DE2459002A1

DE2459002A1 - Verfahren zum schutz eines heisswasserbereiters sowie heisswasserbereiter zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE2459002A1
Application number: DE19742459002
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Henninger
Original assignee: WACHTER KG GERNOT
Current assignee: WACHTER KG GERNOT
Priority date: 1974-12-13
Filing date: 1974-12-13
Publication date: 1976-06-16
Also published as: FR2294134B3; FR2294134A1; IT1050763B

Description

Dipl.-lng. E. Tergau I -*«—·*.—

, 29/31 (740531) Patentanwalt

Nürnberg, den 12, I :;,?.. "L74

Donatus Wächter & Sohn« Schwaiq bei Nürnberg

Verfahren zum Schutz eines Heißwasserbereiters sowie Heißwasserbereiter zur Durchführung dieses Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutz eines Heißwasserbereiters, insbesondere eines Kochendwassergerätes gegen übermäßige Ablagerung von Kesselstein und Korrosion.

Es ist seit langem bekannt, daß die Härte des Wassers, insbesondere die Carbonathärte sich ungünstig auf die Lebensdauer von Heißwasserbereitern auswirkt, da die bei Raumtemperatur in Lösung befindlichen Erdalkalihydrogencarboftate bei steigender Temperatur zersetzt werden und dabei einerseits zur Ablagerung von Kesselstein und andererseits zur Abspaltung freier, aggresiver Kohlensäure führen* In industriell betriebenen Heißwasserbereitern, insbesondere in Dampferzeugern, wird deshalb enthärtetes Wasser, in neuerer Zeit sogar vollentsalztea Wasser eingesetzt·

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ORIGINAL INSPECTED

Versuche, die üblichen industriellen Enthärteverfahren oder Vollentsalzungsverfahren auch bei solchen Heißwasserbereitern anzuwenden, die zur Bereitung von Lebensmitteln, insbesondere Heißwassergetränken, wie Kaffee, Tee, Heiß-Fruchtgetränken u.dgl. Anwendung finden, haben nicht voll befriedigt, da durch die Behandlung des Wassers das Ionengleichgewicht gestört und dadurch der Geschmack der Heißgetränke wesentlich beeinflußt wird. Heißwassergeräte die zur Bereitung von Heißgetränken dienen und die außer im Haushalt insbesondere in Großküchen, Cafes, Gaststättenbetrieben u.dgl. verwendet werden, weisen deshalb heute in aller Regel noch keinerlei Schutz gegen Kesselsteinablagerung und Korrosion auf.

Aus der deutschen Patentschrift 628 712 ist zwar ein Verfahren zum Behandeln von Wasser zwecks Verhütung von Schäden an Kesseln o.dgl. bekannt, welches darin besteht, insbesondere den Carbonatgehalt des Wassers herabzusetzen, indem dem Wasser Säure oder saure Salze zugesetzt und ein etwa vorhandener Überschuß durch Behandeln des sauren Wassers mit Marmor, Kalkstein o.dgl, beseitigt wird. Aber auch dieses Verfahren# Welches an sich vom ernährungsphysiologischen Standpunkt zur Behandlung von Wasser, welches zur Bereitung Von Heißgetränken o.dgl. dienen iöll, geeignet wäre, wurde bisher im Lebensmittelgewerb«

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und auch in Haushalten nicht eingesetzt, da die Reaktion des möglicherweise nur schwach übersäuerten Wassers mit Kalk nach dem in der deutschen Patentschrift 628 712 beschriebenen Verfahren längere Zeit in Anspruch nimmt und insbesondere den Aufbau von verhältnismäßig großvolumigen Filter- und Berieselungseinheiten verlangt.

Bei diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe ein Verfahren zum Schutz von Heißwasserbereitern, insbesondere von Kochendwassergeräten gegen übermäßige Ablagerung von Kesselstein und Korrosion vorzuschlagen, welches in hinreichend kurzer Zeit durchführbar ist, mit Sicherheit Übersäuerung des Wassers vermeidet und das Wasser selbsttätig auf eine ernährungsphysilogisch einwandfreie und auch gegen die Abscheidung von Kesselstein sowie gegen Korrosionsschäden indifferente Zusammensetzung einstellt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird von dem erwähnten bekannten Verfahren ausgegangen, bei dem die Carbonathärte des Wassers durch zusatz von Säuren oder sauren Salzen be seitigt und ein etwa vorhandener Säureüberschuß durch vorhandenen Ka lies te in, Kesselstein o.dgl. abgestumpft wird. Erfindungegemäß wird das Verfahren so ausgeführt,

