DE602004013373T2

DE602004013373T2 - Kühler zur verwendung in einer aussenhauttasche

Info

Publication number: DE602004013373T2
Application number: DE602004013373T
Authority: DE
Inventors: Hermanus Gerardus Van Boxtel
Original assignee: PAHEBO BEHEER BV
Current assignee: PAHEBO BEHEER BV
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2009-05-28
Anticipated expiration: 2024-12-18
Also published as: NL1025078C2; EP1700015A1; WO2005073531A1; US20070144893A1; ATE393304T1; DE602004013373D1; EP1700015B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Wannenkühler zum Kühlen eines Kühlmediums einer Antriebseinheit auf einem Schiff, etwa eines Schiffsmotors, mittels des Außenbordwassers, welcher Wannenkühler in einem Wannenraum im Schiff angeordnet sein kann, der zumindest teilweise unter dem Außenbordwasserniveau liegt und in offener Kommunikation mit dem Außenbordwasser steht, wobei der Wannenkühler mindestens ein Kühlelement für das Kühlmedium umfasst, das sich in den Wannenraum hinein erstreckt und im Betrieb von Außenbordwasser umgeben ist, wobei das Schiff des Weiteren mit einem Kathodenrostschutzsystem ausgestattet ist.
Ein Wannenkühler, der alle Merkmale des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs 1 umfasst, ist aus WO-A-01/25086 bekannt.
Wannenkühler der beschriebenen Art sind seit einiger Zeit bekannt; sie werden insbesondere zum Kühlen von Schiffsmotoren verwendet, wie beispielsweise E-Antriebsmotoren, Generatormotoren, Pumpenmotoren und Hilfsmotoren, die in der Regel auf einem Schiff vorhanden sind. Die effektive Nutzung des Außenbordwassers als kontinuierlich zugeführtes Kühlmittel für das Kühlmedium (Motorwasser) der unterschiedlichen Antriebseinheiten begründet die Funktionalität eines solchen Wannenkühlers.
Das Außenbordwasser dringt über eine Öffnung in den Wannenraum ein und umströmt das Kühlelement des Wannenkühlers. Das heiße Kühlmedium der Antriebseinheit wird durch das Kühlelement geführt und vom Außenbordwasser durch Wärmeübertragung gekühlt. Das gekühlte Kühlmedium wird in die Antriebseinheit zurückgeführt, während das Außenbordwasser den Wannenraum über eine andere Öffnung verlassen kann. Da das kältere Außenbordwasser vom heißeren Kühlmedium erhitzt wird, findet im Wannenraum eine Aufwärtsströmung des Außenbordwassers statt. Folglich sind die Einlassöffnungen) und die Auslassöffnung(en) für das Außenbordwasser im Wannenraum in der Regel auf unterschiedlichen Höhen in der Wand des Wannenraums vorgesehen.
Ein allgemein bekanntes Phänomen bei Schiffen ist deren Anfälligkeit für Bewuchs durch Algen und andere Wasserorganismen, wie etwa Muscheln, an den Teilen des Schiffes, die in Kontakt mit dem Außenbordwasser sind. Um das Ausmaß des Bewuchses am Schiffsrumpf soweit wie möglich zu begrenzen, sind die meisten Schiffsrümpfe mit einer Bewuchsschutzschicht versehen.
Wenn die Bewuchsschutzschicht beschädigt wird, kommt es am Rumpf des Schiffes zu lokaler Korrosion an den schadhaften Stellen. Zur Verhinderung einer derartigen lokalen Korrosion des Schiffsrumpfes wird ein Kathodenrostschutzsystem verwendet.
Auch das Kühlelement, das im Außenbordwasser untergebracht ist, ist grundsätzlich anfällig für Bewuchs durch Algen, was mit der Zeit zu einer Beeinträchtigung der Kühleffizienz des Wannenkühlers führt. Die Verwendung der Kupferlegierung CuNi10Fe (KupferNickel 90/10) als Material für das Bündel des Wannenkühlers reduziert beträchtlich das Ausmaß von biologischem Bewuchs. Diese Wirkung ist auf die natürlichen Eigenschaften dieses besonderen Materials zurückzuführen. Um diese Wirkung tatsächlich zu erzielen, muss der Wannenkühler so montiert werden, dass er vom Schiffsrumpf vollständig isoliert ist. Dies macht den Wannenkühler im allgemeinen jedoch anfälliger für Korrosion durch Streuströme, die allenfalls vom Kathodenrostschutzsystem kommen können, mit dem das Schiff ausgestattet ist.
