DE2445903B1

DE2445903B1 - Einrichtung zum Korrosionsschutz von warmwasserbefahrenen Behaeltern sowie diesen Behaeltern nachgeschalteten Rohrleitungen und Armaturen

Info

Publication number: DE2445903B1
Application number: DE2445903A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl-Chem Heinzelmann
Original assignee: Guldager Electrolyse AS
Current assignee: Guldager Electrolyse AS
Priority date: 1974-09-26
Filing date: 1974-09-26
Publication date: 1975-11-13
Also published as: AT336976B; FR2286207B1; CH615227A5; ATA638075A; FR2286207A1; DE2445903A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Korrosionsschutz von warmwasserbefahrenen Behältern sowie diesen Behältern nachgeschalteten Rohrleitungen und Armaturen mittels in den Behältern eingebauter, fremdstrombeaufschlagter Opferanoden aus Reinaluminium, welche von mindestens einer Gleichstromquelle gespeist sind.

Einrichtungen dieser Art sind aus der DT-PS 514 bekannt. Dort werden in den Behältervon

diesem elektrisch isolierte Reinaluminium-Anoden eingebaut, die mit dem Plus-Pol einer Gleichstromquelle verbunden werden. Der Behälter mit seinen üblicherweise aus unlegiertem, schwarzem oder unlegiertem, feuerverzinktem Stahl bestehenden, vor Korrosion zu schützenden Wandungen und Einbauten ist an den Minus-Pol der Gleichstromquelle angeschlossen. Die Rohre bestehen vorzugsweise aus unlegiertem, feuerverzinktem Stahl. Die fremdstrombeaufschlagten Reinaluminium-Anoden dienen zwei Zwecken:

a) dem kathodischen Korrosionsschutz des Behälters einschließlich seiner Einbauten,

b) der elektrolytischen Wasserbehandlung zum Korrosionsschutz der dem Behälter nachgeschalteten Rohrleitungen und Armaturen.

Die Begriffe »kathodischer Korrosionsschutz« und »elektrolytische Wasserbehandlung« werden nachstehend erläutert.

Kathodischer Korrosionsschutz

Die Korrosion von Metallen in einem Elektrolyten ist ein elektrochemischer Vorgang, bei dem es auf der Metalloberfläche unter Ausbildung von Potentialdifferenzen zu einem Stromfluß von den anodischen zu den kathodischen Bereichen kommt. Nach der Publikation von J. Lepper im »Industrie-Anzeiger«, Nr. 23, vom 20. März 1962, S. 11 ff., laufen entsprechend der thermodynamischen Darstellung anodische und kathodische Teilreaktionen ab.

Durch äußere Zufuhr von Elektronen können die bei den kathodischen Teilreaktionen aufgenommenen Elektronen ergänzt und somit die anodischen Teilreaktionen, d. h. die Metallauflösung der Behälterwandungen und -einbauten, verringert werden. Die Korrosion wird dann praktisch vollständig unterdrückt, wenn der von der Fremdstromquelle über eine in den Behälter eingebaute Hilfsanode auf die Behälterwandungen fließende Strom seiner Größe nach mindestens gleich der kathodischen Teilstromstärke ist. Diese Stromstärke wird daher als Mindestbetriebsstromstärke des kathodischen Korrosionsschutzes l_k bezeichnet.

In der Veröffentlichung von Lepper wird auch die elektrodynamische Modellvorstellung eingehend behandelt, aus welcher die Beziehung I_k = (U_A — U_K)/R_K folgt, wobei ET₄ das Anoden-, U_K das Kathodenpotential und R_K den Widerstand in der kathodischen Zone bedeutet.

In der Praxis des Korrosionsschutzes wird weniger der absolute Wert der Mindestbetriebsstromstärke I_h, vielmehr die sogenannte Mindestbetriebsstromdichte der Kathodisierunig i_K als Betriebsgröße verwendet, welche den Quotienten aus I_k, gemessen in mA, und der Behälteroberfläche F, gemessen in m², darstellt.

