DE2856247A1 - Verfahren zum verhindern der ablagerung von kesselstein - Google Patents
Verfahren zum verhindern der ablagerung von kesselsteinInfo
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Description
2356247
2294 Hz/eid
Rowenta-Werke GmbH, Waldstrasse 232-256, 6050 Offenbach (Main)
Die Erfindung betrifft Verfahren zum Verhindern der Bildung und/oder Ablagerung von Kesselstein in Wassererhitzern
und/oder Wasserverdampfern sowie Vorrichtungen zur Durch- " führung dieser Verfahren.
Die Bildung des sogenannten Kesselsteins, einer festen
und wasserunlöslichen Schicht aus in jedem Trinkwasser
vorhandenen Verunreinigungen, vornehmlich in Wasser enthaltenen SaIzen, Karbonaten u. ä., findet in jedem Wasserbehälter
statt, in dem natürliches Wasser gelagert oder erhitzt wird. Da die Ablagerung auf die Dauer zu einer
Querschnittsverminderung bei Rohren sowie bei beheizten
Behältern zu einer erheblichen Verminderung des Wärmeüberganges führt, müssen solche Geräte regelmäßig entkalkt werden.
Hierfür werden im allgemeinen Säuren, wie Salzsäure, Ameisensäure o. ä., benutzt.
Es ist bekannt, die Ablagerungen zu vermindern, indem das Wasser wor Eintritt in den Kessel enthärtet wird. Dabei
wird das Wasser über sogenannte Ionenaustauscher gefiltert.
Solche Verfahren sind relativ aufwendig, da Ionenaustauscher in regelmäßigen Zeitabständen ausgewechselt oder
regeneriert werden müssen. Für die Verwendung in Trinkwasser sind Ionenaustauscher außerordentlich aufwendig
und können zu erheblichen Geschmacksbeeinträchtigungen
führen. Außerdem erfolgt der Ionenaustausch nicht vollständig,
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so daß es allenfalls möglich ist, die Bildung von Kesselstein zu verlangsamen. Es ist ferner seit Jahrzehnten
bekannt, nach dem Verfahren der Elektrolyse im Wasser bzw. Elektrolysebad gelöste Salze zu spalten.
Es ist die Aufgabe dieser Erfindung, ausgehend von diesem Stande der Technik ein Verfahren zu entwickeln, durch
welches die Bildung und Ablagerung von Kesselstein weitestgehend vermieden werden kann. Weiterhin sollen Vorrichtungen
geschaffen werden, die es ermöglichen, das erfindungsgemäße
Verfahren zwecks Verhinderung der Kesselsteinbildung bei Heißwasser- und Dampf bereitem sowie bei
Wasserspeicherbehältern anzuwenden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im
Bereich des zu erhitzenden und/oder zu verdampfenden Wassers
ein elektrischer Strom fließt und/oder ein elektrisches Feld besteht. Erfindungsgemäß stehen zwei leitend miteinander verbundene
Metalle unterschiedlicher metallurgischer Zusammensetzung
mit dem Wasser gleichzeitig in Berührung. Nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind
zwei Metalle mit dem Wasser gleichzeitig in Berührung ohne miteinander in direktem Kontakt zu stehen, während an die
Metalle eine Fremdspannung angelegt ist. Erfindungsgemäß
wird die Fremdspannung, der elektrische Strom oder das elektrische Feld in Zeitabständen angelegt.
