DE1446357B2 - Anordnung zur verringerung der korrosion - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Ver- längs der Transformatorwicklung über einen vom

ringerung der Korrosion eines eine korrodierend Differenzverstärker gespeisten Motor veränderbar ist.

wirkende Flüssigkeit enthaltenden Metallbehälters Eine zweite günstige Ausführungsform besteht darin,

durch anodische Passivierung mit einem zwischen daß der Gleichrichter mit der Wechselstromquelle

den Metallbehälter als Anode und einer in die Flüs- 5 über einen Magnetverstärker mit einer Steuerwick-

sigkeit eintauchenden Kathode geschalteten Gleich- lung verbunden ist, die an den Ausgang des Diffe-

stromkreis, der eine Gleichstromquelle enthält, und renzverstarkers angeschlossen ist. Dem Gleichrichter

mit einem aus Normalelektrode und Regelvorrichtung kann schließlich noch ein Transformator vorgeschal-

bestehenden Regelkreis zum Gleichstromkreis nach tet sein, der die von der Wechselstromquelle gelie-

Patent 1 169 756. io ferte große Wechselspannung kleiner Sromstärke in

Die praktische Wirksamkeit einer anodischen eine kleine Wechselspannung großer Stromstärke

Passivierung eines ■ Metallbehälters zwecks Herab- umwandelt.

setzung von dessen Korrosion hängt in hohem Maße In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand zweier

davon ab, daß dasK .Potential des Metallbehälters bevorzugter Ausführungsbeispiele veranschaulicht,

gegenüber der in die in seinem Inneren enthaltene 15 Es zeigt

Flüssigkeit eintauchenden Kathode hinreichend F i g. 1 ein Ubersichtsschaltbild für eine erfindungsgenau innerhalb eng ^vorgegebener Grenzen gehalten gemäß ausgebildete Anordnung zum Verringern der wird. Das Hauptpatent beschreibt eine Anordnung, Korrosion eines schematisch angedeuteten, metaldie dieses Ziel im" Prinzip befriedigend erreicht. lischen Kessels und

Diese Anordnung arbeitet mit einem Schalter, der in 20 F i g. 2 ein weiteres Übersichtsschaltbild für eine

Abhängigkeit von der Potentialdifferenz zwischen teilweise abgewandelte Anordnung für den gleichen

dem Metallbehälter und der Normalelektrode den Zweck,

passivierenden Stromkreis schließt und öffnet. Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung ist mit

Mit Hilfe der Anordnung nach dem Hauptpatent einem metallischen Kessel 10 verbunden, der eine

läßt sich der Passivierungsschutz für den Metall- 25 korrodierend wirkende Lösung 12 enthält, gegen

behälter auch Änderungen in den Korrosionsbedin- deren Einfluß er geschützt werden soll. Die -Lösung

gungen anpassen; erfolgen solche Änderungen jedoch 12 ist elektrisch leitfähig und kann sowohl sauer als

sehr rasch und/oder sehr häufig, so ist auch eine auch alkalisch reagieren. Der Kessel 10 selbst besteht

entsprechend rasche und/oder häufige Betätigung des beispielsweise aus Edelstahl.

den Gleichstromkreis beherrschenden Schalters not- 30 Zwischen dem Kessel 10 und einer in die.Lösung wendig. Hier zeigt sich nun ein Mangel insofern, als 12 eintauchenden Inertelektrode 14 fließt ein Passidie heute zum Schalten sehr großer Ströme, wie sie vierungsstrom, wobei der Kessel 10 die "Anode und in der Passivierungspraxis durchaus vorkommen die Inertelektrode 14 die Kathode bildet. Als Matekönnen, zur Verfügung stehenden Schalter zum einen rial für die Inertelektrode 14 kommen beispielsweise meist träge arbeiten und daher raschen Schaltbefeh- 35 Platin oder Kohle in Frage. Das Potential des Keslen nicht immer schnell genug folgen und zum ande- sels 10 gegen die Normalelektrode 16 wird über eine ren bei häufiger Betätigung einem raschen Verschleiß elektrolytische Brücke 18 gemessen, die eine elektrounterliegen. Dazu kommt bei der üblichen mecha- chemische Verbindung zwischen der Lösung 12 und nischen Ausführung solcher Schalter noch die der Normalelektrode 16 herstellt.
Gefahr, daß sich beim Öffnen der Schalter Licht- 40 Die Normalelektrode 16 ■ kann eine Normalbogen ergeben, die beispielsweise in explosions- Kalomel- oder Normal-Wasserstoffelektrode oder gefährdeter Umgebung unbedingt vermieden. bleiben eine Silber-Silberchlorid-Normalelektrode in ' einer müssen. Kupfer-Kupfersulfatzelle sein. Die Brücke 18 muß

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Ionenleiter enthalten und kann entweder aus

eine Anordnung'riächCdem Hauptpatent so aüszubil- 45 einer Flüssigkeit wie KCl-Lösung oder einem Fest-

den, daß die Regelung des Passivierungsstromes stoff wie Silberchlorid bestehen,

kontinuierlich und ohne die Zuhilfenahme eines den Bekanntlich hängt die Korrosionsgeschwindigkeit

