DE669610C - Verfahren zur elektrischen Verhinderung der Kesselsteinbildung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrischen Verhinderung der Kesselsteinbildung, bei dem eine, wechselnde oder pulsierende Spannung an die Wände des zu schützenden Behälters gelegt wird. Hierdurch soll vor allem die Bildung von Kesselsteinansatz an der Innenwand des Behälters verhütet werden. Die wechselnde bzw. pulsierende Spannung nimmt man dabei gewöhnlieh aus dem Ortsnetz, indem man einen Transformator verwendet, der 'die Spannung auf einen genügend niedrigen Wert herabsetzt und unmittelbar bzw. über Widerstände oder über Trockengleichrichter ο. dgl. mit dem Behälter verbindet. Im folgenden wird nun eine Verbesserurig dieses Verfahrens .gezeigt. Gemäß der Erfindung wird das Verfahren in der Weise durchgeführt, daß die Wellenlänge des die Behälterwand durchfließenden Wechselstromes bzw. pulsierenden Stromes kleiner ist oder in derselben Größenordnung wie die Dicke der Wand liegt. Dieses Verfahren ist insbesondere in Verbindung mit gleichzeitigem Hindurchleiten eines Gleichstromes mit Hilfe von Elektroden durch die im zu schützenden Behälter befindliche Flüssigkeit vorteilhaft, denn hierbei ist es möglich, durch Verändern des einen oder anderen Schutzstromes ohne Schwierigkeiten die Ein-Stellung zu finden, bei welcher die -beste Schutzwirkung nicht nur gegen Koiixosionen der Behälterwand, sondern gleichzeitig auch gegen das Ansetzen von Kesselstein erreicht werden kann.

Die günstige Wirkung des angegebenen Verfahrens beruht anscheinend darauf, daß, während die elektrostatischen oder elektromagnetischen Feldwirkungen eines die Behälterwand durchfließenden Stromes nur verhältnismäßig wenig in das Innere der Beliälterwand und vor allem nicht in die Flüssigkeit oder die Grenzschicht zwischen Flüssigkeit und Behälter hineinwirken, an der Innenfläche der Behälterwand ein mechanischer Drude auftritt, 'der mit der doppelten Frequenz des Schutzstromes pulsiert. Dieser .Druck erzeugt Schwingungen der Behälterwand, die zur Folge haben, daß die Kesselsteinbildner sich nicht als feste Schicht an der Wand ablagern, sondern als Schlamm niederfallen.

Für die Bestimmung des durch den pulsierenden oder wechselnden Schutzstrom erzeugten Druckes, sind folgende Formeln geeignet :

S = S₀- ^e

^ßx

J = U

ι
J

In 'diesen Gleichungen ist ρ der Druck im Abstand χ von der Außenfläche des Behälters,

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden: Dr. Frits Walter in Berlin-Friedenau und Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Carl Buff in Berlin-Spandau.

r_Q der Radius des Kessels oder Rohres, §o die magnetische Feldstärke an der Oberfläche des Leiters, § die magnetische Feldstärke im iimefn der Wand, / die Stromdichte im. Innern der Behälterwand, /„ die Stro,m/i| dichte an der Außenfläche des Behälters^' β ist ein Zahlenfaktor," der aus der .£$|ktrischen Leitfähigkeit σ und der Frequeriz^aes Schutzstromes berechenbar ist. U ist der ίο Umfang des Behälters = 2·/'₀·χ.