Hierdurch wird erreicht, daß die Bildung und Ablagerung von Kesselstein weitestgehend vermieden wird. Völlig unerwartet
und überraschend lagern sich die kesselsteinbildenden Verunreinigungen
nicht an der Wandung der Lagerbehälter und/oder der Ausläufe und/oder der Erhitzer ab. Die den Kesselstein
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bildenden Verunreinigungen werden entweder in gelöstem Zustand mit dem Wasser/Dampf ausgetragen oder gezielt
an einen Metallkörper gebunden, mit dem sie leicht entfernt werden können. Dabei kann es auftreten, daß der
Metallkörper langsam aber stetig abgetragen wird. Dieser mögliche Nachteil kann durch die entsprechende Wahl der
Wandstärke des Behälters bzw. der eingebrachten unterschiedlichen
metallurgischen Metallteile leicht ausgeglichen werden. Dieses wird bei weitem durch den Vorteil des Entfallen regelmäßiger
Entkalkung aufgehoben, zumal diese Maßnahme mit den bisher bekannten Mitteln auch zu einer chemischen Zersetzung
und Abtragung der Metallteile führt. Darüber hinaus können Vorrichtungen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kontinuierlich
betrieben werden, während die chemische Entkalkung mit den bisher bekannten Mitteln eine Außerbetriebnahme des zur
Entkalkung vorgesehenen Gerätes erforderlich macht. Besonders vorteilhaft v/irkt sich das zeitweilige Einschalten des Stromes
bzw. des Feldes auf den Energieverbrauch und die Materialabtragung aus. Die Verwendung einer Wechselspannung verhindert
jegliche Materialabtragungen.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
ist dadurch gekennzeichnet, daß in einem metallenen Wasserbehälter mindestens ein Körper anderer metallurgischer
Zusammensetzung die Behälterwandung nicht berührend, aber
mit ihr leitend verbunden angeordnet ist. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Behälter ein an
sich bekannter Glasbehälter, dessen Behälterinnenwandungsoberfläche
metal 1 beschichtet ist. Erfindungsgemäß ist die Behälterinnenwand mit zwei unterschiedlichen metallurgischen
Überzügen einander nicht berührend aber leitend miteinander verbunden beschichtet.
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Hierdurch wird erreicht, daß ein galvanisches Element entsteht, welches einen Strom zwischen den beiden Metallteilen
fließen läßt. Bei richtiger Wahl der metallurgischen Zusammensetzung bleiben im Wasser vorhandene Verbindungen
stabil, ohne daß es zu Kesselsteinablagerungen
führt. Es besteht aber auch die Möglichkeit, den Kesselstein gezielt an einem Metallkörper zur Anlagerung zu
bringen. Der Metallkörper kann die verschiedensten Raumformen, wie z. B. Kegel, Zylinder, Sieb o. ä., besitzen,
er kann aber auch amorph gestaltet sein. Bei der Verwendung eines Glasbehälters besteht die Möglichkeit, verschiedene
Metalle wechselweise auf die Glasbehälterinnenwand
aufzudampfen, zu kleben o. ä. und die Metallstreifen
an der oberen Behälterwand miteinander leitend zu verbinden Letztlich kann mit den erfindungsgemäßen Vorrichtungen die
Bildung stabiler chemischer Verbindungen bewirkt werden, ■ die mit dem Wasser - ohne sich anzulagern - ausgeschwemmt
werden.
Erfindungsgemäß sind zwischen Wasserbehälter und Erhitzer
mindestens zwei sich vor dem Erhitzer vereinigende Ausläufe angeordnet und jeder Auslauf ist aus einem anderen
metallurgischen Material gefertigt. In einer weiteren
Ausgestaltung der Erfindung ist im Behälter ein ringspaltförmiger
Auslauf angeordnet, dessen Begrenzung durch zwei Teile unterschiedlicher metallurgischer Zusammensetzung
erfolgt. Erfindungsgemäß ist zwischen Behälter und Verdampfer
ein Ventil, vornehmlich ein Tropfventil, anderer metallurgischer Zusammensetzung als der Ventilkörper angeordnet.
Erfindungsgemäß ist der Wasserbehälter und/oder der Auslauf bzw. das Ventil oder der Metallkörper beheizt.