Die Größe i_K ist vom einer ganzen Reihe von Variablen abhängig, beispielsweise von der Konzentration an gelöstem Sauerstoff, der Konzentration an eventuell enthaltenen Oxidationsmitteln, der elektrolytisches Leitfähigkeit, der Temperatur, dem pH-Wert, der Strömungsgeschwindigkeit usw. Sie weist dementsprechend ein beträchtliches Spektrum auf, besitzt jedoch für einen ganz bestimmten Fall auch einen ganz bestimmten Wert. Dieser läßt sich labormäßig näherungsweise bestimmen und in der Praxis durch Untersuchung des geöffneten Behälters in gewissen Zeitabständen mit beliebiger Genauigkeit ermitteln.

Für Wässer mittlerer Härte und üblicher Konzentration an gelöstem Sauerstoff liegen die 4-Werte zwischen 80 mA/m² und 250 mA/m².

Elektrolytische Wasserbehandlung

Die elektrolytische Wasserbehandlung ist Gegenstand der DT-PS 17 71 805. Während die Wirkungen

ίο des kathodischen Korrosionsschutzes auf den unmittelbaren Strombereich der Anoden innerhalb des Behälters beschränkt sind und somit angeschlossene Rohrleitungen und Armaturen nicht geschützt werden können, ermöglicht die elektrolytische Wasserbehandlung den Aufbau von Korrosionsschutzschichten¹ in den Leitungen und Armaturen. Dieses Verfahren — in der Literatur auch mit »Guldager-Electrolyse-Verfahren« bezeichnet — beruht auf dem folgenden Prinzip:

In den Behälter eingebaute Reinaluminium-Anoden werden infolge des durch sie in den Elektrolyt fließenden Stromes elektrolytisch aufgelöst. Die Reaktionsprodukte des so abgeschiedenen Aluminiums mit dem Elektrolyt werden zum Teil in die dem Behälter nachgeschalteten Rohrleitungen geschleust und bewirken durch kolloid-chemische Sekundärreaktionen mit dem Rohrleitungsmaterial die Ausbildung von Deckschichten, welche bei geeigneter Fremdstromdichte jeden weiteren Korrosionsangriff verhindern. Das bei der Auflösung des Aluminiums an der Reinaluminium-Anode gebildete hochvoluminöse, stark wasserhaltige Aluminiumhydroxidhydrat geht in kolloidaler Form in Lösung. Beim Passieren der Rohrleitungen bilden sich dann je nach Rohrleitungsmaterial Deckschichten, welche aus Mischkristallen von Aluminium-, Eisen- bzw. Zinkhydroxiden bestehen und in Abhängigkeit von der Wasserzusammensetzung auch Siliziumdioxid- und Kalk-Einlagerungen aufweisen.

Die für die Ausbildung porenfreier und dichter Schutzschichten notwendigen Stromdichten übertreffen die Mindestbetriebsstromdichte des kathodischen Korrosionsschutzes i_K beträchtlich.
Ein funktionaler Zusammenhang zwischen Mindestbetriebsstromdichte des kathodischen Korrosionsschutzes i_K und der Stromdichte der elektrolytischen Wasserbehandlung i_w ist in der genannten DT-PS 17 71805 angegeben. Hiernach muß i_K um 50 bis 300 »/ο, vorzugsweise um 100 bis 200 %>, erhöht werden, d. h.

vorzugsweise

iw = l,5i_K...4i_K ΐψ = 2 i_K ... 3 i_K,

(VI) (VII)

wobei der Vorzugsbereich im allgemeinen für Warmwasseranlagen gilt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die bekannten Einrichtungen zur elektrolytischen Wasserbehandlung in wirtschaftlicher und technischer Hinsicht zu optimieren.

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung zum Korrosionsschutz der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß das Anodenmaterial so verteilt ist, daß außer den überwiegend in einem ersten Teil des Behälters angeordneten Opferanoden aus Reinaluminium überwiegend in einem zweiten Teil des Behälters angeordnete Inertanoden vorgesehen sind.