Der Hauptgrund für das erhöhte Angriffsrisiko liegt in der Tatsache, dass ein Wannenkühler eine relativ große Wärmeaustauschfläche aufweist, die aus einer hellen oder unbeschichteten Metallfläche in einem leitenden Medium besteht.
Das Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Wannenkühlers der oben beschriebenen Art, der sich durch eine hohe Kühleffizienz auszeichnet und längerfristig – wenn überhaupt – nur wenig anfällig für biologischen Bewuchs ist und der auch nicht von Streustrom-Korrosion betroffen ist, die die Lebenszeit des Wannenkühlers verkürzt.
Gemäß der Erfindung ist der Wannenkühler mit Mitteln ausgestattet, die eine Beeinträchtigung des Kühlelements durch Streustromkorrosion verhindern. Daraus ergibt sich ein Wannenkühler, der optimal gegen Korrosion durch Streuströme geschützt ist und der folglich eine längere Lebenszeit hat, ohne dass die Kühlleistung des Wannenkühlers beeinträchtigt ist.
In einem besonderen Ausführungsbeispiel sind diese Mittel im Wannenraum untergebracht, insbesondere sind diese Mittel so angeordnet, dass sie das Kühlelement zumindest teilweise umschließen.
In einem besonderen Ausführungsbeispiel sind diese Mittel zumindest teilweise für das Außenbordwasser durchlässig, so dass die Kühlwirkung des Wannenkühlers weder beeinträchtigt noch behindert wird.
Insbesondere sind diese Mittel aus einem elektrisch leitenden Material gemacht.
Es hat sich gezeigt, dass eine Beeinträchtigung des Kühlelements durch Streustromkorrosion sehr wirksam verhindert werden kann, wenn die Mittel in einem besonderen Ausführungsbeispiel der Erfindung aus einem Metallnetz ausgebildet sind.
In einem besonderen Ausführungsbeispiel sind die Mittel vom elektrischen Korrosionsschutzsystem elektrisch isoliert, während in einem anderen Ausführungsbeispiel die Mittel an das elektrische Korrosionsschutzsystem elektrisch angeschlossen sind. In beiden Ausführungsbeispielen wird ein wirksamer Schutz des Kühlelements gegen Streustromkorrosion erreicht, während im letzteren Ausführungsbeispiel auch die durch das Außenbordwasser gehenden Streuströme wirksam zur Erde entladen werden. In dem elektrisch isolierten Ausführungsbeispiel wird damit eine Akkumulierung von Streuströmen in Form statischer Ladung in dem Mittel in besonderen Situationen verhindert, wobei die statische Ladung bei unvorhergesehenen, nachteiligen Bedingungen in Richtung des Kühlelements oder anderer Teile des Wannenkühlers entladen werden und doch zu Streustromkorrosion führen kann.
Die Erfindung betrifft auch ein elektrisches Korrosionsschutzsystem zur Verwendung auf einem Schiff, das mit den in der vorliegenden Patentanmeldung beschriebenen Mitteln ausgestattet ist.
Die Erfindung betrifft des weiteren ein Schiff, das mit einem elektrischen Korrosionsschutzsystem ausgestattet ist, das die in der vorliegenden Patentanmeldung beschriebenen Mittel umfasst.
Die Erfindung wird nachstehend in der folgenden Beschreibung beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erklärt.
1 ist eine schematische Querschnittansicht eines Schiffes, das mit einem Wannenkühler nach dem Stand der Technik ausgestattet ist.
2 ist eine detailliertere Ansicht eines Wannenkühlers nach dem Stand der Technik;
3 ist eine schematische Darstellung der Auswirkungen eines mit einem Wannenkühler nach dem Stand der Technik verwendeten Kathodenrostschutzsystems;
4 stellt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Wannenkühlers gemäß der Erfindung dar;
5 stellt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Wannenkühlers gemäß der Erfindung dar;
6 stellt eine Testkonfiguration zum Testen der Effekte eines mit einem Wannenkühler nach dem Stand der Technik und mit einem Wannenkühler gemäß der Erfindung verwendeten Kathodenrostschutzsystems dar; und
7 zeigt eine Tabelle mit Messergebnissen, die mit der Testkonfiguration der 6 ermittelt wurden.
