AT392458B

AT392458B - Apparatus for the magnetic treatment of liquid media

Info

Publication number: AT392458B
Application number: AT305288A
Authority: AT
Original assignee: Stolz Siegbert
Priority date: 1988-12-14
Filing date: 1988-12-14
Publication date: 1991-04-10
Also published as: ATA305288A

Abstract

The invention relates to an apparatus for the magnetic treatment of liquid media, consisting of a flow channel through which the medium is conducted along one or more electromagnets which are serially arranged in the direction of flow, the inlet channel and the outlet channel for the liquid opening out transversely to the direction of flow prevailing in the flow channel, the cores 4, 6 of the electromagnets 2, 3, and thus their force fields, being disposed transversely to the direction of flow of the liquid, the flow channel 16 having a thin flow cross section and the electromagnets 2, 3 extending by the ends 8, 9 of their cores 4, 6 to the flow channel 16.

Description

AT 392 458 BAT 392 458 B

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur magnetischen Behandlung von flüssigen Medien, bestehend aus einem Durchflußkanal, durch welchen das Medium an einem oder mehreren in Strömungsrichtung hintereinanderliegenden Elektromagneten entlanggeführt ist, wobei der Einlaßkanal bzw. der Auslaßkanal für die Flüssigkeit qua: zu der im Durchflußkanal herrschenden Strömungsrichtung mündetThe invention relates to a device for the magnetic treatment of liquid media, consisting of a flow channel, through which the medium is guided along one or more electromagnets one behind the other in the direction of flow, the inlet channel or the outlet channel for the liquid qua: to that in the flow channel prevailing flow direction opens

Bei einer bekannten Ausbildung dieser Art handelt es sich um eine rohrförmige Behandlungskammer, um welche herum Elektromagnete gewunden sind. Es handelt sich dabei um gegensätzlich beaufschlagte Windungen, welche untereinander durch ein Joch verbunden sind. Die bekannte Ausbildung hat den Nachteil, daß die Feldlinien parallel zur Strömungsrichtung der zu behandelnden Flüssigkeit verlaufen. Dadurch entstehen innerhalb der zu behandelnden Flüssigkeit nicht definierte Feldstärken, so daß eine gleichmäßige Behandlung des gesamten Flüssigkeitsstromes nicht möglich ist.A known design of this type is a tubular treatment chamber, around which electromagnets are wound. These are oppositely loaded windings which are connected to each other by a yoke. The known design has the disadvantage that the field lines run parallel to the direction of flow of the liquid to be treated. This creates undefined field strengths within the liquid to be treated, so that a uniform treatment of the entire liquid flow is not possible.

Bei anderen bekannten Ausbildungen wird die zu behandelnde Flüssigkeit in geradliniger, laminarer Strömung an den Magneten vorbeigeführt, wobei es sich bei diesen Ausbildungen um Permanentmagnete handelt Die Magnete sind dabei auf beiden Seiten des Flüssigkeitsstromes angeordnet, und zwar abwechselnd einmal der Nordpol an dar Oberseite und der Südpol an der Unterseite, bei dem nächsten Magnet der Südpol an der Oberseite und der Nordpol an der Unterseite. Eine solche Ausbildung hat den Nachteil, daß aufgrund der laminaren Strömung die Einwirkung der magnetischen Felder nur unzureichend auf das Wasser erfolgt Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Ausführung ist auch darin zu sehen, daß diese Ausbildung nur äußerst schwer oder gar nicht gewartet werden kann, da die eigentliche Behandlungskammer kaum zugänglich istIn other known designs, the liquid to be treated is guided past the magnets in a linear, laminar flow, these designs being permanent magnets.The magnets are arranged on both sides of the liquid flow, alternately once the north pole on the top and the one South pole at the bottom, with the next magnet the south pole at the top and the north pole at the bottom. Such a design has the disadvantage that due to the laminar flow, the magnetic fields are insufficiently impacted on the water. Another disadvantage of this known design is also that this design can be maintained only with great difficulty or not at all, since the actual treatment chamber is hardly accessible

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher eine einheitliche, definierte Feldstärke innerhalb des Flüssigkeitstromes erzielt wird und außerdem eine erhöhte Turbulenz innerhalb des Strömungskanals vorliegtThe invention has for its object to provide a device of the type mentioned, in which a uniform, defined field strength is achieved within the liquid flow and there is also increased turbulence within the flow channel

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kerne der Elektromagnete, und damit deren Kraftfelder, quer zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit angeordnet sind, der Durchflußkanal einen dünnen Durchflußquerschnitt aufweist und die Elektromagnete mit den Stirnflächen ihrer Kerne bis zu dem Durchflußfcanal reichen. Dadurch wird erreicht, daß die Kraftlinien die zu behandelnde Flüssigkeit quer durchsetzen, wobei eine dünne Flüssigkeitsschicht vorliegt, wodurch innerhalb der Flüssigkeit eine hohe Energiedichte vorliegtAccording to the invention this object is achieved in that the cores of the electromagnets, and thus their force fields, are arranged transversely to the direction of flow of the liquid, the flow channel has a thin flow cross-section and the electromagnets extend with the end faces of their cores up to the flow channel. It is thereby achieved that the lines of force pass through the liquid to be treated transversely, a thin layer of liquid being present, as a result of which a high energy density is present within the liquid

