DE69904103T2 - Device for the cathodic protection of a water heater - Google Patents
Device for the cathodic protection of a water heaterInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum kathodischen Schutz von Wasseraufheizbehältern.The invention relates to a device for the cathodic protection of water heating tanks.
Das Dokument EP 0 771 889 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum kathodischen Schutz von Warmwasserbereitern. Bei dieser Vorrichtung wird ein Finger von einem Deckelflansch des Behälters des Wasseraufheizgerätes getragen; dieser Finger trägt an seinem Ende ein isolierendes Halterungselement für eine unverbrauchbare Anode, wobei das isolierende Element von dieser unverbrauchbaren Anode so durchlaufen wird, daß es die unverbrauchbare Anode mit einem elektronischen Schaltkreis über einen isolierten Leiter im Inneren des Fingers verbindet.Document EP 0 771 889 A1 describes a device for cathodic protection of water heaters. In this device, a finger is carried by a cover flange of the tank of the water heater; this finger carries at its end an insulating supporting element for a non-consumable anode, the insulating element being traversed by this non-consumable anode so as to connect the non-consumable anode to an electronic circuit via an insulated conductor inside the finger.
Diese Vorrichtung ist allgemein zufriedenstellend, doch sie birgt die Gefahr einer Degradation des isolierenden Halterungselementes durch elektrolytische Oxidation des Wassers im Behälter.This arrangement is generally satisfactory, but it involves the risk of degradation of the insulating support element by electrolytic oxidation of the water in the tank.
Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil durch eine Verbesserung der bestehenden Vorrichtung zu beseitigen, indem die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer des isolierenden Halterungselementes verbessert werden.The aim of the invention is to eliminate this disadvantage by improving the existing device by improving the reliability and the service life of the insulating support element.
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum kathodischen Schutz eines Wasseraufheizbehälters des Typs mit einem rohrförmigen Finger, der an seinem Ende ein isolierendes Halterungselement für eine unverbrauchbare Anode trägt, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß eine dichte Schutzhülle zwischen der Anode und dem isolierenden Element im Inneren des Behälters derart angebracht ist, daß die Degradation des isolierenden Elementes durch elektrolytische Oxidation des Wassers im Behälter vermieden wird.The invention relates to a device for cathodic protection of a water heating tank of the type with a tubular finger carrying at its end an insulating support element for a non-consumable anode, the device being characterized in that a tight protective sheath is arranged between the anode and the insulating element inside the tank in such a way as to avoid degradation of the insulating element by electrolytic oxidation of the water in the tank.
- spannt die dichte Schutzhülle die Anode außen am isolierenden Element und auf einem Teil der Einstecklänge der Anode im Inneren des isolierenden Elementes fest,- the tight protective cover clamps the anode to the outside of the insulating element and over a part of the insertion length of the anode inside the insulating element,
- ist die dichte Schutzhülle eine Hülle, die aus zwei Materialien zusammengesetzt ist, wobei das radial innere, erste Material eine niedrigere Schmelztemperatur als das radial äußere, zweite Material derart aufweist, daß ein enger Kontakt zwischen der Anode und dem ersten Material durch Schmelzen des ersten Materials und Anliegen des geschmolzenen, ersten Materials gegen die Anode durch Wärmeschrumpfung des zweiten Materials sicherzustellen,- the sealed protective cover is a cover composed of two materials, the radially inner first material having a lower melting temperature than the radially outer second material such that close contact between the anode and the first material is ensured by melting the first material and the molten first material being pressed against the anode by heat shrinking the second material,
- ist das erste Material ein fluoriertes, thermoplastisches Material,- the first material is a fluorinated thermoplastic material,
- ist das zweite Material ein fluoriertes, wärmeschrumpfbares Polymer,- the second material is a fluorinated, heat-shrinkable polymer,
- ist die dichte Schutzhülle unterbrochen, um ein Einspannen und Haltern der Anode durch das isolierende Element zuzulassen und ein Herausschieben der Anode durch das isolierende Element hindurch bei einem Druckanstieg in dem Behälter zu vermeiden,- the sealed protective cover is interrupted to allow the anode to be clamped and held by the insulating element and to prevent the anode from being pushed out through the insulating element in the event of a pressure increase in the container,
- ist die Anode eine Anode aus Titan oder aus außen mit einem Metalloxid oder einem anderen passivierbaren Material beschichtetem Titan,- the anode is an anode made of titanium or of titanium coated externally with a metal oxide or another passivable material,
- wird die dichte Schutzhülle auf der Anode vor dem Durchstecken der umhüllten Anode durch das isolierende Element hindurch angebracht,- the tight protective cover is placed on the anode before the coated anode is pushed through the insulating element,
- ist die mit der Hülle versehene Anode in einen Anschlußträger montiert, bevor die Anode bis zu einer Anschlagstellung des Anschlußträgers an dem isolierenden Element eingesteckt wird,- the anode provided with the cover is mounted in a connection carrier before the anode is inserted into the insulating element until the connection carrier stops,
- wird die Montageanordnung, welche die mit der Hülle versehene, bis zu einer Anschlagstellung in das isolierende Element eingesteckte Anode umfaßt, anschließend auf den Finger aufgeschoben.- the assembly arrangement, which includes the anode provided with the sheath and inserted into the insulating element up to a stop position, is then pushed onto the finger.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beschreibung, die als nicht einschränkendes Beispiel gegebenen wird, und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen noch besser verständlich.The invention will be better understood from the following description, given by way of non-limiting example, and with reference to the accompanying drawings.