Zum besseren Verständnis der Erfindung sind gleiche Teile in der Beschreibung mit den gleichen Bezugszeichen markiert.
1 zeigt ein Schiff, das mit einem Wannenkühler ausgestattet ist, der vom Stand der Technik bekannt ist. Das Schiff 1 besitzt einen geschlossenen Wannenraum 2 im Schiffsrumpf 1a, welcher Raum über eine oder mehrere Einlassöffnungen 7a und Auslassöffnungen 7b in offener Kommunikation mit dem Außenbordwasser 8 steht.
Ein Wannenkühler 3 kann im Wannenraum 2 über eine Öffnung 3a platziert werden, welche Öffnung mittels einer Rohrplatte 6 geschlossen werden kann. In 2 ist ein bekanntes Ausführungsbeispiel eines Wannenkühlers nach dem Stand der Technik dargestellt. Der bekannte Wannenkühler 3 ist mit einem Kühlelement 4 ausgerüstet, das aus einer großen Zahl vertikal angeordneter Bündelrohre 5 zusammengesetzt ist. Die Bündelrohre 5 sind mit ihrem einen Ende 5a und mit ihrem anderen Ende 5b in der Rohrplatte 6 fixiert. Die Rohrplatte 6 ist mit einem Einlass 7a und einem Auslass 7b für ein Kühlmedium (Kühlwasser) für eine Antriebseinheit des Schiffes ausgestattet.
Der Ausdruck "Antriebseinheit" soll hier E-Antriebsmotoren, Generatormotoren, Pumpenmotoren und Hilfsmotoren, die von Schiffen benutzt werden können, umfassen.
Da solche Antriebseinheiten auf einem Schiff im allgemeinen mit voller Kraft betrieben werden, ist eine adäquate Kühlung derselben unabdingbar. Zu diesem Zweck wird das Kühlmedium (Kühlwasser), das eine hohe Betriebstemperatur aufweist, über den Einlass 7a und die einen Enden 5a in die Bündelrohre 5 transportiert. Das Kühlmedium wird durch die Bündelrohre 5 Richtung der anderen Enden 5b und des Auslasses 7b gepumpt, woraufhin es in die Antriebseinheit zurück geführt wird.
Im Betrieb strömt das im Wannenraum 2 vorhandene Außenbordwasser 8 rund um die vertikal angeordneten Bündelrohre 5. Der Temperaturunterschied, der im allgemeinen zwischen dem heißeren Kühlmedium in den Bündelrohren 5 und dem Außenbordwasser herrscht, bewirkt eine Übertragung der Wärme an das Außenbordwasser, das auf diese Weise erhitzt wird. Nachdem das Außenbordwasser um die Bündelrohre 5 strömt, wird das heißere Kühlmedium, das durch die Bündelrohre 5 strömt, abgekühlt, und anschließend verlässt das gekühlte Kühlmedium den Wannenkühler 3 über den Auslass 7b in Richtung der Antriebseinheit.
Das erwärmte Außenbordwasser bewegt sich in diesem Prozess aufwärts, wodurch eine Aufwärts-Konvektionsströmung des Außenbordwassers im Wannenraum 2 entsteht. Infolge der im Wannenraum 2 geschaffenen, vertikalen Konvektionsströmung des Außenbordwassers 8 sind die Einlassöffnungen 2a und die Auslassöffnungen 2b im Schiffsrumpf auf unterschiedlichen Höhen vorgesehen, wobei die Auslassöffnungen 2b höher und näher am Pegel des Außenbordwassers angeordnet sind. Auf diese Weise werden im Wannenraum 2 im Betrieb eine Aufwärtsströmung des eindringenden Außenbordwassers 8a (mit niedrigerer Temperatur) und eine Austrittströmung des Außenbordwassers 8b (mit höherer Temperatur) erzeugt.
