DE2141143B2

DE2141143B2 - DEVICE FOR ELECTROCHEMICAL GENERATION OF CORROSION PREVENTING DEPOSIT

Info

Publication number: DE2141143B2
Application number: DE19712141143
Authority: DE
Inventors: Akito Nagasaki; Ueda Kenji Nagasaki Nagsamit; Tanigawa Hironari; Ishiguro Keiichiro; Nagasaki; Nakagawa (Japan)
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1970-08-14
Filing date: 1971-08-12
Publication date: 1976-10-21
Also published as: GB1317847A; NO131393B; DE2141143A1; NO131393C; US3759814A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrochemischen Erzeugung korrosionsverhindernder Ablagerungen aus hydratisieren Eisenoxid in Kupferrohren, im wesentlichen bestehend aus einem senkrecht Stehenden, von Rohwasser von unten nach oben durchströmten zylindrischen Behälter aus Kunststoff oder aus Eisen mit einer isolierenden Innenauskleidung aus Gummi, der im unteren Teil eine waagerecht ungeordnete, gelochte, unlösliche Anodenplatte und im oberen Teile eine parallel zur Anodenplatte liegende gitterförmige Kathodenplatte aufweist, wobei sich Zwischen den Elektroden Eisenstücke befinden, die auf der Anodenplatte bzw. einer sie schützenden Kohlenstoffplatte angeordnet sind.The invention relates to a device for the electrochemical generation of corrosion-preventing deposits from hydrate iron oxide in copper tubes, consisting essentially of a perpendicular Standing, cylindrical plastic container through which raw water flows from bottom to top or made of iron with an insulating inner lining made of rubber, the lower part of which is horizontal Disordered, perforated, insoluble anode plate and in the upper part a parallel to the anode plate Has lattice-shaped cathode plate, iron pieces are located between the electrodes, which on the anode plate or a carbon plate protecting it are arranged.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der Praxis bekannt. Sie hat den Nachteil, daß sich bei längerem Betrieb !Kesselstein auf den zwischen den Elektroden befindlichen Eisenstücken absetzt und zum Teil die Fließkanäle zwischen den Eisenstücken blockiert, so daß die Durchtrittsmenge des Wassers in unerwünschter Weise abnimmt. Ferner führt der Elektrolysestrom zu einer Auflösung der Oberfläche der Eisenstücke, die der Kathode unmittelbar benachbart sind, wodurch sich der Flüssigkeitswiderstand zwischen den Eisenstücken und der Kathode erhöht und der Elektrolysestrom verringert wird. Zum Ausgleich dieser Erscheinungen ist es erforderlich, den Elektrolysestrom zu erhöhen, was zu einer entsprechenden Erhöhung des Energieverbrauches führt. Zudem ist eine laufende Überwachung der Vorrichtung nötig, um die erforderlichen Betriebsbedingungen aufrechterhalten zu können. Dazu muß stets der Behälter der Vorrichtung geöffnet werden.Such a device is known from practice. It has the disadvantage that with prolonged operation ! Scale deposits on the pieces of iron between the electrodes and in part the flow channels blocked between the iron pieces, so that the flow rate of water in an undesirable manner decreases. Furthermore, the electrolytic current leads to a dissolution of the surface of the iron pieces, which the Cathode are immediately adjacent, which increases the fluid resistance between the pieces of iron and the cathode is increased and the electrolysis current is decreased. It is to compensate for these phenomena required to increase the electrolysis current, which leads to a corresponding increase in energy consumption leads. In addition, continuous monitoring of the device is necessary to ensure the required operating conditions to be able to maintain. For this purpose, the container of the device must always be opened.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie einen geringen Energieverbrauch hat und über längere Zeit ohne Wartung betrieben werden kann.The invention is based on the object of designing a device of the type mentioned at the outset in such a way that that it has a low energy consumption and can be operated for a long time without maintenance.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Eisenstücke senkrecht zur Anodenplatte stehende Eisenstangen vorgesehen sind und daß parallel zu den Eisenstangen von der Kathode ausgehende Kathodensiäbe angeordnet sind, wobei sich zwischen den Eisenstangen und den Kathodenstäben ein isolierender Zylinder befindet.According to the invention, this object is achieved in that the iron pieces are perpendicular to the anode plate standing iron bars are provided and that extending parallel to the iron bars from the cathode Cathode rods are arranged, with an insulating between the iron rods and the cathode rods Cylinder is located.