Gegenüber der dem Erfindungsgegenstand hinsichtlich Aufgabe und Lösung am nächsten kommenden DT-PS 2144514 bietet die Erfindung zunächst den wesentlichen Vorteil, daß die Schlammerzeugung auf ein Minimum reduziert wird.

Eingehende experimentelle und theoretische Untersuchungen führten nämlich zu der überraschenden Erkenntnis, daß die im unteren Teil des Behälters angeordneten Reinaluminium-Anoden beim bekannten nur einen vernachlässigbaren Beitrag zur Erzeugung von deckschichtaktiven Aluminium-Verbindungen leisten und daß das dort erzeugte Aluminiumhydroxidhydrat zum überwiegenden Teil, nämlich zu etwa 9O°/o, als deckschichtinaktiver Anodenschlamm sich auf dem Behälterboden absetzt. Für diese Erkenntnis fehlen sowohl in der obengenannten DT-PS 2144514 als auch in der übrigen, sehr umfangreichen Literatur zum kathodischen Korrosionsschutz und zur elektrolytischen Wasserbehandlung jegliche Anhaltspunkte.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung gegenüber dem Bekannten besteht darin, daß Einbauten, z.B. Heizvorrichtungen, Temperatur-Meßeinrichtungen u. dgl., weniger der Schlammablagerung ausgesetzt sind. So konnte es unter besonders ungünstigen Umständen geschehen, daß der Wirkungsgrad eingebauter Heizvorrichtungen ganz wesentlich herabgesetzt worden ist. Auch diese Tatsache folgt nicht aus dem Bekannten, werden dort zum Schutz von Heizvorrichtungen und sonstigen Einbauten doch eigens dafür vorgesehene Aluminium-Anoden angeordnet.

Ein beträchtlicher Teil der dem Behälter zur elektrolytischen Wasserbehandlung zugeführten elektrischen Energie, der beim bekannten zur Erzeugung nahezu nutzlosen Aluminiumhydroxid-Schlamms führte, kann nunmehr eingespart werden.

Mit dieser Einsparung an elektrischer Energie geht eine Reduzierung des kostspieligen Opferanodenmaterials, das in mehrjährigen Abständen erneuert werden muß, einher.

Weiterhin wird die Montage vereinfacht und der durch die Montage bedingte Betriebsausfall verringert.

Die Kombination von Opferanoden und Inertanoden führt unter anderem darüber hinaus zu folgendem aus dem Stand der Technik nicht ableitbaren Effekt: Inertanoden allein sind im Hinblick auf die Knallgasbildung, insbesondere bei Warmwasseranlagen, als problematisch zu bezeichnen. Das dort sich stets bildende Knallgasgemisch, das sich in der oberen Kümpelung des Behälters sammelt, muß in regelmäßigen Abständen unter Einhaltung strengster Sicherheitsmaßnahmen unschädlich gemacht werden. Darüber hinaus gelangen zwangläufig auch Teile des Knallgasgemisches in die nachgeschalteten Rohrleitungen, stellen somit für die Gebäude, in denen derartige Anlagen installiert sind, ein beträchtliches Betriebsrisiko dar. Diese Tatsachen bewogen die Fachwelt, Inertanoden insbesondere im Hinblick auf die einzuhaltenden Sicherheitsvorschriften ungern bzw. überhaupt nicht einzusetzen.

Völlig anders liegen die Verhältnisse bei einer Korrosionsschutzeinrichtung gemäß der Erfindung.

Der sich auch hier infolge der Inertanoden bildende Sauerstoff gelangt gar nicht in die obere Kümpelung des Behälters, wo er mit dem erzeugten Wasserstoff das gefährliche Knallgasgemisch bilden könnte. Er wird durch die im Behälter befindlichen Aluminiumanoden abgebunden; darüber hinaus unterstützt der Sauerstoff sogar noch die Bildung von deckschichtaktiven Aluminium-Verbindungen. Auch für diese Wirkzusammenhänge bieten die DT-PS 2144514 bzw. die DT-PS 17 71805 und die einschlägige Fachliteratur keine Anregungen.