Anderseits wird der Strom des Außenbordwassers 8 durch den Wannenraum 2 gezwungen, während das Schiff unterwegs ist.
Zur Realisierung einer starken, stabilen Konstruktion des Wannenkühlers 3, der aus einer großen Zahl von Bündelrohren 5 zusammengesetzt ist, ist der Wannenkühler 3 des weiteren mit horizontal verlaufenden Trägerplatten 9 ausgestattet, die die Bündelrohre 5 miteinander verbinden. Auf diese Weise wird zwar eine stabile Konstruktion des Wannenkühlers 3 erreicht, doch bilden die horizontal liegenden Trägerplatten 9 ein Hindernis für die durch die Konvektion erzeugte Aufwärtsströmung des Außenbordwassers.
Ein allgemein bekanntes Phänomen bei Schiffen ist deren Anfälligkeit für Bewuchs durch Algen und andere Wasserorganismen, etwa Muscheln, an den Teilen des Schiffes, die in Kontakt mit dem Außenbordwasser sind. Um den Bewuchs des Schiffsrumpfes so weit wie möglich zu begrenzen, sind die Rümpfe der meisten Schiffe mit einer Bewuchsschutzbeschichtung versehen.
Wenn die Bewuchsschutzbeschichtung beschädigt wird, kommt es an der Stelle des Schiffsrumpfs, wo die Beschichtung beschädigt ist, zu Korrosion. Im Fall einer Beschädigung der Bewuchsschutzbeschichtung konzentriert sich die Korrosion auf dem Schiffsrumpf an einem besonderen Ort (lokale Korrosion), im Unterschied zur (allgemeinen) Korrosion, bei der ein Material in gleichmäßiger Verteilung über die gesamte Oberfläche von Korrosion betroffen ist. Um eine lokale Beeinträchtigung des Schiffsrumpfs durch Korrosion zu verhindern, kommt ein passives Korrosionsschutzsystem zu Einsatz, möglicherweise in Kombination mit einem aktiven Korrosionsschutzsystem.
Ein passives Korrosionsschutzsystem besteht aus einer berechneten Anzahl von Anoden (z. B. aus Zink oder Aluminium), die in Metallkontakt mit dem Schiffsrumpf montiert sind.
Ein aktives Kathodenrostschutzsystem umfasst eine externe Strom- oder Spannungsquelle zwischen einer Kathode und einer Anode, die ein externes Potentialfeld rund um das Schiff schafft. Dieses externe Potentialfeld ist auch im Außenbordwasser vorhanden, so dass unter dem Einfluss von Ionenfluss ein (schwacher) elektrischer Strom durch das Außenbordwasser zu fließen beginnt. Dieser Strom dringt in das Schiff über die lokal beschädigten Stellen in der Bewuchsschutzbeschichtung ein. Da der Schiffsrumpf in elektrischer Verbindung mit dem aktiven Kathodenrostschutzsystem steht, verhindert das aktive Kathodenrostschutzsystem das Vorkommen lokaler Korrosion an den spezifischen beschädigten Stellen, wo der induzierte Strom in den Schiffsrumpf eindringt.
Außenbordwasser strömt kontinuierlich um das Kühlelement 4 eines bekannten Wannenkühlers 3 nach dem Stand der Technik, der im Wannenraum 2 vorhanden ist, und folglich ist das Kühlelement sehr anfällig für Bewuchs durch Algen, Muscheln und andere Wasserorganismen. Auch wenn bestimmte lokale Bewuchse am Kühlelement 4 sich nicht unbedingt nachteilig auf die Kühleffizienz des Wannenkühlers 3 auswirken müssen, so nimmt die Kühlkapazität des Wannenkühlers 3 doch stark ab, wenn das gesamte Kühlelement, das aus einer großen Zahl von Bündelrohren 5 besteht, bewachsen ist, und insbesondere wenn sich zwischen den zahlreichen Bündelrohren 5 die unterschiedlichsten Arten von Bewuchs angesiedelt haben.
