DE4107920A1

DE4107920A1 - Fluessigkeitsbehaelter, insbesondere warmwasserspeicher

Info

Publication number: DE4107920A1
Application number: DE19914107920
Authority: DE
Inventors: Guenter Franke
Original assignee: Norsk Hydro Magnesium GmbH
Current assignee: Norsk Hydro Magnesium GmbH
Priority date: 1990-03-15
Filing date: 1991-03-13
Publication date: 1991-09-19

Description

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsbehälter, insbesondere Warmwasser speicher, mit einem Behältermantel mit einem Zulaufanschluß und einem Ablauf anschluß und mit einer Einrichtung zur Abtötung von Keimen in der im Behäl termantel befindlichen Flüssigkeit, wobei die Einrichtung zur Abtötung von Keimen eine vorzugsweise zumindest an der mit der Flüssigkeit in Kontakt ste henden Oberfläche inerte Fremdstromelektrode und eine Gegenelektrode sowie ein Steuergerät für die Steuerung des zwischen Fremdstromelektrode und Gegen elektrode fließenden Stromes aufweist.

Flüssigkeitsbehälter der in Rede stehenden Art sind insbesondere als Warm wasserspeicher seit längerem bekannt. Dort vorhandene Einrichtungen zur Ab tötung von Keimen in der Flüssigkeit, also insbesondere im Wasser, nutzen oligodynamische Eigenschaften verschiedener Metalle mit oder ohne Fremdstrom speisung (DE-A 35 43 223). Außerdem ist es bekannt, zum Zwecke des kathodi schen Korrosionsschutzes Fremdstrom über eine Fremdstromelektrode einzuspei sen (DE-B 29 16 934). Dabei wird als Steuergerät ein Unterbrecherpotentiostat eingesetzt, bei dem periodisch der Schutzstrom abgeschaltet und das vorhande ne Potential direkt zwischen der in dieser Phase als Bezugselektrode wirken den Fremdstromanode und der schützenden Oberfläche, nämlich der Innenfläche des Behältermantels, gemessen und mit dem am Unterbrecherpotentiostaten ein gestellten Schutzpotential verglichen wird, wobei dann die Differenz als Re gelgröße für den Schutzstrom herangezogen wird.

Schließlich ist es für sich bekannt, für Fremdstromelektroden anodisch passi vierbares, insbesondere mit einer Aktivierungsbeschichtung versehenes Mate rial, beispielsweise Titan, Tantal, Niob mit Aktivierungsbeschichtung aus Platin od. dgl. zu verwenden (DE-A 31 05 922).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Flüssigkeitsbehälter der in Rede stehenden Art ohne die Notwendigkeit des Einsatzes von Metallen mit oligodynamischen Eigenschaften hinsichtlich der Abtötung von Keimen zu op timieren.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist nach einer ersten Lehre der Erfindung da durch gelöst, daß die Einrichtung zur Abtötung von Keimen einen am Zulaufan schluß angeordneten Durchflußbehälter mit der im Inneren angeordneten Fremd stromelektrode und der, vorzugsweise vom Mantel gebildeten Gegenelektrode aufweist und daß vom Steuergerät der Strom impulsartig eingespeist wird. Eine solche Anordnung eignet sich in besonderem Maße zur Nachrüstung bei be stehenden Flüssigkeitsbehältern.

Nach einer zweiten Lehre der Erfindung ist die zuvor aufgezeigte Aufgabe da durch gelöst, daß die Fremdstromelektrode eine solche zum kathodischen Korro sionsschutz ist und daß das Steuergerät ein zum kathodischen Korrosionsschutz an sich bekannter Unterbrecherpotentiostat ist und daß der zwischen der Fremd stromelektrode und der Gegenelektrode fließende Schutzstrom in der Stromfluß phase auf einen Maximalwert von 100 bis 500 mA über eine Zeit von vorzugsweise 100 bis 300 µs hochgeregelt wird. Diese Ausgestaltung nutzt den zum Zwecke des kathodischen Korrosionsschutzes bekannten Unterbrecherpotentiostat in doppel ter Weise, nämlich einerseits zum Zwecke des kathodischen Korrosionsschutzes, andererseits zur Abtötung von Keimen in der Flüssigkeit, insbesondere im Was ser. Der hier verwirklichte, für kurze Zeiten auf sehr hohe Werte geregelte Schutzstrom führt zu entsprechender Keimabtötung in der Flüssigkeit, insbe sondere also in dem Wasser im Behältermantel.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die zuvor erläuterten Lehren der Erfin dung, die auch miteinander kombiniert einsetzbar sind, auszugestalten und weiterzubilden, wozu auf die einerseits dem Patentanspruch 1, andererseits dem Patentanspruch 8 nachgeordneten weiteren Ansprüche verwiesen werden darf.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 in einer schematischen Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsbehälters mit Einrichtung zur Abtötung von Keimen,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel in entsprechend schematischer Dar stellung,

