Заземлитель

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Торгово-производственное унитарное частное предприятие ИГУР(72) Автор Урбанович Игорь Николаевич(73) Патентообладатель Торгово-производственное унитарное частное предприятие ИГУР(57) Заземлитель, состоящий из отдельных стальных стержней с защитным медным покрытием, с резьбой по концам каждого стержня, позволяющей соединение их по длине посредством муфты, с возможностью наворачивания на первый погружаемый стержень заостренного наконечника, а на каждый последующий через муфту - оголовка, отличающийся тем, что резьба стальных стержней не имеет защитного покрытия, муфта выполнена из металла, допустимого для контакта со сталью, например латуни, или меди, или бронзы, или медно-никелевого сплава, или хромистой стали, или хромоникелевой стали,или титанового сплава, а в область контакта введена электропроводящая антикоррозионная смазка.(56) 1. ГОСТ 30331.10-2001 (МЭК 364.5.54.80). Заземляющие устройства и защитные проводники. 2. ГОСТ 9.005-72. Единая система защиты от коррозии и старения. Металлы, сплавы,металлические и неметаллические неорганические покрытия. Допустимые и недопустимые контакты с металлами и неметаллами. 3. Каталог польской фирмы, раздел . Вертикальные омедненные заземлителис резьбой. 4. ГОСТ 10434-82. Соединения контактные электрические. Классификация. Общие технические требования. Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в качестве заземлителя для заземления электроустановок. Заземлитель как совокупность соединенных между собой проводящих частей (электродов), находящихся в электрическом контакте с землей, используется в целях безопасности и обеспечения нормальной работы электроустановок. Минимальное сопротивление растеканию электрического тока через заземлитель в землю является основным критерием работоспособности заземлителя. Наиболее эффективны составные вертикальные заземлители глубинного заложения(погружаемые на глубину до 30 м в зависимости от заданного значения сопротивления заземления и свойств окружающих грунтов), позволяющие быстро достичь заданное сопротивление растеканию электрического тока на минимальной площади за счет использования более плотных и влажных слоев грунта, залегающих на большой глубине и имеющих меньшее удельное сопротивление, что актуально, например, в стесненных условиях городской застройки. В соответствии с требованиями 1 для обеспечения долговечности материалы и конструкция заземлителей должны быть устойчивыми к коррозии. Для предотвращения коррозии стержней заземления в грунте используют либо нержавеющие материалы, либо эффективные электропроводящие покрытия, покрывающие черные металлы. Из-за высокой цены заземлителей из нержавеющих материалов, которые в 3-4 раза превышают цену заземлителей с покрытием, чаще предпочтение отдают последним. Медное покрытие стержней заземления отличается коррозионной стойкостью в большинстве грунтовых условий. Поскольку по определению заземлитель - совокупность проводящих частей, соединенных между собой, требование устойчивости к коррозии в полной мере относится также и к соединениям. Коррозионная стойкость соединений наряду со стойкостью самого крепежного элемента во избежание так называемой контактной коррозии, снижающей проводимость соединения (продукты коррозии металлов в соединении не обладают проводимостью исходных металлов), определяется подбором соответствующих видов контактирующих между собой металлов. На основании 2 допустимость контактов различных металлов устанавливается с учетом разности собственных потенциалов металлов и вида агрессивной среды. Для изделий, эксплуатируемых в морской и пресной воде (среда, соответствующая условиям эксплуатации заземлителей в грунте), учитывается также соотношение площадей металлов, находящихся в контакте. В зависимости от агрессивности среды и степени опасности возникновения контактной коррозии по табл. 3 2 устанавливаются допустимые, ограниченно допустимые и недопустимые контакты металлов (отмечены в табл. 3 соответственно знаками, ,-). Допустимые контакты могут применяться в изделиях без защиты от контактной коррозии. Ограниченно допустимые контакты металлов в морской и пресной воде могут применяться для изделий при условии соблюдения требуемого соотношения анодных и катодных поверхностей в зоне влияния контакта, а также дополнительных мер защиты от 2 94612013.08.30 контактной коррозии, например посредством изоляции контактов от воздействия внешней среды и введением в контактное соединение ингибиторов, препятствующих протеканию коррозионных процессов, что гарантирует коррозионную стойкость контактного соединения в течение всего срока эксплуатации. Выбор контактов металлов следует проводить по соответствующей табл. 3 2 из металлов, которые расположены в пределах одной группы или рядом расположенных групп. Например, для контакта с медным покрытием допустимы латуни и бронзы. По технической сущности наиболее близок к предлагаемой полезной модели заземлитель фирмы 3. Заземлитель представляет собой стальной омедненный стержень длиной 1,5 м, диаметром 14 мм (фиг. 1). Стальной стержень 1 обладает высокой устойчивостью на ударную нагрузку, что обеспечивает глубинное его погружение с помощью специального виброударного инструмента. Медное покрытие имеет толщину 0,25 мм и достигается электролитическим способом, обеспечивая его соединение со стальным основанием на молекулярном уровне. На концах стержня по меди накатана резьба длиной 30 мм, позволяющая соединение его в длинный электрод заземления. Соединение стержней обеспечивается с помощью муфты 2, выполненной из латуни. При погружении в грунт на первый стержень наворачивают заостренный стальной наконечник 3, а на каждый последующий через муфту стальной оголовок 4, воспринимающий нагрузку от ударного инструмента. Данный заземлитель обладает следующими достоинствами 1. Медное покрытие имеет хорошую электропроводимость. 