатации заземления.

1. Устройство заземляющего электрода, содержащее полый токоввод, сообщенный полостью с полостью токопроводящей шины, изолированной снаружи диэлектрической оболочкой, и окруженный коаксиальными ему неметаллическими разделительной и ограничительной сетками, закрытыми внизу вместе с токовводом направляющим конусом, вверху вместе с соединением токоввода и токопроводящей шины - крышкой, образующими между ограничительной и разделительной сетками наружную полость, заполненную коксовой засыпкой, а между разделительной сеткой и токовводом - внутреннюю полость, заполненную графитовой крошкой, отличающееся тем, что между токовводом и графитовой крошкой расположена упругая токопроводящая среда, представляющая собой набор шайб из упругого токопроводящего эластомера с параллельными отверстиями вокруг оси шайб, равномерно расположенных по окружности, надетых на токоввод, выполненный в виде эластичной герметичной цилиндрической оболочки из токопроводящего эластомера, натянутой на перфорированный конец токопроводящей шины и закрепленной по концам на нем сверху крышкой, снизу - направляющим конусом.

2. Способ установки заземляющего электрода, включающий размещение в скважине токоввода и токопроводящей засыпки с последующим ее уплотнением путем увеличения объема токоввода, отличающийся тем, что увеличенный объем токоввода оставляют неизменным, а уплотняющее воздействие от увеличения объема токоввода на токопроводящую засыпку осуществляют через посредство упругой токопроводящей среды.