DE69600203T3

DE69600203T3 - Vorrichtung für den Korrosionschutz einer Wasseranlage

Info

Publication number: DE69600203T3
Application number: DE69600203T
Authority: DE
Inventors: Jan S. Nielsen
Original assignee: Dansk Elektrolyse AS
Current assignee: DANSK ELEKTROLYSE AS
Priority date: 1995-01-13
Filing date: 1996-01-10
Publication date: 2004-12-30
Anticipated expiration: 2016-01-11
Also published as: DE69600203T2; DK0722000T4; EP0722000B1; EP0722000B2; DK0722000T3; ATE164637T1; DE69600203D1; EP0722000A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für Korrosionsschutz einer Wasseranlage, beispielsweise eine Heisswasseranlage, eine Heizkörperanlage oder eine Betriebswasseranlage.
Es ist üblich z. B. einen Behälter oder andere Elemente in einer Wasseranlage gegen Korrosion zu schützen, indem dem Behälter eine negative Spannung und einer im Behälter angebrachten Elektrode eine positive Spannung auferlegt wird. Diese Form von Schutz wird allgemein als kathodischer Schutz bezeichnet. Mittlerweile weist kathodischer Schutz den Nachteil auf, dass sich die schützende Wirkung nur auf einen verhältnismässig kleinen Bereich um die als Anode verbundene Elektrode herum beschränkt, was zur Folge hat, dass das darauf folgende Rohrsystem nicht gegen Korrosion geschützt ist.
In dieser bekannten Schutzform ist es möglich zum Schutz von grösseren Bereichen mehrere Anoden zu verwenden, aber bei grossen Anlagen mit enormen Rohrleitungen ist es nicht praktisch das gesamte Rohrleitungssystem mit einer grossen Anzahl von Anoden zu versehen, weshalb man daran interessiert war andere Methoden von Korrosionsschutz zu finden.
Eine solche Methode umfasst die Benutzung einer Elektrolysenanlage, d. h. ein System, wo das Anodenmaterial ein alkalisch empfindliches Metall, wie etwa Aluminium, ist. In dem Fall, wo das alkalisch empfindliche Metall Aluminium ist, wird sich dieses durch Elektrolyse in dem sauren Milieu um die Anode herum als Aluminium-Ion Al³⁺ auflösen.
Die durch Elektrolyse gebildeten Aluminium-Ionen werden unter Einwirkung durch die Kathode gebildeten Hydroxids, als Folge davon, dass der pH von Verbrauchswasser normalerweise in dem schwach basischen Bereich zwischen pH 7,5 und pH 8,5 liegt, in negative Aluminat-Ionen (AlO₂ ^– oder Al(OH₄ ^–) umgesetzt. In Verbindung mit dieser Umsetzung müssen die Aluminium-Ionen einen isoelektrischen Punkt um etwa pH 6 passieren. Bei diesem isoelektrischen Punkt weist Aluminium eine geringe Löslichkeit auf, und man nimmt an, dass die bei Elektrolyse observierte grosse Ausfällung von Schlamm auf die Ausfällung von Aluminium zurückzuführen ist. Abgesehen davon, dass die Schlammbildung an sich unerwünscht ist, da sie gute Bedingungen für Wachstum von Mikroorganismen schafft, bedeutet die Schlammausfällung auch, dass von dem von der Anode aufgelösten Aluminium weniger für den Schutz der Wasseranlage vorhanden ist. Wenn der Behälter ferner ein Heizelement umfasst, wird eine Ablagerung auf dem Heizelement eine schlechtere Wärmeübertragung vom Heizelement zum Wasser im Behälter verursachen. Demzufolge bedarf es eines häufigen Reinigen des Behälters.
Es wurde auch vorgeschlagen eine Aluminium-Elektrode als Kathode zu verbinden, siehe dänische Patentschrift Nr. 167870 B1. Dadurch wird das negative aluminiumhaltige Ion AlO₂ ^– in dem wässrigen Milieu um die Kathode herum gebildet.
FR-A-1418857 beschreibt ein Korrosionsschutzverfahren, bei welchem eine zwischen einer Anode und einer Kathode angeordnete Hilfselektrode aus Eisen von der Anodenoberfläche der Hilfselektrode als Fe²⁺ aufgelöst wird.
