一种阴极保护装置的制作方法

本实用新型涉及外加电流阴极保护领域，具体而言，涉及一种阴极保护装置。

背景技术：

混凝土中钢筋锈蚀已成为影响管道结构物耐久性的主要因素之一，人们将防止钢筋锈蚀和提高管道结构物耐久性作为主要研究方向，获得了大量的研究成果，钢筋防护技术不断进步。目前，阴极保护广泛地应用于混凝土结构中的钢筋防护，外加电流阴极保护系统是混凝土结构中钢筋防护的最新技术，将钢筋与外加电源负极相连，使钢筋变成阴极，进而达到保护钢筋的目的。

发明人在研究中发现，现有的保护装置至少存在以下缺点：现有的保护装置的阳极结构复杂、易损耗且其性质在工作时间稍长时就不稳定。

技术实现要素：

本实用新型的目的还在于提供一种阴极保护装置，以改善现有保护装置的阳极结构复杂、易损耗且不能长时间工作的问题。

本实用新型是这样实现的：

基于上述目的，本实用新型提供了一种阴极保护装置，包括混凝土阳极、直流电源和管道，所述管道包括管材和绝缘层，所述管材呈管状，所述绝缘层位于所述管材的内周面，所述混凝土阳极设置在所述管道的外表面，所述管材与所述直流电源的负极电连接，所述混凝土阳极与所述直流电源的正极电连接。

本实用新型提供的阴极保护装置由混凝土阳极、管材和直流电源形成阴极保护系统，由混凝土阳极做阳极，无需额外的阳极，结构简单，且由于混凝土阳极与管道具有较好的相容性，在安装时十分方便，同时覆盖面积极大，这样管材可以得到全面保护，使其使用寿命增长，管材被完全包裹再与直流电源连接后，可以减少电能的消耗，从而减少电能浪费，提供管道结构耐久性覆盖层，可以在取得理想保护效果的同时大大降低成本。

进一步地，所述混凝土阳极包括混凝土基体和连接导体层，所述连接导体层安装于所述钢筋混凝土，所述连接导体层位于所述钢筋混凝土和所述混凝土基体之间。

连接导体层可以使混凝土基体与管道连接的更加牢固。

进一步地，所述连接导体层为碳纤维织物网。

碳纤维织物网不仅具备良好的力学性能，而且其导电性良好、耐腐蚀，电位接近惰性金属的电化学特性，不仅可以传递外加电流，而且使用寿命长；碳纤维织物网适用于结构的不同形状、不同部位，铺设在需要保护的结构区域，其覆盖面积大，能均匀的传递阴极保护电流，同时还能使混凝土基体与管道连接的更加牢固。

进一步地，所述混凝土阳极包括多层所述碳纤维织物网和多层所述混凝土基体，多层所述混凝土基体与多层所述碳纤维织物网交错设置，且所述混凝土基体的层数与所述碳纤维织物网的层数相同。

多层混凝土基体和多层碳纤维织物网交错设置后形成一种近间距安装方式，使得结构处于阳极的电压梯度内，可以提高阴极保护效率。

进一步地，所述混凝土基体采用喷射的方式设置到所述碳纤维织物网上。

采用喷射的方式可以提高混凝土基体的密实性，增强混凝土阳极与碳纤维织物网之间的粘结性能。

进一步地，所述管道还包括混凝土，所述管材包括多根纵向钢筋和多根箍筋，多根所述纵向钢筋分别与所述直流电源的负极连接，多根所述箍筋分别与所述直流电源的负极连接，多根所述纵向钢筋沿所述箍筋的周向间隔设置，多根所述箍筋沿所述纵向钢筋的长度方向间隔设置，所述混凝土浇注于所述金属管材形成钢筋混凝土管道。

多根纵向钢筋和多根箍筋使管道的结构更加的稳定，同时，多根纵向钢筋分别与所述直流电源的负极连接，多根箍筋分别与所述直流电源的负极连接，可以对纵向钢筋和箍筋形成更加全面的保护。