In dieser letzteren Situation wird der Durchfluss des Außenbordwassers durch die Gruppe der Bündelrohre ernsthaft behindert, wenn nicht überhaupt blockiert, was zur Folge hat, dass die Kühlkapazität des Kühlelements 4 im wesentlichen vollständig verloren geht. Es ist deshalb üblich, das Kühlelement 4 auf der Außenbordwasserseite mit einer Schutz- und Isolationsbeschichtung in Kombination mit einem aus elektrisch aktivierten Kupferstäben bestehenden System zu versehen.
Die Stäbe lösen sich langsam auf und schaffen dabei für biologische Organismen rund um die beschichteten Bündelrohre ein toxisches Umfeld. Die Schutz- und Isolationsbeschichtung hat stark nachteilige Auswirkungen auf die Übertragung von Wärme vom heißeren Kühlmedium auf das kältere Außenbordwasser, was sich wiederum nachteilig auf die Kühleffizienz auswirkt.
Zusätzlich reduziert die Schutz- und Isolationsbeschichtung die Oberflächentemperatur der Bündelrohre, weshalb die Bündelrohre anfälliger auf möglichen Bewuchs durch biologische Organismen sind.
Ein besserer Schutz gegen Bewuchs des Kühlelements 4 (der Bündelrohre 5) durch Algen usw. lässt sich erreichen, wenn das Kühlelement 4 aus einem Material gefertigt wird, das einen natürlichen Widerstand gegen Bewuchs durch biologische Organismen aufweist (wie beispielsweise CuNi10Fe) und das den Wannenkühler 3 elektrisch vollständig vom Rest des Schiffes isoliert.
Obwohl diese elektrisch isolierte Anordnung des Wannenkühlers 3 mit Bezug auf den Rest des Schiffes, einschließlich des Kathodenrostschutzsystems, das Ausmaß von Bewuchs durch Algen usw. erheblich reduziert, sind das Kühlelement 4 und insbesondere die große Zahl an Bündelrohren 5 mit einer anderen Form von Korrosion konfrontiert, namentlich mit Streustromkorrosion.
Die Streustromkorrosion ist eine Form der lokalen Korrosion auf einem Teil des Schiffes, die durch die Ladungsübertragung an der Oberfläche zwischen dem Material und seinem Umfeld infolge der Anwesenheit einer externen Strom- oder Spannungsquelle oder durch ein extern erzeugtes Potentialfeld, beispielsweise das von einem Kathodenrostschutzsystem erzeugte externe Potentialfeld, verursacht wird.
Das Phänomen der "Streustromkorrosion" wird nachstehend unter Bezugnahme auf 3 erklärt.
In 3 ist ein mit Außenbordwasser 8 gefülltes Gefäß dargestellt, das symbolisch das Meer darstellen soll. Die positive Elektrode 11 (Anode) und die negative Elektrode 12 (Kathode) sind über die entsprechenden Anschlüsse 11a–12a mit einem Kathodenrostschutzsystem 10 verbunden. Dieses System 10 schafft zwischen den Elektroden 11 und 12 ein externes Potentialfeld 13 im Außenbordwasser 8. Die Pfeile in 3 zeigen die Feldlinienausrichtungen des elektrischen Potentialfelds 13 an.
Das Bezugszeichen 4 zeigt schematisch das Kühlelement 4 eines Wannenkühlers 3, welches Kühlelement in einem Wannenraum 2 untergebracht ist; es ist vollständig vom Schiff und vom Kathodenrostschutzsystem elektrisch isoliert, wobei das Außenbordwasser 8 das Kühlelement vollständig umströmt. Ein Teil der Strömung der Ladung zwischen den Elektroden 11 und 12, die üblicherweise infolge des Ionenflusses über das Außenbordwasser (Meerwasser) stattfindet, findet jetzt über das Metall des elektrisch isolierten Kühlelements 4 statt. Der Zufluss von Ionen zwischen der positiven Elektrode 11 und dem Metall des Kühlelements 4 an der in 3 mit A bezeichneten Stelle führt an der Metalloberfläche zu den folgenden Reduktionsreaktionen (1) und (2): O₂ + 2 H₂O + 4e^– = 4OH^– (1) 2 H₂O + 2e^– = H₂(Gas) + 2OH^– (2)
Diese Reduktionsreaktionen (1) und (2) können an der Metalloberfläche stattfinden, weil das Potential im Außenbordwasser in der Nähe der Metalloberfläche (viel) höher ist als das Potential des Metalls. Der Ladungsstrom im Metall des Kühlelements 4, das vom Schiff elektrisch isoliert ist, findet über Elektronenleitung statt.