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Hierdurch wird erreicht, daß der elektrische Strom durch ein möglichst großes Wasservolumen fließt. Durch die
Bildung eines Ringspaltes im Auslauf kann ein einfacher, besonders wirkungsvoller Stromfluß erreicht werden. Dabei
kann der Ringspalt dadurch gebildet werden, daß im Inneren des Auslaufes ein einfacher metallener Körper anderer metallurgischer
Zusammensetzung als der eigentliche Auslauf eingebracht wird, der - falls er die Aufgabe der Kesselsteinbindung
zu erfüllen hat - leicht ausgetauscht werden kann. Bei der Anordnung eines Ventiles, dessen Ventilkörper eine
andere metallurgische Zusammensetzung aufweist, als das
Ventil bzw. die Ventilnadel, ist es besonders vorteilhaft, daß jegliche Verkalkungen .im Ventil bereich unterbleiben.
Besonders vorteilhaft ist diese erfinderische Anordnung
z. B. in Dampfbügeleisen, wo das langsame Zusetzen des
Tropfventils mit Kesselstein immer wieder zu erheblichen Schwierigkeiten führt. Besonders vorteilhaft ist es, auch
den Auslauf und das Ventil zu beheizen, wodurch die thermische Dissoziation bereits vor Erreichen des eigentlichen
Heiz- oder Verdampfungsgefäßes vorgeht, so daß die chemischen
Reaktionen, die zur Bildung des Kesselsteins führen, bereits vor dem Verdampfen abgeschlossen oder verhindert
worden sind.
Erfindungsgemäß ist der Wassererhitzer aus metallurgisch
unterschiedlichen Einzelteilen gefertigt, die nur an einer Stelle in direktem Kontakt stehen. In einer anderen Ausgestaltung
der Erfindung ist im Inneren des Erhitzers ein Metallkörper, den Erhitzer nicht berührend, aber mit diesem
•leitend verbunden, angeordnet.
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Hierdurch wird erreicht, daß im Erhitzer ein galvanisches Element nicht aus zusätzlichen Einzelteilen aufgebaut
werden muß, sondern direkt vom Wassererhitzer gebildet wird, wodurch die erfindungsgemäßen Verfahren wesentlich
einfacher durchgeführt werden können. Bei der Anordnung eines Metal 1 körpers im Inneren des Erhitzers wird ein
optimaler Stromfluß bei Anlegen einer äußeren Spannung erzielt, wodurch die Lösung der Aufgabe der Erfindung
sehr vorteilhaft erreicht wird.
Erfindungsgemäß ist der Erhitzer in an sich bekannter
Weise als rohrförmiger metallener Durchlauferhitzer ausgebildet,
in dessen Inneren konzentrisch ein Rohrheizkörper angeordnet ist, dessen Mantel aus einem Metall gefertigt
ist, dessen metallurgische Zusammensetzung anders als die metallurgische Zusammensetzung des Durchlauferhitzers
ist. Hierdurch wird erreicht, daß das im Durchlauferhitzer zu erwärmende Wasser während der Erwärmung
einem elektrischen Strom ausgesetzt ist, wodurch eine Verkalkung des Durchlauferhitzers vermieden wird.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein
Metallkörper gegenüber dem Wasser isoliert und eine elektrische Spannung besteht zwischen dem Metallkörper
und einem anderen Metallkörper. Hierdurch wird erreicht, daß zwischen den beiden Metallen ein elektrisches Feld
entsteht, das eine Kraft auf die im Wasser vorhandenen Ionen ausübt und somit verhindert, daß sich an der Behälterwandung,
dem Behälterauslauf, dem Durchlauferhitzer oder
dem Wassererhitzer Kesselstein bilden kann.
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Die Vorteile der gesamten Erfindung liegen vornehmlich darin, daß ein Vorenthärten des Wassers entfällt, daß
die bisher in regelmäßigen Abständen unabänderlich notwendige
Entkalkung der mit nichtenthärtetem Wasser in Berührung kommenden Maschinenteile vermieden wird und
daß ein guter Wärmeübergang bei beheizten Behältern, d. h. der Wirkungsgrad der Heizung erhalten bleibt.