进一步地，相邻的所述纵向钢筋通过导线电连接。

用于测量纵向钢筋之间的电连接性。

进一步地，所述纵向钢筋和所述箍筋通过扎丝连接。

纵向钢筋和箍筋通过扎丝连接可以连接的更加的牢固，同时，在浇筑混凝土时也不会出现气泡等影响管道结构强度的杂质。

进一步地，所述混凝土基体采用细集料混凝土制成。

细集料混凝土具有高强、抗裂、抗腐蚀、耐久性好、防火、可设计性强等优点，适用于薄壁结构或耐腐蚀构件以及恶劣环境中结构的覆层材料和结构加固。

进一步地，所述阴极保护装置还包括控制系统，所述控制系统连接于所述直流电源的负极和所述管材之间。

控制系统可以对直流电机进行控制，使其保持持续的输出，周期性的进行调整可以有效减少电能的消耗，同时控制装置还可以对钢筋进行监控，可以通过控制装置观察计算钢筋的损耗程度。

与现有技术相比，本实用新型实现的有益效果是：

本实用新型提供的阴极保护装置由混凝土阳极、管材和直流电源形成阴极保护系统，由混凝土阳极做阳极，无需额外的阳极，结构简单，且由于混凝土阳极与管道具有较好的相容性，在安装时十分方便，同时覆盖面积极大，这样管材可以得到全面保护，使其使用寿命增长，管材被完全包裹再与直流电源连接后，可以减少电能的消耗，从而减少电能浪费。

附图说明

图1示出了本实用新型实施例1提供的一种阴极保护装置的示意图；

图2示出了本实用新型实施例1提供的另一种阴极保护装置的示意图。

图中：

纵向钢筋101；箍筋102；管材103；混凝土104；混凝土基体105；碳纤维织物网106；直流电源107；控制系统108；混凝土阳极109。

具体实施方式

混凝土中钢筋锈蚀已成为影响管道结构物耐久性的主要因素之一，人们将防止钢筋锈蚀和提高管道结构物耐久性作为主要研究方向，获得了大量的研究成果，钢筋防护技术不断进步。目前，阴极保护广泛地应用于混凝土结构中的钢筋防护，外加电流阴极保护系统是混凝土结构中钢筋防护的最新技术，将钢筋与外加电源负极相连，使钢筋变成阴极，进而达到保护钢筋的目的。发明人在研究中发现，现有的保护装置至少存在以下缺点：现有的保护装置的阳极结构复杂、易损耗且其性质在工作时间稍长时就不稳定。

为了使上述问题得到改善，本实用新型提供了一种阴极保护装置，包括混凝土阳极、直流电源和管道，所述管道包括管材和绝缘层，所述管材呈管状，所述绝缘层位于所述管材的内周面，所述混凝土阳极设置在所述管道的外表面，所述管材与所述直流电源的负极电连接，所述混凝土阳极与所述直流电源的正极电连接。

本实用新型提供的阴极保护装置由混凝土阳极、管材和直流电源形成阴极保护系统，由混凝土阳极做阳极，无需额外的阳极，结构简单，且由于混凝土阳极与管道具有较好的相容性，在安装时十分方便，同时覆盖面积极大，这样管材可以得到全面保护，使其使用寿命增长，管材被完全包裹再与直流电源连接后，可以减少电能的消耗，从而减少电能浪费。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，上面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行了清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以上对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

参照图1和图2，本实施例提供了一种阴极保护装置，混凝土阳极105、直流电源107和管道，管道包括管材和绝缘层，管材呈管状，绝缘层位于管材的内周面，混凝土阳极109设置在管道的外表面，管材与直流电源107的负极电连接，混凝土阳极109与直流电源107的正极电连接。

本实施例提供的阴极保护装置由混凝土阳极109、管材103和直流电源107形成阴极保护系统，由混凝土阳极109做阳极，无需额外的阳极，结构简单，且由于混凝土阳极109与混凝土104具有较好的相容性，在安装时十分方便，同时覆盖面积极大，这样管材103可以得到全面保护，使其使用寿命增长，管材103被完全包裹再与直流电源107连接后，可以减少电能的消耗，从而减少电能浪费。

管道可以是由管材103和混凝土104浇筑而成，然后在管道的外周面和端面设置混凝土阳极109，管道的内周面可以用来安装外物，比如线缆、光纤等。管道的横截面可以是呈圆形或者矩形，当然，管道的横截面根据需要设置成其他形状一个可以的。

混凝土阳极109包括连接导体层和采用细集料混凝土制成的混凝土基体105。细集料混凝土具有高强、抗裂、抗腐蚀、耐久性好、防火、可设计性强等优点，适用于薄壁结构或耐腐蚀构件以及恶劣环境中结构的覆层材料和结构加固。