Gleichstromkreis öffnenden und schließenden Schal- vom Potential des Kessels 10 ab, und die Korrosion

ters erfolgt. ■ .,·- - läßt sich verhindern oder zumindest verringern,

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch 50 indem man die anodische Polarisation zur Ahwen-

gelöst, daß als Gleichstromquelle für den Gleich- dung bringt. Das Potential des Kessels 10 wird gegen

Stromkreis ein von einer Wechselstromquelle unter die Normalelektrode 16 gemessen, welche in der

Steuerung durch einen mit der Potentialdifferenz Spannungsreihe an unedlerer oder-edlerer-Stelle als

zwischen Metallbehälter und Normalelektrode beauf- das Material des Kessels 10 steht. Wird der Kessel 10

schlagten Differenzverstärker gespeister Gleichrichter 55 zur Anode einer elektrochemischen Zelle gemacht, vorgesehen ist. .... so verlagert sich das Potential in edlerer Richtung.

Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Anordnung Erreicht diese Verlagerung ein bestimmtes Ausmaß,

geschieht die Steuerung des Anodenstromes indirekt so hört die Korrosion auf, und man bezeichnet den

und unter Vermeidung großer Stromänderungen Kessel als passiviert.

selbst in dem Falle, daß große Anodenströme ge- 60 Gemäß vorliegender Erfindung wird der Anodenfordert werden. Dabei kommt die Anordnung mit strom zwischen dem Kessel 10 und der Inertelektrode einfachen und handelsüblichen Geräten und Anlagen 14 von einer Wechselstromquelle 20 geliefert. In der aus und kann beispielsweise aus dem normalen bevorzugten Ausführungsform liefert die Wechsel-Wechselstromnetz gespeist werden. Stromquelle 20 eine Spannung von 110 bis 120VoIt

Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform der 65 bei einer Frequenz von 60 Hz. Diese große Wechsel-Erfindung ist der Gleichrichter mit der Wechsel- spannung mit kleiner Stromstärke wird über die Stromquelle über einen Spartransformator mit einem Leitungen 24 und 26 dem Transformator 22 zur Umbeweglichen Kontakt verbunden, dessen Stellung Wandlung in eine kleine Wechselspannung mit großer

Strömstärke zugeführt und über einen Gleichrichter 28 gleichgerichtet.

Eine Leitung 30 verbindet den Ausgang des Gleichrichters 28 am negativen Pol 32 mit der Inertelektrode 14, und eine weitere Leitung 34 verbindet den positiven Pol 36 des Gleichrichters 28 mit dem Kessel 10, so daß zwischen Elektrode 14 und Kessel 10 ein Anodenstrom durch die Lösung 12 fließt. Es ist darauf hinzuweisen, daß der Gleichrichter 28 so mit der Inertelektrode 14 verbunden ist, daß diese die Kathode einer elektrochemischen Zelle bildet und damit der Strom in der gewünschten Richtung durch die Lösung 12 fließt.

Zwischen dem Kessel 10 und die Normalelektrode 16 ist eine geeignete Vorrichtung geschaltet, die die Potentialdifferenz zwischen dem Kessel 10 und der Normalelektrode 16 überwacht und ein dieser Potentialdifferenz entsprechendes Ausgangssignal erzeugt. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht diese Vorrichtung aus einem bekannten Differenzverstärker 38. Von einer Stromquelle 40 wird dem Differenzverstärker 38 eine Bezugsspannung zugeführt, durch die die Potentialdifferenz zwischen dem Kessel 10 und der Normalelektrode 16 in bekannter Weise so verstärkt wird, daß ein Ausgangssignal erzeugt wird.

Das vom Differenzverstärker 38 erzeugte Signal wird einem Leistungsverstärker 42 zugeführt, und das verstärkte Signal gelangt dann zur Gleichstromsteuerwicklung 44 des in der Leitung 26 zwischen der Wechselstromquelle 20 und dem Transformator 22 liegenden Magnetverstärkers 46, bei dem bekanntlich ein durch die Gleichstromsteuerwicklung 44 fließender Gleichstrom den durch die Leitung 26 fließenden Wechselstrom steuert. Ist die Gleichstromsteuerwicklung 44 stromlos, so kann ein Minimalstrom durch die Leitung 26 fließen; wird jedoch der Steuerwicklung 44 ein zur Sättigung des Kerns des Magnetverstärkers 46 ausreichender Strom zugeführt, so fließt ein Maximalstrom durch die Leitung 26.

Bei Betrieb wird die Wechselstromquelle 20 der in A b b. 1 gezeigten Anlage eingeschaltet und durch die Stromquelle 40 dem Differenzverstärker 38 die Bezugsspannung zugeführt. Während der einleitenden Passivierung des Kessels 10 ist die Potentialdifferenz zwischen Kessel 10 und Normalelektrode 16 gewöhnlich groß genug, um im Differenzverstärker 38 ein Signal zu erzeugen. Dieses Signal wird in der beschriebenen Weise der Gleichstromsteuerwicklung 44 des Magnetverstärkers 46 zugeführt und damit der Kern des Transformators gesättigt, so daß der Höchstwert des Wechselstroms zum Transformator 22 gelangt.

