DE9409401U1 - Anode - Google Patents

Description

SABi Steuerungsanlagen Birka GmbH GM 1296

*3. Juni TO

ANODE

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anode gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.

Es sind sogenannte normale Anoden und auch Signalanoden bekannt geworden, die in erster Linie dazu dienen, bei einem aus Stahl hergestellten Warmwasserspeicher, der auf seiner Innenseite mit einer Emaillierung versehen ist, Korrosionserscheinungen zu verhindern. Dazu besteht die Anode aus einem Anodenkörper aus Magnesium, oder einer Magnesiumlegierung, die unedler istals der bei Fehlstellen der Emaille zu Tage tretende eisenhaltige Innenmantel, so daß die Anode in Lösung geht und dadurch den Mantel vor Korrosion schützt.

Die eben erwähnten Signalanoden weisen eine Anzeige auf, die für den Verbraucher bzw. Betreiber des Behälters deutlich machen sollen, daß der Anodenkörper verbraucht ist und daß die Anode gewechselt werden muß. Alle Anoden weisen einen Kopf auf, mit dem sie entweder unmittelbar an der Behälterwandung befestigt sind, oder über ein anderes Teil indirekt mit der Behälterwandung verbunden sind. Die Schwierigkeit besteht darin, Anodenkopf und Anodenkörper einerseits dauerhaft, andererseits auch preiswert miteinander zu verbinden. Bekannte Möglichkeiten, dies über Gewinde zu tun, scheiden daher aus, da sie sowohl Gewindeschneidvorgänge am Kopf wie auch solche am Anodenkörper voraussetzen .

Die Lösung der eben geschilderten Aufgabe geschieht durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruchs.

Durch diese - an sich bekannte - Reibschweißverbindung gelingt es, den Anodenkörper dauerhaft und nahezu unlösbar mit dem Anodenkopf zu verbinden. Es ist nämlich möglich, in einer Ausnehmung im Anodenkopf eine Hinterschneidung einzubringen, die im Zuge des Reibschweißvorganges vom Anodenkörpermaterial ausgefüllt wird, so daß diese Hinterschneidung und der Vorsprung des Anodenkörpers die Verbindung nahezu untrennbar macht.

Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Anode gehen aus den abhängigen Ansprüchen hertfor.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren 1 bis 7 der Zeichnungen näher erläutert, wobei

die Figur 1 einen elektrisch beheitzten Warmwasserspeicher, die Figur 2 eine erste Ausführungsform der Anode, die Figur 3 eine zweite Ausführungsform der Anode,

die Figur 4 eine dritte Ausführungsform der Anode in Schnittdarstel1ung,

Figur 5 eine Variante der Erfindung in einer Schnittdarstellung,

Figur 6 eine weitere Variante der Erfindung in einer Schnittdarstel1ung und

Figur 7 eine dritte Variante der Erfindung in einer Halbschnittdarstellung erläutert.

In allen sieben Figuren bedeuten gleiche Bez-ugszeichen jeweils die gleichen Einzelheiten.

Der Warmwasserspeicher 1 weist einen aus Stahl hergestellten Wasserbehälter 2 auf, der an seiner Innenseite 3 mit einer Email oder Lackschicht 4 versehen ist. Der Letztere erstreckt sich über die gesamte Innenoberfläche der Innenseite 3. Ein Innenraum 5 des Speicherbehälters 2 ist mit Wasser vollständig gefüllt. Der Wasserbehälter 2 ist an seiner Außenseite 6 von einer Isolierung vollflächig abgedeckt, die wiederum an ihrer Außenseite 8 von einem Gehäuse 9 umgeben ist. Das Gehäuse 9 weist an seiner Unterseite 10 Füße 11 auf, mit der der Speicher auf einem Boden aufsteht. Es gibt auch wandhängende Speicher, dann entfallen die Füße. Die Behälter können in einer Größe von 5 - 300 Liter ausgeführt sein.

Im unteren Bereich 12 des Wasserbehälters 2 ist ein elektrischer Heizkörper 13 angeordnet, der über Zuleitungen 14 und 15 von einer nicht dargestellten elektrischen Spannungsquelle versorgbar ist.