Fig. 3 das zweite Ausführungsbeispiel mit etwas abgewandelter bzw. anders angeordneter Fremdstromelektrode und

Fig. 4 das zweite Ausführungsbeispiel mit nochmals etwas abgewandelter bzw. anders angeordneter Fremdstromelektrode.

Der in Fig. 1 in einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellte Flüssigkeits behälter, bei dem es sich hier und nach bevorzugter Anwendung um einen üb lichen Warmwasserspeicher handelt, weist zunächst einen Behältermantel 1 mit einem in üblicher Weise am unteren Ende angeordneten Kaltwasser-Zulaufan schluß 2 und einem in üblicher Weise am oberen Ende angeordneten Warmwasser- Ablaufanschluß 3 auf. Am Ablaufanschluß 3 ist ein Ablaufventil 4 schematisch angedeutet, das hier häufig angeordnet ist, um den Ablauf von Warmwasser aus dem Behältermantel 1 wunschgemäß zu ermöglichen. Drukbedingt läuft dann Kalt wasser vom Zulaufanschluß 2 her nach.

Dem dargestellten Flüssigkeitsbehälter ist eine Einrichtung zur Abtötung von Keimen in der im Behältermantel 1 befindlichen Flüssigkeit zugeordnet. Diese Einrichtung weist eine Fremdstromelektrode 5 auf, die häufig zumindest an der mit der Flüssigkeit in Kontakt stehenden Oberfläche inert ausgebildet ist, häufig aber auch insgesamt aus einem inerten Material besteht. Der Fremdstromelektrode 5 ist eine Gegenelektrode 6 zugeordnet, die häufig vom Behältermantel 1 selbst gebildet ist.

Der Fremdstromelektrode 5 und der Gegenelektrode 6 ist ein Steuergerät 7 für die Steuerung des zwischen der Fremdstromelektrode 5 und der Gegenelektrode 6 fließenden Stromes zugeordnet.

Für das in Fig. 1 dargestellte bevorzugte Ausführungsbeispiel einer ersten Ausführungsform der Erfindung gilt nun, daß die Einrichtung zur Abtötung von Keimen einen am Zulaufanschluß 2 angeordneten Durchflußbehälter 8 mit der im Inneren angeordneten Fremdstromelektrode 5 und der, vorzugsweise vom Mantel 9 gebildeten Gegenelektrode 6 aufweist und daß vom Steuergerät 7 der Strom im pulsartig eingespeist wird. Diese Konstruktion erlaubt eine Nachrüstung der Einrichtung zur Abtötung von Keimen an bestehenden Flüssigkeitsbehältern ohne besondere Schwierigkeiten. Das über den Zulaufanschluß 2 in den Behälterman tel 1 zulaufende Kaltwasser wird sogleich beim Zulaufen so von Strom durch flossen, daß darin befindliche Keime von vornherein abgetötet werden.

Für die Taktfrequenz hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, daß vom Steuergerät 7 ein mit einer Frequenz von 2,5 bis 25 kHz getakteter Gleich strom eingespeist wird. Der Abtötungseffekt für Keime ist dann besonders wirksam, wenn in den Schutzstromimpulsen mit einer Stromstärke größer als 100 mA gearbeitet wird.

Um die für die Stromleitung durch Flüssigkeiten, insbesondere durch Wasser typische Ablagerungs- und Abtragserscheinungen an den Elektroden 5, 6 zu vermeiden oder diese Erscheinungen jedenfalls möglichst zu begrenzen, emp fiehlt es sich, daß das Steuergerät 7 die Polarität der angeschlossenen Elek troden 5, 6 in bestimmten Zeitabständen wechselt. Für die Wechselfrequenz liegt ein bevorzugter Bereich zwischen 0,001 und 1,0 Hz.