Es zeigen:Show it:
- Fig. 1 schematisch eine Teilquerschnittdarstellung einer Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik,- Fig. 1 shows a schematic partial cross-sectional view of a device according to the prior art,
- Fig. 2 schematisch eine zu Fig. 1 analoge, vergrößerte Darstellung, die das Phänomen der elektrolytischen Oxidation zeigt,- Fig. 2 is a schematic enlarged view analogous to Fig. 1 showing the phenomenon of electrolytic oxidation,
- Fig. 3 schematisch eine Anodenanordnung für eine Vorrichtung gemäß der Erfindung, und- Fig. 3 shows schematically an anode arrangement for a device according to the invention, and
- Fig. 4 schematisch einen Querschnitt durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung.- Fig. 4 shows schematically a cross section through a device according to the invention.
Es sei nun auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen, in denen eine erfindungsgemäße Vorrichtung einen allgemein aus Metall bestehenden Finger 1 umfaßt, der eine Einheit mit einem isolierenden Halterungselement 2 für eine Edelmetallanode 3 trägt. 'Reference is now made to Figures 1 and 2, in which a device according to the invention comprises a finger 1, generally made of metal, which carries a unit with an insulating support element 2 for a noble metal anode 3. '
Die Edelmetallanode 3 läuft durch das isolierende Halterungselement 2 und ist mit einem Anschluß 4 verbunden, der die Metallanode 3 mit einem elektrisch isolierten Leitungsdraht 5 verbindet.The noble metal anode 3 runs through the insulating support element 2 and is connected to a terminal 4 which connects the metal anode 3 to an electrically insulated lead wire 5.
Als für die Anode 3 verwendbaren Metallwerkstoff kann man ein Material aus der Gruppe der nicht- oxidierbaren Ferritstähle, die durch elektrochemische Passivierung äußerlich passiviert sind, der nicht- oxidierbaren Austenitstähle, die durch elektrochemische Passivierung äußerlich passiviert sind, von Aluminium, Ferrosilicium, platiniertem Titan, platiniertem Niob, platiniertem Titan und mit einer Metalloxid-Überzugsschicht beschichtetem Titan wählen. Vorzugsweise verwendet man eine Anode 3 aus Titan oder aus äußerlich mit einem Metalloxid beschichtetem Titan.The metal material used for the anode 3 can be a material from the group of non-oxidizable ferrite steels that are externally passivated by electrochemical passivation, non-oxidizable austenitic steels that are externally passivated by electrochemical passivation, aluminum, ferrosilicon, platinized titanium, platinized niobium, platinized titanium and titanium coated with a metal oxide coating layer. Preferably, an anode 3 made of titanium or of titanium coated externally with a metal oxide is used.
Die Anode 3 ist durch den Anschluß 4 und den isolierten Leiter 5 in an sich bekannter Weise an einen Stromgenerator eines an sich bekannten Typs angeschlossen, wie er z. B. im Dokument EP 0 771 889 A1 beschrieben ist.The anode 3 is connected by the terminal 4 and the insulated conductor 5 in a manner known per se to a current generator of a type known per se, as described, for example, in the document EP 0 771 889 A1.
