DE102004004064A1 - The assembly to monitor sacrifice anode wear, in a hot water tank, has a circuit with electrical connections to the anode and the tank wall for the current to be compared against a threshold - Google Patents

The assembly to monitor sacrifice anode wear, in a hot water tank, has a circuit with electrical connections to the anode and the tank wall for the current to be compared against a threshold Download PDF

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Abstract

The assembly to monitor the wear of a sacrifice anode (2), fitted in a hot water tank (1) filled with water (7) by an insulation sleeve and seal (4), has an electrical connection (8) between the anode and a circuit (3). The circuit is linked to the tank wall by a further electrical connection (6). A voltage is between the electrical connections, and the circuit measures the current of the voltage sources for comparison with a threshold value. When the measurements fail to achieve the threshold level, a signal is generated to indicate that the anode is worn for early detection of anode wear.

Description

Bei Warmwasserspeichern ist es Stand der Technik als Korrosionsschutz Opferanoden, insbesondere Magnesium-Stäbe zu verwenden. Hierdurch können Defekte in der Emaillierung geschützt werden. Darüber hinaus können Fehlstellen mit einer neuen Schutzschicht überzogen werden. Durch Polarisierungseffekte wird die Eisenauflösung dabei zurückgedrängt. Dies geschieht zu Lasten des Verbrauchs der Opferanode. Bei der Bildung von Hydroxyllonen kann es im Bereich der Kathoden zur Ausfällung von Calciumcarbonat kommen, wodurch eine Schutzschicht entsteht. Das Calciumcarbonat schließt die Fehlstellen in der Emaillierung.It is the case with hot water storage tanks the technology as corrosion protection sacrificial anodes, especially magnesium rods. This can Defects in the enamelling are protected. Furthermore can Defects can be covered with a new protective layer. Through polarization effects becomes the iron dissolution pushed back. This happens at the expense of the consumption of the sacrificial anode. In education of hydroxyl ions can be used in the area of the cathodes to precipitate Calcium carbonate come, which creates a protective layer. The Calcium carbonate closes the flaws in the enamel.

Opferanoden in Trinkwasserbehältern werden zumeist aus Magnesium hergestellt. Sie werden zumeist in Stangenform und in Form von dicken Ketten eingesetzt. Magnesium hat den Vorteil, dass es sich ganz unten in der elektrochemischen Spannungsreihe befindet und somit das unedelste Metall ist.Be sacrificial anodes in drinking water containers mostly made of magnesium. They are mostly in stick form and used in the form of thick chains. Magnesium has the advantage that it is at the bottom of the electrochemical voltage series and is the most base metal.

Beispiele aus der elektrochemischen Spannungsreihe : Gold +1,42V, Quecksilber +0,79V , Wasserstoff +-OV, Eisen –0,44V und Magnesium –2,34V.Examples from the electrochemical Voltage series: gold + 1.42V, mercury + 0.79V, hydrogen + -OV, Iron -0.44V and magnesium -2.34V.

Während des Betriebs braucht sich die Anode auf. Auf den Verbrauch der Anode haben folgende Faktoren Einfluß: Die Wasserqualität im Speicher, die Wassertemperatur, Fehl- und Zehrstellen, der Wasserdurchsatz, die Leitfähigkeit des Wassers und der Kalkgehalt des Wassers. Bei sehr aggressivem bzw. sauerstoffhaltigem Wasser löst sich die Anode besonders schnell auf. Bei Trinkwasser aus Talsperren ergibt sich der spezielle Fall, dass dieses Wasser sehr weich ist und somit wenig Calciumhydrogencarbonat enthält und eine Kalkablagerung an der Fehlstelle nur unzureichend bzw. gar nicht geschieht.While the anode is used up during operation. On the consumption of the anode have the following factors: The water quality in the storage tank, the water temperature, defects and tears, the water throughput, the conductivity of the water and the lime content of the water. With very aggressive or oxygen-containing water the anode opens up very quickly. For drinking water from dams the special case that this water is very soft and therefore contains little calcium hydrogen carbonate and limescale insufficient or not happening at the missing part.

Die Funktionsweise der Opferanoden basiert auf dem Prinzip der galvanischen Elemente. Bei diesen sind zwei Metalle (Kathode, Anode) durch eine elektrisch leitende Flüssigkeit (Elektrolyd) verbunden. Das unedlere Material (Mg-Anode) geht im Vergleich zu Eisen (Kathode) eher in Lösung. Die Elektroden wandern über eine leitende Verbindung zur Stahlseite und verhindern das Austragen von Eisenionen.How the sacrificial anodes work is based on the principle of galvanic elements. With these are two metals (cathode, anode) through an electrically conductive liquid (Elektrolyd) connected. The less noble material (Mg anode) goes in Compared to iron (cathode) rather in solution. The electrodes move over one conductive connection to the steel side and prevent the discharge of iron ions.

