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Abgedichtetes Anschlußelement
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Die Erfindung bezieht sich auf ein abgedichtetes Anschlußelement
mit verbesserten Korrosionsschutzeigenschaften und Wasserdichtungseigenschaften.
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Bei unterschiedlichen elektrischen Geräten werden vielfach abgedichtete
Anschlußelemente verwendet, die luftdicht oder wasserdicht sein messen. Die Erfindung
wird anhand einer Hilfsanode beschrieben, die bei elektrischen Heißwassergeräten
verwendet wird.
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Zu Wasser spei chergeräten zählen elektrische lleiß-
wassergeräte
für Nachtstrombetrieb und Heißwassergeräte, bei denen Petroleum oder Gas als Heizmaterial
verwendet ist.
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Diese Heißwassergeräte finden eine breite Anwendung. Üblicherweise
sind diese Heißwassergeräte mit einem Behälter aus Metall ausgestattet. Aufgrund
der bei den Behältern notwendigen Korrosionsschutzeigenschaften werden emailbeschichtete
Behälter oder Behälter aus rostfreiem Stahl verwendet.
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Diese Behälter haben üblicherweise geschlossenen Aufbau ohne offene
Flächen, so daß sie demgemäß gewöhnlich einen geschweißten Teil bzw. Schweißnähte
haben. Nachteiligerweise ist selbst bei Verwendung von rostfreiem Stahl eine Korrosion
der Schweißnähte festzustellen. Wenn emailbeschichtetes Blech verwendet wird, sind
an den Schweißnähten immer unbeschichtete Teile zu finden, an denen eine Korrosion
nicht verhindert werden kann.
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Im allgemeinen hat ein in Wasser getauchtes Metall aufgrund der Ionisierung
des Metalls ein spezifisches Potential. Dieses als galvanisches Potential oder Korrosionspotential
bezeichnete Potential verursacht die Korrosion.
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Zum Verhindern der Korrosion wird aus einer weiteren Elektrode Strom
in einer Richtung eingespeist, bei der die Ionisierung des Metalls unterbunden ist.
Im Prinzip sind als Kathodenschutzverfahren ein System mit galvanischer Anode und
ein System mit eingeprägtem Strom bekannt.
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Bei. dem System mit galvanischer Anode wird ein Metall, das ein geringeres
Korrosionspotential hat und das leicht ionisierbar ist, elektrisch so angeschlossen,
daß es eine Stromzelle bildet, so daß sich ein geeigneter Strom ergibt.
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Dieses System hat bei herkömmlichen Heißwassergeräten eine breite
Anwendung gefunden. Als galvanische Anode wurde ein Magnesiumstab verwendet. Zur
Erzeugung des für die Schutzfunktion nötigen Stroms muß die galvanische Anode eine
große Oberfläche haben. Daher ist es bei einem großen Behälter
notwendig,
einen Magnesiumstab mit großem Durchmesser zu verwenden oder die Anzahl von Magnesiumstäben
zu steigern.
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Dementsprechend ist die galvanische Anode teuer. Manchmal wird der
Magnesiumstab durch Zerbrechen aufgrund eines teilweisen Verbrauchs beschädigt,
wodurch nachteiligerweise die Schutzwirkung sehr klein wird oder entfällt. Ein weiterer
Nachteil liegt darin, daß Magnesium in Wasser gelöst wird, wodurch die Qualität
des Wassers verschlechtert wird.
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Bei dem System mit eingeprägtem Strom wird in den einfach aufgebauten
Wasserbehälter eine Elektrode eingesetzt und an diese von außen her eine geeignete
Spannung angelegt, so daß eine Anode gebildet wird und der für den Korrosionsschutz
nötige Strom erzielt wird. Bei einem größeren Behälter reicht es aus, das Potential
bzw. die Spannung und damit den Strom zu steuern. Die Anzahl der Elektroden braucht
nicht vergrößert werden. Dadurch sind die Kosten nicht so hoch wie bei dem System
mit galvanischer Anode.
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Das System mit eingeprägtem Strom eignet sich hervorragend zur Vermeidung
der Nachteile, die durch die beispielsweise durch Funktionsausfall aufgrund von
Zerbrechen beschränkte Lebensdauer von Magnesiumstäben oder die durch gelöstes Magnesium
verursachten Qualitätsveränderung des Wassers entstehen.