Bei dem zuvor erläuterten, im Prinzip nachrüstbaren System empfiehlt es sich weiter, daß der Durchflußbehälter 8 an der Zulaufseite einen Abzweiganschluß 10 aufweist, daß der Abzweiganschluß 10 über eine Rücklaufleitung 11 mit dem Be hältermantel 1 verbunden ist, daß in der Rücklaufleitung 11 eine Umwälzpum pe 12 angeordnet ist und daß die Umwälzpumpe 12 bei geschlossenem Ablaufan schluß 3 arbeitet. Dadurch erfolgt eine kontinuierlich fortgesetzte Abtötung von Keimen auch bei an sich nicht strömendem Wasser. Hierzu empfiehlt es sich, daß die Umwälzpumpe 12 an das Steuergerät 7 angeschlossen ist und das Steuer gerät 7 seinerseits ein Steuersignal vom Ablaufanschluß 3 her erhält.

Die Fremdstromelektrode 5 kann im Mantel 9 des Durchflußbehälters 8 eine Form haben, die den konstruktiven und räumlichen Vorgaben besonders entspricht. Insbesondere kann sie netzförmig, ringförmig, spiralförmig, plattenförmig oder auch mäanderförmig ausgebildet sein. An der als Anode geschalteten Fremd stromelektrode 5 oder auch der als Anode geschalteten Gegenelektrode 6 wird im Wasser beispielsweise Sauerstoff entwickelt, der keimtötende Eigenschaften aufweist. Das gilt insbesondere bei entsprechend hohem Stromfluß in den Schutzstromimpulsen. Unter Umständen werden an der als Kathode geschalteten Fremdstromelektrode 5 bzw. Gegenelektrode 6 auch H₃0⁺-Ionen gebildet, die in unmittelbarer Nähe der Elektrodenoberfläche eine starke pH-Wert-Veränderung hervorrufen, nämlich ein stark saures Milieu erzeugen. Bei Vorhandensein von Chlorsalz im Wasser wird auch das in bekannter Weise keimtötende Chlor an der jeweiligen Elektrode in Gasform entwickelt, was zu entsprechender Keimabtö tung führt. Alle drei Effekte können auch gleichzeitig auftreten, so daß ins gesamt eine höchst wirksame Keimabtötung im Durchflußbehälter 8 erfolgt.

Gestrichelt ist in Fig. 1 noch angedeutet, daß die Rücklaufleitung 11 auch zum oberen, dem Ablaufanschluß 3 nahen Ende des Behältermantels 1 geführt sein kann.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flüssig keitsbehälters, bei der von einem schon kathodisch korrosionsgeschützten Be hältermantel 1 ausgegangen wird. Auch hier wird erfindungsgemäß zum Zwecke der Abtötung von Keimen mit Stromstößen hohen Stromwertes gearbeitet, durch die Sauerstoff und zumeist auch Chlor an der Fremdstromelektrode 5 gebildet wird. Auch hier kann eine entsprechende Absenkung des pH-Wertes in der zuvor schon erläuterten Weise erfolgen. Wesentlich ist dazu zunächst, daß die Fremd stromelektrode 5 eine solche zum kathodischen Korrosionsschutz ist, daß das Steuergerät 7 ein zum kathodischen Korrosionsschutz an sich bekannter Un terbrecherpotentiostat ist und daß der zwischen der Fremdstromelektrode 5 und der Gegenelektrode 6 fließende Schutzstrom in der Stromflußphase auf einen Maximalwert von 100 bis 500 mA über eine Zeit von vorzugsweise 100 bis 300 µs hochgeregelt wird. Mit diesen hohen Stromwerten läßt sich die gewünschte Keimabtötung auch in dieser Konstellation erreichen.