Dadurch treten in allen betroffenen Bereichen, wie etwa bei Verdampfungskesseln, Wassererhitzern jeder Größe,
Kaffeemaschinen, Dampfbügeleisen usw. erhebliche Kostenersparnis
sowohl in Bezug auf den Fortfall der Entkalkung als auch in Bezog auf die Einsparung an Heizenergie auf.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren 1 bis 6 dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
Figur 1 zeigt einen Schnitt durch einen Wasserbehälter 1,
auf dessen Mittelachse ein Metallkörper 2 angeordnet ist, wobei Wasserbehälter 1 und Metallkörper 2 über eine
elektrisch leitende Verbindung 3 miteinander verbunden sind. Durch die unterschiedliche metallurgische Zusammensetzung
des Wasserbehälters 1 und des Metall körpers 2, die über die Verbindung 3 miteinander verbunden sind,
wirkt der Gesamtaufbau wie ein galvanisches Element, in dessen Innerem ein Strom zwischen der Behälterwandung 1
und dem Metallkörper 2 fließt.
Figur 2 zeigt einen Schnitt durch einen Wasserbehälter 1,
in dessen Boden 2 rohrförmige Ausläufe 5 angeordnet sind. Die Auslaufrohre 5 bestehen aus unterschiedlichen Metallen
und sind über eine Verbindungsleitung 3 verbunden. Hinter den beiden Auslaufrohren 5 vereinigt sich die Wasserleitung
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und ist einem Erhitzer 4 zugeführt. Zwischen den beiden
Auslaufrohren 5 stellt sich aufgrund der unterschied!ichen
metallurgischen Zusammensetzung ein Strom durch das Wasser ein» der die Verkalkung verhindert.
Figur 3 zeigt ebenfalls einen Wasserbehälter 1 mit einem speziell geformten Auslauf 5. Der Auslauf besteht aus
zwei konzentrisch ineinander angeordneten Zylindern unterschiedlicher
metallurgischer Zusammensetzung, wobei die
beiden Zylinder über eine Verbindungsleitung 3 miteinander in Verbindung stehen. Diese Ausführung ist besonders vorteilhaft,
da sich in dem relativ engen Spalt zwischen den beiden Metallzylindern ein relativ großer Strom einstellen kann,
der die Verkalkung verhindert.
Figur 4 zeigt einen Schnitt durch ein unter einem Wasserbehälter
1 angeordnetes Tropfventil 7 mit einem Verdampfer 6,
eine Anordnung, wie sie beispielsweise in Dampfbügeleisen
verwendet wird. Im Boden des Wasserbehälters 1 ist ein ringförmiger
Auslauf angeordnet, der von dem Ventil körper 9 und der Ventilnadel 10 gebildet wird. Sind diese beiden
Teile aus unterschiedlichen Metallen und werden sie über
eine Verbindungsleitung 3 verbunden, stellt sich zwischen ihnen ein Strom ein, der Verkalkung verhindert.
Figur 5 zeigt einen Schnitt durch einen Rohrdurchlauferhitzer,
bestehend aus einem äußeren Rohr 11, auf dessen Mittelachse konzentrisch ein Rohrheizkörper 12 angeordnet
ist; Dieser Rohrheizkörper 12 steht mit dem Rohr 11 wiederum über eine Verbindungsleitung 3 in Berührung, so daß sich
zwischen Rohrheizkörper 12 und Rohr 11 ein Strom einstellen kann, der die Verkalkung des Heizkörpers verhindert. Sämt-
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liehe bisher in den Figuren 1 bis 5 beschriebenen Anordnungen
können in gleicher Weise und gleich wirkungsvoll betrieben werden, wenn zwischen den Metallteilen,
zwischen denen der Strom fließen soll, eine externe Spannung angelegt wird. In diesem Fall entfällt lediglich
die ansonsten nötige Verbindungsleitung 3.
Figur 6 zeigt einen Schnitt durch einen flachen Durchlauferhitzer,
bestehend aus einem Heizkörper 4, der unterhalb einer Metallplatte 13 angeordnet ist. Dem gegenüberliegend
ist ein Metallkörper 2 angeordnet, der gegenüber dem Wasser durch eine Isolierung 8 isoliert ist. Wird zwischen
der Metallplatte 13 und dem Metallkörper 2 eine Spannung angelegt, bildet sich über dem Wasser ein Feld aus, dessen
Kräfte die im Wasser vorhandenen geladenen Teilchen in Bewegung setzen und eine Verkalkung verhindern.