Die vorliegende Erfindung erschliesst ein bisher unbekanntes Prinzip zur Erzeugung von Ionen alkalisch empfindlichen Metalls, bei welchem das alka lisch empfindliche Metall weder als Anode als Kathode verbunden ist, so wie es in der bekannten Technik der Fall ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung für Korrosionsschutz einer Wasseranlage mit geringerer Schlammbildung bereit zu stellen, welcher Korrosionsschutz mehr effektiv ist als eine herkömmliche kathodische Schutzanlage oder eine Elektrolyseanlage.
Dies erzielt man gemäss der Erfindung mit einer Vorrichtung für Korrosionsschutz einer Wasseranlage, wie in Anspruch 1 oder 2 definiert.
Ohne die vorliegende Erfindung auf jegliche spezielle theoretische Erläuterung zu begrenzen, wird angenommen, dass Ionen aus alkalisch empfindlichem Metall, wo eine Elektrode umfassend alkalisch empfindliches Metall zwischen einer Anode und einer Kathode angeordnet wird, für ein System auf folgende Weise hergestellt werden:
Die alkalisch empfindliches Metall enthaltende Seite der Elektrode, die dem von der Anode kommenden Strom zuwendet, empfängt Elektroden. Dies bewirkt, dass auf dieser Seite eine Kathodenreduktion des alkalisch empfindlichen Metalls stattfindet. Da der Fachmann weiss, dass in der vorliegenden Erfindung jedes alkalisch empfindliche Metall benutzt werden kann, wird in der Erfindung als Beispiel Aluminium genommen. Es wird angenommen, dass die Kathodenreduktion für Aluminium folgender Reaktionsgleichung entspricht: Al° + e^– + 2H₂O → AlO₂ ^– + 2H₂
Auf der Seite der Elektrode mit alkalisch empfindlichem Metall, die der Kathode zuwendet, werden Elektroden an die Kathode abgegeben. Es wird angenommen, dass die Auflösung von Aluminium folgender Reaktionsgleichung entspricht: Al° → Al³⁺ + 3e^–
Wie in obenstehenden Gleichungen gezeigt ist, wird theoretisch dreimal soviel AlO₂ ^– als Al³⁺ pro Coulomb hergestellt, welches erklären könnte, dass von der Anode zuwendenden Seite am meisten alkalisch empfindliches Metall aufgelöst wird, und dass von der Kathode zuwendenden Seite eine geringere Menge aufgelöst wird. Diese vorherrschende Produktion von Aluminat führt zu einer geringeren Schlammbildung und einem effektiven Korrosionsschutz der nachfolgenden Wasseranlage.
Die Ausdrücke „Anode" und „Kathode" verweisen auf als Anode bzw. Kathode verbundene, d. h. an den positiven bzw. negativen Pol einer Gleichstromquelle angeschlossene Elektroden. Diese Elektroden können sowohl permanenter und/oder löslicher Art sein. Als permanente Elektrode kann eine Elektrode enthaltend Magnetit, platiniertes Titan, Eisen oder Graphit benutzt werden. Als lösliche Elektrode wird eine Elektrode bevorzugt, die ein oder mehrere unter Aluminium, Zink, Zinn oder Blei ausgewähltes alkalisch empfindliche Metall/Metalle enthält, wobei Aluminium bevorzugt wird. Vorzugsweise wird als Anode eine permanente Elektrode verwendet.
Die alkalisch empfindliches Metall enthaltende Elektrode wird derart ausgewählt, dass sie Aluminium, Zink, Zinn, Blei oder Gemische davon, vorzugsweise Aluminium, enthält.
Als Behälter, der als Kathode verbunden ist, und/oder der mindestens eine Kathode enthält, kann ein solcher verwendet werden, der als ein Teilstrom- oder ein Vollstrombehälter in der Wasseranlage montiert ist, oder ein aus anderen Gründen in der Wasseranlage montierter Behälter, beispielsweise ein Heisswasserbehälter oder ein Drucktank. Der Behälter kann aus jedem geeigneten Material, insbesondere Metall oder Metalllegierungen, beispielsweise eisenhaltiges Metallmaterial sein. Sollte der Behälter aus einem Material sein, oder ganz von einem Material bekleidet sein, das nicht elektrisch leitend ist, enthält der Behälter obligatorisch eine oder mehrere Kathoden. Wenn der Behälter als Kathode verbunden ist, ist dies in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen so aufzufassen, dass, abgesehen davon, dass der Behälter von Wasser durchströmt ist, solche Vorrichtungen vorhanden sind, die mit dem Behälter elektrisch verbunden sind und somit dasselbe Potentiale aufweisen.