Es geht nun weiter darum, daß trotz der besonderen Steuerung durch das Steu ergerät 7 zum Zwecke der Keimabtötung in der Flüssigkeit im Behältermantel 1 ein passender kathodischer Korrosionsschutz des Behältermantels 1 gewähr leistet bleibt. Dafür empfiehlt es sich, daß anschließend ein Schutzstrom fließt, der sich aus einem Soll-/Ist-Vergleich der Potentiale in der Abschalt phase ergibt. Diese Technik ist für sich aus dem entsprechenden Stand der Technik (DE-B 29 16 934) bekannt. Wesentlich ist dabei, daß das Sollpotential und/oder das Taktverhältnis zwischen Einschalt- und Abschaltphase nach Maßga be eines ausreichenden kathodischen Korrosionsschutzes und einer begrenzten Gasentwicklung einstellbar ist.

Für die zuvor erläuterte, weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsbehälters gelten im übrigen auch die zuvor angegebenen Merkmale insbesondere hinsichtlich Taktfrequenz u. s. w.

Für eine Nachrüstung an bestehenden Flüssigkeitsbehältern besonders geeignet ist eine Konstruktion, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die - vorzugswei se inerte - Fremdstromelektrode 5 als Netzelektrode ausgeführt und im Behäl termantel 1 unmittelbar vor dem Ablaufanschluß 3 angeordnet ist.

Fig. 3 zeigt eine Alternativkonstruktion mit einer eher üblichen, stabförmi gen Fremdstromelektrode 5, die sich im wesentlichen über die gesamte Höhe des Behältermantels 1 erstreckt.

Von besonderem Interesse für die wirksame Abtötung von Keimen in dem Behäl termantel 1 ist auch noch die Konstruktion gemäß Fig. 4, die dadurch gekenn zeichnet ist, daß die - vorzugsweise inerte - Fremdstromelektrode 5 als im wesentlichen ebene Spiralelektrode oder auch Plattenelektrode ausgeführt und in geringem Abstand, vorzugsweise in einem Abstand von 5 bis 10 cm, über dem unteren Boden des Behältermantels 1 angeordnet ist. Diese Anordnung der Fremd stromelektrode 5 hat den Vorteil, daß durch Gasentwicklung eine Konvektion im Behältermantel 1 einsetzt, durch die nicht nur das Bakterienwachstum gehemmt wird, sondern auch eine aktive Keimabtötung praktisch für die gesamte Flüs sigkeitsmenge im Behältermantel 1 erfolgt. Die Anordnung der Fremdstromelek trode 5 nahe dem Boden des Behältermantels 1, dort also, wo normalerweise auch der Zulaufanschluß 2 sitzt, hat den Vorteil, daß eintretendes Kaltwasser sofort entkeimt wird.

Hinsichtlich der Gestaltung der Fremdstromelektrode 5 selbst gilt, daß sie, wie an sich bekannt, aus einem anodisch passivierbaren Material, insbesondere Titan, Niob, Tantal od. dgl., vorzugsweise mit einer Aktivierungsbeschich tung, insbesondere aus Platin, einem Edelmetallmischoxid od. dgl., versehen, besteht.

Claims

1. Flüssigkeitsbehälter, insbesondere Warmwasserspeicher, mit einem Behälter mantel mit einem Zulaufanschluß und einem Ablaufanschluß und mit einer Ein richtung zur Abtötung von Keimen in der im Behältermantel befindlichen Flüs sigkeit, wobei die Einrichtung zur Abtötung von Keimen eine vorzugsweise zu mindest an der mit der Flüssigkeit in Kontakt stehenden Oberfläche inerte Fremdstromelektrode und eine Gegenelektrode sowie ein Steuergerät für die Steuerung des zwischen Fremdstromelektrode und Gegenelektrode fließenden Stromes aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Abtötung von Keimen einen am Zulaufanschluß (2) angeordneten Durchflußbehälter (8) mit der im lnneren angeordneten Fremdstromelekrode (5) und der, vorzugsweise vom Mantel (9) gebildeten Gegenelektrode (6) aufweist und daß vom Steuerge rät (7) der Strom impulsartig eingespeist wird.

2. Flüssigkeitsbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vom Steuergerät (7) ein mit einer Frequenz von 2,5 bis 25 kHz getakteter Gleich strom eingespeist wird.

3. Flüssigkeitsbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vom Steuergerät (7) ein Gleichstrom mit einer Stromstärke größer als 100 mA eingespeist wird.

4. Flüssigkeitsbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß das Steuergerät (7) die Polarität der angeschlossenen Elektroden (5, 6) in bestimmten Zeitabständen wechselt.

5. Flüssigkeitsbehälter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Po laritätswechselfrequenz zwischen 0,001 und 1,0 Hz liegt.

6. Flüssigkeitsbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich net, daß der Durchflußbehälter (8) an der Zulaufseite einen Abzweiganschluß (10) aufweist, daß der Abzweiganschluß (10) über eine Rücklaufleitung (11) mit dem Behältermantel (1) verbunden ist, daß in der Rücklaufleitung (11) eine Umwälzpumpe (12) angeordnet ist und daß die Umwälzpumpe (12) bei geschlos senem Ablaufanschluß (3) arbeitet.

7. Flüssigkeitsbehälter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Um wälzpumpe (12) an das Steuergerät (7) angeschlossen ist und das Steuerge rät (7) seinerseits ein Steuersignal vom Ablaufanschluß (3) her erhält.

8. Flüssigkeitsbehälter, insbesondere Warmwasserspeicher, mit einem Behälter mantel mit einem Zulaufanschluß und einem Ablaufanschluß und mit einer Ein richtung zur Abtötung von Keimen in der im Behältermantel befindlichen Flüs sigkeit, wobei die Einrichtung zur Abtötung von Keimen eine vorzugsweise zu mindest an der mit der Flüssigkeit in Kontakt stehenden Oberfläche inerte Fremdstromelektrode und eine Gegenelektrode sowie ein Steuergerät für die Steuerung des zwischen Fremstromelektrode und Gegenelektrode fließenden Stro mes aufweist, ggf. nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fremdstromelektrode (5) eine solche zum kathodischen Korrosionsschutz ist und daß das Steuergerät (7) ein zum kathodischen Korrosionsschutz an sich bekannter Unterbrecherpotentiostat ist, daß der zwischen der Fremstromelek trode (5) und der Gegenelektrode (6) fließende Schutzstrom in der Stromfluß phase auf einen Maximalwert von 100 bis 500 mA über eine Zeit von vorzugs weise 100 bis 300 µs hochgeregelt wird.

9. Flüssigkeitsbehälter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an schließend an dem Hochstromabschnitt der Stromflußphase ein Schutzstrom fließt, der sich aus einem Soll-/Ist-Vergleich der Potentiale in der Abschaltphase ergibt.

10. Flüssigkeitsbehälter nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Sollpotential und/oder das Taktverhältnis zwischen Einschalt- und Abschalt phase nach Maßgabe eines ausreichenden kathodischen Korrosionsschutzes und einer begrenzten Gasentwicklung einstellbar ist.

11. Flüssigkeitsbehälter nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeich net, daß die - vorzugsweise inerte - Fremdstromelektrode (5) als Netzelektrode ausgeführt und im Behältermantel (1) unmittelbar vor dem Ablaufanschluß (3) an geordnet ist.

12. Flüssigkeitsbehälter nach einem der Ansprüch 8 bis 10, dadurch gekennzeich net, daß die - vorzugsweise inerte - Fremdstromelektrode (5) als Stabelektrode ausgeführt und im Behältermantel (1) in Längsrichtung angeordnet ist und sich im wesentlichen über die gesamte Höhe des Behältermantels (1) erstreckt.

13. Flüssigkeitsbehälter nach einem der Ansprüch 8 bis 10, dadurch gekennzeich net, daß die - vorzugsweise inerte - Fremdstromelektrode (5) als im wesent lichen ebene Spiralelektrode oder auch Plattenelektrode ausgeführt und in ge ringem Abstand, vorzugsweise in einem Abstand von 5 bis 10 cm, über dem unte ren Boden des Behältermantels (1) angeordnet ist.

14. Flüssigkeitsbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn zeichnet, daß die - vorzugsweise inerte - Fremdstromelektrode (5), wie an sich bekannt, aus einem anodisch passivierbaren Material, insbesondere Titan, Niob, Tantal od. dgl., vorzugsweise mit einer Aktivierungsbeschichtung, ins besondere aus Platin, einem Edelmetallmischoxid od. dgl., versehen, besteht.