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daß das mit Säure oder sauren Salzen versetzte Wasser in Gegenwart von Kalkstein oder Kesselstein im zu schützenden Gerät auf erhöhte Temperatur erwärmt wird, überraschenderweise hat sich nämlich gezeigt, daß bei dieser Ausführung des Verfahrens die Reaktion des Säureüberschusses mit dem vorhandenen Kalkstein, Kesselstein o.dgl₀ derart beschleunigt abläuft, daß längere Behandlungszeiten, als sie an sich zur Bereitung von Heißwasser erforderlich sind, nicht benötigt werden,, Zwar ist es grundsätzlich bekannt, daß chemische Reaktionen, also auch Neutralisierungsreaktionen mit steigender Temperatur schneller ablaufen; im vorliegenden Fall kommt aber hinzu, daß der im Erwärmungsgerät vorhandene Kalk- oder Kesselstein noch eine weitere Funktion ausübt, indem er nämlich als Keim für die etwa eintretende Abscheidung von Kalkverbindungen diente

Bemerkenswert ist auch, daß bei der Ausführung des vorgeschlagenen Verfahrens die im Wasser gelöste, durch Zusatz von Säuren oder sauren Salzen frei gewordene aggresive Kohlensäure beim Erwärmen des Wassers nicht zu Korrosionsengriffen führt* Es ißt dies ebenfalls auf das Vorhandensein eines Überschusses von Kalk oder Kalksalzen zurückeufuhren, welche die Wirkung der Kohlensäure abstumpfen, und diese unschädlich machen, bis die Säure schließlieh

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gasförmig entbunden und auf diese Weise aus dem System entfernt wird.

Zur Durchführung des Verfahrens hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die erforderliche Säure in Form einer Auflösung eines sauren Salzes, insbesondere Natriumhydrogensulfat zuzusetzen. Das Salz, welches als etwa 20%ige Lösung in Abhängigkeit von der Carbonathärte dem Wasser zugegeben wird, kann dabei gefahrlos überdosiert werden, da ein etwa zugegebener Überschuß beim Erwärmen in Gegenwart von Kalkstein oder Kesselstein ebenfalls abgestumpft wird, bevor es zu Korrosionsangriffen auf den Werkstoff des Warmwasserbereiters kommen kann_o Bei entsprechenden Versuchen wurde beobachtet, daß die Reaktion des im Warmwasserbereiters vorhandenen.Kesselsteines, Kalksteines Oodgl. mit überschüssigen Wasserstoffionen zunächst mit steigender Temperatur langsam ansteigt, wie dies an sich zu erwarten ist; wird jedoch die Temperatur von 98°C überschritten, so steigt die Reaktionsgeschwindigkeit sprunghaft weiter an und führt zur fast augenblicklichen vollständigen Beseitigung des Wasserstoffionenüberschusses.

Zur Durchführung des angegebenen Verfahrens wird ein Heißwasserbereiter vorgeschlagen, in dessen Innenraum

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im Bereich des zu erwärmenden Wassers eine wasserdurchlässige Patrone zur Aufnahme von Kalkstein o_edgl₀ angeordnet ist.

Ein derartiger Heißwasserbereiter wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläuterte

In der Zeichnung ist ein Heißwasserbereiter hinsichtlich der Ausfuhrungsform schematisch im Querschnitt dargestellte Der Heißwasserbereiter besteht aus einem Kessel 1, der aus Kupfer, nichtrostendem Stahl oder ähnlichen Werkstoffen bestehen kann. Der Kessel ist von einer Isolierschicht 2 umgeben, die ihn gegen Wärmeverluste schützt.

Im oberen Bereich des Kessels 1 ist dieser mit einem Flansch 3 ausgerüstet, mit dessen Hilfe die Deckelhaube

4 befestigt iet_o Die Deckelhaube 4 trägt den Tauchsieder

5 der weit in den Innenraum 'des Kessels eingreift, sowie die Anschlußleiste 6, die zur Befestigung der Elektroanschlüsse dient. Desgleichen trägt die Deckelhaube 4 die Kaltwasserzuleitung 7 sowie die Warmwasserableitung 8.

Erfindungsgemäß 1st im Innern des Kessels 1 im Bereich des zu erwärmenden Wassers eine wasserdurchlässige Patro-

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ne 9 angeordnet« Die Patrone besteht im dargestellten Beispiel aus einem seitlich und unten durchlöcherten geschlossenen Metallrohr, welcheginit Hilfe von Befestigungsbolzen 10 an der Wand des Kessels 1 befestigt ist. Nach oben ist die Patrone 9 mit Hilfe eines Deckels 11 abgeschlossen, der beispielsweise aufgeschraubt oder in sonstiger Weise gesichert sein kann. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Patrone 9 oberhalb der Wärmequelle, im dargestellten Beispiel also oberhalb der Heizwendel 12 des Tauchsieders 5 im Bereich der aufsteigenden Strömung angeordnet ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß das aufsteigende heiße Wasser mit maximaler Temperatur zugleich mit dem in der Patrone enthaltenen Kesselstein, Kalkstein o.dgl. in Berührung gebracht wird_o