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Obgleich das System mit eingeprägtem Strom im Prinzip beachtlich
wirksam ist, wurde es in der Praxis nicht angewendet, weil kein abgedichtetes Anschlußelement
bzw. keine in einem abgedichteten Anschlußelement installierte Elektrode zur Verfügung
stand.
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Die wichtigste bei der Elektrode erforderliche Eigenschaft ist die,
daß sie eine geringere Abnutzung als die (galvanische) Anode hat. Die bei dem abgedichteten
Anschlußelement nötigen Haupteigenschaften liegen darin, daß es
eine
ausreichende Isolierung gegen den Behälter bildet, seine Luftdichtungs-oder Wasserdichtungs-Eigenschaften
beibehält und einen hohen Wärmeschock aushält. Insbesondere ist eine Verschlechterung
der Eigenschaften des abgedichteten Anschlußelements und der Elektrode durch Alterung
zu vermeiden. Es ist besonders wirkungsvoll, einen Elektrodenstab zu verwenden,
der in einstückigem Aufbau als Anschlußleiter des abgedichteten Anschlußelements
dient, was die Bearbeitungsschritte vermindert und die Kosten senkt.
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Zur Erfüllung der Eigenschaften wird der als Anode benützte Elektrodenstab
vorzugsweise aus Platin hergestellt, das seine idealen Antikorrosionseigenschaften
und Abnutzungswiderstandseigenschaften beibehält, jedoch nachteiligerweise teuer
ist. Andererseits hat ein mit Platin beschichtetes Metall wie ein mit Platin beschichteter
Titandraht hervorragende Antikorrosionseigenschaften und kann mit hoher Stromdichte
betrieben werden, so daß es sowohl hinsichtlich dieser Eigenschaften als auch hinsichtlich
der Kosten vorteilhaft als Elektrodenstab verwendbar ist.
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Andererseits sind bei einem abgedichteten Anschlußelement die Eigenschaften
eines Isolators für ein Festlegen eines Anschlußleiters unter Dichtung und der Dichtungsaufbau
des Anschlußelements wichtig.
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Herkömmliche Ausführungsformen werden anhand der Zeichnung beschrieben,
bei der die Fig. 1 bis 4 jeweils Schnittansichten herkömmlicher Ausführungsformen
von abgedichteten Anschlußelementen sind, die für Heißwassergeräte verwendet werden.
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In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Anschlußleiter, der auch als Elektrodenstab
verwendet ist; 2 bezeichnet einen Träger-oder Grundkörper aus Eisen, der einen Flansch
hat;
3 bezeichnet eine in dem Grundkörper ausgebildete Durchgangsöffnung
für den Anschluß; 4 bezeichnet einen Isolator, der aus Porzellan hergestellt und
in die Durchgangsöffnung so eingesetzt ist, daß er mittels eines in der Mitte ausgebildeten
Lochs den Anschlußleiter 1 unter Isolierung festhält; 5 und 5' bezeichnen jeweils
einen Metallfilm, der auf der Oberfläche des Isolators ausgebildet ist; 6 bezeichnet
ein unedles oder Grundmetall, das mit Lot an den Anschlußleiter geschweißt ist;
7 und 7' bezeichnen jeweils Hartlötstellen für die Abdichtung zwischen dem Grundkörper
2, dem Isolator 4 und dem Anschlußleiter 1 durch Verschweißen; 8 bezeichnet ein
an der Außenfläche des Grundkörpers 2 ausgebildetes Gewinde. Bei dieser herkömmlichen
Ausführungsform wird der Anschlußleiter 1 auch als Elektrodenstab verwendet. 9 bezeichnet
einen Behälter aus Metall.