Anschließend tritt der Ionenfluss aus dem Metall 4 nahe B aus und in das Außenbordwasser 8 in Richtung der negativen Elektrode 12 ein. Der Ausfluss von Ionen führt zu Oxidationsreaktionen, die stattfinden können, weil das Potential des Außenbordwassers 8 unmittelbar an der Metalloberfläche an der in 3 mit B markierten Stelle (viel) niedriger ist als das Potential des Metallmaterials. Die Oxidationsreaktion, die im wesentlichen an der Metalloberfläche stattfindet, ist die Oxidation des Materials gemäß nachstehender Reaktionsgleichung (3): M = Mⁿ + ne^– (3)
Nach Maßgabe dieser Reaktionsgleichung (3) lösen sich Metallionen von der Metalloberfläche in das Außenbordwasser 8. Als Ergebnis dieser Metallauflösungsreaktion (3) löst sich die Metalloberfläche auf: Die Metalloberfläche wird von Korrosion angegriffen. Im Außenbordwasser 8 findet die Ladungsströmung – erneut durch Ionenfluss – in Richtung der Elektrode 12 statt.
Infolge der Anwesenheit eines externen Potentialfeldes, wie es von einem Kathodenrostschutzsystem (Impressed Current Cathodic Protection: ICCP) eingerichtet wird, sind die Metallteile, die vom Kathoden-Korrosionschutzsystem elektrisch isoliert sind und die sich in dem Potentialfeld befinden, sehr schnellen Angriffen durch Streustromkorrosion ausgesetzt.
Gemäß der Erfindung ist das Schiff, und insbesondere der bekannte Wannenkühler, mit Mitteln ausgestattet, die diesen Angriff durch Streustromkorrosion verhindern.
In 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel dargestellt, in dem die Mittel, die den Angriff auf das Kühlelement 4 durch Streustromkorrosion verhindern, mit dem Bezugszeichen 14 markiert sind. Gemäß der Erfindung sind diese Mittel 14 im Wannenraum 2 angeordnet und umgeben das Kühlelement 4 zumindest teilweise.
Um die Kühlkapazität des Kühlelements 4 nicht zu beeinträchtigen, sind die Mittel 14 zumindest teilweise für das Außenbordwasser 8 durchlässig. Die Mittel 14 sind insbesondere aus einem elektrisch leitenden Material gefertigt, insbesondere aus einem Metallnetz, das das Kühlelement 4 umschließt.
Das Netz 14 funktioniert als elektrische Abschirmung, die den Zufluss von Ionen in das Metall des Kühlelements 4 infolge der Anwesenheit des zwischen der positiven Elektrode 11 und der negativen Elektrode 12 des Kathodenrostschutzsystems 10 erzeugten externen Potentialfelds verhindert.
Durch die Bereitstellung einer elektrischen Abschirmung in Form eines Metallnetzes um das Kühlelement 4 des Wannenkühlers 3 sind die Potentialdifferenzen im Kühlelement 4, das im externen Potentialfeld angeordnet ist, stark reduziert. So kann kein Streustrom durch das Metall des Kühlelements 4 fließen, und ein solcher Streustrom kann folglich auch nicht austreten und verursacht keine Streustromkorrosion.
In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, in dem das Metallnetz 14, das das vom Schiff elektrisch isolierte Kühlelement 4 vollständig umschließt, des weiteren mit einem elektrischen Anschluss 14a elektrisch mit dem Kathodenrostschutzsystem 10 des Schiffes verbunden ist.
Auf analoge Art und Weise wie in 4 werden die Potentialdifferenzen über die Metalloberfläche des Kühlelements 4 infolge der Bereitstellung eines Metallnetzes 14 um das Kühlelement 4 stark reduziert. Folglich kann im Metall des Kühlelements 4 kein Streustrom induziert werden, und deshalb kann auch kein Streustrom aus dem Metall in Richtung der negativen Elektrode 12 nahe einem Punkt B ausdringen. Auf diese Weise kann Streustrom-bedingte Korrosion wirksam verhindert werden.