Zum Steuern und Konzentrieren der Stromrichtung und zur Gewährleistung einerseits eines besseren voraussagbaren Ergebnisses, andererseits eines verminderten Stromverlustes besteht ein Weg zur Erzielung eines besseren Steuern der Ströme darin, dass die mindestens eine Anode von der mindestens einen im Behälter vorhandenen Kathode durch Aufbringen von zwei Kammern getrennt wird, wobei die Kammern miteinander in Flüssigkeitsverbindung stehen können. Dies kann durch Anbringen einer Trennwand im Behälter, die Ano den von Kathoden trennt, erfolgen. Dadurch erhält man eine erste Kammer mit mindestens einer Kathode und mindestens einer Elektrode, die von der Kathode, die alkalisch empfindliches Metall enthalten könnte, isoliert ist, und eine zweite Kammer mit mindestens einer Anode und mindestens einer Elektrode, die von der alkalisch empfindliches Metall enthaltenden Anode isoliert ist, wobei die von Anode und Kathode isolierten Elektroden in den zwei Kammern verbunden sind und dadurch dasselbe Potentiale erhalten.
Eine andere Möglichkeit für bessere Steuerung der Ströme ist das Trennen der mindestens einen Anode von der mindestens einen Kathode in separaten Behältern. Dabei wird ein erster Behälter als Kathode verbunden und/oder enthält mindestens eine Kathode und mindestens eine von der Kathode elektrisch isolierte Elektrode, und ein zweiter Behälter enthält mindestens eine Anode und mindestens eine von der Anode elektrisch isolierte und alkalisch empfindliches Metall enthaltende Elektrode, wobei die von Anode und Kathode isolierten Elektroden in den beiden Behältern miteinander verbunden sind und somit dasselbe Potentiale erhalten.
Durch Trennung von Anoden und Kathoden in separate Kammern in demselben Behälter oder in separate Behälter wird in der Praxis ein vollständiges Steuern der im Wasser verlaufenden elektrischen Ströme erzielt. Darüber hinaus kann man den elektrischen Strom, der zwischen den von Kathode und Anode isolierten Elektroden verläuft, in den zwei Kammern direkt messen, indem man in die elektrische Verbindung zwischen den Elektroden einen Strommesser einsetzt. Der gemessene Strom gibt direkt die Menge von aufge löstem alkalisch empfindlichen Metall an, und es ist deshalb möglich die Bildung von Ionen alkalisch empfindlichen Metalls zu steuern, indem man die Strommenge, die der Anode und Kathode von der Gleichstromquelle zugeführt wird, ändert, so dass der Korrosionsschutz jederzeit optimal wirksam ist, auch unter veränderlichen Bedingungen, wie etwa geänderte Menge von durchströmtem Wasser in der Wasseranlage, veränderte Wassertemperatur, veränderter pH-Wert des Wassers, etc.
Ein wesentlicher Vorteil bei Benutzung der erfindungsgemässen Vorrichtung mit separaten Kammern oder Behältern besteht darin, dass in den zwei Kammern/Behältern verschiedene Ionen von alkalisch empfindlichen Metall gebildet werden, wenn in beiden Behältern von Kathode und Anode isolierte Elektroden alkalisch empfindlichen Metalls verwendet werden. In der die mindestens eine Kathode enthaltenden Kammer/Behälter wird das positive Ion erzeugt, und in der Kammer/Behälter mit der mindestens einen Anode wird das negative Ion hergestellt. Falls man beispielsweise nur das negative Ion wünscht, kann man es unterlassen die Kathode enthaltende Kammer/den Behälter an die dieselbe Wasseranlage mit der Kammer/Behälter, welche die Anode enthält, anzuschliessen. Alternativ kann in der Kammer/Behälter mit der Kathode eine von der Kathode isolierte permanente Elektrode zustande gebracht werden, die an die Elektrode mit alkalisch empfindlichen Metall in der Kammer/Behälter enthaltend mindestens eine Anode angeschlossen wird. Wird als alkalisch empfindliches Metall Aluminium verwendet, kann man der Wasseranlage das gewünschte Aluminat-Ion zufügen.