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Bei dem herkömmlichen abgedichteten Anschlußelement werden die Metallfilme
5, 5' oder das unedle Metall 6 dazu verwendet, den Anschlußleiter 1, den Isolator
4 und den Grundkörper 2 zu verlöten. Nachteiligerweise besteht jedoch eine Einschränkung
hinsichtlich des Materials aufgrund unerläßlicher Bedingungen, die für Unterschiede
der Koeffizienten der linearen Ausdehnung der Teile gelten. Obgleich zwar beispielsweise
mit Platin beschichteter Titandraht zu verwenden ist, der hervorragende Antikorrosionseigenschaften
hat, konnte er in der Praxis nicht verwendet werden, da sich die Platinbeschichtung
bei der Schweißlötung abgelöst hat. Das unedle Metall für das Schweißen und die
Hartlötstelle 7' liegen an der Anodenseite und sind dem Heißwasser ausgesetzt, wodurch
die Korrosionsschutzeigenschaften als Elektrode verschlechtert sind. Die Korrosionsschutzeigenschaften
sind nur an dem als Anode benützten Anschlußleiter 1 erforderlich und betreffen
nicht den Grundkörper 2, der elektrisch isoliert ist. Die gegenseitige Verbindung
zwischen Grundkörper 2, Isolator 4 und Anschlußleiter 1 erfolgt mittels der Hartlötstelle
7' über dem Metallfilm 5
und dem unedlen Schweißmetall 6, so daß
nachteiligerweise die mechanische Festigkeit ziemlich gering ist.
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Bei der in Fig. 2 gezeigten bekannten Ausführungsform sind die Teile
1 und 4 bis 9 identisch oder entsprechend den Teilen in Fig. 1. Der aus Porzellan
hergestellte Isolator 4 ist mit einem Paar Dichtungspackungen 10,10' und einer Schraube
11 zu deren Zusammenbau festgehalten. Bei dieser herkömmlichen Ausführungsform des
abgedichteten Anschlußelements mit dem genannten Aufbau bestehen wie bei der nach
Fig. 1 ebenfalls flachteile insofern, als eine Einschränkung hinsichtlich des Materials
für die Schweißlötung besteht und die Festigkeit und die Korrosionsschutzeigenschaften
aufgrund der Berührung des geschweißten Teils mit dem Heißwasser gering sind. Darüberhinaus
ist die Anzahl der Einzelteile gesteigert, was einen komplizierten Zusammenbau ergibt.
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Bei der in Fig. 3 gezeigten herkömmlichen Ausführungsform des abgedichteten
Anschlußelements sind die Teile 1, 2, 4 und 9 bis 11 identisch oder entsprechend
den Teilen in Fig. 2. 12 bezeichnet einen Elektrodenstab, der an den Anschlußleiter
1 angeschweißt ist. In diesem Fall ist als Anschlußleiter 1 eine Eisen-Nicke 1-Kobalt-Legierung
(Warenzeiclaen: Fernico) verwendet, während der den Anschlußleiter 1 mit dem Grundkörper
2 verbindende Isolator aus einem glasartigen Material hergestellt ist. Der Grundkörper
2 ist an dem Behältergehäuse mit Dichtungspackungen 10 und 10' mit Hilfe einer Schraube
11 festgelegt.
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Bei. dieser bekannten Ausführungsform besteht im Hinblick auf den
Koeffizienten der linearen Ausdehnung für das Material des Anschlußleiters 1 eine
Einschränkung auf Fernico oder dergl. Obgleich zwar als Elektrodenstab 12 mit Platin
beschichteter Titandraht verwendet ist, der hervorragende Antikorrosionseigenschaften
hat, ist der aus Fernico
oder dgl. hergestellte Anschlußleiter
dem Heißwasser ausgesetzt, wodurch die Antikorrosionseigenschaften verschlechtert
werden, während nachteiligerweise vielerlei Teile wie die Dichtungspackungen 10
verwendet werden.
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Bei der in Fig. 4 gezeigten bekannten Ausführungsform sind die Teile
1 bis 4, 8, 9 und 12 identisch oder entsprechend den Teilen in Fig. 3. 13 und 13'
bezeichnen ein glasartiges Dichtungsgemisch für das dichtende Verbinden des aus
Porzellan hergestellten Isolators 4 mit dem aus leitendem Ferrit hergestellten Elektrodenstab
12, sowie des Isolators 4 mit dem Grundkörper 2. 14 bezeichnet eine aus gehärtetem
Harz hergestellte Füllung zum Festlegen des Verbindungsteils zwischen dem Elektrodenstab
12 und dem Anschlußleiter 1 an der Durchgangsöffnung 3.