In dem Maße, wie der Kessel 10 passiviert wird, nähert sich dessen Potential dem edleren Potential der Normalelektrode 16. Die dem Differenzverstärker 38 zugeführte Potentialdifferenz bewirkt dann nur noch ein kleines Ausgangssignal am Differenzverstärker 38. Als Folge davon wird der Steuerwicklung 44 des Magnetverstärkers 46 ein schwaches Signal zu«eführt, wodurch der von der Wechselstromquelle 20 zum Transformator 22 gelangende Wechselstrom soweit reduziert wird, daß die gewünschte Passivität eben aufrechterhalten wird. Falls die Korrosion des Kessels 10 wieder rascher verläuft, wächst die Potentialdiff erenz zwischen dem Kessel 10 und der Normalelektrode 16 und läßt den Differenzverstärker 38 wieder wirksam werden. Infolgedessen wird die Korrosion des Kessels 10 auf ein Minimum beschränkt, wodurch sich die Lebensdauer des Kessels erhöht und die von den Kesselwänden in die Lösung 12 gelangende Eisenmenge verringert.

Das in Abb. 2 gezeigte abgewandelte anodische Passivierungssystem ist das gleiche wie in Abb. 1, mit Ausnahme der Einrichtung zur Stromregelung. Zwischen Wechselstromquelle 20 und Transformator 22 ist ein Spartransformator 50 geschaltet. Der bewegliche Kontakt 52 des Spartransformators 50 ist mechanisch mit einem Stellmotor 54 verbunden, der vom Differenzverstärker 38 und dem Leistungsverstärker 42 mit Energie versorgt wird. Wie ersichtlich, wird der Stellmotor 54 entsprechend dem Ausgangssignal des Differenzverstärkers 38 in Betrieb gesetzt, und dieser Stellmotor 54 reguliert die Stellung des beweglichen Kontaktes 52 am Spartransformator 50 und damit die auf die Primärwicklung des Transformators 22 gelangende Leistung. Es steuert also das Ausgangssignal des Differenzverstärkers die auf den Transformator 22 gelangende Leistung, und der Ausgang des Differenzverstärkers 38 wird seinerseits durch die Potentialdifferenz zwischen Kessel 10 und Normalelektrode 16 in der gleichen Weise gesteuert, wie im Zusammenhang mit Abb. 1 bereits beschrieben.

Wie ersichtlich, liefert die vorliegende Erfindung eine wirtschaftliche und wirkungsvolle Anordnung zur anodischen Passivierung eines Metallkessels, der eine korrodierende Lösung enthält. Die Anordnung erzeugt ein Signal, das der Potentialdifferenz zwischen dem Kessel und einer Normalelektrode proportional ist, und das seinerseits zur Steuerung oder Anpassung des zur Passivierung des Kessels durch die korrodierende Lösung geleiteten Anodenstroms herangezogen wird. Der Anodenstrom wird indirekt durch Steuerung des der Wechselstromquelle entnommenen Stroms geregelt. Vorzugsweise wird eine große Wechselspannung kleiner Stromstärke gesteuert, um die an das Steuersystem gestellten Leistungsanforderungen zu verringern. Weiterhin ist es offensichtlich, daß bei der erfindungsgemäßen Anordnung gebräuchliche und einfache Geräte zur Verwendung gelangen, die leicht installierbar sind und eine lange Lebensdauer besitzen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Verringerung der Korrosion eines eine korrodierend wirkende Flüssigkeit enthaltenden Metallbehälters durch anodische Passivierung mit einem zwischen den Metallbehälter als Anode und einer in die Flüssigkeit eintauchenden Kathode geschalteten Gleichstromkreis, der eine Gleichstromquelle enthält, und mit einem aus Normalelektrode und Regelvorrichtung bestehenden Regelkreis zum Gleichstromkreis nach Patent 1 169 756, dadurch gekennzeichnet, daß als Gleichstromquelle für den Gleichstromkreis (10,12,14) ein von einer Wechselstromquelle (20) unter Steuerung durch einen mit der Potentialdifferenz zwischen Metallbehälter (10) und Normalelektrode (16) beaufschlagten Differenzverstärker (38) gespeister Gleichrichter (28) vorgesehen ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter (28) mit der

Wechselstromquelle (20) über einen Magnetverstärker (46) mit einer Gleichstromsteuerwicklung (44) verbunden ist, die an den Ausgang des Differenzverstärkers (38) angeschlossen ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- S kennzeichnet, daß der Gleichrichter (28) mit der Wechselstromquelle (20) über einen Spartransformator (50) mit einem beweglichen Kontakt (52) verbunden ist, dessen Stellung längs der Transformatorwicklung über einen vom Differenzverstärker (38) gespeisten Stellmotor (54) veränderbar ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gleichrichter (28) ein Transformator (22) vorgeschaltet ist, der den von der Wechselstromquelle (20) gelieferten Wechselstrom großer Spannung und kleiner Stromstärke in einen Wechselstrom kleiner Spannung und großer Stromstärke umwandelt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen