Die Erfindung bezieht sich auf einen Wassererhitzer, insbesondere Warmwasserspeicher, Durchlauferhitzer, Kochendwassergerät, mit einem an Wechselstrom angeschlossenen Elektroheizeinsatz, der ein Hüllrohr aus einem, anodisch passivierbaren Material mit einer Beschichtung aus einem Edelmetall aus der Platinreihe aufweist, wobei der Elektroheizeinsatz elektrisch isoliert in der Behälterwand eingebaut ist und wobei der Elektroheizeinsatz anodisch und die Behälterwandung kathodisch an eine Gleichstromquelle angeschlossen ist.
Wassererhitzer, wie z. B. Warmwasserspeicher, Durchlauferhitzer, Haushaltsgeräte, chemischtechnische Apparate u. a., die mit Elektroheizeinsätzen beheizt werden, sind je nach Wasserhärte durch Kalkablagerungen auf den Heizstäben infolge Überhitzung gefährdet.
Es sind Vorschläge bekannt, durch Ausnutzung des elektrolytischen Dissoziationseffektes die Ablagerung der Härtebildner am Elektroheizstab zu verhindern: Durch Anlegung einer Gleichspannung zwischen Heizstab und Behälterwandung - wobei das Hüllrohr des Heizstabes als Anode und die Behälterwandung als Kathode geschaltet ist - werden die Ionen der Härtebildner bevorzugt an der Behälterwand abgelagert. Zur Verhinderung von Abtragsverlusten muß das Hüllrohr des Elektroheizeinsatzes dabei aus einem anodisch passivierbarem Material bestehen, wie z. B. Titan, Tantal oder Niob. Das Hüllrohr muß auf der Außenfläche zusätzlich zur Gewährleistung eines ausreichenden Stromüberganges mit einer dünnen Edelmetallschicht aus der Platinreihe überzogen sein (DE-A-31 05 922).
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Wassererhitzer der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß ein wirksamer Schutz gegen Kalkablagerungen auf dem Elektroheizeinsatz mit möglichst wenig Aufwand an Edelmetall erreicht wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit Edelmetallbeschichtete und nicht mit Edelmetall beschichtete Flächen nach einem geometrischen Muster gleichmäßig auf dem Hüllrohr des Elektroheizeinsatzes verteilt angeordnet sind. Insbesondere ist vorgesehen, daß die mit Edelmetall beschichteten Flächen ein regelmäßig wiederkehrendes geometrisches Muster bilden.
Dadurch kann sich der nachstehend beschriebene elektro-chemische Effekt für den Kalkschutz der nicht mit dem Edelmetall beschichteten Flächen ausgenutzt werden. An der Anode d. h. am Elektroheizstab entsteht aus den hier abgeschiedenen Hydrogenkarbonat-Ionen Kohlensäure. Letztere löst eine an den platinfreien Stellen sich bildende Calzium- bzw. Magnesiumkarbonat-Schicht sofort wieder auf. Insbesondere bei einem Flächenverhältnis von Titanfläche zu Platinfläche von 1 : 1 bis 2: ist dieser Effekt voll wirksam, wobei der Abstand der platinierten Flächen ca. 1-2 cm betragen kann.
Bei dieser Gestaltung der Heizstab-Oberfläche wird durch Einsparung von z. B. Platinmetall oder einem anderen Edelmetall eine im Vergleich zum Stand der Tecknik erheblich kostengünstigere Herstellung der kalkgeschützten Elektroheizeinsätze erreicht.
Die edelmetallschichtfreien Bereiche können durch Aufwickeln von Abdeckbändern spiralförmig oder ringförmig beim Aufbringen der Platinschicht erhalten werden, ebenso durch Kunstharzauftrag oder Abdeckmasken.
Es kann sich ferner als zweckmäßig erweisen, daß der Elektroheizeinsatz innerhalb des Wasserbehälters von einer gesonderten Kathodenfläche ganz oder teilweise umgeben ist. Als Blechmantel z. B. kann die Fläche geschlossen oder segmentförmig ausgeführt sein. Sie kann aber auch aus einem Metalldrahtnetz, aus Metallstäben, oder aus einem gelochten Streckmetallgitter bestehen. Vorzugsweise kann die Kathodenfläche aus einem Bi-Metall bestehen.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung sind der beigefügten Zeichnung zu entnehmen, in der bevorzugte Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
Es zeigen :
Innerhalb eines Wassererhitzers 1 ist ein Elektroheizeinsatz 2 angeordnet, der in der Behälterwandung bzw. in einem Deckel oder in einem Verschraubungskopf elektrisch isoliert gelagert ist (Bezugszeichen 3). Die elektrische Energie zur Beheizung, vorzugsweise Wechselstrom, wird den Anschlüssen 4 zugeführt.