Ein weiterer überraschender, nicht erwartungsgemäßer Effekt der Erfindung wird aus folgendem deutlich:

ίο Wissenschaftliche Untersuchungen des Schlamms haben ergeben, daß in besonderen Fällen, insbesondere dann, wenn dieser Schlamm nicht regelmäßig abgelassen wird, Bedingungen für anaerobes Bakterienwachstum geschaffen werden, was zu übelriechendem Wasser führen kann. Der unter dem Einfluß der Inertanoden sich bildende Sauerstoff verhindert dies gänzlich, ohne dem Korrosionsschutz entgegenzuwirken.

Die Vorteile der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik bestehen somit insbesondere

1. in wirtschaftlicher Hinsicht darin, daß

a) Aluminium-Anodenmaterial eingespart wird,

b) der Aufwand an elektrischer Energie geringer ist,

c) Montagezeit und Betriebsausfallzeit verringert werden,

2. in technischer Hinsicht darin, daß

„₀ a) die Schlammerzeugung auf ein Minimum

sinkt,

b) der Zeitraum zwischen zwei Entschlammungen nicht mehr kritisch ist,

c) der Wirkungsgrad von Heiz- und Meßvorrichtungen nicht beeinträchtigt wird,

d) Knallgasbildung verhindert werden kann und

e) sich anaerobes Bakterienwachstum, was zur Minderung der Wasserqualität führt, ausschalten läßt.

Bei üblichen Warmwasserbereitern oder Heizkesseln liegt der Warmwasseraustritt in der Nähe der oberen Kümpelung des Behälters, der Kaltwassereintritt in der Nähe der unteren Kümpelung. Erfindungsgemäß werden daher die Inertanoden in dem der Kaltwassereintrittsstelle benachbarten, die Reinaluminium-Anoden im mittigen und dem der Warmwasseraustrittsstelle benachbarten oberen Behälterteil angeordnet, wobei jeder Behälterteil einem Drittel des Behältervolumens entspricht, welches zwischen Kaltwassereintrittsstelle und Warmwasseraustrittsstelle vorhanden ist.

Sind Heizvorrichtungen oder sonstige Einbauten im Behälter vorgesehen, so ordnet man diesen ebenfalls Inertanoden zu, da sich derartige Einbauten überwiegend im unteren Teil des Behälters befinden.

Es empfiehlt sich, zur Erreichung einer optimalen

Schutzwirkung, die Verteilung der gesamten Anodenmaterialmenge so zu treffen, daß mindestens 33 V₃ °/o, vorzugsweise 33V₃ bis 50%, der Anodenmaterialmenge aus Reinaluminium bestehen, wobei das dem Schutz der Einbauten dienende Anodenmaterial nicht eingerechnet ist.

Hinsichtlich der Gesamtmenge des Anodenmaterials, seiner Relation zur Behälteroberfläche bzw. Behältervolumen gelten die im Rahmen der DT-PS 2144 514 gegebenen Dimensionierungsvorschriften, wobei zu beachten ist, daß die sich jeweils aus Opfer-

7 8

und Inertanoden zusammensetzenden Anoden- wurden. Dieser Behälter kann als Warmwasserspei-

systeme mit den entsprechenden Größen in Relation eher dienen, ist aber bei Inbetriebnahme der in den

zu setzen sind. Figuren nicht dargestellten, eingebauten Heizvorrich-

Zur Erzielung einer optimalen Schutzwirkung und tungen ebenfalls als Warmwasserbereiter zu verwenzur Vermeidung von Nebenwirkungen werden sowohl 5 den. Der Aufbau der Heizvorrichtungen von Warm-Inertanodensystem als auch Opferanodensystem aus wasserbereitern mit Reinaluminiumanoden ist beigetrennten Schutzstromkreisen gespeist, wobei die spielsweise den Fig. 4, 5, 9, 10 und 14 der DT-PS wirksame Stromdichte der Inertanoden etwa der 21 44 514 zu entnehmen.