Durch die elektrische Verbindung des Metallnetzes 14 mit dem Kathodenrostschutzsystem 10 werden die in das Netz 14 eindringenden Streuströme (vgl. Pfeile in 5) infolge des elektrischen Anschlusses an die negative Elektrode 12 (Kathode) wirksam abgelenkt.
In einem anderen Ausführungsbeispiel bestehen die Mittel, die gemäß der Erfindung das Kühlelement 4 vor einem Streustromkorrosionsangriff bewahren, aus einer zylindrischen oder rohrförmigen Außenhaut, die um das Kühlelement 4 herum angeordnet sein kann und die an beiden Enden mit einem Metallnetz verschlossen ist.
6 zeigt schematisch dieses andere Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung, wobei des weiteren die Auswirkungen der unterschiedlichen Aspekte auf das externe Potentialfeld und daraus folgend das Vorkommen von Streustromkorrosion sehr wirksam gemessen werden können.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Wannenraum 2 schematisch durch einen zylindrischen Rohrabschnitt 1a ausgebildet, der den Schiffsrumpf 1a darstellt. Die zwei kurzen offenen Enden des zylindrischen Rohrabschnitts 1a bilden die Einlassöffnung 7a bzw. die Auslassöffnung 7b für das Außenbordwasser 8. Die zwei Einlass- und Auslassöffnungen 7a–7b sind mit Metallnetzen 14a–14b verschlossen. Aufgrund dieser Konstruktion kann Außenbordwasser 8 durch den gesamten zylindrischen Rohrabschnitt 1a fließen.
Das Kathodenrostschutzsystem 10 legt mit Hilfe der positiven Elektrode (Anode) und der negativen Elektrode 12 (Kathode) ein externes Potentialfeld an. Unter Anwendung der Kontaktelektroden 15a–15b kann das Potentialfeld zwischen den zwei Elektrodenhälften 11 und 12 mittels eines Voltmeters V₂ gemessen werden.
Im Rohrabschnitt 1a sind zwei Metallelemente angeordnet, die von der restlichen Zusammensetzung elektrisch isoliert sind. Die beiden Metallteile 4a–4b sind mittels eines Strommeters A₁ miteinander verbunden. Des weiteren sind im Rohrabschnitt 1a, der als Wannenraum 2 dient, Kontaktelektroden 16a–16b angeordnet, welche Kontaktelektroden mit Hilfe eines Voltmeters V₁ miteinander verbunden sind.
Die zwei Metallnetze 14a–14b sind mittels eines Verbindungselements 18 elektrisch verbunden, und zusätzlich können sie mit dem Kathodenrostschutzsystem 10–11–12 mittels eines Schalters 17 verbunden oder von diesem getrennt werden.
Unter Anwendung dieser Messanordnung wurden unterschiedliche Messungen für unterschiedliche Situationen durchgeführt. Im Rahmen dieser Messungen wird ein elektrisches Potentialfeld zwischen der positiven Elektrode (Anode) 11 und der negativen Elektrode (Kathode) 12 erzeugt, wobei die Potentialunterschiede im Wannenraum 2 (der Rohrabschnitt 1a) mittels der Kontaktelektroden 15a–15b und des Voltmeters V₂ gemessen werden können. Während der Testmessungen wurde das elektrische Potentialfeld von 0 bis 1000 mV in 100-mV-Schritten erhöht.
Mit jedem extern angelegten Potentialfeld wird die Potentialdifferenz im Wannenraum 2 und über die zwei Metallteile 4a–4b (in Millivolt) unter unterschiedlichen Bedingungen mittels der Kontaktelektroden 16a–16b gemessen.
In der ersten Messung sind die zwei Enden 7a–7b des zylindrischen Rohrabschnitts 1a vollständig offen, so dass der Raum 2 und der Rest des Außenbordwassers in offener Kommunikation stehen. Infolge dieser offenen Messsituation zeigt das externe Potentialfeld an allen Stellen die selbe Potentialdifferenz bei Messungen außerhalb (V₂) und innerhalb (V₁) des Rohrabschnitts 1a. In 7 wird dies durch das Histogramm dargestellt, das in der Beschriftung als "ohne Abschirmung" bezeichnet wird.