Statt eines elektrisch beheizten Heizkörpers könnte auch zur indirekten Beheizung des Speichers von einem Kessel eine wasserführende Rohrschlange vorgesehen sein, weiterhin wäre es möglich, in den untersten Bereich des Speichers eine Brennkammer vorzusehen die von einem Gas - oder Ölbrenner unmittelbar beheizt wäre.

In den Innenraum 5 des Speicherbehälters ragt ein Kaltwassereinlaufrohr 16, warmes Wasser wird dem Speicherbehälter über ein Warmwasserauslaufrohr 17 entnommen. Das Kaitwassereinlaufrohr reicht bis in den untersten Bereich 12 des Speicherbehälters.

Weiterhin ragt in den Innenraum 5 des Wasserbehälters eine Anode 18, die über einen Anodenkopf 19 durch die, mit einer Öffnung versehene Wand des Speicherbehälters 2, hindurchgeschraubt ist. Nach dem Ausführungsbeispiel geschieht die Einführung der Anode von oben in den Speicher, sie kann allerdings von der Seite oder auch von unten geschehen. Der Anodenkörper 18 ist normalerweise als zylindrischer, langer Körper ausgebildet, eine andere Querschnittsform wäre möglich, auch die Ausbildung als sogenannte Kettenanode, bei der einzelne Körper an einem Stahlseil hängen und so die Anode bilden. Der Vorteil der Kettenanode ist ihre Flexibilität, falls nämlich oberhalb des Speichers, ohne großen Abstand zu lassen, eine Geschoßdecke vorgesehen ist, so daß man eine relativ lange Anode nicht ohne weiteres in den Speicher von oben oder von der Seite einbringen kann.

An der Außenseite des Gehäuses 9 ist eine Anzeige 20 über den Verbrauchszustand der Anode angeordnet, auch eine Fernanzeige über elektrische, mechanische oder hydraulische Verbindungen ist möglich.

Die eigentliche Anode geht im Rahmen eines ersten Ausführungsbeispiels aus der Fig. 2 hervor. Der Anodenkörper 18 besteht aus reinem Magnesium, reinem Aluminium, einer Legierung zwischen beiden oder einer Legierung, die neben den beiden Metallen auch andere Stoffe aufweist. Der Anodenkörper kann auf seinem Mantel von einem Überzug 21 umgeben sein. Dieser Überzug besteht aus einer wasserundurchlässigen Schicht, beispielsweise Kunststoff, und ragt über den untersten Bereich 22 des Anodenkopfes 19 etwa 20 bis 60mm hinaus. Es handelt sich um einen Kunststoffschlauch, der auf den Anodenkörper einfach aufgeschoben ist.

Der Anodenkopf ist als Hohlzylinderkörper ausgebildet und besteht aus Stahl. Er weist ein Außengewinde 23 auf, mit dem die gesamte Anode in eine entsprechende Öffnung des Wasserbehälters 2 unmittelbar, oder über ein dort angeordnetes Teil, z.B. den Deckel einer Reinigungsöffnung, mittelbar, eingeschraubt ist. Der Anodenkopf könnte auch aus einem anderen elektrisch leitenden Metall bestehen.

Eine Fertigung des Anodenkopfes aus Kunststoff oder einem elek-

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trisch isolierenden Material wäre möglich, wenn man für eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Anodenkörper 18 und Wasserbehälter 2 sorgen würde.

Auf der, dem untersten Bereich 22 des Kopfes abgewandten Stirnseite 24, ist ein Sechskant 25 angeordnet, der dazu dient, den Anodenkopf sicher in den Behälter einzuschrauben.

Der Anodenkörper kann entweder aus Vollmaterial bestehen, oder er weist einen zentrischen mittleren Kanal 26 auf, der mit einer Stahlseele ausgefüllt sein kann. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist keine Stahlseele vorhanden, bei den anderen Ausführungsbeispielen findet sich eine Stahlseele 27. Diese dient dazu, bei Bruch oder korrosivem Abfraß des Anodenkörpers dessen unterste Bereiche am Restkörper zu halten.