集料又称骨料。骨料分为粗骨料和细骨料。混凝土的主要组成材料之一。主要起骨架作用和减小由于胶凝材料在凝结硬化过程中干缩湿胀所引起的体积变化，同时还作为胶凝材料的廉价填充料。有天然集料和人造集料之分，前者如碎石、卵石、浮石、天然砂等；后者如煤渣、矿渣、陶粒、膨胀珍珠岩等。颗粒视密度小于1700公斤/立方米的集料称轻集料，用以制造普通混凝土；特别重的集料，用以制造重混凝土，如防辐射混凝土。集料按颗粒大小分为粗集料和细集料，一般规定粒径大于4.75毫米者为粗集料，如碎石和卵石，粒径自小于4.75毫米者为细集料，如天然砂。

连接导体层可以是碳纤维织物网106。碳纤维织物网106不仅具备良好的力学性能，而且其导电性良好、耐腐蚀，电位接近惰性金属的电化学特性，不仅可以传递外加电流，而且使用寿命长；碳纤维织物网106适用于结构的不同形状、不同部位，铺设在需要保护的结构区域，其覆盖面积大，能均匀的传递阴极保护电流，同时还能使混凝土阳极105与管道连接的更加牢固。

混凝土阳极109可以包括多层碳纤维织物网106和多层混凝土基体105，多层混凝土基体105与多层碳纤维织物网106交错设置，且混凝土基体105的层数与碳纤维织物网106的层数相同。多层混凝土基体105和多层碳纤维织物网106交错设置后形成一种近间距安装方式，使得结构处于阳极的电压梯度内，可以提高阴极保护效率。

混凝土基体105可以是采用喷射的方式设置到碳纤维织物网106上。采用喷射的方式可以使混凝土基体105与碳纤维织物网106连接的更加牢固，同时，采用喷射的方式可以避免混凝土基体105与碳纤维织物网106之间产生气泡。

管道还可以包括混凝土104，管材可以是由钢筋构成，管材103包括多根纵向钢筋101和多根箍筋102，多根纵向钢筋101分别与直流电源107的负极连接，多根箍筋102分别与直流电源107的负极连接，多根纵向钢筋101沿箍筋102的周向间隔设置，多根箍筋102沿纵向钢筋101的长度方向间隔设置，然后将混凝土104浇注在管材103上形成钢筋混凝土管道。多根纵向钢筋101和多根箍筋102使管道的结构更加的稳定，同时，多根纵向钢筋101分别与直流电源107的负极连接，多根箍筋102分别与直流电源107的负极连接，可以对纵向钢筋101和箍筋102形成更加全面的保护，管道的通孔的中心线是与箍筋102的中心线共线。

当然，管材103中应至少包括四根纵向钢筋101和至少连根箍筋102。

相邻的纵向钢筋101通过导线电连接。用于测量纵向钢筋101之间的电连接性。

纵向钢筋101和箍筋102通过扎丝连接。纵向钢筋101和箍筋102通过扎丝连接可以连接的更加的牢固，同时，在浇筑混凝土时也不会出现气泡等影响管道结构强度的杂质。

阴极保护装置还包括控制系统108，控制系统108连接于直流电源107的负极和管材103之间。控制系统108可以对直流电机进行控制，使其保持持续的输出，周期性的进行调整可以有效减少电能的消耗，同时控制装置还可以对管材103进行监控，可以通过控制装置观察计算管材103的损耗程度。

实施例2

本实施例也提供了一种阴极保护装置，本实施例是在阴极保护装置实施例1的技术方案的基础上的进一步改进，阴极保护装置实施例1描述的技术方案同样适用于本实施例，阴极保护装置实施例1已公开的技术方案不再重复描述。

具体的，本实施例与阴极保护装置实施例1的区别在于，本实施例提供的阴极保护装置的管道中的管材是由一整块钢制成，而绝缘层可以是涂层，被喷射在管道的内周面上。

本实用新型只提供了两种管道的实施方式，本发明提供的阴极保护方法和装置同样适用于输水管道、输气管道或者输油管道等其他形式的管道。

综上所述，本实用新型提供的阴极保护装置由混凝土阳极、管材和直流电源形成阴极保护系统，由混凝土阳极做阳极，无需额外的阳极，结构简单，且由于混凝土阳极与管道具有较好的相容性，在安装时十分方便，同时覆盖面积极大，这样管材可以得到全面保护，使其使用寿命增长，管材被完全包裹再与直流电源连接后，可以减少电能的消耗，从而减少电能浪费。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。