In der zweiten und dritten Messung wird ein grobes Netz 14a–14b als Streustromabschirmung verwendet. Wenn der Schalter 17 offen ist, d. h. in der Situation, in der das Abschirmungsmittel 14a–14b nicht mit dem Kathodenrostschutzsystem 10 verbunden ist (als "getrennt" bezeichnet), werden zwischen den Kontaktelektroden 16a–16b im Rohrabschnitt 1a höhere Potentialdifferenzen gemessen als in der Situation, in der der Schalter 17 geschlossen ist und das Abschirmungsmittel 14a–14b mit dem Kathodenrostschutzsystem 10 elektrisch verbunden ist.
In einer vierten und fünften Messung sind die Abschirmungsmittel von einem Netz ausgebildet, das feiner ist als das in der zweiten und dritten Messung verwendete Netz. Dabei werden in der getrennten Situation (offener Schalter 17) und in der verbundenen Situation (geschlossener Schalter 17) ähnliche Messergebnisse erzielt, d. h. die Potentialunterschiede im Rohrabschnitt zwischen den Elektroden 16a–16b (die Metallelemente 4a–4b) sind in der geschlossenen Stellung des Schalters 17 kleiner als in der offenen Schalterstellung.
In der geschlossenen Stellung des Schalters 17 werden die unterbrochenen Ionenflüsse direkt in die Erde entladen.
Es ist offensichtlich, dass mit den oben erklärten und in den angehängten Ansprüchen definierten Aspekten ein effektives System realisiert werden kann, mit dem das Kühlelement 4, das in der Regel vom Schiff elektrisch isoliert ist, gegen Angriffe durch Streustromkorrosion effektiv geschützt werden kann. Daraus ergibt sich eine längere Nutzlebensdauer des Wannenkühlers 3, und die Kühleffizienz wird erhöht, weil der Wannenkühler nicht nur vor einer Beeinträchtigung durch Streustromkorrosion, sondern auch vor Bewuchs durch Algen, Muscheln usw. geschützt wird.

Claims

Wannenkühler (3) zum Kühlen eines Kühlmediums einer Antriebseinheit auf einem Schiff (1), etwa eines Schiffsmotors, mittels des Außenbordwassers (8), welcher Wannenkühler (3) in einem Wannenraum (2) im Schiff (1) angeordnet sein kann, der zumindest teilweise unter dem Außenbordwasserniveau liegt und in offener Kommunikation mit dem Außenbordwasser (8) steht, wobei der Wannenkühler (3) mindestens ein Kühlelement (4) für das Kühlmedium umfasst, das sich in den Wannenraum (2) hinein erstreckt und im Betrieb von Außenbordwasser (8) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schiff (1) des Weiteren mit einem Kathodenrostschutzsystem (10) ausgestattet ist und der Wannenkühler (3) mit Mitteln (14) ausgerüstet ist, die eine Beeinträchtigung des Kühlelements (4) durch Leckstromkorrosion verhindern.
Wannenkühler gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (14) im Wannenraum (2) untergebracht sind.
Wannenkühler gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (14) das Kühlelement (4) zumindest teilweise umgeben.
Wannenkühler gemäß einem oder mehreren der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (14) zumindest teilweise durchlässig gegenüber dem Außenbordwasser (8) sind.
Wannenkühler gemäß einem oder mehreren der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (14) aus einem elektrisch leitenden Material gefertigt sind.
Wannenkühler gemäß einem oder mehreren der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (14) aus einem Metallnetz zusammengesetzt sind.
Wannenkühler gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (14) vom Kathodenrostschutzsystem (10) elektrisch isoliert sind.
Wannenkühler gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (14) an das Kathodenrostschutzsystem (10) elektrisch angeschlossen sind.
Kathodenrostschutzsystem (10) zur Verwendung auf einem Schiff (1), das mit den Mitteln (14) gemäß Definition in einem oder mehreren der voranstehenden Ansprüche ausgerüstet ist.
Schiff (1), das mit einem Kathodenrostschutzsystem (10) ausgerüstet ist, das die Mittel (14) gemäß Definition in einem oder mehreren der voranstehenden Ansprüche umfasst.