In weiterer Ausbildung des Erfindungsgegenstandes können die Eisenstangen zu Gruppen aus mehreren Einzelstangen zusammengefaßt sein und jede Gruppe einen sie zusammenhaltenden isolierenden Rahmen aufweisen. Ferner können die Eisenstangen in Form von Eisenrohren vorgesehen sein, von denen jedes einen gelochten Isolierzylinder aufnimmt, in den jeweils eine Kathodenstange hineinragt.In a further development of the subject matter of the invention, the iron rods can be combined into groups of several individual rods and each group can have an insulating frame that holds them together. Furthermore, the iron rods can be provided in the form of iron tubes, each of which receives a perforated insulating cylinder into which a cathode rod protrudes.

Die mit der Erfindung er/icltcn Vorteile bestehen im wesentlichen darin, daß die Vorrichtung mit geringer Spannung betrieben werden kann, wodurch die Bildung von Kesselstein ausgehend von der Kathode weitestgehend vei-hindert wird, so daß die Vorrichtung über lange Zeit ohne Wartung betrieben werden kann. Durch die neuen konstruktiven Merkmale der Vorrichtung ist sie auch dort einsetzbar, wo sie erheblichen Erschütterungen, Vibrationen oder Schwenkbewegungen ausgesetzt ist. z. B. auf Schiffen, wo bisher bekannte Vorrichtungen leicht Beschädigungen der Anoden erfahren haben.The advantages of the invention consist in essential in that the device can be operated with low voltage, thereby the formation of scale starting from the cathode as far as possible vei-prevents, so that the device lasts for a long time Time can be operated without maintenance. Due to the new design features of the device, it is Can also be used where they are exposed to significant shocks, vibrations or swiveling movements is. z. B. on ships, where previously known devices have easily experienced damage to the anodes.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Sie werden im folgenden näher erläutert. Fs zeigtSeveral embodiments of the invention are shown in the drawing. They are in the following explained in more detail. Fs shows

Fig. I ein Diagramm, das die Veränderung der Spannung in Abhängigkeit von der Bciricbszeit darstellt, und zwar für eine zum Stand der Technik gehörende Vorrichtung D und cmc Vorrichtung E gemäß der Erfindung,FIG. I is a diagram showing the change in voltage as a function of the operating time for a prior art device D and cmc device E. according to the invention,

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes,Fig. 2 is a vertical section through an embodiment the subject of the invention,

F i g. 3 einen Querschnitt der Ausführungsform nach Fig. 2,F i g. 3 shows a cross section of the embodiment according to FIG. 2,

Fig.4 eine perspektivische Ansicht von Einzelheiten der AnodenanonJnung nach einer weiteren Aiisführnngsform, 4 shows a perspective view of details the anode cannon according to a further embodiment,

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform, 5 shows a cross section through a further embodiment,

Fig. 6 einen senkrechten Schnitt durch die Anodenanordnung einer weiteren Ausführungsform.6 shows a vertical section through the anode arrangement another embodiment.

Die erste Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die F i g. 2 und 3 erläutert. Die Vorrichtung besteht aus einem senkrecht stehenden, von Rohwasser durchströmten zylindrischen Behälter 21 aus Kunststoff oder aus Eisen mit einer isolierenden Innenauskleidung aus Gummi, der einen oberen Flansch 22a und einen unteren Flansch 22£> aufweist. Der untere Flansch ?2b trägt mittels einer mit Löchern 236 versehenen Platte 25 eine gelochte, unlösliche Anodenplatte 24, deren Löcher 23a mit den Löchern 236 übereinstimmen. Auf der Anodenplatte 24 liegt eine sie schützende Kohlenstoffplatte 29, die mit Löchern 23c versehen ist, welche mit den Löchern 23a und 23f> den Platten 25 und 24 fluchten. Senkrecht stehend zur Anodenplatte 24 sind Eisenstangen 30 vorgesehen, die einen größeren Durchmesser als die Löcher 23a, b, c haben. Die untere Behälterabdekkung 26 besteht aus einem trichterförmigen Teil, das einThe first embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3 explained. The device consists of a vertical cylindrical container 21 made of plastic or iron, through which raw water flows, with an insulating inner lining made of rubber, which has an upper flange 22a and a lower flange 22 £>. The lower flange 2b carries, by means of a plate 25 provided with holes 236, a perforated, insoluble anode plate 24, the holes 23a of which coincide with the holes 236. On the anode plate 24 lies a protective carbon plate 29 which is provided with holes 23c which are aligned with the holes 23a and 23f> the plates 25 and 24. Standing perpendicular to the anode plate 24, iron bars 30 are provided which have a larger diameter than the holes 23a, b, c . The lower container cover 26 consists of a funnel-shaped part, which is a

normalerweise geschlossenes Abflußrohr 27 aufweist.has normally closed drain pipe 27.