Mindestbetriebsstromdichte des kathodischen Kor- Der Behälter besteht aus einem im wesentlichen rosionsschutzes i_k entspricht. Die Reinaluminium- 10 zylinderförmigen Mittelteil 1, an den sich eine unAnoden werden entsprechend der Lehre der tere Kümpelung 2 und eine obere Kümpelung 3 an-DT-PS 17 71 805 mit der für den jeweiligen An- schließen. Der Behälter ist mit einem Halsstutzen 4, wendungsfall optimalen Betriebsstromdichte der elek- der durch einen Mannlochdeckel 5 abgeschlossen trolytischen Wasserbehandlung i_w gespeist. ist, und mit einem als Kaltwassereintrittsstelle 6 die-

Während es für die Stromversorgung der Inert- 15 nenden Stutzen versehen. In der oberen Kümpelung anöden genügt, eine einstellbare Stromquelle, z. B. befinden sich ein Warmwasseraustritt 7 und ein Enteinen Stelltransformator mit nachgeschaltetem lüftungsventil 8. Am Boden des Behälters ist in der Gleichrichter, bereitzustellen, sollte die Stromquelle unteren Kümpelung ein Entschlammungsstutzen 9 für die Opferanoden derart ausgelegt sein, daß sie angebracht.

sich selbsttätig unterschiedlichen Betriebsbedingun- 20 An vier Durchführungen 10, 11, 12 und 13 (die

gen anpaßt. Dies kann beispielsweise dadurch reali- Durchführungen 11 und 13 sind aus den Figuren

siert werden, daß i_w insbesondere in Abhängigkeit nicht ersichtlich; ihre Lage wird durch die Bezugs-

von der Durchflußmenge variiert wird. ziffern nur angedeutet) ist ein aus Reinaluminium

Als Anodenmaterial für die Opferanoden ist — bestehender Anodenkäfig mit den Elektroden A, B entsprechend der DT-PS 17 71 805 bzw. der DT-PS 25 und C angeordnet. Die der oberen Kümpelung zu-21 44 514 — Reinaluminium vorgesehen, d. h. Alu- gewandten Enden der Anoden^ sind durch Anodenminium mit geringstmöglicher Verunreinigung durch stücke B miteinander verbunden. Es ist zweckmäßig, andere Metalle oder Metallverbindungen, da solche den Anodenkäfig im Bereich der Befestigungsstelle die Eigenkorrosion der Anoden erheblich beschleu- an den Durchführungen 10 bis 13 durch zumindest nigen, so daß deren Betriebszeit stark herabgesetzt 30 teilweise abgewinkelte Anodenverstärkungsstücke C und damit die Wirtschaftlichkeit in Frage gestellt aus Reinaluminium zusätzlich zu verfestigen. Eine wird. Als Anodenmaterial für die Inertanoden emp- weitere Versteifung des Reinaluminiumkäfigs kann fiehlt sich ein Edelmetall oder ein mit einem Inert- auch durch einen, in den Figuren nicht dargestellten, material beschichteter Metallkern. Hierbei kann der C-förmigen Reinaluminiumring bewirkt werden, wel-Metallkern aus einem oder mehreren der Metalle 35 eher die der unteren Kümpelung zugewandten Enden Titan, Tantal, Zirkon oder Niob oder aus einer Le- der Anoden A miteinander verbindet. An den weigierung aufgebaut sein, die hauptsächlich aus minde- teren vier Durchführungen 14, 15, 16 und 17 stens einem dieser Metalle besteht. Als Inertmaterial (15 und 17 sind aus F i g. 2 ersichtlich) ist eine ist eine etwa 2,5 bis 10 μηι dicke Beschichtung aus zylinderförmige Inertanodenanordnung, welche die Platin, Iridium, Rhodium, Palladium, Ruthenium 40 Anoden D, E, F umfaßt, angebracht. G ist eine wei- oder Osmium bzw. aus deren Legierungen oder aus tere Inertanode. Die sich parallel zur Längsachse irgendeinem Oxyd der vorgenannten Platinmetalle des Behälters erstreckenden Anoden D werden hierund Platinmetall-Legierungen, vorzugsweise mit bei durch die ringförmigen Anoden E und F fest miteinem Nichtedelmetalloxydzusatz bis zu 50 Gewichts- einander verbunden, so daß sich eine starre und prozent, zu empfehlen. 45 verwindungsfreie Konstruktion ergibt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung, insbesondere Als Material sowohl für Reinaluminium- als auch vorteilhafte Elektrodenkonfigurationen und Einzel- Inertanoden werden Flachstäbe mit einem Querheiten der Schutzstromkreise, werden nachstehend schnitt von 20 X 60 mm² eingesetzt. Es ist aber auch an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Aus- denkbar, Draht mit einem Durchmesser von vorzugsführungsbeispielen näher erläutert. 50 weise 0,5 bis 1,5 mm, Rundstäbe bis maximal 50 mm