In einem Speicher bildet die Speicherwand die Kathode, während der Magnesium-Stab die Anode bildet. Das Elektrolyd liegt in Form des Speicherwassers vor. Existieren Fehlstellen in der Emaille, wird durch das Abtragen des Magnesiums ein entgegengesetzter Strom überlagert, der die Abgabe der Eisenionen unterbindet. Die bei diesem Vorgang freiwerdenden OH–-Ionen verbinden sich mit dem im Wasser vorhandenen Härtebildnern m CaCO3 (Kalk), das sich über der Fehlstelle ablagert. Durch den kontinuierlichen Materialabtrag an der Anode ergibt sich deren Verschleiß (sog. Opferanode).In a storage tank, the storage wall forms the cathode, while the magnesium rod forms the anode. The electrolyd is in the form of the storage water. If there are defects in the enamel, the removal of the magnesium overlays an opposite current, which prevents the iron ions from being released. The OH - ions released during this process combine with the hardness-forming agent m CaCO 3 (lime) present in the water, which is deposited over the defect. The continuous removal of material from the anode results in its wear (so-called sacrificial anode).

Alternativ zu Opferanoden gibt es Fremdstromanoden, die aus Inertanoden aus nichtangreifbarem Material (z.B. Mischoxid-beschichtetes Titan, Magnetit) bestehen. Die Anode wird mit dem für den kathodischen Korrosionsschutz notwendigen Gleichstrom beaufschlagt. Durch einen kontinuierlichen Potentialabgleich wird eine gleichbleibender Schutzstrom im Behälter aufrecht erhalten, der eine Abgabe von Eisenionen verhindert.There are alternatives to sacrificial anodes External current anodes, made of inert anodes made of non-attackable material (e.g. mixed oxide coated titanium, magnetite). The anode is with the for the necessary direct current is applied to the cathodic corrosion protection. Continuous equipotential bonding makes it more constant Protective current in the container that prevents the release of iron ions.

Für die normalerweise für Warmwasserspeicher verwendeten unlegierten Eisenwerkstoffe beträgt das erforderliche Schutzpotential 530 mV, bezogen auf die Normalwasserstoffelektrode. Unterhalb dieses Wertes findet fast kein Eisenabtrag mehr statt.For which is usually for Unalloyed iron materials used in hot water storage tanks is the required Protection potential 530 mV, based on the normal hydrogen electrode. Below this value, there is almost no iron removal.

Gemäß dem Stand der Technik kann die Funktionsweise von Opferanoden mit einem Analog-Meßinstrument überprüft werden. Braucht sich die Opferanode auf, so reduziert sich der Schutzstrom. Anhand des batteriebetriebenen Meßinstruments, das bei einem Schutzstrom von <0,3 mA ein optisches Signal in Form eines leuchtenden LEDs zeigt, kann mehr oder minder subjektiv entschieden werden, ob ein Anodenwechsel notwendig ist. Bei üblichen Anoden-Testern besteht die Gefahr, dass eine verbrauchte Anode nicht rechtzeitig erkannt wird, da die Messinstrumente nur bei der üblichen Wartung eingesetzt werden.According to the prior art the functioning of sacrificial anodes can be checked with an analog measuring instrument. If the sacrificial anode is used up, the protective current is reduced. Using the battery-powered measuring instrument, which is used in a Protective current of <0.3 mA shows an optical signal in the form of a glowing LED more or less subjectively decided whether an anode change necessary is. With usual Anode testers run the risk that a used anode will not is recognized in time, since the measuring instruments are only used in the usual Maintenance.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Vorrichtung zu schaffen, die selbsttätig dauerhaft die Notwendigkeit eines Anodenwechsels anzeigt.The invention is based on the object To create device that automatically permanently the need indicates an anode change.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der Strom zwischen Opferanode und Speicherbehälter dauerhaft gemessen und mit einem Grenzwert verglichen wird, wobei bei Unterschreitung des Grenzwertes ein Signal, das auf den fortgeschrittenen Verschleiß hinweist, ausgegeben wird.This task is performed according to the characteristics of the Claim 1 solved that the current between the sacrificial anode and the storage tank is measured continuously and is compared with a limit value, whereby if the value is undershot of the limit value a signal that indicates the advanced wear, is issued.

Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2 wird geschützt, dass die Überwachungsmessung sowohl permanent, als auch temporär erfolgen kann.According to the features of the claim 2 is protected that surveillance measurement can be done both permanently and temporarily.

Durch die Merkmale des Anspruchs 3 werden vorteilhafte Grenzwerte für eine erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung geschützt.By the features of the claim 3 are advantageous limit values for a monitoring device according to the invention protected.

Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 4 ergibt sich der Vorteil, dass im Falle des Vorliegens des optimalen Betriebs der Opferanode ein entsprechendes Signal ausgegeben wird. Äquivalent ergibt sich gemäß den Merkmalen des Anspruchs 5 der Vorteil, dass beim Vorliegen von Indizien eines fortgeschrittenen Verschleißes der Opferanode ein entsprechendes Signal ausgegeben wird.According to the features of the claim 4 there is the advantage that in the event of the optimal Operation of the sacrificial anode, a corresponding signal is output. equivalent to arises according to the characteristics of claim 5 the advantage that when there is evidence, a advanced wear a corresponding signal is output to the sacrificial anode.

Durch die Merkmale des Anspruchs 6 werden vorteilhafte Formen des Ausgabesignals geschützt.By the features of the claim 6 advantageous forms of the output signal are protected.

Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 7 ergibt sich der Vorteil, dass die Information des Vorliegen von Indizien eines fortgeschrittenen Verschleißes der Opferanode z.B. über Telefonleitung und / oder Internet weitergeleitet werden kann, um beispielsweise einen Installateur zu benachrichtigen, der dann den Austausch der Opferanode vornehmen kann.According to the features of claim 7, there is the advantage that the information about the presence of evidence of advanced wear ßes the sacrificial anode can be forwarded, for example, via telephone line and / or the Internet, for example to notify an installer who can then carry out the exchange of the sacrificial anode.

Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Zeichnungen detailliert erläutert. Hierbei zeigen:The invention is now based on the following drawings explained in detail. Here show:

1 eine Opferanode als Detail in einer Speicherbehälterwand, 1 a sacrificial anode as a detail in a storage tank wall,

2 die Befestigung der Opferanode in der Speicherbehälterwand und 2 the attachment of the sacrificial anode in the storage container wall and

3 einen Speicherbehälter mit der erfindungsgemäßen Schaltungseinrichtung. 3 a storage container with the circuit device according to the invention.

1 zeigt eine Opferanode 2, die an einer Wand eines Warmwasser-Speicherbehälters 1 befestigt ist mit Isolierhülse und Dichtung 4; 2 zeigt einen Ausschnitt daraus inklusiv Masse-Kabel 6; 3 den gesamten Warmwasser-Speicherbehälter 1 mit der Überwachungsschaltung. 1 shows a sacrificial anode 2 attached to a wall of a hot water storage tank 1 is attached with insulating sleeve and seal 4 ; 2 shows a section of it including ground cable 6 ; 3 the entire hot water storage tank 1 with the monitoring circuit.

In einem Warmwasser-Speicherbehälter 1, der mit Wasser 7 gefüllt ist, ist eine Opferanode 2, angeordnet. Die Opferanode 2 ist über eine elektrische Leitung 8 mit einer Schaltungseinrichtung 3 verbunden. Diese Schaltungseinrichtung 3 ist über eine weitere elektrische Leitung 6 mit der Wand des Warmwasser-Speicherbehälters 1 verbunden. Hierdurch liegt zwischen den beiden elektrischen Leitungen 6, 8 eine Spannung an, die durch das galvanische Element Opferanode 2, Wasser 7 und Kathode Wand des Warmwasser-Speicherbehälters 1 gebildet wird. In der Schaltungseinrichtung 3 wird der Strom des galvanische Elements gemessen und mit einem Grenzwert verglichen. Wird ein vorgegebener Grenzwertes, z.B. 0,3 mA, unterschritten, so gibt die Schaltungseinrichtung 3 ein Signal, das auf den Verschleiß der Anode hinweist, aus.In a hot water storage tank 1 with water 7 is a sacrificial anode 2 , arranged. The sacrificial anode 2 is via an electrical wire 8th with a circuit device 3 connected. This circuit device 3 is over another electrical wire 6 with the wall of the hot water storage tank 1 connected. As a result, lies between the two electrical lines 6 . 8th a voltage applied by the galvanic element sacrificial anode 2 , Water 7 and cathode wall of the hot water storage tank 1 is formed. In the circuit device 3 the current of the galvanic element is measured and compared with a limit value. If the value falls below a predetermined limit value, for example 0.3 mA, the switching device outputs 3 a signal indicating the wear of the anode.