An der Behälterseite befindet sich ein Kühlwassereinlaßrohr 28, das rechtwinklig unter der Behältermitte mündet.On the side of the tank there is a cooling water inlet pipe 28 which is at right angles below the center of the tank flows out.

Der obere Flansch 22a des Behälvrs 21 trägt eine gitterförmige Kathodenplatte 31 und eine obere, trichterförmige Behälterabdeckung 33 mit einem Auslaßrohr 32. Von der Kathodenplatte 31 g.hen Kathodenstäbe 31a aus. die parallel zu den Eisenstangen 30 verlaufen jnd die Kohlenstoffplatte 21 auf der Anode 24 nicht berühren. Zwischen den Eisenstangen 30 und den Kathodenstäben 31a befindet sich ein isolierender Zylinder 35, der ar. dem oberen Ende offen ist und mit einer Mehrzahl von Flüssigkeitslöchern 34 versehen ist. Dieser isolierende Zylinder 35 ist z. B. aus einem Kunststoff geferiigt und schützt die Eisenstangen 30 gegen eine Berührung eventuell herunterfallender Kathodenstangen 31a und verhindert somit die Ausbildung eines «.urschlusses. Die Anodenplatle 24 und die Kathodenplatte 31 sind mit dem positiven bzw. dem negativen Pol einer Stromquelle verbunden.The upper flange 22a of the container 21 carries a grid-shaped cathode plate 31 and an upper, funnel-shaped container cover 33 with an outlet pipe 32. From the cathode plate 31 cathode rods 31a extend. which run parallel to the iron bars 30 and do not touch the carbon plate 21 on the anode 24. Between the iron bars 30 and the cathode bars 31a is an insulating cylinder 35, the ar. the upper end is open and is provided with a plurality of liquid holes 34. This insulating cylinder 35 is, for. B. made of a plastic and protects the iron rods 30 against contact with any falling cathode rods 31a and thus prevents the formation of a short circuit. The anode plate 24 and the cathode plate 31 are connected to the positive and the negative pole of a power source, respectively.