In den untersten Bereich 22 des Anodenkopfes ist ein Sackloch zentrisch eingebracht, das an seinem Boden 29, der Stirnseite zugewandt, eine ringförmige Erweiterung 30 aufweist. Diese Erweiterung dient als Hinterschneidung für einen Kopfansatz 31 des Anodenkörpers 18, der in das Sackloch 28 hineinragt. Anodenkörper 18 und Anodenkopf 19 sind über eine Reibschweißverbindung an der gesamten Oberfläche des Sacklochs 28 miteinander verbunden. Es besteht auch die Möglichkeit, die Reibschweißverbindung nur am Boden 29 vorzusehen. Wichtig ist, daß der Kopfansatz 31 des Anodenkörpers 18 mit einer Art Pilz die Hinterschneidung 30 ausfülIt.

Die Stirnseite 24 des Kopfes 19 ist mit einer zentralen Öffnung 32 versehen, die mit dem Sackloch 28 über einen Kanal 33 in Verbindung steht. Durch die zentrale Öffnung 32 und den Kanal 33, sowie eine zentrale Bohrung 34, die den KOpfansatz 31 und einen Teil des Anodenkörpers 18 durchsetzt, ragt gleitend ein Stempel 35. Dessen Fußfläche 36 liegt am Ende 37 der Bohrung 34 an. Das Ende 37 der Bohrung 34 liegt tiefer als der oberste Bereich des Anodenkopfes 19. Anders formuliert, die Bohrung 34 und damit der unterste Bereich des Stempels 35 ragen weiter in den Anodenkörper 18 hinein, als der unterste Bereich 22 den Kopfansatz 31 aufnimmt.

Andererseits sollte der Überzug 21 das Ende 37 der Bohrung 34 überdecken.

Auf der, der Fußfläche 36 abgewandten Seite des Stempels 35, weist dieser eine Stufenbohrung 38 auf, die eine relativ starke Druckfeder 39 aufnimmt. Diese stützt sich an der Stufe 40 einerseits, an einer Innenseite 41 einer Kappe 42 andererseits ab. Die Druckfeder drückt den Stempel gegen das Ende 37 der Bohrung 34. Der Stempel 35 ist insgesamt hohl ausgebildet, er könnte in dem Bereich zwischen Feder und Fußpunkt 36 auch aus Vollmaterial bestehen. Es bestünde die Möglichkeit, die Innendurchmesser der Feder 39 größer zu wählen, als den Außendurchmesser des Stempels,

um die Feder an einem Außenansatz des Stempels angreifen zu lassen.

Die Kappe 42 ist an ihrem der Innenseite 41 abgewandten Bereich mit einem Außengewinde 43 versehen, das in einem Innengewinde der zentralen öffnung 32 verschraubt ist. Zur Wasserdichtigkeit ist eine Dichtung 44 zwischengelegt. Die Kappe 42 besteht aus durchsichtigem Kunststoff und weist ein Sichtfenster 45 auf. Durch das Sichtfenster 45 ist der oberste Bereich 46 des Stempels 35 sichtbar. Dieser Stempel ist im obersten Bereich 46 mit einer Signalfarbe versehen, im unteren Bereich mit einer davon abweichenden Farbe.

Die Kappe 42 könnte auch aus Metall bestehen, müßte aber dann ein Fenstereinsatz 45 aufweisen. Es wäre auch möglich, die Kappe teilweise aus Metall, teilweise aus Kunststoff herzustellen, wenn dies als Widerlager für die relativ starke Feder 39 notwendig ist.

Die Funktion der Signalanode ist wie folgt:

Zehrt sich der Anodenkörper 18 auf, so erreicht diese Aufzehrung irgendwann das Ende 37 der Bohrung 34. Die relativ starke Feder 39 drückt dann den Stempel 35 nach unten und drückt hierbei eventuell den Rest des Anodenkörpers ab, der dann an der Seele möglicherweise hängt. Damit rutscht der oberste farbige Bereich 46 des Stempels in den Bereich des Sichtfensters 45 und gibt dem Betreiber des Warmwasserspeichers das Signal, die Anode zu wechseln.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist zunächst einmal im Kanal 26 die bereits erwähnte Stahlseele 27 vorhanden. Im Zuge des Erste! lens der Reibschweißverbindung zwischen dem Kopfansatz 31 und der Bodenfläche 29 des Sacklochs 28 findet auch eine Reibschweißverbindung zwischen dem Ende der Stahlseele 27 und dem Boden 29 statt.

