阴极保护系统和小型恒流整流器
阅读说明：本技术 阴极保护系统和小型恒流整流器 (Cathode protection system and small-sized constant current rectifier ) 是由 约瑟夫·J·科伦 杰弗里·A·里斯 布拉德利·M·伯恩斯 克里斯多夫·H·福格蒂 于 2020-03-11 设计创作，主要内容包括：一种阴极保护系统,其向多单元结构中的单独的钢筋混凝土单元提供基本上完全的覆盖。该系统包括电源、电子电路板、接头电缆、每个单元中被连接到接头电缆的阳极导线、每个单元中的粘合性纤维垫,以及每个单元中的导电涂层。(A cathodic protection system provides substantially complete coverage to individual reinforced concrete units in a multi-unit structure. The system includes a power source, an electronic circuit board, a stub cable, an anode lead in each cell connected to the stub cable, an adhesive fiber mat in each cell, and a conductive coating in each cell.)
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年3月11日提交的题为“Cathodic Protection System AndMiniaturized Constant Current Rectifier”的美国申请号16/297,982的优先权，其通过引用并入本文。
关于联邦资助研究的声明
不适用。
背景技术
本文的主题总体上涉及阴极保护系统，并且更具体地，涉及用于利用具有电压限制器的恒流整流器的钢筋混凝土结构的阴极保护系统。
为了保护钢筋混凝土结构(诸如公寓房单元的阳台)免于开裂，已经利用了各种阴极保护系统。在所有这样的系统中，阳极或一串阳极被铺设在混凝土上或被埋嵌在混凝土内。阳极被连接在包含整流器以及钢筋条的电路中。来自整流器的电流通过电路布线被发送到阳极，此时，电流穿过混凝土本身到达钢筋条并从那里通过负极回流电缆到达整流器。
一种类型的阴极保护系统有时被称为覆盖系统。该系统包括将多个柔性互连的阳极设置在要被保护的混凝土层面或基座上，并且将其粘结在适当位置。该系统基本上包括将导电涂料完全地施加在包含钢筋条的混凝土层的表面上。其后，一连串小直径的铂丝利用自粘合玻璃纤维网带条而被附接到混凝土涂料层。然后，网孔被导电涂料层覆盖。该阳极系统完成，并且覆盖整个混凝土表面(金属周围的小半径内不计)；一般直径为2英寸且边缘间距1英寸。然后，可以将美观的丙烯酸涂料施加在导电性涂料上。阳极通过接头电缆被连接到整流器控制器。
出于各种原因，对向每个公寓房阳台提供恒定的、个体化的电流的需要已经被证明是必要的。使用典型的阴极保护整流器的传统方法会消耗供应给所有组合单元区域的设计量的保护电流。在包含许多专用使用单元的住宅公寓房中，阴极保护整流器方法可能：对某些专用的阳台单元过度供应保护电流，对另一些专用的阳台单元供应保护电流不足，或对许多阳台单元没有供应保护电流。
不存在任何方式来辨认是否所有的单元阳台正在接收设计电流或任何保护电流。电流的过度供应会导致阳极烧损，从而造成阳极与混凝土的分离——导致几乎没有正在进行的保护。电流的供应不足或无电流供应会使得腐蚀继续。考虑到这些问题，需要在不进行破坏性测试的情况下的可定制的电流保护。公开的发明通过使可调节整流器安装在每个公寓房插座区域内，实现了这一目标，其中所供应的直流根据每个独特单元的具体需求而变化。
发明内容
简言之，提供了一种利用小型恒流整流器的阴极保护系统。在优选的实施例中，该系统包括电源、电子板转换器、接头电缆、阳极导线和导电涂层。
该小型恒流整流器优选地包括电源、将住宅AC 120V转换为直流的电子电路板、以及调节直流的输出且限制电压的电子电路板。
附图说明