Aus der Gleichung (i) erhält man durch Einsetzen der Werte von / und Jq :

Während die Stromdichte und die magnetische Feldstärke mit zunehmender Entfernung von der äußeren Oberfläche des Behälters nach einer Exponentialfunktion abnimmt und an der inneren Kesselfläche praktisch den Wert Null (von ungewöhnlich dünnen Wandstärken abgesehen) längst erreicht hat, steigt der verursachte pulsierende Druck zum Kesselmnern hin an. Der Anstieg· erfolgt nach Art einer Sättigungskurve. Daraus ergibt sich folgendes: Steigert man die Frequenz des Schutzstromes, so wird bei jedem "vorliegenden Behälter von einer bestimmten Frequenz bzw. einem; bestimmten Frequenzbereich an das Gebiet der Sättigung erreicht. Wird die Frequenz weiter gesteigert, so· kann dadurch die Schutzwirkung nicht mehr verbessert werden. Man arbeitet also· günstiger und wirtschaftlicher, wenn man dafür sorgt, daß bei einem vorliegenden Kessel der pulsierende Druck das Gebiet, der Sättigung nicht überschreitet. Dieses Gebiet ist bereits erreicht, wenn die Wellenlänge des verwendeten Schutzstromes gleich der Dicke der Wände des zu schützenden Behälters ist. Im allgemeinen genügt es jedoch, wenn die Hälfte oder auch ein großer Teil der Wellenlänge des Schutzstromes der Dicke der. Kesselwand entspricht.

Die für die Verwirklichung dieses Erfindungsgedankens notwendigen Feststellungen können bei jedem vorliegenden Behälter leicht getroffen werden. Die Wellenlänge des Schutzstromes in der Behälterwand ist gegeben durch

(6)

a-F Darin bedeutet λ die Wellenlänge, ν die

Fortpflanzungsgeschwindigkeit in dem gerade vorliegenden Material, / die Frequenz, μ die

'Sfermeabilität des die Kesselwand bildenden vÄEaterials, σ die spezifische Leitfähigkeit des

^Materials. '

'^: Jm folgenden ist ein Beispiel erläutert. Ein Behälter aus Schmiedeeisen mit einer Permeabilität μ = iooo und einer Leitfähigkeit von σ = 5· ίο⁴ soll geschützt werden. Die Wandstärke beträgt 7 mm. Mit Hilfe der Gleichung (6) ergibt sich, daß die verwendete Frequenz des Schutzstromes kleiner sein muß als 30.

Die Schutzfrequenz kann mit Hilfe von Schwingungskreisen erzeugt oder konstant gehalten werden. Im allgemeinen wird man zur Erzeugung der Schutzfrequenz den vom Ortsnetz gelieferten Strom verwenden. Man kann z. B. mit dem zu schützenden Behälter einen Schwingungskreis abgestimmter Frequenz verbinden, der von dem Netzstrom angestoßen wird und dem Behälter seine Eigenfrequenz aufdrückt.

Eine durch die Behälterwand geleitete Wechselspannung oder pulsierende Spannung, deren Wellenlänge in der Größenordnung der ' Dicke der Behälterwandung liegt, ergibt naturgemäß auch dann günstigere Ergebnisse als die bekannten ■ elektrodenlosen Verfahren, wenn man ohne gleichzeitig wirkende Gleichspannung arbeitet. Jedoch werden in Verbindung mit einem die Flüssigkeit durchfließenden Gleichstrom wesentlich günstigere Ergebnisse, insbesondere auch ein besserer Schutz gegen Korrosionen erzielt.

Claims (2)

1. 95 PatentaNSPRüche:

   I; Verfahren zur elektrischen Verhinderung der Kesselsteinbildung, bei dem eine wechselnde oder pulsierende Spannung an die Wände des zu schützenden Behälters gelegt wird, insbesondere in Verbindung mit gleichzeitigem Hindurchleiten eines Gleichstromes mit Hilfe von Elektroden durch die im zu schützenden Behälter befindliche Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge des die Behälterwand durchfließenden Wechselstromes Heiner ist oder in derselben Größenordnung wie die Dicke der Wand no . liegt·
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet] daß die Frequenz des pulsierenden oder wechselnden Stromes durch einen abgestimmten Schwingungskreis «rzeugt oder gleichbleibend gehalten wird.