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Bei dieser bekannten Ausführungsform hat der aus leitendem Ferrit
hergestellte Elektrodenstab 12 Antikorrosionseigenschaften, die schlechter als diejenigen
des mit Platin beschichteten Titandrahts, jedoch besser als diejenigen von Fernico
oder Hartlot sind. Hinsichtlich der mechanischen Festigkeit und der Wärmeschockfestigkeit
ist der Elektrodenstab 12 jedoch unterlegen, so daß er durch eine geringe Erschütterung
beim Zusammenbau leicht bricht. Wenn er in das Heißwassergerät eingebaut ist, kann
er durch wiederholte Erwärmungs-und Abkühlzyklen leicht nahe der Berührungsstelle
mit dem Isolator 4 brechen. Der elektrische Widerstand des Elektrodenstabs ist im
Vergleich zu einem solchen aus den anderen Metallen bemerkenswert hoch, so daß nachteiligerweise
der Strom nicht groß genug ist.
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Nachstehend wird die Notwendigkeit einer Verbesserung der Isolierung
zwischen dem Anschlußleiter und dem Behälter aus Metall erläutert.
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Die Fig. 5 ist eine schematische Darstellung zur Beschreibung des
Prinzips des Systems mit äußerer Stromversorgung. In Fig. 5 bezeichnet 20 eine Gleichstromquelle,
während 21 einen Schweißteil bzw. eine Schweißnaht bezeichnet.
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Obgleich zwar die Wandinnenseite des Metall-Behälters 9 mit Email
beschichtet ist, liegt das Metall an der Schweißnaht 21 frei, so daß Korrosion entsteht.
Zum Verhindern der Korrosion der Schweißnaht 21 wird der Anschlußleiter 1 so an
die Gleichstromquelle 20 angeschlossen, daß er positives Potential gegenüber dem
Metall-Behälter 9 erhält.
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Die bei dem Anschlußleiter 1 erforderlichen Eigenschaften sind sowohl
Grundeigenschaften sowie geringe Elektrodenabnutzung, hoher Wärmeschockwiderstand,
hohe mechanische Festigkeit und vollständige Wasserdichtung als auch ein einfacher
Einbau in die Wandung bei der praktischen Anwendung. Sehr wichtig ist die Langzeit-Zuverlässigkeit.
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Das wichtigste Problem bei der Zuverlässigkeit ist die Isoliercharakteristik
zwischen der Anode und der Kathode.
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Bei einer derartigen Rostschutzvorrichtung ist der Anschlußleiter
1 als Anode in der Mitte angeordnet, während der zur Kathode kurzgeschlossene Grundkörper
2 an dem Umfangsbereich angeordnet ist und der Isolator 4 in den Zwischenraum eingesetzt
ist. Der Grundkörper 2 ist direkt mit der Wandung des Metall-Behälters 9 verbunden.
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Der Isclationswiderstand hängt hauptsächlich von dem Kriechwiderstand
der zwischen den Elektroden liegenden Wasserberührungsfläche des Isolators 4 ab.
Vom Standpunkt der Langzeit-Zuverlässigkeit ist es unrichtig, den Kriechwiderstand
als bedeutendsten Faktor zu betrachten. Die Begründung dafür ist folgende: Wenn
die Antikorrosionselektrode für einen Behälter verwendet wird, bei dem wie
beispielsweise
bei einem großen Boiler der Zustand des Wassers völlig gesteuert ist, bestehen weniger
Schwierigkeiten. Wenn die Elektrode jedoch für. ein Haushalts-Heißwassergerät mit
Nachtstrom verwendet wird, sind die Schwierigkeiten schwerwiegend. Dem ileißwassergerät
wird Wasser mit unterschiedlicher Beschaffenheit zugeführt.
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Es wird Wasser mit ständig oder zeitweilig hoher Härte verwendet oder
Wasser benützt, das unterschiedliche ionisierte Materialien enthält, wobei das durch
Elektrolyse formierte Material um die Elektroden herum abgelagert wird. Das abgelagerte
Material hat hohe elektrische Leitfähigkeit, so daß dadurch der Isolationswiderstand
zwischen den Elektroden abgesenkt wird. Diese Erscheinung ist von der Nutzungsdauer
abhängig und im Hinblick auf die Langzeit-Zuverlässigkeit nachteilig.