Hierbei zeigt Durchmesser und Flachstäbe bis 90 mm Kanten-

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Warmwas- länge als Inertanodenmaterial zu verwenden,

serbehälter mit eingebauten Inert- und Reinalumi- Bei dem etwa 2 m³ Wasser aufnehmenden Behäl-

niumanoden, ter des Ausführungsbeispiels sind etwa 25 g Rein-

Fig. 2 einen Querschnitt in Richtung^" durch 55 aluminium pro Liter Behältervolumen eingebaut. Bei

den oberen Behälterteil des in F i g. 1 dargestellten Behältern größer als 3 m³ Inhalt wird weniger Ma-

Warmwasserbehälters, terial pro Volumeneinheit benötigt. Es reichen dann

Fig. 3 einen Querschnitt in RichtungΈ durch meistens schon 18 g Reinaluminium pro Liter Beden unteren Behälterteil des in F i g. 1 dargestellten hältervolumen aus. Das Anodenmaterial ist bei allen Warmwasserbehälters und 60 Behältern jedoch stets so verteilt, daß die Inert-

F i g. 4 ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungs- anöden D, E und F in dem der Kaltwassereintrittsanordnung zur Speisung der in dem Warmwasser- stelle 6 benachbarten unteren, die Reinaluminiumbehälter nach den Fig. 1 bis 3 eingebauten Inert- anöden A, B und C im mittigen und dem der Warmund Reinaluminiumanoden. wasseraustrittsstelle 7 benachbarten oberen Behälter-

Das in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Ausführungs- 65 teil angeordnet sind.

beispiel stellt einen Warmwasserbehälter dar, bei Die Schaltungsanordnung nach F i g. 4 weist im

dem alle für das unmittelbare Verständnis der Er- wesentlichen zwei voneinander getrennte Stromkreise

findung nicht wesentlichen Einzelheiten fortgelassen auf:

509 546/395

9 10

Der erste Stromkreis — gespeist von der Sekun- steuern. Zu diesem Zweck ist in der (schematisch därwicklungl des Transformators 101 — versorgt angedeuteten) Rohrleitung 108 ein Strömungswächüber den Gleichrichter 102 und eine Sicherung 103 ter SW vorgesehen. Wird an einer Stelle des Rohrdie Inertanoden D, E, F, der zweite Stromkreis leitungsnetzes Wasser entnommen, spricht der Strö-— gespeist von der Sedundärwicklung II — versorgt 5 mungswächter an und bewirkt über das Steuergerät S über einen Stromsteller S₁, einen Gleichrichter 104 eine Erhöhung der Stromdichte i_w. Um kurzzeitigen und eine Sicherung 105 die Reinaluminiumanoden Wasserentnahmen, die an sich eine Stromdichte- A, B, C. Eine dritte Sekundärwicklung III dient der erhöhung von i_w nicht erfordern, Rechnung zu tra-Stromversorgung einer noch näher zu erläuternden gen, kann zwischen Strömungswächter SW und dem Steuereinrichtung S. Die Sekundärwicklung I weist io Steuergerät eine an sich bekannte Verzögerungsverschiedene Abgriffe I₁, I₂, . . ., I_n auf zur Va- schaltung VZ angeordnet sein. Auf der anderen Seite riierung der Schutzstromdichte i_k des Inertanoden- hat es sich als vorteilhaft erwiesen, stets dann, wenn systems. Ein einstellbarer Widerstand 106 ermög- eine Wasserentnahme stattgefunden hat, die Stromlicht eine Feineinstellung der Schutzstromdichte i_k. dichte der elektrolytischen Wasserbehandlung i_w Der insgesamt fließende Schutzstrom des Inert- 15 nicht sofort wieder zu erniedrigen, sondern sie eine anodensystems kann an einem Strommesser 107, der gewisse, einstellbare Zeit in der vorherigen, dem erfür die Opferanoden an einem Strommesser 107' ab- höhten Verbrauch entsprechenden Höhe beizubehalgelesen werden. ten. Zu diesem Zweck weist die Steuereinrichtung

