用于对船的金属部件进行阴极保护的装置的制作方法

本发明涉及暴露于电解环境(诸如淡水或海水)的金属结构的电偶腐蚀的领域。特别地，本发明涉及一种外加电流阴极保护装置。

背景技术：

0、现有技术的描述

1、众所周知，电偶腐蚀是在浸入导电液体(称为电解质)中的不同电位的金属直接地或通过起链接作用的另一元件的介入彼此接触时触发的电化学反应。产生的电流能够侵蚀具有最低电势的金属(阳极)，通常是最不贵金属，从而将其腐蚀。

2、当船浸入水中时，作为极好的电解质的水构成触发这种现象的高度有利的环境，从而严重地危害浸入船中的金属(螺旋桨、轴、龙骨、杆、通海旋塞、翼片等)和与这些元件接触的所有金属部件(阀、管道等)。水的盐度、其温度和氧的存在程度越高，腐蚀的可能性越大。

3、通常，保护船的最有效的解决方案包括使用适当地定位的阳极，其自然地产生保护电流。这些次贵金属元素(通常是锌或铝合金，也有镁合金)腐蚀，从而防止对船的最重要且昂贵的部件的腐蚀。出于这个原因，它们通常被称为牺牲阳极。wo2004101 851中描述了该系统的应用的示例。

4、然而，该系统涉及牺牲阳极的逐渐磨损，这要求不断检查以便维持对船的有效保护，并且必须每年在冬季储存期间进行更换。此外，在腐蚀期间，牺牲阳极将金属氧化物释放到海洋环境中，从而产生高污染。

5、另选系统是所谓的外加电流阴极保护，其中借助由通常由合适的直流电源(称为电源阴极)供应的电动势外加的电流使待保护的金属处于安全电位。

6、ru2713898、us4592818、us3929606、us3930977中描述了外加电流阴极保护的一些示例。

7、然而，在此类系统中，存在相对于待保护的金属位于远程位置的单个电流发生器，其借助复杂电路系统连接到放置在船体上的各种部件。

8、出于这个原因，此类系统通常用于大船中，在大船中，可获得用于能够为整个船的保护系统供电的电流发生器的空间。

9、此外，将待保护的金属部件与发电机电连接所必需的电路通常形成在船体的表面上。这在船体不完全地是金属(例如，由玻璃纤维或木材制成)的情况下非常复杂。

10、文档ep1715229a2公开了一种水下装备的防腐蚀装置，其包括充电模块、能量存储模块、电化学防腐蚀模块和控制模块。

11、然而，控制模块被设计成借助由用户设定的恒定电流保护水下装备。因此，用户可设定高电流强度，当然高至足以对抗电偶电流，从而不仅提供完全保护而且分散能量，或者用户可设定较低的电流强度，从而节省能量但存在损失保护有效性的风险。

技术实现思路

1、因此，本发明的特征是提供一种外加电流阴极保护装置，该外加电流阴极保护装置可用在小船(例如，游船)上或浸入电解环境中的金属结构或部件上，从而保证彻底的防腐蚀并同时保证比现有技术装置更低的能量消耗。

2、另外，本发明的特征是提供这样一种装置，该装置是完全自主的并可直接地安装在船的或水下结构的金属部件上，而无需用于连接到中心发电机的电路系统。

3、另外，本发明的特征是提供这样一种装置，该装置可实时地记录和传输关于本地监测的电量的信息。

4、这些和其他目的通过用于阴极保护的装置实现，该用于阴极保护的装置被布置成提供对被配置为浸入电解环境中的金属元件的外加电流阴极保护，该用于阴极保护的装置包括：

5、-容器主体，该容器主体包括内室和至少一个导电接口，该至少一个导电接口被布置成电连接到该金属元件；

6、一阳极，该阳极与该容器主体成一体并且具有相对于该容器主体面向外部的部分；

7、-直流源，该直流源设置在该容器主体中并且包括电连接到该导电接口的负极和电连接到该阳极的正极；

8、该用于阴极保护的装置的主要特征在于，该用于阴极保护的装置还包括：

9、-参比电极，该参比电极与该容器主体成一体并且具有相对于该容器主体面向外部的部分；

10、-控制单元，该控制单元设置在该容器主体中并且被配置为在该用于阴极保护的装置浸入电解环境中时测量该导电接口与该参比电极之间的电压δv；

11、并且在于，该用于阴极保护的装置以这样的方式配置：当该控制单元检测到电压δv>δv*时，其中δv*是预定阈值，该直流源在该导电接口与该阳极之间供应电流i以便于恢复条件δv≤δv*。

12、以这种方式，本发明允许在金属元件的外加电流下获得阴极保护，从而避免使用牺牲阳极而同时具有放置在金属元件上的一个或多个装置的能量自主性。这使得可无需远离装置的中心能量源，而另一方面，现有技术外加电流阴极保护系统需要该中心能量源。

13、特别地，该导电接口被配置用于将该容器主体机械地紧固到该金属元件。

14、有利地，该导电接口包括至少一个凸缘，该至少一个凸缘被配置用于将该容器主体以机械的方式和电的方式两者紧固到该金属元件。

15、特别地，该容器主体包括气密密封元件，该气密密封元件被配置为将该内室与该电解环境隔绝。

16、有利地，该阳极包含以下元素中的至少一种元素：

17、-钛；

18、-用铱和钌活化的钛；

19、-用铂活化的钛；

20、-用铂活化的铌；

21、-前述项的组合。

22、特别地，该控制单元还被布置成生成寄存器，在该寄存器中报告了选自以下项的电参数的随时间推移的趋势：

23、-该导电接口与该参比电极之间的该电压δv；

24、-由该直流源供应的该电流i；

25、-该直流源的该正极和该负极之间的电压δvg；

26、-所述直流源的状态数据；

27、-前述项的组合。

28、以这种方式，可监测参数随时间推移的趋势并产生可用于改变保护电流的统计信息和/或预测。

29、有利地，在该内室中还设置有天线，该天线被布置成将该控制单元无线连接到远程装置。该装置可以是例如收集数据的智能电话、平板电脑、计算机或服务器。

30、特别地，该控制单元被调适成借助该天线传输存在于该寄存器上的数据。

31、有利地，还设置有再充电装置，该再充电装置被布置成对该直流源进行再充电，特别是借助原动能或太阳能。

32、有利地，该直流源被调适成通过无线充电来聚积能量。例如，电池可使用磁感应或共振装置来进行再充电。

33、特别地，该装置可包括用于可视地指示该电池的状态和/或该装置的操作状态的装置，诸如特别是led。

34、特别地，该再充电装置选自以下项：

35、一太阳能电池板，该太阳能电池板布置在该容器主体的一部分上；

36、-直流发生器，该直流发生器连接到该容器主体并且具有转子，该转子被配置为通过该用于阴极保护的装置与该电解环境之间的相对移动来推进；

37、-惯性发生器，该惯性发生器布置在该容器主体中并且被配置用于利用该金属元件的振荡。

38、有利地，该控制单元被配置用于借助该远程装置调整该预定阈值δv*。

39、特别地，该控制单元被配置用于基于确定的环境参数来自动地调整该预定阈值δv*。

40、有利地，该金属元件被配置为浸入电解流体中，并且该确定的环境参数选自以下项：

41、-该电解流体的氧含量；

42、-该电解流体的盐度水平；

43、-该金属元件在该电解流体中的移动速度；

44、-前述项的组合。

45、特别地，该用于阴极保护的装置具有在3cm与30cm之间的最大长度。

46、有利地，该容器主体具有流体动力学形状，特别是圆形形状。