Der wesentliche Unterschied zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel liegt darin, daß kein zentraler Kanal 34, sondern ein exzentrischer Kanal 47 vorgesehen ist, der den Stempel 45 aufnimmt. Damit ist auch die Kappe 42 exzentrisch im Kopf 19 angeordnet. Die Funktion ist ansonsten gleich, der Vorteil des exzentrischen Kanals liegt darin, daß bei der Bearbeitung nicht die Stahlseele ausgebohrt werden muß.

Der Überzug 21 kann, muß aber nicht vorhanden sein. Die Tiefe des exzentrischen Kanals 47 überragt den untersten Bereich 22 des Kopfes 19.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 sind zwei exzentrische Kanäle 47 vorgesehen, in die zwei Füße 48 des Stempels 35 hineinragen. Diese gehen von einem Mittelteil 49 aus, an den sich wieder der oberste Bereich 46 des Stempels anschließt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ergibt sich entgegen dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 die Möglichkeit, den Anodenkopf als Drehteil auszubilden, da die Exzentrizität im Bereich der Stirnseite 24 fehlt. Die Seele 27 ist wieder mit dem Boden reibverschweißt.

Abweichend von den eben geschilderten Ausführungsbeispielen nach Fig.2 und 4 wäre es auch möglich, auf die Anzeige 20 bei der Anode zu verzichten. Dann würde die Stirnseite 24 des Anodenkopfes 19 die Bohrung 32 nicht aufweisen und wäre an der Stirnseite 24 voll geschlossen. Gleichzeitig könnten der Kanal 34 oder die Kanäle 47 im Anodenkörper 18 entfallen.

Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 5 ist in den Anodenkopf eine Bohrung 50 eingearbeitet, die in einer Stufe 51 endet. Auf dieser Stufe 51 ruht ein Hut 52 auf, der als Hohlzylinderkörper gestaltet ist. Der Innenraum 53 des Hutes nimmt die Druckfeder 39 auf, die sich einerseits an der Stufe 51 und andererseits am Dach 54 des umgekehrten Hutes abstützt. Das Dach 54 des Hutes ist von Köpfen 55 und 56 der Stempel durchgriffen. Die Stempel 35 weisen an ihren den Köpfen 55 und 56 abgewandten Enden 57 und 58 Außengewinde auf, die in den Anodenkörper 18 eingeschraubt sind. Somit kann die Feder bei intakter Anode nicht ausweichen und ruht zusammengedrückt im Innenraum 53 des Hutes 52.

Der obere Bereich des Anodenkopfes 19 ist mit einem Außengewinde 59 versehen, um das eine überwurfmutter 60 geschraubt wird. Mit dieser Überwurfmutter ist unter Zwischenlage einer Dichtung 61 die Kappe 20 am Anodenkopf befestigt. Die Kappe ist insgesamt durchsichtig gestaltet, mindestens ist sie im Bereich des Mantels 62 durchsichtig, der obenliegende Boden 63 muß nicht durchsichtig sein. Ist die Anode verbraucht, so zieht die Druckfeder 39 die Stempel 35 aus den dann zerstörten Gewindeverbindungen heraus und drückt den an seinem Außenmantel farbig gekennzeichneten Hut 52 in den Innenraum 64 der Kappe 20. Damit kann der Benutzer des Gerätes feststellen, daß die Anode verbraucht i st.

Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 6 ist statt der zwei Löcher im Anodenkörper ein einziges Loch 34 vorgesehen, durch das ein einziger Zuganker 35 greift. Dieser ist mit dem Anodenkörper verschraubt. Die Kappe 20 ist nicht wie beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 5 durch eine Überwurfmutter mit dem Anodenkopf verbunden, sondern ist wie beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig.2 in ein Sackloch 32 im Anodenkopf eingeschraubt. Die Feder stützt sich wieder wie beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig.5 zwischen der Stufe 51 und einer Axialfläche 65 des Hutes 52 ab.

Verbraucht sich die Anode, so drückt die Druckfeder 39 den Hut nach oben in den Innenraum 64 wie beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 5.