Bei Benutzung von zwei Behältern enthaltend Anode bzw. Kathode werden zur Vermeidung von Korrosion und Beeinflussung der elektrochemischen Prozesse die Innenwände dieser Behälter mit elektrisch isolierendem Material ausgekleidet oder bestehen aus einem solchen Material. In diesen Behältern können Kathode und Anode vorteilhaft nahe der Wand von elektrisch isolierendem Material platziert oder in dieser eingebettet sein, und die von Kathode und Anode isolierten Elektroden können in der Mitte des Behälters angeordnet sein mit freiem Flüssigkeitsstrom nach allen Seiten. Dadurch wird gewährleistet, dass der Grossteil des durch den Behälter strömenden Wassers zwischen den isolierten Elektroden und Kathode/Anode passiert, so dass eine gleichmässige Verteilung von Ionen alkalisch empfindlichen Metalls im Wasser erzielt wird und gute Wasserströmungsbedingungen in den Behältern vorhanden sind.
Es wird bevorzugt die erfindungsgemässe Vorrichtung in der Wasseranlage derart zu installieren, dass ein konstanter Teil des vollen Stroms durch die Vorrichtung läuft. Dies erfolgt im allgemeinen durch Anschluss einer Förderpumpe, die eine konstante Durchströmungsmenge sichert. Falls erwünscht, kann die den Anoden und Kathoden zugeführte Menge des Stroms, abhängig von der vollen Strömung, reguliert werden, so dass Ionen von alkalisch empfindlichen Metall abhängig von der verbrauchten Wassermenge freigegeben werden.
Nach Benutzung der erfindungsgemässen Vorrichtung in einiger Zeit kann eine Bildung von Belag auf den Elektroden, insbesondere auf der Kathode, observiert werden. Dieser Belag kann an einer effektiven Benutzung der Vorrichtung hindern und ist deshalb unerwünscht. Überraschend hat es sich erwiesen, dass dieser Belag vermieden oder sogar entfernt werden kann, wenn die Vorrichtung mit wechselnder Polarität betrieben wird, so dass die in einem Zeitraum als Anode bzw. Kathode funktionierenden Elektroden in einem anderen Zeitraum Polarität in Kathode bzw. Anode wechseln. Die Dauer des Zeitraumes, in welchem eine Elektrode Kathode oder Anode ist, wird dem gewünschten Ergebnis entsprechend justiert.
Da, wie früher erwähnt, Bildung von Belag hauptsächlich auf der Kathode festgestellt wurde, kann man zur Erzielung eines effektiven Reinigens der Kathode den von Kathode und Anode isolierten Elektroden ein positives Potentiale auferlegen. Somit erhält die von der Kathode im Kathodenbehälter isolierte Elektrode die gesamte auferlegte Strommenge (berechnet in Coulomb), die der Anode und der isolierten Elektrode im Anodenbehälter auferlegt wird. Diese Methode hat sich zur Beseitigung von selbst harten Belägen auf der Kathode als effektiv erwiesen und kann in Verbindung mit wechselnder Polarität angewandt werden.
In einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung wird als Kathode verbundener erster Behälter ein kathodisch geschützter Heisswasserbehälter benutzt, d. h. ein Heisswasserbehälter, der als Kathode verbunden ist und mit mindestens einer Anode versehen ist. Als zweiter Behälter wird vorzugsweise ein solcher verwendet, der auf der Innenseite mit einem elektrisch isolierenden Material ausgekleidet ist oder aus einem solchen Material besteht, und welcher Behälter mindestes eine Anode enthält, die im Verhältnis zu mindestens einer alkalisch empfindliches Metall enthaltenden und von der Anode isolierten Elektrode derart angeordnet ist, dass zumindest ein Teil des durch den Behälter strömenden Wassers dazwischen passiert, wobei die Elektroden im Heisswasserbehälter und die elektrisch isolierten Elektroden in dem anderen Behälter elektrisch verbunden sind. Die Elektrode im Heisswasserbehälter kann entweder löslich sein, d. h. alkalisch empfindliches Metall, vorzugsweise Aluminium, enthalten, oder nicht-löslich sein. Ist die Elektrode löslich, werden positive Ionen alkalisch empfindlichen Metalls freigegeben, die lokal im Heisswasserbehälter eine mögliche korrosionsschützende Wirkung aufweisen. Ist die Elektrode permanent, erhält man den bekannten kathodischen Schutz.
