NL8300352A

NL8300352A - Anodesamenstel voor een kathodisch beschermingsstelsel.

Info

Publication number: NL8300352A
Application number: NL8300352A
Authority: NL
Original assignee: Hommema Van 1825 B V
Priority date: 1983-01-31
Filing date: 1983-01-31
Publication date: 1984-08-16
Also published as: DE3462343D1; EP0118140B1; ATE25407T1; US4504375A; EP0118140A1; CA1201085A

Description

* * f A\

83.5009/AA/MvC

Korte aanduiding: Anodesamenstel voor een kathodisch beschermingsstelsel.

De uitvinding heeft betrekking op een anodesamenstel voor een kathodisch beschermingsstelsel, waarbij, als op zich bekend, een electronenstroom van een tegen electrolytisch corrosie te beschermen metalen object via de aarde naar een 5 metalen anode en via een met de anode verbonden kabel en eventueel via een gelijkstroombron weer naar het te beschermen object gaat.

De anoden van een kathodisch beschermingsstelsel worden bij voorkeur op een zodanige plaats en met een zodanige 10 oriëntatie in de aarde aangebracht, dat de stroomdichtheid naar het te beschermen object ongeveer uniform verdeeld is.

Het is daarbij soms nodig om in een verticale schacht met een lengte van bijvoorbeeld 10 meter een aantal anoden boven elkaar te plaatsen. In het algemeen is het nodig om elke 15 anode aan te brengen op een plaats waar de omringende aarde een zo laag mogelijke soortelijke weerstand heeft.

Het is ook gebruikelijk om de met de aansluitkabel verbonden metalen anode binnen de schacht alzijdig in cokes in te bedden, zodat door de chemische reacties aan de buitenzijde 20 van de anode gevormde gassen, zoals zuurstof, via de poreuze cokes kunnen ontwijken, maar vooral opdat een gelijkmatiger verdeelde en lagere overganpweerstand tussen de anode en de grond verkregen wordt.

Tot op heden is het echter onmogelijk gebleken om snel, 25 eenvoudig en goedkoop een anode met een omringend cokesbed in een steenachtige en/of onsamenhangende bodem aan te brengen. In het algemeen zal men namelijk eerst een schacht moeten boren, vervolgens een tijdelijke buis in de schacht plaatsen, en vervolgens in het diepste punt de anode in 30 een cokesbed aanbrengen, waarbij cokes aangestampt moeten worden, terwijl tenslotte de tijdelijke buis verwijderd moet worden. Dit vormt een tijdrovende en dure procedure, terwijl de te behalen positienauwkeurigheid van de metalen electrode ten opzichte van de schacht onvoldoende is.

35 Bovendien is het onmogelijk om een anode met een omringend 8300352

tT> 1 V

- 2 - cokesbed in een schuine of horizontale schacht aan te brengen. Dit is echter wel gewenst om anoden onder grote te beschermen objecten, zoals opslagtanks, met bijvoorbeeld een diameter van 60 meter aan te kunnen brengen en om, zoals in het 5 geval van opslagtanks van benzinepompen, geen verharde bodembedekkingen te hoeven opbreken, maar om de anoden vanuit de berm horizontaal of schuin naar de tank te verplaatsen.

De uitvinding beoogt daarom een anodesamenstel van 10 een kathodisch beschermingsstelsel te verschaffen, welke in het bijzonder geschikt is om als een vooraf vervaardigde eenheid in een ten opzichte van de bodem willekeurige richting binnen een in de aarde gevormde schacht of direct in de aarde voortgedreven te kunnen worden.

15 Volgens de uitvinding wordt deze doelstelling opgelost doordat het anodesamenstel bestaat uit een metalen buis met een voorste uiteinde met een afnemende diameter, een binnen de buis op afstand van de binnenwand en in de lengterichting ervan aangebracht anodestaaf en een 20 electrisch met de staaf verbonden geïsoleerde aansluitkabel, waarbij de buis rondom de staaf met cokes gevuld is.

Hierdoor is de anode, welke dus een onderdeel is van het anodesamenstel, zonder toepassing van een tijdelijke hulpbuis snel en goedkoop in een vooraf in willekeurige 25 richting in de aarde gevormde schacht aan te brengen.