Bei der hier beschriebenen Bauart arbeitet die Vorrichtung in der folgenden Weise. Sobald eine Gleichspannung zwischen der Anode 24 und der Kathode 31 anliegt und der Behälter 21 vom Wasser. z. B. Seew asser, durchströmt wird, das durch das Einlaßrohr 28 eintritt, fließt der Strom durch die unlösliche Anode 24. die Kohlenstoffplatte 29. die Eisenstangen 30 und die Flüssigkeitslöcher 34 des isolierenden Zylinders 35 und erreicht die Kathodenstangen 31;i. Gleichzeitig fließt ein Teil des Stromes durch die obere Öffnung des isolierenden Zylinders 35 /υ der Kathode 31. Dabei losen sich die Eisenstangen 30 proportional dem Elektrolysestrom in allgemein bekannter Weise auf und Eisenionen enthaltendes Elektrolyt fließt durch das Auslaßrohr 32 und das Abzugsrohr 27 aus. so daß die inneren Wandoberfläehen der aus Kupfer oder Kupferlegierung bestehenden Kühlrohre, die mit den Rohren 27, 32 verbunden sind (nicht dargestellt), einen korrosionsverhindernden Überzug aus hydratisiertem Eisenoxid (FcOOH) erhalten. Da die Kathode 31 über den Eisenstangen 30 Flüssigkeitslöcher aufweist und um die Stangen eine Vielzahl von Stangenkathoden angeordnet sind, besteht keine Möglichkeit, daß ein Teil des Eisens in dem oberen Teil des Behälters 21 zu schnell wcggelöst wird. Insgesamt gesehen, lösen sich die Eisenstangen 30 gleichmäßig auf, wobei kein erheblicher Anstieg des FHissigkcitswiderstandes zwischen der Kathode 31 und dei Anode 24 auftritt, wie dies bei Vorrichtungen nach dem Stand der Technik der Fall ist. Wenn sich Kesselstein aus Magnesiumhydroxid Mg(OH)2 und dgl. von der Kathode löst, hat dies keinerlei Einwirkung auf den Flüssigkeitswiderstand zwischen den Eisenstangen 30 und den Slangenkathoden 31a und der Widerstand verbleibt unverändert. Die Verwendung der Eisenstangen 30 schließt ein Verstopfen der Fließkanäle durch herunterfallenden Kesselstein aus. Somit ist es nicht erforderlich, den Behälter 21 nach einer bestimmten Betriebszeit zu öffnen, um heruntergefallenen Kesselstein zu entfernen, wie dies bei herkömmlichen Vorrichtungen erforderlich ist. Aus diesem Grund und aufgrund der oben angegebenen Gründe erfolgt praktisch keine Erhöhung des Flüssigkeitswiderstandes, so daß die an der Vorrichtung anliegende Spannung nur einen sehr geringen Anstieg im Laufe des Betriebes hat (Kurve fin F i g. 2) im Vergleich mit der Spannung einer herkömmlichen Vorrichtung (Kurve D), so daß sich eine erhebliche Energieersparnis ergibt. Von Vorteil ist eineIn the construction described here, the device operates in the following manner. As soon as a DC voltage is applied between the anode 24 and the cathode 31 and the container 21 from the water. z. B. sea water, entering through the inlet pipe 28, the current flows through the insoluble anode 24. the carbon plate 29. the iron rods 30 and the liquid holes 34 of the insulating cylinder 35 and reaches the cathode rods 31; i. At the same time, part of the current flows through the upper opening of the insulating cylinder 35 / υ of the cathode 31. The iron rods 30 dissolve in proportion to the electrolysis current in a generally known manner and electrolyte containing iron ions flows out through the outlet pipe 32 and the discharge pipe 27. so that the inner wall surfaces of the copper or copper alloy cooling tubes connected to the tubes 27, 32 (not shown) are coated with an anti-corrosion coating of hydrated iron oxide (FcOOH). Since the cathode 31 has liquid holes above the iron rods 30 and a plurality of rod cathodes are arranged around the rods, there is no possibility that any part of the iron in the upper part of the container 21 will be dissolved too quickly. Overall, the iron bars 30 dissolve uniformly, with no significant increase in contact resistance between the cathode 31 and anode 24, as is the case with prior art devices. If scale of magnesium hydroxide Mg (OH) 2 and the like comes off the cathode, it has no effect on the liquid resistance between the iron rods 30 and the slang cathodes 31a, and the resistance remains unchanged. The use of the iron bars 30 prevents clogging of the flow channels by falling scale. Thus, it is not necessary to open the container 21 after a certain operating time in order to remove fallen scale, as is necessary with conventional devices. For this reason and because of the reasons given above, there is practically no increase in the fluid resistance, so that the voltage applied to the device has only a very small increase in the course of operation (curve fin FIG. 2) compared with the voltage of a conventional device Device (curve D), so that there is a considerable saving in energy. One is an advantage

ίο elektrische Isolation der freien Enden der Kathodenstangen 31, wodurch keine örtlich begrenzten hohen Ströme zwischen den Kathodenstangen und der Kohlensioffplatte 29 fließen können und so die Kohlenstoffplatte 29 gegen eine durch Oxidation bedingte Abnutzung geschützt ist.ίο electrical insulation of the free ends of the cathode rods 31, whereby no localized high currents between the cathode rods and the Carbon plate 29 can flow and so the carbon plate 29 against an oxidation conditional wear is protected.

Wenn auch bei der hier beschriebenen Ausführungsform Platin als unlösliche Anode 24 angewandt wird. versteht es sich jedoch, daß an die Stelle des Platins auch eine Blei-Silberlegierung, magnetisches Eisenoxid, mit Platin plattiertes Titan oder dgl. ireten kann. Weiterhin kann das Einlaßrohr 29 für das für Kühlzwecke vorgesehene Rohwasser, das rechtwinklig /u der Achse des Behälters 21 angeordnet ist, auch in einer anderen Weise. /. B. in einer Richtung tangential zu dem Behälter 21 angeordnet werden, wobei sich in diesem Fall ein zusätzlicher Vorteil ergibt, nämlich eine wirksame Entfernung des Kesselsteins von den Kathoden 31, 31a in dem das Rohwasser den Behälter 21 zirkulierend durchströmt.Even though platinum is used as the insoluble anode 24 in the embodiment described here. It goes without saying, however, that a lead-silver alloy, magnetic iron oxide, also replaces the platinum Platinum-plated titanium or the like. Ireten. Furthermore, the inlet pipe 29 can be used for cooling purposes provided raw water, which is arranged at right angles / u to the axis of the container 21, also in another Way. /. B. be arranged in a direction tangential to the container 21, in this Case gives an additional benefit, namely an effective removal of the scale from the Cathodes 31, 31a in which the raw water flows through the container 21 in a circulating manner.