Der Vorteil bei der vorerwähnten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist vor allem, dass durch Erzeugung der geeigneten negativen Ionen alkalisch empfindlichen Metalls sowohl für den Korrosionsschutz eines Heisswasserbehälters in einer Wasseranlage als für den Korrosionsschutz der nachfolgenden Wasseranlage derselbe elektrische Stromkreis benutzt werden kann. Ferner kann eine grosse Anzahl vorhandener Wasseranlagen mit kathodisch geschützten Heisswasserbehältern ausgebaut werden, indem man entweder einen anderen Behälter erwähnter Art auf dem Heisswasserbehälter montiert oder einen solchen zusätzlichen Behälter in der nachfolgenden Wasseranlage bereitstellt.
Nach Benutzen der in der Ausführungsform beschriebenen Vorrichtung in einem gewissen Zeitraum kann in dem anderen Behälter mit der mindestens einen Anode die Bildung von Niederschlag vorkommen. Mit Hinblick auf Vermeidung oder Entfernung der Ablagerungen ist es vorteilhaft die Polarität der mindestens einen Anode im Behälter zu wechseln, so dass die in einem Zeitraum als Anode wirkende Elektrode in einem anderen Zeitraum die Polarität in Kathode wechselt. Vorzugsweise wird das kathodische Potentiale des Heisswasserbehälters und das Potentiale der mindestens einen Elektrode im Heisswasserbehälter unter dem Wechseln der Polarität der Anode beibehalten, um Korrosion des Heisswasserbehälters zu verhindern.
Die Erfindung wird nachstehend unter Hinweis auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert, in welchen Zeichnungen 1-6 nicht ein Teil der Erfindung darstellen.
1 zeigt einen senkrechten Querschnitt einer Vorrichtung, in welcher der Behälter als Kathode benutzt wird,
2 ist die in 1 gezeigte Vorrichtung in waagrechtem Querschnitt,
3 zeigt einen waagrechten Querschnitt einer Einrichtung zum Einsetzen in einen bereits vorhandenen Behälter in der Wasseranlage,
4 ist ein senkrechter Querschnitt der in 3 gezeigten Einrichtung,
5 zeigt einen senkrechten Querschnitt eines Behälters aus elektrisch nicht-leitendem Material, in welchem eine elektrisch isolierte Elektrode enthaltend alkalisch empfindliches Metall zwischen einer Anode und einer Kathode im Behälter angeordnet ist,
6 zeigt die in 5 dargestellte Vorrichtung in waagrechtem Querschnitt,
7 ist eine gebrochene Perspektivzeichnung einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung, in der Anode und Kathode durch eine in demselben Behälter angeordnete Zwischenwand getrennt sind,
8 zeigt einen schematischen Querschnitt einer alternativen Ausführungsform, bei welcher Anode und Kathode in zwei separaten Behältern angeordnet sind,
9 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Ausführungsform, bei welcher ein Behälter in einer Wasseranlage mit einem kathodisch geschützen Heisswasserbehälter vorgesehen ist,
10 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Ausführungsform, bei welcher ein Anodenbehälter auf einem Heisswasserbehälter mit Kathodenschutz montiert ist.
In der in 1 gezeigten Vorrichtung wird das Wasser durch einen Einlass 2 in einen Behälter 1 eingeleitet. Der Behälter umfasst eine permanente Anode 3 und zwei alkalisch empfindliches Metall, insbesondere Aluminium, enthaltende Elektroden 4. Die Elektroden 4 sind mit einem Isoliermaterial 6 vom Behälter elektrisch isoliert. Das Wasser wird über einen Auslass 5 abgeleitet. Der Behälter 1 ist als Kathode elektrisch verbunden, und die Anode 3 ist als Anode verbunden. Auf der Zeichnung ist die Stromrichtung, die von der Anode durch das alkalisch empfindliche Metall zu der Kathode verläuft, durch Pfeile angezeigt.
2 zeigt die in 1 dargestellte Vorrichtung von oben. Um zu verhindern, dass der Strom rund um das alkalisch empfindliche Metall 4 läuft, sind zwei der Wände des Behälters mit einem elek trisch isolierenden Material 7 bekleidet.
