199908. lajstromszámú szabadalom • Eljárás aktív elektrokémiai védelem területén alkalmazott földelők üzembiztonságának növelésére
1 HU 199908 B 2 A találmány tárgya eljárás aktív elektromos védelem területén alkalmazott földelők üzembiztonságának növelésére, amellyel a geológiai adottságokhoz alkalmazkodó, modulszerűen öszszeállítható mély anódföldelők alakíthatók ki. Ismeretes, hogy az aktív elektrokémiai védelem területén az egyik legfontosabb elem a talajba árambetáplálást biztosító földelő. A földelőtől elvárható, hogy a tervezett élettartamon belül a szükséges védőáram mennyiségét a talajba juttassa úgy, hogy a rajta disszipálódó meddő teljesítmény a lehető legkisebb legyen. A földelők jellemzésére az R szétterjedési ellenállást alkalmazzák, amely elsősorban a megépített anódföldelő geometriai adataitól és a talaj ellenállásától függ. A földelő R szétterjedési ellenállását a lehetőségekhez képest minél kisebb értékűre kell kialakítani — lehetőség szerint R < 1 ohm — melyet a földelő telepítési helyének megfelelő kiválasztásával lehet elérni, ezért a nagyméretű földelt elemei célszerű minél kisebb fajlagos ellenállású rétegekbe telepíteni. Ismeretes, hogy a kis fajlagos ellenállású talajok általában kötött agyag-lalajok, melyek mikrokapillaritással rendelkeznek. (Palotás László: Mérnöki kézikönyv, M.K. 1981.780. 781. oldal) A földelőkön átmenő áram hatására lejátszódó elektroozmótikus hatás következtében a földelő környezete kiszárad — és általában fellép a gáz lezáródás jelensége is — ezáltal növekszik a fajlagos elektromos ellenállás és ezzel egyidejűleg megnövekszik a földelő szétterjedési ellenállása is. Az ismert katódvédelmi anódföldelők általában előregyártva, zárt acélcsőben elhelyezett ún. "lorpedó’-ban készülnek. Ezek az ismert szerkezetek nem veszik figyelembe a talaj geológiai, hidrogeológiai jellemzőit, illetve az előregyártott 6- 10 m hosszú torpedó adott geometriai méretei miatt nem alkalmasak a talajba fúrt lyuk megismert konkrét geológiai viszonyaihoz való alkalmazkodáshoz. Az ismert anódföldelőket a kiszáradás ellen kavicsszórással ugyan körül szokták venni, azonban sem a kavicsszórás, sem pedig az esetleg szintén alkalmazott szellőzőcsöves megoldás nem biztosítja az R szétterjedési ellenállás megfelelő érték alatti tartását. A torpedó nagy vízkiszorítása miatt sokszor problémát jelent az anódföldelőnek a lyuk fenekén történő tartása abban az esetben, ha a lyukban vízbefolyás keletkezik. A torpedó acélfaia a használat során korrodál, oldódik, így nem biztosítja a megfelelő érintkezést a talajjal. A torpedó acélfalának eloldődó oxidjai eltömítik a talaj pórusait és az alkalmazott kavicsszórás ellenére is az anódföldelő környezete kolmatálódik és az esetlegesen meglévő szellőzőcsövek sem képesek a kiszáradást meggátolni. Kalódos védelem esetén például az érintésvédelmi okokból megengedhető maximális kapocsfeszültség ismert módon 40 V, a szokásos védőáramok kb. 20 A ra tehetők. Amennyiben a földelő R szétterjedési ellenállása 1 ohmos, úgy rajta 20 V feszültség esik, és a disszipálódó meddő teljesítmény 200 W. A földelők ellenállásának kiszáradásból eredő megnövekedése esetén 3 - 20-szoros szétterjedési ellenállás is felléphet, és ebben az esetben disszipálódó meddő teljesítmény is ugrásszerűen megnövekszik, továbbá már 3 ohmos R szétterjedési ellenállás esetén is a 20 A védŐáramszükségiet sem biztosítható, azaz a földelő feladatát nem tudja ellátni, üzemképtelenné válik. A földelők jelentős beruházást igénylő (közel 1 millió forint darabonként) kiképzése a kiszáradási folyamat következtében akár félév alatt is alkalmatlanná válhat a földelési feladat ellátására. Ennek elhárítására említettük már, hogy a földelő felet a lyuk felkavicsolását alkalmazzák, azonban a tapasztalatok szerint a kavicsolás ellenére is bekövetkezik — csak valamivel lassabban - a földelők befulladása, mivel az agyagból, iszapból a kavicsba szivárgó víz lebegő finom részecskéket is szállít magával, amivel eliszapolja, eltörni a kavicsot, amely így vízzáróvá válik. A találmány célja olyan megoldás létrehozása, amellyel az anódföldelők élettartama többszörösére növelhető, elkerülhető a kiszáradás és a gázblokk kialakulása, valamint megvalósítható a helyszíni, mindenkori geológiai adottságokhoz való alkalmazkodás biztosítása. Felismertük, hogy az anódföldelők működésképtelensége elsősorban a geológiai viszonyok figyelmen kívül hagyásából, ennek következtében a földelők kiszáradásából származik. Úgy találtuk, hogy ezeket a hibákat úgy lehet elhárítani, ha egyrészről biztosítjuk a földelők közvetlen környezetének vízellátását, másrészről a fúrás során megismert tényleges geológiai adottságokhoz megfelelően alkalmazkodó anódföldelőt helyezünk el a talajban. Ehhez szükség volt arra, hogy szakítsunk az eddig kialakult gyakorlattal, mely szerint előregyártón anódföldelőt (torpedót) helyezünk el a talajba fúrt lyukba. Rájöttünk arra, hogy a geológiai viszonyok ismeretében a gyárilag előre elkészített anódföldelő már a beépítés pillanatában sem mindig képes megfelelően ellátni feladatát, ezért szükség van olyan lehetőség biztosítására, hogy a talajba fúrt lyukban lévő geológiai viszonyoknak megfelelően már a telepítés során biztosítani, és az igényeknek megfelelően változtatni lehessen az anódföldelők geometriai méreteit, felismertük, hogy ezt célszerű módon úgy lehet elérni, ha az anódföldelőt több, egymáshoz csatlakoztatható modulelembői alakítjuk ki és a modulelemek számát a talajba fúrt lyukban lévő geológiai adottságok figyelembevételével választjuk meg. A találmány további felismerése, hogy a földelők közvetlen.környezetének vízellátását biztosítani lehet olymódon, ha a talajba fúrt lyukban meghatározzuk a földelő telepítési mélysége feletti első vízadó réteget és a vízadó réteg, valamint a földelő között a vízáramlást lehetővé teszszük. A földelő és a földelő telepítési mélysége feletti első vízadó réteg közé ezért megfelelő — célszerűen szintén modulelemekből felépített kavicsszűrő - szűrőrendszert helyezünk el. A finom szemcsék okozta kolmatáció elkerülésére a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