2. Достаточно большая толщина защитного медного покрытия и его плотный контакт с основанием препятствуют проникновению влаги (электролита) к контакту таких разнородных в электрохимическом отношении металлов, как медь и сталь, и исключают возможность электроконтактной коррозии, которая может происходить только в присутствии электролита. 3. Латунная муфта 2 совместно с резьбой 5 (фиг. 2), образованной накаткой по меди,обеспечивают допустимый электропроводящий контакт в соответствии с табл. 3 2. Однако указанный заземлитель с медным покрытием имеет существенный недостаток. В случае повреждения (разрыва, отслоения) медного покрытия, нанесенного на стальную основу (т.е. возможности доступа электролита в зону контакта металлов), существует опасность интенсивной местной коррозии. Если такое повреждение произойдет, то вследствие значительной разности собственных потенциалов этих металлов в присутствии электролита возникнет очаг коррозии между медью и сталью и интенсивность коррозии стали возрастет до 4 раз. Это означает то, что если стальной стержень без медного покрытия, помещенный в агрессивную среду, будет функционировать 8 лет, то стержень с поврежденным медным покрытием - только около 2 лет. Именно такое повреждение имеет место в резьбовом соединении омедненных стержней. Поскольку в данном случае резьба сформирована накаткой по слою медного покрытия путем его пластической деформации, к разрушению этого слоя приводят 1. Деформация, уменьшение слоя медного покрытия, отслоение от стального основания в результате механического воздействия в процессе накатки по нему резьбы. 2. Смятие отдельных витков резьбы, отслоение от стального основания в результате динамического воздействия виброударного инструмента в процессе погружения стержней. Кроме этого, технология накатки резьбы по слою медного покрытия предполагает формирование резьбовых витков диаметром, превышающим диаметр самого стержня. Это обстоятельство вынуждает использовать резьбовую муфту с соответствующим диаметром резьбы, также превосходящим диаметр стержня, что увеличивает зазор между муфтой и стержнем, повышая вероятность проникновения влаги (электролита) и агрессивных агентов в зону контактного соединения. В результате снижается электропроводность контактного соединения отдельных стержней заземления. 3 94612013.08.30 Задачей полезной модели является повышение коррозионной стойкости резьбового контактного (муфтового) соединения стержней заземления в грунте (земле) с целью обеспечения его электропроводности. Поставленная задача решена тем, что в заземлителе, состоящем из отдельных стальных стержней с защитным медным покрытием, с резьбой по концам каждого стержня, позволяющей соединение их по длине посредством резьбовой муфты, причем при погружении на первый стержень наворачивается заостренный наконечник, а на каждый последующий через муфту - оголовок, согласно полезной модели, резьба выполнена нарезкой и не имеет защитного покрытия, муфта изготовлена из металла, допустимого для контакта со сталью,например латуни, меди, бронзы, медно-никелевого сплава, хромистой стали, хромоникелевой стали, титанового сплава, а в область контакта введена электропроводящая антикоррозионная смазка. В соответствии с табл. 3 2 контакт углеродистой стали (анод) с вышеперечисленными металлами (катод) является ограниченно допустимым (отмечен в таблице знаком ) при условии, что площадь поверхности анода (материал стержня заземлителя) не менее,чем в 8 раз превышает площадь поверхности катода (соединительной муфты). Это условие выполняется. Так, площадь поверхности стержня заземлителя составляет 754 см 2, а площадь поверхности соединительной муфты - 48 см 2. Для данного типа контакта дополнительно приняты следующие меры защиты от контактной коррозии изоляция от воздействия внешней среды. Она достигается самой конструкцией муфты,выполненной в виде гильзы, закрывающей собой все соединение, что препятствует проникновению агрессивных агентов к контакту через ее стенки (фиг. 3) уменьшение агрессивного воздействия среды в случае возможного ее проникновения к контакту, например, через зазор между муфтой и резьбой стержня, что достигается введением в соединение при монтаже специальной электропроводящей антикоррозионной смазки по ГОСТ 10434-82 4, изм.3, содержащей ингибиторы. В качестве смазки могут применяться Суперконт, Экстраконт или другие аналогичные составы, используемые для предохранения от коррозии электрических контактов в агрессивных химических средах. Дополнительным преимуществом предлагаемой полезной модели является то, что технология нарезки резьбы (в отличие от накатки) предполагает формирование резьбовых витков диаметром, меньшим диаметра самого стержня. В этом случае используется соединительная муфта с минимальным зазором относительно стержня, что препятствует проникновению влаги (электролита) и агрессивных агентов в зону контактного соединения. Сущность полезной модели поясняется фигурами. На фиг. 1 представлен общий вид заземлителя в сборе. На фиг. 2 - контакт двух стержней посредством муфты в разрезе. На фиг. 3 - общий вид контакта двух стержней посредством муфты. Заземлитель (фиг. 1) содержит стальные стержни 1 с защитным медным покрытием. На концах стержней нарезана резьба, позволяющая их соединение посредством муфты 2 в длинный электрод заземления. При погружении в грунт на первый стержень наворачивают заостренный стальной наконечник 3, а на каждый последующий через муфту - стальной оголовок 4, воспринимающий нагрузку от ударного инструмента. Резьба 5 стальных стержней 1 (фиг. 2) не имеет покрытия, а муфта 2 выполнена из материала, допустимого для контакта со сталью в виде гильзы, закрывающей собой все соединение. При монтаже контактного соединения в него дополнительно вводят электропроводящую антикоррозионную смазку пастообразной консистенции. Соединение заполняют смазкой с избытком. При завинчивании соединения возникающее избыточное давление способствует плотному заполнению зазора между муфтой и резьбой стержня, надежно запирая контактное соединение от воздействия агрессивной среды. 4 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5