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Bei dem in Fig. 5 gezeigten Elektrodenaufbau werden durch Elektrolyse
formierte Materialien an Umfangsteilen 22 zwischen den Elektroden abgelagert, wodurch
der Isolationswiderstand zwischen den Elektroden vermindert wird, so daß die Langzeitzuverlässigkeit
nicht zufriedenstellend ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein abgedichtetes Anschlußelement
zu schaffen, bei dem die Nachteile der herkömmlichen abgedichteten Anschlußelemente
vermieden sind.
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Dazu wird mit der Erfindung ein abgedichtetes Anschlußelement geschaffen,
bei dem in einer in einem Metall-Behälter ausgebildeten Anschlußöffnung ein als
Antikorrosionselektrode dienender Anschlußleiter unter Abdichtung mittels eines
Isolators eingesetzt ist, der als Hauptkomponenten Glimmer und ein glasartiges Material
aufweist, der bei weniger als ungefähr 9000C weich wird und der unter Druck plastisch
verformbar ist. Dabei braucht der Anschlußleiter nicht mit Hartlot geschweißt zu
werden, so daß die Nach-
teile hinsichtlich der Einschränkung auf
bestimmte Materialien und der geringen mechanischen Festigkeit bei der Hartlotschweissung
bzw. die schlechten Antikorrosionseigenschaften der Hartlötstelle bei der Berührung
mit Heißwasser vermieden sind.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird ein abgedichtetes
Anschlußelement geschaffen, bei dem der Koeffizient der linearen Ausdehnung des
Metall-Behälters größer als der des Isolators ist, der als Hauptkomponenten den
Glimmer und das glasartige Material aufweist, und der Koeffizient der linearen Ausdehnung
des Isolators größer als derjenige des Anschlußleiters ist, so daß dadurch auf das
bei hoher Temperatur geformte abgedichtete Anschlußelement über den ganzen Temperaturbereich
immer von der Außenseite her eine zusammendrückende Kraft ausgeübt wird und die
Abdichtungseigenschaften, insbesondere die Wasserabdichtungseigenschaften bemerkenswert
gut sind.
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Ferner wird mit der Erfindung ein abgedichtetes Anschlußelement geschaffen,
bei dem der Tsolator aufgrund der Spaltbarkeitseigenschaften des Glimmerpulvers
Elastizitätseigenschaften aufweist, so daß er mechanische Stöße auffängt.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung soll ein abgedichtetes
Anschlußelement geschaffen werden, bei dem der Isolator in den Metall-Behälter hineinragt,
so daß dadurch die Kriechstrecke zwischen dem Anschlußleiter und dem Metall-Behälter
lang ist und die Isolation zwischen dem Anschlußleiter und dem Metall-Behälter verbessert
ist.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei spielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
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Fig. 1 bis 4 sind jeweils Schnittansichten herkömmlicher abgedichteter
Anschlußelemente.
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Fig. 5 ist eine schematische Ansicht, die das Prinzip einer Antikorrosionseinrichtung
eines Metall-Behälters bei einem System mit äußerer Stromquelle darstellt.
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Fio. 6 ist eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
aLgedichteten Anschlußelements.
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Fig. 7 ist eine Schnittansicht, die den Zusammenbau des abgedichteten
Anschlußelements zeigt.
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Fig. 8 ist eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des
abgedichteten Anschlußelements.
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In der Fig. 6, die eine Schnittansicht einer Ausführungsform des
Anschlußelements darstellt, sind die Teile 1 bis 4, 8 und 9 identisch oder entsprechend
den Teilen der Ausführungsformen der herkömmlichen abgedichteten Anschlußelemente.
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Der Anschlußleiter 1 ist ein mit Platin beschichteter Titandraht,
während das Substrat bzw. der Grundkörper 2 aus Eisen hergestellt ist. Der Anschlußleiter
1 und der Grundkörper 2 sind unter Abdichtung mittels eines Isolators 4 verbunden,
der aus einem Glimmer-Glas-Gemisch hergestellt ist, das als Hauptkomponenten glasartiges
Material und Glimmer enthält, bei weniger als ungefähr 9000C weich wird und unter
Druck plastisch verformbar ist. Damit können der Anschlußleiter 1 und der Grundkörper
2 miteinander wirkungsvoll und unkritisch unter Abdichtung verbunden werden.