So kann beispielsweise, solange sich der Meßwert im Sollbereich befindet, eine grüne Leuchtdiode angesteuert werden. Wird der Grenzwert unterschritten, so wird die grüne Leuchtdiode ausgeschaltet und eine rote Leuchtdiode eingeschaltet. Optional ertönt ein Warnton und / oder über ein Modem und das Internet wird der Fachhandwerker benachrichtigt.For example, as long as the measured value is in the target area, a green one LED can be controlled. If the limit is undershot, so the green one LED switched off and a red LED switched on. optional sounds a warning tone and / or over a modem and the Internet will be notified to the contractor.

Die Schaltungseinrichtung 3 bezieht ihren Arbeitsstrom vorzugsweise vom Kleinspannungsanschluß des angeschlossenen Heizgerätes.The circuit device 3 draws its working current preferably from the extra-low voltage connection of the connected heater.

Claims (7)

Vorrichtung zur Überwachung des Verbrauchs einer in einem Warmwasser-Speicherbehälter (1) angeordneten Opferanode (2), wobei der Warmwasser-Speicherbehälter (1) mit Wasser (7) gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Opferanode (2) über eine elektrische Leitung (8) mit einer Schaltungseinrichtung (3) verbunden ist, dass die Schaltungseinrichtung (3) über eine weitere elektrische Leitung (6), mit der Wand des Warmwasser-Speicherbehälters (1) verbunden ist, wodurch zwischen den beiden elektrischen Leitungen (6, 8) eine Spannung anliegt, die Schaltungseinrichtung (3) den Strom der Spannungsquelle (1, 7, 2) mißt und mit einem Grenzwert vergleicht, und bei Unterschreitung des Grenzwertes ein Signal, das auf den Verschleiß der Anode hinweist, ausgibt.Device for monitoring the consumption of a in a hot water storage tank ( 1 ) arranged sacrificial anode ( 2 ), the hot water storage tank ( 1 ) with water ( 7 ) is filled, characterized in that the sacrificial anode ( 2 ) via an electrical line ( 8th ) with a circuit device ( 3 ) is connected that the circuit device ( 3 ) via another electrical line ( 6 ), with the wall of the hot water storage tank ( 1 ) is connected, whereby between the two electrical lines ( 6 . 8th ) a voltage is present, the circuit device ( 3 ) the current of the voltage source ( 1 . 7 . 2 ) measures and compares with a limit value, and outputs a signal indicating the wear of the anode when the limit value is undershot. Vorrichtung zur Überwachung des Verbrauchs einer Opferanode (2) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungseinrichtung (3) permanent oder nur temporär den Strom mißt und beziehungsweise oder vergleicht.Device for monitoring the consumption of a sacrificial anode ( 2 ) according to claim 1, characterized in that the circuit device ( 3 ) measures or compares the current permanently or only temporarily. Vorrichtung zur Überwachung des Verbrauchs einer Opferanode (2) gemäß einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert zwischen 0,2 und 0,4 mA beträgt.Device for monitoring the consumption of a sacrificial anode ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the limit value is between 0.2 and 0.4 mA. Vorrichtung zur Überwachung des Verbrauchs einer Opferanode (2) gemäß einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Schaltungseinrichtung (3), solange ein Strom im Sollbereich vorliegt, das heißt der Grenzwert ist nicht unterschritten, ein entsprechendes Signal ausgibt.Device for monitoring the consumption of a sacrificial anode ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the circuit device ( 3 ), as long as there is a current in the target range, i.e. the limit is not undershot, outputs a corresponding signal. Vorrichtung zur Überwachung des Verbrauchs einer Opferanode (2) gemäß einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Schaltungseinrichtung (3), wenn der Strom den Grenzwert unterschreitet, ein entsprechendes Signal ausgibt.Device for monitoring the consumption of a sacrificial anode ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the circuit device ( 3 ), when the current falls below the limit value, outputs a corresponding signal. Vorrichtung zur Überwachung des Verbrauchs einer Opferanode (2) gemäß einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal zumindest in Form eines Leuchtmittels, eines Tons und/oder eines elektrischen oder elektronischen Signals an eine weitere Steuerung vorliegen kann.Device for monitoring the consumption of a sacrificial anode ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the signal can be present at least in the form of a lamp, a sound and / or an electrical or electronic signal to a further controller. Vorrichtung zur Überwachung des Verbrauchs einer Opferanode (2) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Signal über ein Modem oder einer vergleichbaren Einrichtung übermittelt wird.Device for monitoring the consumption of a sacrificial anode ( 2 ) according to claim 6, characterized in that at least one signal is transmitted via a modem or a comparable device.
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