Eine Kalkablagerung an dem Elektroheizeinsatz 2 wird nun wie folgt in bekannter Weise durch eine Gleichstromspannung verhindert. So ist eine Gleichstromquelle 5 am Ort 6 mit dem Pluspol an das Hüllrohr des Elektroheizeinsatzes 2 und am Ort 7 mit dem Minuspol an die Behälterwand angeschlossen. Durch diese anodische Schaltung des Heizstabes 2 wird die Ablagerung der Ionen der Härtebildner am Heizstab 2 und damit die Kalkschichtbildung verhindert.
In den Fig. 1 und 2 ist eine gegenüber der Behälterwand zusätzliche Kathodenfläche 8 dargestellt, an der gezielt Kalk abgelagert wird. Sie ist besonders bei Speichern mit Innenemaillierung oder Kunststoffbeschichtung erforderlich.
Die Kathodenfläche umhüllt je nach Behälterausführung den Elektroheizstab 2 ganz oder teilweise und ist über die Leitung 9 mit der Behälterwandung elektrisch leitend verbunden. An dieser zusätzlichen Kathodenfläche kann sich, unabhängig von der geometrischen Form und Oberflächenbeschichtung der Behälterwandung der Kalkbildner absetzen.
Die Kathodenfläche 8 besteht aus einem Metallteil. Als Material hierfür kann z. B. normales oder verzinktes Eisen verwendet werden. Die Ausführungsform wurde vorstehend bereits beschrieben. Diese zusätzlichen Kathodenflächen können ferner aus Bi-Metall-Blechstücken bestehen. Bei Bi-Metallblechen sind 2 Metallbleche von verschiedenem thermischen Ausdehnungskoeffizienten zusammengewalzt. Durch den Biegungseffekt unter Temperaturwechsel platzen anhaftende Kalkschichten leicht ab.
Fig. zeigt ein vergrößertes Teilstück des beispielsweise haarnadelförmigen Elektroheizeinsatzes 2. Die doppelschraffierten Flächen 10, 11 und 12 stellen aus Edelmetall bestehende z. B. platinierte Flächenstücke dar. So ist z. B. eine spiralförmige 10 oder eine ringförmige Flächenanordnung möglich. Durch das Bezugszeichen 12 soll eine rasterförmige Ausführungsart angedeutet sein. Die zwischen den schraffierten Stellen liegenden Flächenteile des Heizstabes weisen keine Edelmetallschicht auf, bestehen also aus einen anodisch passivierbaren Material wie z. B. Titan.
In einem der Fig. 4 zu entnehmenden Warmwasserspeicher 13 ist zum Korrosionsschutz beispielsweise eine Fremdstromanode 14 mit ihrem für den Schutzstromaustritt platinierten Teil 15 angeordnet. Die Anode ist am Ort 16 elektrisch isoliert durch die 8ehälterwandung geführt. Die Versorgung mit Schutzstrom erfolgt durch eine Gleichstromquelle 17, die mit dem Pluspol an die Fremdstromanode (Bezugszeichen 18) und mit dem Minuspol an die Behälterwandung (Bezugszeichen 19) angeschlossen ist. Ein zur Regelung des Korrosionsschutzes im allgemeinen erforderlicher Potentiostat einschließlich einer Bezugselektrode ist in der Zeichnung nicht dargestellt.
Bei dem Warmwasserspeicher 13 kann die Aufheizung des Wassers über Heizschlangen oder Doppelmantel (in der Zeichnung nicht dargestellt) erfolgen, wobei das Heizmedium beispielsweise aus Heizkesseln oder Wärmepumpen entnommen wird. Zusätzlich oder auch alternativ erfolgt die Aufheizung des Warmwassers durch einen Elektroheizkörper 20, dessen elektrisch isolierter Einbau in den Warmwasserspeicher 13 im Bereich des Bezugszeichens 21 erfolgt.
Die elektrische Energie zur Aufheizung des Warmwassers wird als Wechsel- oder Drehstrom dem Heizkörper 20 den Anschlüssen 22 zugeführt. Zur anodischen Passivierung des beispielsweise aus Titan bestehenden Rohrmantels des Elektroheizkörpers 20 wird der Rohrmantel parallel zur Fremdstromanode 14 mit dem Pluspol der Gleichstromquelle 17 verbunden (Anschluß 23).