In Fig. 2 wird das Ende des isolierenden Halterungselementes 2 von einer elektrolytischen Oxidation angegriffen, die vom Stromübergang des kathodischen Schutzes im Wasser des Behälters herrührt, und zersetzt sich an der Stelle, an der die Anode 3 aus dem isolierenden Halterungselement 2 vorsteht. Diese Zersetzung setzt Teilchen 6 geringer Größe frei, die sich im Wasser des Behälters ausbreiten, indem sie z. B. der Bahn der Pfeile 7 folgen.In Fig. 2, the end of the insulating support element 2 is attacked by electrolytic oxidation resulting from the passage of current from the cathodic protection in the water of the tank, and decomposes at the point where the anode 3 protrudes from the insulating support element 2. This decomposition releases small particles 6 which spread in the water of the tank, following the trajectory of the arrows 7, for example.
Diese Zersetzung ist wichtig für isolierende Halterungselemente, die durch einen in einem elastomeren Material ausgeführten Schutzmantel gebildet sind.This decomposition is important for insulating support elements formed by a protective sheath made of an elastomeric material.
Es sei nun auf Fig. 3 Bezug genommen, in der erfindungsgemäß eine dichte Schutzhülle 8 dazu vorgesehen ist, zwischen der Anode 3 und dem isolierenden Element 2 angeordnet zu werden, um die Degradation des isolierenden Elementes 2 durch elektrolytische Oxidation des Wassers des Behälters zu verhindern.Referring now to Fig. 3, according to the invention, a sealed protective sheath 8 is intended to be arranged between the anode 3 and the insulating element 2 in order to prevent the degradation of the insulating element 2 by electrolytic oxidation of the water in the container.
Die dichte Schutzhülle 8 ist vorteilhafterweise eine aus zwei Materialien zusammengesetzte Hülle. Das erste Material bildet radial innenseitig einen Überzug 9, während das zweite Material radial außenseitig einen Überzug 10 bildet, wobei der erste Überzug 9 auf die Anode 3 aufgebracht wird, um die Dichtigkeit zu gewährleisten.The sealed protective cover 8 is advantageously a cover made of two materials. The first material forms a coating 9 on the radial inside, while the second material forms a coating 10 on the radial outside, the first coating 9 being applied to the anode 3 in order to ensure sealing.
Das radial innere erste Material weist bevorzugt eine niedrigere Schmelztemperatur als das radial äußere Material auf: somit schmilzt das innere erste Material beim Aufheizen der Hülle 8 auf eine Zwischentemperatur zwischen den Schmelztemperaturen beider Materialien und wird durch Schrumpfung des zweiten Materials auf die Anode 3 aufgebracht. Die so gebildete Hülle ist dicht und spannt die Anode 3 so ein, daß jegliches Verrutschen auf dem isolierenden Element 2 beim endgültigen Aufsetzen verhindert wird.The radially inner first material preferably has a lower melting temperature than the radially outer material: thus, the inner first material melts when the casing 8 is heated to an intermediate temperature between the melting temperatures of both materials and is applied to the anode 3 by shrinking the second material. The casing thus formed is tight and clamps the anode 3 in such a way that any slipping on the insulating element 2 is prevented when it is finally placed in place.
Vorteilhafterweise ist das erste Material, das den Überzug 9 bildet, ein fluoriertes thermoplastisches Material, während das zweite Materal ein wärmeschrumpfbares, fluoriertes Polymer, z. B. ein Polytetrafluorethylen (PTFE), ist.Advantageously, the first material forming the coating 9 is a fluorinated thermoplastic material, while the second material is a heat-shrinkable fluorinated polymer, for example a polytetrafluoroethylene (PTFE).
Die dichte Schutzhülle 8 ist auf einer Länge I unterbrochen, um ein Einspannen und Haltern der Anode 3 durch das isolierende Halterungselement 2 zu gestatten und das Herausrutschen der umhüllten Anode durch das isolierende Element 2 bei der Druckmontage des Behälters zu verhindern.The tight protective cover 8 is interrupted over a length I to allow the anode 3 to be clamped and held by the insulating holding element 2 and to prevent the encased anode from slipping out through the insulating element 2 during pressure assembly of the container.
Die Reihenfolge der Vorgänge ist vorteilhafterweise folgende: zunächst stellt man die Anode 3 her und bringt auf diese die Hülle auf, die aus zwei Materialien besteht, welche man erhitzt, um ein gutes Anliegen der Hülle 8 an der Anode 3 sicherzustellen, was eine Wasserdichtigkeit selbst unter Druck an der Grenzfläche zwischen der Anode 3 und dem Überzug 9 ergibt; anschließend montiert man die umhüllte Anode im Anschluß oder im Anschlußträger 4, der mit seinem isolierten Leiter 5 versehen ist.The sequence of operations is advantageously as follows: first, the anode 3 is manufactured and the sheath made of two materials is applied to it, which are heated to ensure that the sheath 8 adheres well to the anode 3, thus ensuring watertightness even under pressure at the interface between the anode 3 and the coating 9; then the sheathed anode is mounted in the connector or connector support 4, which is provided with its insulated conductor 5.