3 zeigt eine Vorrichtung, bei welcher eine Einrichtung in einen bereits vorhandenen Behälter eingesetzt wird. Die Einrichtung besteht aus zwei Stücken von Flacheisen 9, die auf der Innenseite des Behälters 1 angeschweisst sind, wobei zwischen den zwei Stücken von Flacheisen 9 der Reihe nach Aluminium-Material, Anode und Aluminium-Material angeordnet sind. Die zwei Stücke von Aluminium-Material sind durch eine elektrisch isolierte Platte 8, auf welcher sie montiert sind, von sowohl Kathode als Anode elektrisch isoliert.
4 zeigt eine mögliche Anbringung der in 3 aufgezeigten Einrichtungen in einem Heisswasserbehälter.
5 beschreibt eine Vorrichtung, in welcher das Wasser durch den Einlass 2 in einen Behälter 1 geleitet wird. Der Behälter besteht aus einem isolierenden Material. Der Behälter enthält eine zwischen einer permanenten Anode 3 und einer permanenten Kathode 10 angeordnete Aluminium-Elektrode 4. Die Elektrode 4 ist durch ein Isoliermaterial 6 vom Behälter elektrisch isoliert. Die Anode 3 und die Kathode 10 sind an eine Gleichstromquelle angeschlossen.
In 6 ist die in 5 dargestellte Vorrichtung in waagrechtem Querschnitt gezeigt.
7 zeigt eine Vorrichtung, bei welcher ein Behälter 1 durch eine Trennwand 11 in eine Kathodenkammer 12 und eine Anodenkammer 13 eingeteilt ist. Die Kathodenkammer 12 ist mit einer spiralenförmigen Kathode 10 versehen, die an einen negativen Pol auf einer nicht gezeigten Gleichstromquelle angeschlossen ist. Die Kathode 10 ist rund um eine Aluminium-Elektrode 4 angeordnet, ohne mit dieser in Berührung zu kommen, und die Aluminium-Elektrode ist. vom Behälter durch ein Isoliermaterial 6 isoliert. Die Anodenkammer ist auf dieselbe Weise wie die Kathodenkammer aufgebaut, wobei anstelle einer Kathode eine Anode 3 vorgesehen ist. Die zwei Aluminium-Elektroden 4 in der Anodenkammer und in der Kathodenkammer sind elektrisch verbunden.
Während des Betriebes kann, falls erwünscht, die Polarität ständig oder nach Bedarf gewechselt werden, so dass die in einer Zeitspanne als Anode bzw. Kathode fungierenden Elektroden in einer anderen Zeitspanne die Polarität auf Kathode bzw. Anode wechseln. Ausserdem könnte es erwünscht sein, ständig oder nach Bedarf, gegebenenfalls bei Betrieb mit wechselnder Polarität den Aluminium-Elektroden 4 eine positive Spannung zu verleihen, um Beläge zu verhindern oder zu beseitigen.
In 7 ist die Trennwand derart angeordnet, dass die zwei Kammern in Flüssigkeitskommunikation stehen. Dies ist jedoch keine Bedingung, da in den einzelnen Kammern unabhängig Aluminium-Ionen erzeugt werden, was bedeutet, dass die einzelnen Kammern mit separaten Wasseranlagen verbunden werden können oder an dieselbe Wasseranlage an verschiedenen Stellen angeschlossen werden können.
8 beschreibt eine in zwei Behälter, einen Kathodenbehälter 14 und einen Anodenbehälter 15, eingeteilte Vorrichtung. Der Kathodenbehälter 14 ist mit einer spiralenförmigen Kathode 10 versehen, die an einen negativen Pol einer nicht gezeigten Gleichstromquelle angeschlossen ist. Die Kathode 10 ist rund um eine Aluminium-Elektrode 4 platziert, ohne mit dieser in Berührung zu kommen, und die Aluminium-Elektrode ist durch ein Isoliermaterial 6 vom Kathodenbehälter 14 isoliert. Der Anodenbehälter 15 ist auf dieselbe Weise wie der Kathodenbehälter aufgebaut, wobei anstelle einer Kathode eine Anode 3 vorgesehen ist. Die zwei Aluminium-Elektroden im Anodenbehälter sind elektrisch verbunden.
Während des Betriebes kann, falls erwünscht, die Polarität ständig oder nach Bedarf gewechselt werden, so dass die in einer Zeitspanne als Anode bzw. Kathode funktionierenden Elektroden in einer anderen Zeitspanne die Polarität auf Kathode bzw. Anode wechseln. Ausserdem könnte es erwünscht sein, ständig oder nach Bedarf, gegebenenfalls bei Betrieb unter wechselnder Polarität den Aluminium-Elektroden 4 eine positive Spannung zu verleihen, um Belägen vorzubeugen oder diese zu beseitigen.