Das Verfahren wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeipieles näher erläuterte

Beispiel

5 Liter Rohwasser vom pH-Wert 7,6 welches eine Gesamthärte von 18,5 und eine Carbonathärte von 13 aufwies wurde zur Decarbonatisierung mit 500 mg NaHSO₄/! (=

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2,5 g insgesamt) versetzte Nach dem Zusatz war der pH-Wert auf 5,8 gesunken und die Carbonathärte stellte sich auf 4 ein. Das Wasser wurde nach 15 Minuten erneut untersucht, wobei der pH-Wert auf 6,1 gestiegen war. Die Gesamthärte sowie die Carbonathärte waren unverändert,

Eine weitere Wasserprobe wurde nach 12 Stunden erneut untersucht. Der pH-Wert hatte sich auf 6,6 eingestellt, die Gesamthärte betrug 18,5 und die Carbonathärte 4. Im Anschluß hieran wurde das Wasser kurz zum Sieden erhitzt und wieder auf Raumtemperatur abgekühlt. Danach betrug der pH-Wert 7,6, die Gesamthärte lag bei 18,5 und die Carbonathärte wiederum bei 4.

In einem zweiten Versuch wurde Rohwasser der oben angegebenen Zusammensetzung mit 500 mg NaHSO₄/l versetzt. Daraufhin wurden 125 g Muschelkalk zugeführt und das Wasser nach 15 Mihuten untersucht. Der pH-Wert betrug nun 6,1, Gesamthärte und Carbonathärte wurden in diesem Falle nicht bestimmt.

Nach insgesamt 12 Stunden betrug der pH-Wert 6,8 und die Gesamthärte war auf 20,5 gestiegen.

Eine andere Probe des gleichen Rohwassers, welches eben-

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falls mit 500 mg NaHSO./1 versetzt war, wurde nach Zugabe von 125 g Muschelkalk kurz aufgekocht und anschliessend auf Raumtemperatur abgekühlt,. Der pH-Wert des so behandelten Wassers betrug 8,2, die Gesamthärte 20,5 und die Carbonathärte 4» Das Beispiel zeigt, daß die Reaktion mit dem zugegebenen Kalk bei Siedetemperatur praktisch augenblicklich abläuft und sich das Endgleichgewicht der vorhandenen Ionen sofort einstellt.

Der Übersichtlichkeit halber sind die gemessenen Werte nochmals in der folgenden Tabelle zusammengefaßte

pH	°dH	°dK
7,6	18,5	13
5,8	18,5	4
6,1	18,5	4
6,6	18,5	4

Rohwasser

" + 500 mg NaHSO₄/1 " + 500 mg NaHSO₄/1 nach 15 min " + 500 mg NaHSO₄A nach 12 Std_t " + 500 mg NaHSO./l nach

Aufkochen u. Abkühlen 7,6 18,5

Rohwasser

" + 500 mg NaHS04/l

¹¹ " " + 125 g

Muschelkalk nach 15 min,

" " " nach 12 Std.

¹¹ " " nach Aufkööhen

u. Abkühlen

7,6	18,	5	13
5,8	18,	5	4
6,1	18,	5	4
6,8	20,	5	4
8,2	20,	5	4

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Die Absenkung der Carbonathärte auf Werte unter 4-5 ist nicht erforderlich, da bei derart kleinen dK-Werten auch bei längerem Kochen kein Kesselstein mehr abgeschieden wird.

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Claims

-je·-'
if

Patentansprüche

1β Verfahren zum Schutz eines Heißwasserbereiters, insbesondere .eines Kochendwassergerätes gegen übermässige Ablagerung von Kesselstein und Korrosion, durch Zusatz von Säuren oder sauren Salzen und Abstumpfen eines etwa vorhandenen Säureüberschusses mit Kalkstein o„dgl., dadurch gekennzeichnet, daß das mit Säure oder sauren Salzen versetzte Wasser in Gegenwart von Kalkstein oder Kesselstein im zu schützenden Gerät auf erhöhte Temperatur erwärmt wird,,
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser im zu schützenden Gerät auf eine Temperatur von wenigstens 98⁰C erwärmt wird₀
3. Heißwasserbereiter zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in seinem Innenraum im Bereich des zu erwärmenden Wassers eine wässerdurchlässige Patrone (9) zur Aufnahme von Kalkstein ο.dgl. angeordnet ist.

4β Heißwasserbereiter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrone (9) oberhalb der Wärmequelle (5) im Bereich/Ger aufsteigenden Strömung angeordnet ist.

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