Het anodesamenstel volgens de uitvinding is, door de torpedovorm ervan, met een puntig of sferisch voorste uiteinde, met name geschikt om door middel van een slaginrich-ting direct in een willekeurige richting in de aarde 30 gedreven te kunnen worden. De slaginrichting kan bijvoorbeeld bestaan uit een hei-installatie doch bij voorkeur uit een zichzelf pulserend voortbewegende ramcilinder (vaak grondraket genoemd). Hierdoor kan bijna elke plaats in de bodem op eenvoudige en goedkope wijze bereikt worden.

35 Omdat het anodesamenstel vooraf als eenheid vervaardigd kan worden heeft het tevens als voordeel, dat het met behoud van de centrale oriëntatie van de anodestaaf binnen het cokes-ook door minder ervaren personeel in de bodem aangebracht kan worden.

8300352 • ( -» - 3 -

Het anodesamenstel omvat bij voorkeur een met de staaf en met de buis samenwerkende fixatiemiddelen die geschikt zijn voor het radiaal fixeren van de staaf ten opzichte van de buis en voor het tegengaan van de verplaatsing van de 5 staaf in de richting van het voorste uiteinde van de buis. Hierdoor wordt ongewenste verplaatsing van de staaf voorkomen, in het bijzonder wanneer het door middel van een slaginrichting in de aarde gedreven wordt.

De fixatiemiddelen kunnen bestaan uit door middel van 10 schroef- en/of lijmverbindingen met de buis en met de staaf verbonden koppeldelen. De fixatiemiddelen omvatten echter bij voorkeur een om de staaf aangebrachte en tegen de binnenwand van de buis steunende vlakke ring, terwijl het tussen de ring en het voorste uiteinde van de buis gelegen gedeelte 15 van de staaf een verdikking met een grotere doorsnede dan de doorgang van de ring heeft. Hierdoor zijn het cokes, de staaf en de fixatiemiddelen eenvoudig aan te brengen, terwijl tevens bereikt wordt, dat, in het geval dat het anodesamenstel door middel van een slaginrichting in de aarde gedreven 20 wordt, de heen en weer gaande axiale verplaatsing van de beperkt wordt.

In het gebied tot waar de buis aan de zijde van het voorste uiteinde met cokes gevuld is, heeft de wand van de buis bij voorkeur een aantal kleine openingen. Deze opening-25 en kunnen tijdens de fabrikage van de anode gebruikt worden voor het uit de buis laten wegvloeien van water, dat tijdens de fabrikage gebruikt wordt voor het verdichten van de cokes binnen de buis.

Het andere achterste uiteinde van de buis kan door middel 30 van een tegen de cokes steunend gasdoorlatend eindstuk gesloten zijn, zodat tijdens transport van de buis de onderlinge samenhang van de onderdelen van het anodesamenstel gehandhaafd blijft en de tijdens eigenlijk gebruik langs de anode door chemische reacties ontwikkelde gassen de buis 35 via het eindstuk kunnen verlaten.

Het anodesamenstel is bij voorkeur zodanig uitgevoerd, dat de aansluitkabel aan het naar het voorste uiteinde van de buis gekeerde uiteinde van de staaf bevestigd is en dat de kabel zich vanaf de bevestigingsplaats met de staaf 8300352

1 ^ · V

- 4 - volgens een belangrijk langere dan de kortst mogelijke weg in de richting van het voorste uiteinde van de buis en vervolgens in tegengestelde richting tot buiten de buis uitstrekt. Hierdoor wordt bereikt dat de bevestigingsplaats 5 van de kabel met de staaf tijdens verplaatsing van de staaf, in het bijzonder bij gebruik·van een slaginrichting, zo weinig mogelijk mechanisch belast wordt, zodat in het gebied van de bevestigingsplaats geen beschadigingen van de isolatie kan optreden, waardoor het aansluitgedeelte van de kabel 10 electrolytisch zou kunnen corroderen, terwijl tevens het optreden van breuk van de kabel tijdens verplaatsing van de staaf voorkomen wordt.