8 zeigt die beiden Behälter in gegenseitiger Flüssigkeitskommunikation. Dies ist jedoch keine Bedingung, da in den einzelnen Behältern unabhängig Aluminium-Ionen erzeugt werden, was bedeutet, dass die einzelnen Behälter mit separaten Wasseranlagen verbunden werden können oder an dieselbe Wasseranlage an verschiedenen Stellen angeschlossen werden können.
In 9 wird ein Heisswasserbehälter 17 als Kathode benutzt, wobei der Heisswasserbehälter 17 an den negativen Pol einer Gleichstromquelle angeschlossen ist. In derselben Wasseranlage ist ein Anodenbehälter 15 vorgesehen, der eine an den positiven Pol einer Gleichstromquelle angeschlossene spiralenförmige Anode 3 enthält, welche Anode rund um eine durch Isoliermaterial 6 vom Anodenbehälter 15 isolierte Aluminium-Elektrode 4 angeordnet ist. Die Aluminium-Elektrode 4 ist mit einer im Heisswasserbehälter 17 angeordneten anderen Aluminium-Elektrode 16 elektrisch verbunden. Der Anodenbehälter wird durch die Pumpe 18 mit einer konstanten Durchflussmenge versorgt.
Im Anodenbehälter werden zum Schutz der Wasseranlage Aluminat-Ionen erzeugt, und im Heisswasserbehälter werden positive Aluminium-Ionen erzeugt, von denen man annimmt, dass sie Inhibitoren gegenüber örtlicher Korrosion des Heisswasserbehälters darstellen. Sollte eine lösliche Aluminium-Elektrode im Behälter Anlass zu grosser Schlammbildung geben, kann alternativ eine nicht-lösliche Elektrode verwendet werden.
Bei Bildung von Belägen kann, falls erwünscht, unter dem Betrieb die Polarität der Anode gewechselt werden. Ein solcher Wechsel der Polarität kann beispielsweise periodisch oder nach Bedarf vorgenommen werden. Falls ein Wechseln der Polarität der Anode vorgenommen wird, muss das Innere des Anodenbehälters mit einem elektrisch inerten Material ausgekleidet sein oder im wesentlichen aus einem solchen Material, d. h. elektrisch isolierendem Material bestehen, um Korrosion des Behälters zu verhindern.
Ungeachtet des Wechselns von Polarität im Anodenbehälter muss gesichert werden, dass das Potentiale des Heisswasserbehälters kathodisch verbleibt, da andernfalls Korrosion des Heisswasserbehälters eintrifft. Ferner ist zu sichern, dass die Elektrode 16 ihre Fähigkeit als Anode beibehält, so dass der Heisswasserbehälter fortwährend kathodisch geschützt ist. Dies kann man z. B. durch zweckmässige Ausgestal tung der Elektronik in der Steuereinheit, die normalerweise die Gleichstromquelle ist, erzielen.
10 zeigt eine Ausführungsform, in welcher ein Anodenbehälter 15 auf einem bereits vorhandenen kathodisch geschützten Heisswasserbehälter 17 einer Wasseranlage montiert worden ist. Eine Aluminium-Elektrode 4 im Anodenbehälter ist mit einer permanenten Elektrode 19 elektrisch verbunden, welche dadurch die Eigenschaft einer Anode erhält. Bei dieser Ausgestaltung der erfindungsgemässen Vorrichtung werden der Wasseranlage Aluminat-Ionen vom Anodenbehälter zugeführt, gleichzeitig damit, dass der Heisswasserbehälter fortwährend gegen Korrosion geschützt ist.
Gleich der in 9 gezeigten Ausführungsform kann, falls erwünscht, die Polarität der Anode gewechselt werden. Jedoch ist zu sichern, dass der Heisswasserbehälter gleichzeitig kathodisch geschützt verbleibt.