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Claims (16)
1. Verfahren zum Verhindern der Bildung und/oder Ablagerung von Kesselstein in Wassererhitzern und/oder Wasserverdampfern,
dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des zu erhitzenden und/oder verdampfenden Wassers ein elektrischer
Strom fließt und/oder ein elektrisches Feld besteht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei leitend einander verbundene Metalle unterschiedlicher
metallurgischer Zusammensetzung mit dem Wasser
gleichzeitig in Berührung stehen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Metalle mit dem Wasser gleichzeitig in Berührung
sind, ohne miteinander in direktem Kontakt zu stehen und an die Metalle eine Fremdspannung angelegt ist.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fremdspannung, der elektrische Strom
bzw. das elektrische Feld in Zeitabständen angelegt wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in
einem metallenen Wasserbehälter (1) mindestens ein Körper (2) anderer metallurgischer Zusammensetzung
die Behälterwandung nicht berührend aber mit ihr leitend verbunden angeordnet ist.
ORfOfNAL INSPECTED
030027/04SS
6. Vorrichtung zur Durchführung der vorstehenden Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) ein an
sich bekannter Glasbehälter ist, dessen Behälterinnenwandungsoberfläche
metall beschichtet ist.
7. Vorrichtung zur Durchführung der vorstehenden Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälterinnenwandung
mit zwei metallurgischen Überzügen einander nicht
berührend beschichtet ist.
8. Vorrichtung zur Durchführung der vorstehenden Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Wasserbehälter (1)
und Erhitzer (4) mindestens zwei sich vor dem Erhitzer (4) vereinigende Ausläufe (5) angeordnet sind und jeder Auslauf
(5) aus einem anderen metallurgischen Material gefertigt ist und beide Ausläufe leitend miteinander
verbunden sind.
9. Vorrichtung zur Durchführung der vorstehenden Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß im Behälter (1) ein ringspaltförmiger
Auslauf (5) angeordnet ist, dessen Begrenzung durch zwei Teile unterschied!icher metallurgischer Zusammensetzung
erfolgt.
10. Vorrichtung zur Durchführung der vorstehenden Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Behälter (1) und
Verdampfer (6) ein Ventil (7) vornehmlich ein Tropfventil anderer metallurgischer Zusammensetzung als der Ventilkörper
(9) angeordnet ist.
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11. Vorrichtung zur Durchführung der vorstehenden Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserbehälter (1) und/oder
der Auslauf (5) bzw. das Ventil (7) oder der Metallkörper (2) beheizt ist.
12.·Vorrichtung zur Durchführung der vorstehenden Verfahren,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wassererhitzer (4) aus metallurgisch unterschiedlichen Einzelteilen gefertigt
ist, die miteinander nicht in direktem Kontakt stehen aber leitend miteinander verbunden sind.
13. Vorrichtung zur Durchführung der vorstehenden Verfahren, dadur'ch gekennzeichnet, daß im Inneren des Erhitzers (4)
ein Metallkörper (2) den Erhitzer nicht berührend aber mit diesem leitend verbunden angeordnet ist.
14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Metal 1 körpers (2) die Heizung des Erhitzers (4)
angeordnet ist.
15. Vorrichtung zur Durchführung der vorstehenden Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß der Erhitzer (4) in an
sich bekannter Weise als rohrförmiger metallener Durchlauferhitzer
ausgebildet ist, in dessen Inneren konzentrisch ein Rohrheizkörper (12) angeordnet ist, dessen
Mantel aus einem Metall gefertigt ist, dessen metallurgische Zusammensetzung anders als die metallurgische
Zusammensetzung des Durchlauferhitzers ist.
030027/0455
16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1 und einem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metallkörper (2) gegenüber
dem Wasser isoliert ist und eine elektrische Spannung zwischen dem Metallkörper und dem anderen Metallkörper
besteht.
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