图1是混凝土阳台板中的钢筋垫(reinforcing steel mat)的平面图。
图2是混凝土阳台板中的钢筋垫的正视图。
图3示出了AC电源、整流器、接头电缆和阳极导线的布置。
图4示出了在阳极导线的上方将其固定到位以涂漆混凝土板、阳极导线和胶带的粘合性纤维垫的布置。
图5示出了在无电气布线的情况下所绘制的系统。
图6是根据实施例的整个阴极系统的流程图。
图7是根据实施例的小型恒流整流器的流程图。
具体实施方式
以下的详细描述通过示例的方式而非限制的方式示出了所要求保护的发明。本描述清楚地使本领域技术人员能够制作和使用本发明，描述了所要求保护的发明的若干实施例、修改、变型、替选和用途，包括目前被认为是实施所要求保护的发明的最佳模式的内容。另外，应当理解，所要求保护的发明在其应用中不限于以下描述中所阐明或附图中所示出的构造细节和部件布置。所要求保护的发明能够实现其它实施例，并且能够以各种方式来实践或实施。另外，应当理解，本文使用的措辞和术语都是为了描述的目的。
如图1-6所示，本发明的阴极保护系统100被专门设计为向个体化的阳台公寓房单元10提供可定制的恒定电流。该系统利用最先进的小型恒流整流器(参见图7)以确保完全的覆盖。
参考图3-5所示的实施例，钢筋4被放置在钢筋垫20中的混凝土6的表面下方的大约3/4”处。阳极导线8出于美观原因被放置在切入混凝土6内的1/16”的凹槽12中，或者被直接放置在混凝土表面的顶部上。粘合性纤维垫14被放置在阳极导线8上，从而将导线固定到位，以便可以增添导电涂料16。
电源18包括供应直流电的接头电缆22。
参考图7，在其中所描绘的实施例中，小型恒流整流器(MCCR)30从部件块A32，AC壁式电源(50Hz或60Hz下的85VAC至265VAC，欧洲或美国电源)中操作。部件块B是AC-DC转换器34，其具有足够功率容量以将适当的功率(电压和电流)递送到部件块C恒定电流控制电路36。
部件块B 34通常使用(但不限于)常见的AC-DC转换拓扑，诸如开关模式电源(SMPS)、AC离线开关、降压转换器、反激式、正激式、连续导通、断续导通、降压变压以及全桥式或半桥式整流器、AC-DC壁式适配器类型。为了安全起见，部件块B通常是与低压DC输出相隔离的变压器。为了消费者安全起见，部件块B通常输出绝缘的低压DC电功率(诸如，3.3V、5V、9V、12V、15V、24V)，但其不限于低压DC电功率。
部件块C恒定电流控制电路36负责接受输入功率(通常是低压DC电功率)并且向部件块D阴极保护组件提供恒定保护电流。在部件块B正在提供除低压DC以外的功率的情况下，部件块C能够将这样的功率转换回电流，诸如经由可调电流电位计。从电路的角度来看，部件块D阴极保护组件40表现为基于钢筋、混凝土与涂层之间的化学反应的可变电阻抗/电阻。当部件块D中的电阻抗/电阻随着时间而变化时，恒定电流控制电路将保持相同的电流流动。电压将随着块D的电阻抗/电阻改变而相应地调节。电压调节用作限制器以对电流流动进行故障-安全。可调节的电压限制器被设置为比工作电压高大约20-30％的值。工作电压由需求的电压来确定以保持期望的电流。
恒定电流控制电路的具体实施方式可以是变化的(例如，DC-DC转换器、降压、升压、升压-降压、CUK、线性电流调节、电流镜等)，只要该设备供应期望电平下的恒定(稳定)电流，即使阴极保护组件的阻抗发生变化。变化可能由于以下许多因素而发生，包括：环境温度的变化、盐侵、雨水、干季、湿季、风向、混凝土化学变化等。恒定电流控制电路能够手动地调节电流以适应要被保护的各种阴极保护组件(例如，在具有钢筋的混凝土垫中，电流需求可以大约在每平方英尺0.5mA至2mA的范围内)。作为保护特征，恒定电流控制电路具有可调的最大电压输出。随着混凝土硬化，阻抗/电阻会改变，通常是随着时间而减少；钢筋电位改变并且通常需要较少的电流流动进行保护。一旦达到最大(限制)电压，恒定电流控制电路将从恒定电流调节自动切换到恒定电压调节，以作为过度保护设备。
由于在不脱离本发明的范围的情况下可以对上面的构造进行各种改变，所以旨在是以上描述中所包含或附图中所示出的所有内容都应当被解释为说明性而非限制性的。
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