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Wenn das Anschlußelement als Antikorrosionselektrode eines lleißwassergeräts
verwendet wird, das für heißes Trink-oder Gebrauchswasser benützt wird, ist es notwendig,
sowohl eine Lösung giftiger bzw. toxischer Komponenten zu vermeiden als auch Widerstandsfähigkeit
gegen Wärme und Wasseraustritt aufrecht zu erhalten. Es wurde festgestellt, daß
zu dem vorgenannten Zweck wirkungsvoll eine Email-Glasur verwendet werden kann,
so daß das abgedichtete Anschlußelement damit ausführt wurde.
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Nachstehend wird die Iierstellung des in Fig. 6 gezeigten abgedichteten
Anschlußelements erläutert. Die Fig.7 ist eine Schnittansicht, die eine Art der
Herstellung des abgedichteten Anschlußelements verdeutlicht. In Fig. 7 entsprechen
die Teile 1 bis 4 den in Fig. 6 gezeigten. 15 bezeichnet drcigeteilte Wandungen;
16 bezeichnet einen Rahmen zum Festlegen der Wandungen; 17 bezeichnet einen Amboß
bzw.
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Gegenzapfen, der in einem durch die Wandungen gebildeten zylindrischen
Raum den Anschlußleiter 1, den Grundkörper 2 und den Isolator 4 hält, welcher unter
Druck geformt wird; 18 bezeichnet ein vorgeformtes Gemisch, das als 12auptkomponenten
das glasartige Material und den Glimmer enthält; 19 bezeichnet eine Schubstange,
die das vorgeformte Gemisch in Richtung des Pfeils zusammenpreßt. Durch die Teile
15 bis 17 und 19 ist eine Druckform gebildet.
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Die linke J1älfte A in Fig. 7 zeigt den Zustand, bei dem das Vorgeformte
Gemisch 18 nicht zusammengepreßt ist. Die rechte Hälfte B zeigt den Zustand, bei
dem mittels der Schubstange 19 das vorgeformte Gemisch 18 so zusammengedrückt ist,
daß es den Anschluß leiter 1 mit dem Grundkörper 2 unter Abdichtung verbindet.
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Das vorgeformte Gemisch 18 wird dadurch erhalten, daß 40 Gewichtsteile
einer Email-Glasur für Eisenbehälter,
die keinerlei toxische Bestandteile
wie Blei, Cadmium und Barium enthält, die sich in Wasser lösen, die eine Normal-0
Sinter-Temperatur von ungefähr 800 C hat und die mit einer 2 Mahlfeinheit von weniger
als 0,075 mm (6400 Maschen je cm2) pulverisiert ist, und 60 Gewichtsteile von künstlich
hergestelltem fluorhaltigem Phlogopit mit einer Feinheit von 0,25 bis 0,075 mm (576
bis 6400 Maschen je cm2) genommen werden, zum Anfeuchten dem Gemisch Wasser hinzugefügt
wird und das feuchte Gemisch durch Druck formung in die Form eines Zylinders mit
einem Mittelloch geformt wird, in welches der Anschlußleiter 1 eingeführt wird.
Beispielsweise wird das vorgeformte Gemisch 18 mit einem Außendurchmesser von 30
mm und einem inneren Lochdurchmesser von 3 mm durch Zusammenpressen unter einem
Druck von 7 Tonnen hergestellt.
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Das sich ergebende vorgeformte Gemisch wird in einem elektri-0 schen
Ofen für 10 Minuten bei 85 C gehalten.
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Andererseits wird die in Fig. 7 gezeigte Preßform auf die Weise aufgebaut,
daß der Zusammenbau auf ungefähr 4000C erwärmt wird, der in einem weiteren elektrischen
Ofen auf ungefähr 4500C erwärmte Grundkörper 2 in den Zwischenraum eingesetzt wird,
schnell das für 10 Minuten bei 8500C erwärmte vorgeformte Gemisch 18, der auf 45com
erwärmte Anschlußleiter 1 und die Schubstange 19 entsprechen der Darstellung in
Fig. 7A eingesetzt werden und mittels der Schubstange 19 unter einem Gesamtdruck
von 15 Tonnen komprimiert wird. Bei der Kompression wird das vorgeformte Gemisch
18 in den aus dem Glimmer-Glas-Formungsprodukt gebildeten Isolator gemäß der Darstellung
in Fig. 7B umgeformt, wodurch die Anschluß-Durchgangsöffnung 3 vollständig gefüllt
wird und der Grundkörper 2 mit dem Anschlußleiter 1 abdichtend verkittet wird. Der
Kompressionszustand wird für drei Minuten beibehalten. Danach wird die Form auseinandergenommen
und das Formprodukt, nämlich das abgedichtete Anschlußelement entnormen.
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Das auf diese Weise hergestellte abgedichtete Anschlußelement nimmt
den Zustand ein, daB zum lestlegen des Anschlußleiters 1 und des Isolators 4 mittels
des Grundkörpers 2 unter Wärmeausdehnungsdifferenz der Materialien eine Einpassung
mit Sinterung auftritt, durch die hervorragende Abdichtungseigenschaften erzielbar
sind.
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Daß unter Druck bei erhöhter Temperatur in die Anschluß-Durchgangsöffnung
3 des Grundkörpers 2 eingeführte vorgeformte Gemisch 18 weist das geschmolzene glasartige
Material auf, das durch Abkühlung unter die Ubergangstemperatur (von ungefähr 4000C
bei dem vorgenannten Beispiel) in den Festzustand überwechselt.
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Die Koeffizienten der linearen Ausdehnung zwischen ungefähr 4000C
und Raumtemperatur sind jeweils 11,5 x 10 bei dem Grundkörper 2, 9,5 x 10 6 bei
dem Isolator 4 und 8,8 x 10 6 bei dem als Anschlußleiter 1 verwendeten Titan.
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Damit sind die Koeffizienten der linearen Ausdehnung bei den äußeren
Teilen höher als diejenigen bei den inneren Teilen.
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Bei dem bei erhöhter Temperatur in Form gebrachten abgedichteten
Anschlußelement wird im Bereich der Gebrauchtemperatur des Geräts von dem äußeren
Grundkörper 2 her immer eine Yiompressionskraft ausgeübt, wodurch die Abdichtungseigenschaften
und insbesondere die Wasserabdichtungseigenschaften hervorragend sind.
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Im Hinblick auf die Antikorrosionseigenschaften wird das abgedichtete
Anschlußelement so hergestellt, daß keinerlei Eeschtdigung an der auf den Anschlußleiter
1 aufgebrachten Plattierungsschicht verursacht wird. Darüberhinaus wird der Isolator
4 unter Verwendung des glasartigen Materials wie der Email-Glasur hergestellt, die
auf Glimmer, der hervor-
ragende Antikorrosionseigenschaften hat,
und auf die Oberfläche eines Körpers des Heißwassergeräts aufgebracht werden kann;
dadurch werden hervorragende Antikorrosionseigenschaften erzielt.
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Es ist nicht nötig, eine Lötung oder Hartlotschweißung auszuführen.
Dadurch kann der Anschlußleiter 1 wirksam als Antikorrosions-Elektrodenstab benutzt
werden. Als glasartiges Material kann wirkungsvoll Material verwendet werden, das
keinerlei Komponente zur Absenkung des Schmelzpunkts wie eine Blei-, Cadmium-oder
Barium-Komponente enthält, was im Hinblick auf die Giftigkeit vorteilhaft ist.
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Zieht man plötzliche Temperaturänderungen und mechanische Stöße in
Betracht, so hat der bei dem Isolator 4 verwendete Glimmer Spaltbarkeits-oder Teilbarkeitseigenschaften,
wodurch der Isolator Elastizität hat und im Vergleich zu Porellan oder Glas eine
überlegene Stoßfestigkeit hat.
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Die Kraft zum Herausdrücken des in Fig. 6 gezeigten Isolators 4 aus
dem Glimmer-Glas-Formprodukt wurde mit mehr als ungefähr 1,5 Tonnen gemessen. Hinsichtlich
einer plötzlichen Temperaturveränderung bestehen keinerlei Schwierigkeiten. Darüberhinaus
braucht die Temperatur für die Erwärmung des Grundkörpers 2 nur ungefähr 4500 zu
sein, so daß dabei keine bei der Formung unter erhöhter Temperatur unter Druck verursachte
Verformung und keine Bildung einer dicken Oxydhaut an der Oberfläche auftritt. Dementsprechend
kann das Gewinde 8 zum Festlegen des Grundkörpers in dem Behälter vor dem Formungsvorgang
hergestellt werden, wodurch es auf wirtschaftliche Weise erhalten wird.
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Bei den vorstehenden Beispiel wurde mit Platin beschichteter Titandraht
als Anschluß leiter verwendet. Der Anschluß-
leiter kann dabei
auch ein Metall oder ein anderes leitfähiges Material sein, das einen verhältnismäßig
kleinen Koeffizienten der linearen Ausdehnung hat und insbesondere einen Koeffizienten
der linearen Ausdehnung hat, der kleiner als derjenige des aus dem Glim-er-Glas-Formprodukt
hergestellten Isolators 4 ist.
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Hinsichtlich des glasartigen Materials besteht keine Einschränkung
auf die Email-Glasur, während hinsichtlich des Glimmers keine Einschränkung auf
den künstlich hergestellten fluorhaltigen Phlogit besteht.
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Als Grundkörper 2 wurde ein Grundkörper aus Eisen verwendet. Dabei
kann auch wirkungsvoll ein Grundkörper verwendet werden, der aus einem Material
mit einem Linear-Ausdehnungskoeffizienten hergestellt ist, der größer als derjenige
des Isolators 4 ist, wie beispielsweise aus Bronze oder rostfreiem Stahl. Ferner
kann der Grundkörper 2 ein Teil des Geräts wie beispielsweise die Körperwandung
des Behälters sein.
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Der in Fig. 8 gezeigte Isolator 4 unterscheidet sich von denjenigen
nach den Fig. 1 bis 6. Der Isolator 4 ragt in den Metall-Behälter 9 hinein, während
der Anschlußleiter 1 durch den Isolator 4 hindurch in den Metall-Behälter 9 hineinragt.
Der Anschlußleiter 1 und der Metall-Behälter 9 werden gemäß der Darstellung in Fig.
5 an eine Gleichstromquelle angeschlossen. Bei dem abgedichteten Anschlußelement
mit dem vorgenannten Aufbau ist der Abstand zwischen dem Anschlußleiter 1 als Anode
und der äußeren Fassung als Kathode groß, wodurch der Oberflächenwiderstand zwischen
den beiden Elektroden hoch ist und die Potentialdichte gering ist. Demgemäß ist
die Geschwindigkeit der Wasserformierungselcktrolyse bemerkenswert gering. Selbst
wenn bei langer Benutzung bei der Elektrolyse die Formierung bzw. Schichtbildung
entsteht, ist der Abstand
zwischen den beiden Elektroden zu lang
und die Verringerung des Isolationswiderstands zu klein. Die schweren Mängel durch
Verringerung des Isolationswiderstands, die bei herkömmlichen AnschlußeleDenten
auftreten, können völlig vermieden werden, so daß eine Langzeitzuverlässigkeit erreicht
wird.
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Bisher wurde der Fall beschrieben, bei dem das abgedichtete Anschlußelement
als Antikorrosionselektrode für ein Heißwassergerät verwendet wird. Das abgedichtete
Anschlußelement kann jedoch auch als irgend ein anderer isolierter Anschluß verwendet
werden.
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Gemäß der Beschreibung ist der Anschlußleiter unter Abdichtung mit
dem Isolator aus dem Glimmer-Glas-Gemisch verbunden, das bei weniger als 9000C weich
wird; Dabei ergeben sich hervorragende Antikorrosionseigenschaften, Wasserdichtungseigenschaften
und Schlagfestigkeits-Eigenschaften.
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Bei dem System mit äußerer Stromquelle für den Korrosionsschutz an
einem Metallbehälter ragt der Isolator in den Metall-Behälter hinein, wodurch eine
Verschlechterung der Isolationseigenschaften zwischen dem Metall-Behälter und dem
Anschlußleiter verhindert wird.
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Das erfindungsgemäße abgedichtete Anschlußelement wird bei einem
Metall-Behälter verwendet, der Wasser enthält, und hat verbesserte Eigenschaften
wie Antikorrosionseigenschaften und Wasserdichtungseigenschaften, eine hohe mechanische
Festigkeit und gute Isolationseigenschaften.
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Mit der Erfindung ist ein Anschlußleiter einer llilfsanode unter
Abdichtung an einer Anschluß-Durchgangsöffnung des Mctall-Behälters mit einem Isolator
verbunden, der als Hauptkomponenten Glimmer und ein glasartiges Material aufweist,
bei weniger als ungefähr 9000C weich wird und unter Druck plastisch verformbar ist.