In den F i g. 4 und 5. in denen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in den anderen Figuren bezeichnet sind, ist eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform gezeigt. Diese unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in folgender Hinsicht: Eine Vielzahl von Eisenstangengruppen 43. deren jede mehrere Stangen 41. die durch einen isolierenden Rahmen 42 verbunden sind, aufweist, ist auf der Anode 24 mittels Klammern 42£> gehallen, die an dem Boden des Rahmens 42 vorstehen. Aufgrund dieser Anordnung sind die Eisenstangengruppen 43 so sicher gelagert, daß sie auch hei einem Kippen des Behälters oder bei starker Vibration nicht umfallen, und es ergibt sich ein größerer Sicherheitsfaktor als bei der ersten Ausführungsform. Da die Kathodenstangen 31a im Bereich der Flüssigkeitslöcher 23a, 236 und 23c vorgesehen sind.In the F i g. 4 and 5. in which the same parts have the same reference numerals as in the other figures are indicated, a further embodiment of the invention is shown. This differs from of the first embodiment in the following respects: A plurality of iron bar groups 43. each a plurality of rods 41. which are connected by an insulating frame 42, is on the anode 24 by means of brackets 42 pounds, attached to the floor of the frame 42 protrude. Because of this arrangement, the iron bar groups 43 are so securely stored that they do not fall over even if the container is tilted or if there is strong vibration, and this results in a greater safety factor than in the first embodiment. Since the cathode rods 31a in the area of Liquid holes 23a, 236 and 23c are provided.

kann Kesselstein, der sich an den Kathodenstangen 31a gebildet hat und abgefallen ist, leicht durch die Flüssigkeitslöcher 23a. 23b und 23centfernt werden.scale that has formed and fallen off on the cathode rods 31a can easily get through the Liquid holes 23a. 23b and 23cent removed.

Die Fig. 6 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung, die sich von den anderen in der folgenden Hinsicht unterscheidet: Als Eisenstangen 30 werden hier mehrere Eisenrohrc verwendet, von denen jedes einen isolierenden Zylinder 51 aufnimmt, der seinerseits eine Kathodenstange 53 enthält. Der isolierende Zylinder 51 ist mit einer Vielzahl von Flüssigkeitslöchern 52 versehen und hat eine untere Verlängerung 51 b die fest in den übereinanderliegenden Flüssigkeitslöchern 23c, 23a und 23b der Kohlenstoffplatte 29, der Anodenplatte 24 und der hier nicht dargestellten Platte 25 sitzt. Der6 shows a third embodiment of the invention which differs from the others in the following respects: As iron rods 30, a plurality of iron tubes are used here, each of which accommodates an insulating cylinder 51 which in turn contains a cathode rod 53. The insulating cylinder 51 is provided with a plurality of fluid holes 52 and has a lower extension 51b which is firmly seated in the overlying liquid holes 23c, 23a and 23b of the carbon plate 29, the anode plate 24 and the plate 25 is not shown here. Of the

(,o Zylinder 51 ist am oberen und unteren Ende offen.(, o Cylinder 51 is open at the top and bottom.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for the electrochemical production of corrosion-preventing deposits from hydrated Iron oxide in copper pipes, essentially consisting of a vertical, of Cylindrical containers made of plastic or iron flowed through raw water from bottom to top with an insulating inner lining made of rubber, in the lower part a horizontally arranged, perforated, insoluble anode plate and in the upper part Part has a parallel to the anode plate lying grid-shaped cathode plate, wherein between the electrodes there are pieces of iron that attach to the anode plate or a protective plate Carbon plate are arranged, characterized in that that as iron pieces perpendicular to the anode plate (24) standing iron rods (30) are provided and that extending parallel to the iron bars (30) from the cathode (31) Cathode rods (31a) are arranged, being between the iron rods (30) and the cathode rods (31a) an insulating cylinder (35) is located.

2. Device according to claim 1, characterized in that that the iron bars are combined into groups (43) of several individual bars (41) and unifying each group has insulating frames (42) holding them together.

3. Apparatus according to claim I, characterized in that the Eisenstargen (30) in the form of Iron pipes are provided, each of which receives a perforated insulating cylinder (51) in the a cathode rod (53) protrudes in each case.

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