Het anodesamenstel is bij voorkeur uitgevoerd met een zich evenwijdig aan de as van de buis en tussen de uiteinden 15 van de buis uitstrekkende op de buitenwand ervan bevestigde rechte pijp, een bij het in de nabijheid van het voorste uiteinde gelegen uiteinde van de pijp in de wand van de buis aangebrachte doorgang, waarbij de kabel vanuit de ruimte binnen de buis achtereenvolgens door de doorgang en de pijp 20 gaat. Hierdoor is het mogelijk om de slaginrichting direct op het achterste uiteinde van de buis te laten inwerken, terwijl het tevens mogelijk is om zonder gevaar van beschadiging van de aansluitkabels een aantal anodesamenstel1en op één lijn te plaatsen, waarbij de kabel van een eerder 25 aangebracht anodesamenstel in de door de pijp ervan in de aarde gevormde groef strak gehouden wordt.

Bij voorkeur omvat het anodesamenstel een langs de as van de pijp tussen de pijp en het voorste uiteinde van de buis op de buitenwand van de buis gevormd uitsteeksel, waar-30 van de doorsnede in de richting van de pijp geleidelijk toeneemt tot ongeveer de doorsnede van de pijp. Hierdoor wordt beschadiging van de relatief zwakke pijp tijdens het in de grond brengen van het anodesamenstel tegengegaan.

De pijp strekt zich buiten de buis bij voorkeur met 35 een U-bocht via de doorgang tot in de buis uit. Tijdens de fabrikage van het anodesamenstel daardoor door gebruik van een treksnoer (trekveer) gemakkelijk de aansluitkabel door de pijp en vervolgens via de buis tot buiten de buis gevoerd worden om daar met de staaf verbonden te kunnen worden.

8300352 - 5 -

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening, waarin in doorsnede een uitvoeringsvorm van een anodesamen-stel volgens de uitvinding getoond is.

Het anodesamenstel omvat een bij voorkeur naadloze metalen 5 buis 1 met een puntig of sferisch voorste uiteinde 2 en een achterste uiteinde 3. Binnen de buis 1 is langs de symme-trie-as ervan een metalen anodestaaf 4 met een voorste uiteinde 5 en een achterste uiteinde 6 aangebracht. Het voorste uiteinde 5 heeft een grotere doorsnede dan de rest 10 van de staaf 4. Tussen de uiteinden 5, 6 van de staaf 4, zijn twee centreerringen 7, 8 van isolerend materiaal aangebracht, waarbij de doorgang van de ring 7 kleiner is dan de doorsnede van het dikke voorste uiteinde 5 van de staaf 4. Door middel van bijvoorbeeld een bout 9 is een geïsoleerde 15 kabel 10 electrisch met het voorste uiteinde 5 van de staaf 4 verbonden. Zoals getoond, kunnen de kop van de bout 9 en het electrische aansluitgedeelte van de kabel 10 binnen het dikke voorste uiteinde 5 van de staaf 4 verzonken zijn. Nadat de kabel 10 met de staaf 4 verbonden is, wordt dan 20 een ring 11 om het voorste uiteinde 5 geschoven, waarna de door de ring 11 en het voorste uiteinde 5 begrensde ruimte met isolerend materiaal 12, zoals epoxyhars, wordt gevuld.

Op de buitenwand van de buis 1 is evenwijdig aan de as van de buis 1 een rechte pijp 13 met relatieve kleine 25 diameter aangebracht. De pijp 13 heeft in de omgeving van het voorste uiteinde 2 een door een doorgang 14 in de buis 1 gevoerde U-bocht 15 met een bij voorkeur getrompt uiteinde 16.

De aansluitkabel 10 is vanaf de bevestigingsplaats met de staaf 4 via de pijp 13 tot buiten de buis 13 gevoerd. De binnen-30 diameter van de pijp 13 is slechts weinig groter dan de diameter van de kabel 10.

Dichtbij de doorgang 14 is op de buitenwand van de buis 1 langs de as van pijp 13 een uitsteeksel 17 gevormd, waarvan de doorsnede vanaf het voorste uiteinde 2 van de buis 1 in

*3 C

de richting van de pijp 13 geleidelijk toeneemt tot bi;j voorkeur tenminste de doorsnede van de pijp 13.

De ruimte binnen de buis 1 is gevuld met cokes 18, dat tijdens de vervaardiging van de anode verdikt wordt onder toevoer van water via het achterste uiteinde 3 van de buis 1.

8300352 * „ > % - 6 -

Tijdens de vervaardiging van het anodesamenstel is de buis 1 verticaal met het puntige of sferische voorste uiteinde 2 naar beneden opgesteld en wordt het toegevoerde water via een aantal in het voorste uiteinde 2 aanwezige kleine 5 openingen 19 afgevoerd.

De met cokes 18 gevulde buis 1 is bij voorkeur afgesloten door middel van een voor de cokes 18 ondoordringbare schijf 20, zodat tijdens transport van de buis 1 geen cokes 18 uit de buis 1 kan stromen. Indien de schijf 20 gasdicht is, 10 zal het direct voor het in de grond brengen van de anode uit de buis 1 verwijderd moeten worden. De schijf 20 kan echter ook uit poreus gasdoorlatend materiaal bestaan, zodat het niet meer verwijderd hoeft te worden nadat het eenmaal in de buis 1 is aangebracht, zodat in dit geval de tijdens 15 bedrijf in de omgeving van de anodestaaf 4 ontwikkelde gassen de buis 1 via het cokes 18 en de schijf 20 kunnen verlaten.

De kabel 10 is tussen de bevestigingsplaats ervan met de staaf 4 en het uiteinde 16 van de pijp 13 bijvoorbeeld door middel van een aantal lussen sterk gevierd.

20 Het getoonde anodesamenstel is geschikt om aan een kabel in een vooraf in de aarde geboorde of gespoten schacht neergelaten te worden. De anode is ook geschikt om in een horizontaal of schuin naar boven verlopende vooraf gevormde schacht voortgeduwd te worden.

25 Het getoonde anodesamenstel is echter in het bijzonder bedoeld om direct door middel van een op het achterste uiteinde 3 van de buis 1 inwerkende slaginrichting in elke gewenste richting in de aarde gedreven te kunnen worden, d.w.z. zonder het vooraf in de aarde vormen van een schacht voor het door-30 laten van de anode. De slaginrichting kan bestaan uit een heitoestel, doch bestaat in het bijzonder uit een op zich bekende ramcilinder (vaak grondraket genoemd) die een gelijke of iets grotere doorsnede heeft dan de doorsnede van de buis 1 en die, geplaatst achter de buis 1, een pulserende 35 kracht op de buis 1 uitoefent en zichzelf verplaatst door de schacht, welke door de voortgedreven buis 1 aan de achterzijde van de buis 1 is gevormd. Omdat, zoals gezegd, de doorgang van de ring 7 kleiner is dan de doorsnede van het verdikte voorste uiteinde 5 van de anodestaaf 4, wordt tijdens 8300352 * jat - 7 - het in bedrijf zijn van de slaginrichting de verplaatsing van de staaf 4 in de richting van het achterste uiteinde 3 van de buis 1, die ontstaat als gevolg van de massatraagheid van de staaf 4 beperkt doordat de ring 7 wordt meeverplaatst/ 5 hetgeen overeenkomt met een grotere verplaatsingsweerstand.

Omdat de aansluitkabel 10 niet verbonden is met het achterste uiteinde 6 van de anodestaaf 4 en vandaar direct naar het achterste uiteinde 3 van de buis 1 gevoerd is, maar verbonden is met het voorste uiteinde 5 van de anodestaaf 4 10 en omdat tussen deze bevestigingsplaats en het uiteinde 16 van de pijp 13 de kabel belangrijk gevierd is, wordt tijdens het in bedrijf zijn van een op de buis 1 inwerkende slaginrichting beschadiging van de bevestigingsplaats, in het bijzonder beschadiging van de isolatie, waardoor de 15 metalen kern van de kabel snel zou kunnen corroderen, en breuk van de kabel 10 voorkomen.

Het uitsteeksel 17 dient om de pijp 13, die in het algemeen dunwandig is, tijdens het in de grond drijven van de anode tegen beschadiging, bijvoorbeeld door gesteente, te 20 beschermen.

Tijdens het in de grond brengen van het anodesamenstel zullen het uitsteeksel 17 en de pijp 13 een groef in de door de buis 1 gevormde schacht vormen, zodat, door het strakhouden van de kabel 10 van een eerder geplaatst anodes^.m^n-25 in een door dit anodesamenstel gevormde groef, een ander anodesamenstel achter het eerder geplaatste anodesamenstel aangebracht kan worden, zonder dat de aansluitkabels door het laatste anodesamenstel beschadigd kunnen worden.

In een praktische uitvoeringsvorm van het anodesamenstel 30 volgens de uitvinding is de buis 1 een naadloze stalen buis met een totale lengte van 2 m, een doorsnede van 127,5 mm en een dikte van 4 mm, terwijl het gepunte of sferische voorste uiteinde 2 een lengte van ongeveer 200 mm heeft. De anodestaaf 4 bestaat uit een siliciumgietijzer (SiFe) en 35 heeft een lengte van 1 m en is symmetrisch in het midden van de buis 1 aangebracht. Nadat het anodesamenstel in de aarde is aangebracht, zal de stalen buis 1 door corrosie afhankelijk van de stroomafgifte na enkele jaren aflossen, hetgeen voor de goede werking van de anode echter niet 8300352 a , - 8 - bezwaarlijk is.

- conclusies - 8300352

Claims

1. Anodesamenstel voor een kathodisch beschermingsstelsel, gekenmerkt door een metalen buis (1) met een voorste uiteinde (2) met afnemende diameter, een binnen de buis (1) op afstand van de binnenwand en in de lengte-5 richting ervan aangebrachte anodestaaf (4) verbonden geïsoleerde aansluitkabel (10), en doordat de buis (1) rondom de staaf (4) met cokes (18) gevuld is.

2. Anodesamenstel volgens conclusie 1, gekenmerkt door met de staaf (4) en met de buis (1) samenwerkende 10 fixatiemiddelen die geschikt zijn voor het radiaal fixeren van de staaf (4) ten opzichte van de buis (1) en voor het tegengaan van de verplaatsing van de staaf (4) in de richting vanaf het puntige uiteinde (2) van de buis (1).

3. Anodesamenstel volgens conclusie 2, met het 15 kenmerk, dat de fixatiemiddelen een om de staaf (4) aangebrachte en tegen de binnenwand van de buis (1) steunende vlakke ring (7) omvatten en dat het tussen de ring (7) en het voorste uiteinde (2) van de buis (1) gelegen gedeelte van de staaf (4) een verdikking (5) met een grotere doorsnede 20 dan de doorgang van de ring (7) heeft.

4. Anodesamenstel volgens conclusie 1, 2 of 3, m e t het kenmerk, dat de wand van de buis (1) in het gebied tot waar de buis (1) aan de zijde van het puntige uiteinde (2) met cokes (18) gevuld is, een aantal kleine 25 openingen (19) heeft.

5. Anodesamenstel volgens conclusie 1, 2, 3 of 4, met het kenmerk, dat de buis (1) aan het andere, achterste, uiteinde (3) door een tegen de cokes (18) steunend gasdoorlatend eindstuk (20) afgesloten is.

6. Anodesamenstel volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de aansluitkabel (10) aan het naar het voorste uiteinde (2) van de buis (1) gekeerde uiteinde (5) van de staaf (4) bevestigd is en dat de kabel (10) zich vanaf de bevestigingsplaats met de staaf (4) volgens 35 een belangrijk langere dan de kortst mogelijke weg in de richting van het voorste uiteinde (2) van de buis (1) en 8300352 - 10 - vervolgens in tegengestelde richting tot buiten de buis (1) uitstrekt.

7. Anodesamenstel volgens conclusie 6, gekenmerkt door een zich evenwijdig aan de as van de buis (1) en tussen 5 de uiteinden (2, 3) van de buis (1) uitstrekkende op de buitenwand ervan bevestigde rechte pijp (13), een bij het in de nabijheid van het voorste uiteinde (2) gelegen uiteinde van de pijp in de wand van de buis (1) aangebrachte doorgang (14), waarbij de kachel (10) vanuit de ruimte binnen de 10 buis (1) achtereenvolgens door de doorgang (14) en de pijp (13) gaat.

8. Anodesamenstel volgens conclusie 7, gekenmerkt door een langs de as van de pijp (13) tussen de pijp (13) en het voorste uiteinde (2) van de buis (1) op de buitenwand 15 van de buis (1) gevormd uitsteeksel (17), waarvan de doorsnede in de richting van de pijp (13) geleidelijk toeneemt tot ongeveer de doorsnede van de pijp (13).

9. Anodesamenstel volgens conclusie 7 of 8, met het kenmerk, dat de pijp (13) zich van buiten 20 de buis (1) met een U-bocht (15) via de doorgang (14) tot in de buis (1) uitstrekt. 8300352