Etwas umfangreicher gestaltet sich der Stromkreis eine Abschaltverzögerung für den Stromsteller 5/ auf,

für die Reinaluminiumanoden A, B, C. Zur Anpas- 20 die mit der vorgenannten Einschaltverzögerungs-

sung der Stromdichte der elektrolytischen Wasser- schaltung in einer Baueinheit zusammengefaßt sein

behandlung i_w an die jeweiligen Betriebsverhältnisse kann.

ist dieser Stromkreis mit einem Stromsteller 5, ver- Üblicherweise sind die physikalischen und chemisehen, der seinerseits an die Steuereinrichtung S an- sehen Eigenschaften der Speisewässer für bestimmte geschlossen ist. Stromsteller und Steuereinrichtung 25 Anlagen gleichbleibend. Umstellungen der Wassersind so ausgelegt, daß damit der intermittierende Versorgung können jedoch nicht zu vernachlässigende Wasserverbrauch bzw. die erforderliche Strom- Änderungen der Schutzstromdichte der Kathodisiedichte i_w der elektrolytischen Wasserbehandlung be- rung i_k und damit der Schutzstromdichte der elekrücksichtigt werden kann. Um beispielsweise der rela- trolytischen Wasserbehandlung i_w nach sich ziehen, tiv geringen Wasserentnahme während der Nacht- 30 Um diesen Veränderungen Rechnung zu tragen, sieht stunden Rechnung zu tragen, weist das Steuergerät 5 die Erfindung vor, im Zuge der Rohrleitungen oder eine Zeitschaltuhr Z auf, die derart wirkt, daß in im Behälter selbst geeignete Detektoren D₁, D₂, ... bestimmten, einstellbaren Zeiten die Stromdichte i_w für die genannten Größen anzuordnen. Diese Detekherabgesetzt wird. Eine weitere Art der Einfluß- toren wiederum wirken zusammen mit dem Steuernahme auf die Schutzstromdichte i_w besteht darin, 35 gerät S auf den Stromsteller S₁ und ermöglichen soden die Reinaluminiumanoden A, B, C speisenden mit eine Steuerung der Stromstärke bzw. der Schutz-Strom direkt vom Wasserverbrauch abhängig zu stromdichte in Abhängigkeit dieser Größen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Korrosionsschutz von warmwasserbefahrenen Behältern sowie diesen Behältern nachgeschalteten Rohrleitungen und Armaturen mittels in den Behältern eingebauter, fremdstrombeaufschlagter Opferanoden aus Reinaluminium, welche von mindestens einer Gleichstromquelle gespeist sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Anodenmaterial so verteilt ist, daß außer den überwiegend in einem ersten Teil des Behälters angeordneten Opferanoden (A, B, C) aus Reinaluminium überwiegend in einem zweiten Teil des Behälters angeordnete Inertanöden (D, E, F, G) vorgesehen sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Inertanoden (D, E, F, G) in dem unteren, der Kaltwassereintrittsstelle (6) benachbarten, und dem mittigen, die Reinaluminium-Anoden (A, B, C) in dem mittigen und dem Warmwasseraustritt (7) benachbarten oberen Behälterteil angeordnet sind, wobei jeder der genannten Behälterteile einem Drittel des Behältervolumens entspricht, das zwischen Kaltwassereintrittssteile (6) und Warmwasseraustrittsstelle (7) vorhanden ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Inertanoden in der Nähe von Einbauten angeordnet sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens 33V3°/o, vorzugsweise 33Vs bis 50%, der gesamten Anodenmaterialmenge aus Reinaluminium bestehen, wobei das dem Schutz der Einbauten dienende Anodenmaterial nicht eingerechnet ist.

5. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Behältern bis etwa 3 m³ Inhalt höchstens 25 g Reinaluminium pro Liter Behältervolumen als Opferanodenmaterial vorgesehen sind.

6. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Behältern mit einem Inhalt größer als 3 m³ höchstens 18 g Reinaluminium pro Liter Behältervolumen als Opferanodenmaterial vorgesehen sind.

7. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Opferanoden (A, B, C) in Form eines Käfigs angeordnet sind, dessen zur Kopfseite gehörender Durchmesser gleich oder größer ist als der zur Längsseite gehörende Durchmesser und dessen Längsachse mit der Längsachse des Behälters zusammenfällt, und daß die Inertanoden (D, E, F), sofern sie nicht zum kathodischen Schutz eventueller Einbauten dienen, symmetrisch bezüglich der Längsachse des Behälters angeordnet sind.

8. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Opferanoden (A, B, C) in Form eines symmetrisch zur Behälterlängsachse liegenden Radkranzes mit mindestens einer Speiche angeordnet sind.

9. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Anodenmaterial aus Draht mit einem Durchmesser von vorzugsweise 0,5 bis 1,5 mm, aus Rundstäben bis maximal 50 mm Durchmesser oder aus Flachstäben bis maximal 90 mm Kantenlänge besteht.

10. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Inertanoden (D, E, F, G) aus einem Edelmetall, vorzugsweise einem Edelmetall der Platingruppe, besteht.

11. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Inertanoden aus Metallkernen bestehen, welche mit vorzugsweise 2,5 bis 10 μ dicken Inertmaterialien beschichtet sind.

12. Einrichtung nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Inertmaterial aus Platin, Iridium, Rhodium, Palladium, Ruthenium oder Osmium bzw. aus deren Legierungen oder aus einem Oxyd dieser Platinmetalle und Platinmetall-Legierungen, vorzugsweise mit einem Nichtedelmetalloxydzusatz' von höchstens 50 Gewichtsprozent, besteht.

13. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern der Inertanode aus einem der Metalle Titan, Tantal, Zirkon, Niob oder aus einer Legierung aufgebaut ist, die hauptsächlich aus mindestens einem dieser Metalle besteht.

14. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Opferanoden und Inertanoden aus jeweils getrennt einstellbaren Stromkreisen gespeist sind.

15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Opferanoden derart gespeist sind, daß die im zugehörigen Behälterteil wirksame Stromdichte der Betriebsstromdichte i_w der elektrolytischen Wasserbehandlung entspricht und daß die Inertanoden derart gespeist sind, daß die im zugehörigen Behälterteil wirksame Stromdichte der Betriebsstromdichte des kathodischen Korrosionsschutzes i_k entspricht.

16. Einrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß beide Stromkreise Schaltmittel zur Steuerung ihres Ausgangsstromes aufweisen.

17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Stromkreis für die Opferanoden Schaltmittel zur Steuerung des Ausgangsstromes in Abhängigkeit von der Wasserentnahme aufweist.

18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel derart ausgebildet und angeordnet sind, daß bei Strömungsgeschwindigkeiten größer als 0,3 m/sec in den Rohrleitungen die im Behälter wirksame Stromdichte der elektrolytischen Wasserbehandlung!,,, erhöht wird.