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Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig.7 ist der Anodenkörper 18 zweigeteilt. Er besteht aus dem eigentlichen Anodenkörper 66, der an seinem, dem Anodenkopf zugewandten Ende nach Art eines Kegels 67 abgeschrägt ist. Dieser Kegel 67 ist von einem Hohlkegel 68 eines HiIfskörpers 73 umfaßt.Er endet mit einer Kegelstumpfstirnflache 69, die innerhalb einer gleichfalls konischen Bohrung 70 im Hilfskörper 73 gelagert ist. Der Hilfskörper 73 ist im eigentlichen Anodenkopf durch die bereits erwähnte Reibschweißung gelagert und befestigt. Es besteht ein Hohlraum 71 zwischen der Stirnfläche 69 und einer Stufe 72 im inneren des HiIfskörpers 73.

Der obere anzeigende Teil der Signal anode kann nach einem der Ausführungsbeispiele der Figuren 5 oder 6 gestaltet sein. Im Fall des Verbrauchs der Anode werden vom Zuganker 35 die Reste des Anodenkörpers 66 in den Hohlraum 71 von der Druckfeder 39 über Hut 52 und Zuganker 35 hineingezogen, der Hilfskörper 73 bleibt hiervon unberührt. Die Anode muß gewechselt werden, was hier besonders einfach geschehen kann, weil nur der eigentliche Anodenkörper 66 ausgetauscht werden muß, der gesamte Kopf 19 einschließlich des HiIfskörpers 73 bleibt hiervon unberührt.

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Claims (11)

Q SABI Steuerungsanlagen Birka GmBH GM 1296 ^3, Juni TO Ansprüche

1. Anode zum Einsatz in einem wasserführenden Behälter, mit einer eisenhaltigen Wand, der zur Verhinderung dessen Korrosion innen mit einer Schutzschicht versehen ist, die einen Anodenkörper aus einem Erdalkalimetall oder einer erdalkaiimetal1-Legierung sowie einem mit ihm wasserdicht verbundenen Anodenkopf aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Anodenkopf ( 19 ) und dem Anodenkörper( 18 ) eine Reibschweißverbindung vorgesehen ist.

2. Anode nach Anspruch 1 mit einer Stahlseele( 27 ) im Anodenkörper( 18 ), dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlseele( 27 ) mittels der gleichen Reibschweißverbindung am Anodenkopf( 18 ) befestigt ist.

3. Anode nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Anzeige( 20 ) für den Verbrauch des Anodenkörpers( 18 ), dadurch gekennzeichnet, daß im Anodenkopf( 19 ) ein, durch eine Feder( 39 ) belasteter Stempel( 35 ) gelagert ist, dessen Ende( 36 ) in einer AusnehmungC 43,47 ) im Anodenkörper( 18 ) gelagert ist.

4. Anode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der AusnehmungC 47 ) größer gehalten ist, als die Länge des Anodenkopfes( 19 ).

5. Anode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der im Anodenkopf( 19 ) überragende Bereiche 46 ) des Stempels( 35 ) mit einer Markierung versehen ist und das dieser Bereich des Stempels von einer Kappe( 42 ) abgedeckt ist, die ein Sichtfenster( 45 ) aufweist.

6. Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel

( 35 ) ein oder mehrere exzentrisch bezüglich des Anodenkörpers ( 18 ) angeordnete Füße( 47 ) aufweist.

7. Anode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Anodenkopf( 19 ) ein Sackloch( 28 ), mit einer Rille( 30 ) im Bereich des BodensC 29 ) des Sacklochs vorgesehen ist, und daß der im Sackloch( 28 ) aufgenommene Kopfansatz( 31 ) des Anodenkörpers( 18 ) diese Rille im Zuge der Reibschweißverbindung ausfülIt.

8. Anode nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem mit einer Stahlseele( 27 ) versehenen AnodenkörperC 8 ) das Ende der Stahlseele im Zuge der gleichen Reibschweißverbindung mit dem Boden( 29 ) des Anodenkopfes( 19 ) verbunden ist.

9. Anode nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenkörper zweigeteilt ist, so daß ein eigentlicher Anodenkörper ( 66 ) und ein Hilfskörper( 73 ) über eine

Kegel verbindung ( 68/70 ) miteinander verbunden sind.

10.Anode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder als Druckfeder ( 39 ) gestaltet ist, die in einem Hut ( 52 ) gelagert ist, und daß der Hut über wenigstens einen Zuganker

( 35 ) mit dem Anodenkörper ( 18 ) verbunden ist.

11.Anode nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hut ( 52 ) von einer Kappe ( 20 ) übergriffen ist.