Claims

Vorrichtung für den Korrosionsschutz einer Wasseranlage, umfassend einen ganz oder teilweise von Wasser durchströmten Behälter, der mindestens eine Kathode (10) enthält, welche Vorrichtung mit mindestens einer Anode (3) versehen ist, wobei Kathode und Anode an eine Gleichstromquelle angeschlossen sind, und die mindestens eine Anode in demselben Behälter wie die mindestens eine Kathode angeordnet ist, und der Behälter in zwei Kammern eingeteilt ist, wobei die erste Kammer (12) mindestens eine Kathode (10) und mindestens eine von der Kathode elektrisch isolierte Elektrode (4) enthält, und die zweite Kammer (13) mindestens eine Anode (3) und mindestens eine von der Anode elektrisch isolierte, unter Aluminium, Zink, Zinn, Blei oder Gemischen davon ausgewählte, alkalisch empfindliches Metall enthaltende Elektrode (4) umfasst, und die von Kathode und Anode isolierten Elektroden in den zwei Kammern elektrisch verbunden und derart angeordnet sind, dass zumindest ein Teil des elektrischen Stroms, der im Wasser von der Anode zu der Kathode geleitet wird, durch die alkaliempfindliches Metall enthaltende Elektrode gezwungen wird.
Vorrichtung für den Korrosionsschutz einer Wasseranlage, umfassend zwei Behälter, wobei der erste ganz oder teilweise von Wasser durchströmte Behälter (14, 17) als Kathode verbunden ist und/oder mindestens eine Kathode umfasst, und mindestens eine von der Kathode elektrisch isolierte Elektrode (4, 16, 19) umfasst, und der zweite Behälter (15) mindestens eine Anode und mindestens eine von der Anode elektrisch isolierte, unter Aluminium, Zink, Zinn, Blei oder Mischungen davon ausgewählte alkalisch empfindliches Metall enthaltende Elektrode umfasst, wobei Kathode und Anode an eine Gleichstromquelle angeschlossen sind, und die von Kathode und Anode in den zwei Behältern isolierten Elektroden elektrisch verbunden und derart angeordnet sind, dass zumindest ein Teil des elektrischen Stroms, der im Wasser von der Anode zu der Kathode geleitet wird, durch die alkalisch empfindliches Metall enthaltende Elektrode gezwungen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wonach die Innenwand beider Behälter mit einem elektrisch isolierendem Material ausgekleidet ist oder hauptsächlich aus einem solchen Material besteht, wobei mindestens eine Kathode in dem ersten Behälter gegenüber mindestens einer alkalisch empfindliches Metall umfassenden Elektrode derart platziert ist, dass zumindest ein Teil des durch den Behälter strömenden Wassers zwischen diesen passiert, und mindestens eine Anode in dem zweiten Behälter gegenüber mindestens einer anderen ein alkalisch empfindliches Metall enthaltenden Elektrode derart angeordnet ist, dass zumindest ein Teil des durch den Behälter strömenden Wassers dazwischen passiert, wobei die von Anode und Kathode isolierten und alkalisch empfindliches Metall enthaltenden Elektroden elektrisch verbunden sind.
Verfahren zur Bedienung einer Vorrichtung nach Anspruch 1–3, wonach diese Vorrichtung mit wechselnder Polarität betrieben wird, derart, dass die Elektroden, die als Anode bzw. Kathode arbeiten, in einer Zeitspanne Polarität in Kathode und in einer anderen Zeitspanne Polarität in Anode wechseln.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wonach der er ste Behälter (17) als Kathode verbunden ist und mindestens eine elektrisch isolierte Elektrode (16, 19), die entweder alkalisch empfindliches Metall enthält oder unlöslich ist, umfasst, und der zweite Behälter (15) auf der Innenwand mit einem elektrisch isolierenden Material ausgekleidet ist oder hauptsächlich aus einem solchen Material besteht, wobei der zweite Behälter mindestens eine Anode (3) umfasst, die gegenüber der mindestens einen isolierten, alkalisch empfindliches Metall enthaltenden Elektrode (4) derart platziert ist, dass zumindest ein Teil des durch den Behälter strömenden Wassers dazwischen passiert, und die von Kathode und Anode in den zwei Behältern elektrisch isolierten Elektroden elektrisch verbunden sind.
Verfahren zur Bedienung einer Vorrichtung nach Anspruch 5, wonach die Polarität der mindestens einen Anode in dem zweiten Behälter wechseln kann, so dass die Elektrode in diesem Behälter, die in einer Zeitspanne als Anode betrieben wird, in einer anderen Zeitspanne die Polarität in Kathode wechselt.