Die so gebildete und in Fig. 3 dargestellte Montage wird anschließend im Inneren des Mantels oder des isolierenden Halterungselementes 2 kraftschlüssig aufgesetzt, bis der Anschlußträger 4 gegen den Rand des isolierenden Elementes zur Anlage kommt.The assembly thus formed and shown in Fig. 3 is then placed in a force-fitting manner inside the casing or the insulating support element 2 until the connection carrier 4 comes to rest against the edge of the insulating element.
Es sei nun auf Fig. 4 Bezug genommen, in der die durch Bildung der Hülle, Anbringen am Anschluß 4 und Aufstecken dieser Anordnung durch den Mantel 2 verwirklichte Montage in einer Stellung vor Ablauf dieser Montage auf dem Rohr 1 des Fingers durch Ziehen in Richtung des Pfeils 11 dargestellt ist.Reference is now made to Fig. 4, which shows the assembly achieved by forming the sleeve, attaching it to the connector 4 and pushing this assembly through the casing 2 in a position prior to this assembly being carried out on the tube 1 of the finger by pulling it in the direction of arrow 11.
Sobald diese Montage vollständig auf dem Finger 1 aufgebracht ist, ist die erhaltene Position analog zu der, die unter Bezugnahme auf Fig. 1 dargestellt ist.Once this assembly is completely applied to the finger 1, the position obtained is analogous to that shown with reference to Fig. 1.
Der Behälter kann dann mit Wasser gefüllt werden und neigt beim Aufheizen des Wassers zu einem Druckanstieg, da die Dichtigkeit automatisch durch den auf den Isoliermantel 2 einwirkenden Außendruck eintritt. Tatsächlich bewirkt dieser Druckanstieg ein Zusammenziehen des Mantels 2, wodurch das Rohr 1 eingespannt wird, und ein Zusammenziehen des Einspannbereichs, der sich über eine Länge I erstreckt, die der Unterbrechung der dichten Hülle 8 entspricht. Dieses Zusammenziehen um die Anode 3 herum verhindert jegliches Herausrutschen der umhüllten Anode durch die Aufstecköffnung hindurch.The container can then be filled with water and, as the water heats up, tends to increase in pressure, since the seal is automatically achieved by the external pressure acting on the insulating sheath 2. In fact, this increase in pressure causes the sheath 2 to contract, which clamps the tube 1, and a contraction of the clamping area, which extends over a length I corresponding to the break in the tight sheath 8. This contraction around the anode 3 prevents any slipping of the sheathed anode through the fitting opening.
So gestattet es die Erfindung, die elektrolytische Oxidation des federnden Mantels 2 zu verhindern und gleichzeitig einen Halt und eine Dichtigkeit unter einem gleichen Druck wie im Stand der Technik zu gewährleisten.The invention thus makes it possible to prevent electrolytic oxidation of the resilient casing 2 and at the same time to ensure a hold and a tight seal under the same pressure as in the prior art .
Die Beschaffenheit des Materials oder der Materialien, das/die zur Ausbildung der die Metallanode 3 umgebenden Hülle 8 verwendet wird/werden, stellt aufgrund der Einhaltung einer Einspannlänge I, die einen direkten Kontakt des Metalls der Anode und des Materials des federnden Mantels 2 gewährleistet, kein Hindernis für eine gute Dichtigkeit der Vorrichtung dar.The nature of the material or materials used to form the sheath 8 surrounding the metal anode 3 does not constitute an obstacle to good sealing of the device, since a clamping length I is maintained which ensures direct contact between the metal of the anode and the material of the resilient sheath 2.
Die unter Bezugnahme auf eine besondere Ausführungsform beschriebene Erfindung ist keineswegs auf diese beschränkt, sondern umfaßt im Gegenteil jegliche Modifikation der Form und jegliche Ausführungsvariante im Rahmen der Erfindung.The invention described with reference to a particular embodiment is in no way limited to this, but on the contrary includes any modification of form and any variant of embodiment within the scope of the invention.
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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