Vorteilhafterweise können die Elektromagnete an der dem Einlaßkanal bzw. dem Auslaßkanal gegenüberliegenden Wandung angebracht sein, wobei in dieser Wandung, dem Einlaßkanal bzw. dem Auslaßkanal gegenüberliegend, Umlenkkammem angeordnet sind. Dies ermöglicht ein leichtes Öffnen der Vorrichtung, wobei die die Elektromagnete tragende Platte von der die Einlaß- bzw. Auslaßkanäle tragenden Platte getrennt wird, so daß der Strömungskanal freiliegt Außerdem wird eine Wirbelbildung bzw. eine walzenartige Bewegung der Flüssigkeit im Strömungskanal erzielt. Für eine entsprechende Wirksamkeit der Elektromagnete können die vom Strömungskanal der Flüssigkeit abgewandten Enden der Kerne der Elektromagnete durch eine Platte aus magnetisieibarem Material verbunden sein. Zur weiteren Erhöhung der Wirksamkeit kann die Einlaßkanal und den Auslaßkanal aufweisende Wandung aus magnetisierbarem Material gefertigt sein. Für eine besonders gleichmäßige Verteilung der Kraftfelder über die gesamte Breite des Strömungskanals kann der Durchmesser der Kerne der Elektromagnete größer als die Breite des Kanals sein.The electromagnets can advantageously be attached to the wall opposite the inlet channel or the outlet channel, wherein deflection chambers are arranged in this wall, opposite the inlet channel and the outlet channel. This enables the device to be opened easily, the plate carrying the electromagnets being separated from the plate carrying the inlet and outlet channels, so that the flow channel is exposed. In addition, vortex formation or a roller-like movement of the liquid in the flow channel is achieved. For a corresponding effectiveness of the electromagnets, the ends of the cores of the electromagnets facing away from the flow channel of the liquid can be connected by a plate made of magnetizable material. To further increase the effectiveness, the wall of the inlet channel and the outlet channel can be made of magnetizable material. For a particularly uniform distribution of the force fields over the entire width of the flow channel, the diameter of the cores of the electromagnets can be larger than the width of the channel.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch die gesamte Ausbildung. Fig. 2 ist eine Unteransicht bei abgenommener, den Einlaßkanal und den Auslaßkanal aufweisenden Platte, und zwar einer maßstabmäßig etwas abgeänderten Ausführungsform.In the drawing, an embodiment of the subject of the invention is shown. Fig. 1 shows a vertical section through the entire training. Fig. 2 is a bottom view, with the plate having the inlet duct and the outlet duct removed, of a somewhat modified embodiment.

In einer aus magnetisierbarem Material vorgesehenen Platte (1) sind, senkrecht von ihr abstehend, zwei Elektromagnete (2), (3) angeordnet, und zwar derart, daß die Kerne (4) bzw. (6) der Elektromagnete mit ihren Stirnflächen (8), (9) bis an den Flüssigkeitsstrom reichen. Mit (5) und (7) sind die Spulen der Elektromagnete (2) und (3) bezeichnet. Mit (10) und (11) sind die von der Platte (1) abstehenden Enden der Elektromagnete (2), (3) bezeichnet, welche durch eine Platte aus magnetisierbarem Material (12) miteinander verbunden sind. Den Elektromagneten gegenüberliegend ist an der Platte (1) eine Platte (13) befestigt, in welcher der Einlaßkanal (14) bzw. der Auslaßkanal (15) für die zu behandelnde Flüssigkeit ein- bzw. ausmündet. Innerhalb der Platte (1) ist ein Durchflußkanal (16) eingearbeitet, z. B. eingefräst, durch welchen hindurch die zu behandelnde Flüssigkeit in dünner Schicht an den Stirnflächen (8), (9) der Elektromagnete (2), (3) entlanggeführt wird. Gegenüber dem Einlaßkanal ist eine Wirbelkammer (17), und gegenüber dem Auslaßkanal eine Wirbelkammer (18) vorgesehen, durch welche eine Durchwirbelung der durch den Kanal (14) eingebrachten Flüssigkeit erreicht wird, so daß die Flüssigkeit innerhalb des Kanals (16) in turbulenter Strömung fließt Mit (19) ist die Schraube bezeichnet, mittels welcher die Platte (12) an der Platte (1) unter Anlage an die Enden (10) und (11) der Kerne (4), (6) der Elektromagnete (2), (3) in Anlage gehalten wird. Die Platte (13) ist mit der Platte (1) über durch Löcher (20) hindurchgesteckte Schrauben zusammengespanntIn a plate (1) provided from magnetizable material, two electromagnets (2), (3), perpendicularly projecting from it, are arranged in such a way that the cores (4) and (6) of the electromagnets with their end faces (8 ), (9) extend to the liquid flow. The coils of the electromagnets (2) and (3) are designated by (5) and (7). With (10) and (11) are the ends of the electromagnets (2), (3) projecting from the plate (1), which are connected to each other by a plate made of magnetizable material (12). Opposite the electromagnet, a plate (13) is fastened to the plate (1), in which the inlet channel (14) or the outlet channel (15) for the liquid to be treated opens or opens. A flow channel (16) is incorporated within the plate (1), e.g. B. milled through which the liquid to be treated is passed in a thin layer along the end faces (8), (9) of the electromagnets (2), (3). A vortex chamber (17) is provided opposite the inlet channel, and a vortex chamber (18) is provided opposite the outlet channel, through which the fluid introduced through the channel (14) is swirled so that the fluid inside the channel (16) is in a turbulent flow flows (19) denotes the screw by means of which the plate (12) on the plate (1) abuts the ends (10) and (11) of the cores (4), (6) of the electromagnets (2), (3) is held in investment. The plate (13) is clamped together with the plate (1) by means of screws inserted through holes (20)

Um zu vermeiden, daß zu behandelnde Flüssigkeit zu den Spulen (5), (7) der Elektromagnete (2), (3) gelangt, sind die Keme (4), (6) an der die Stirnflächen (8), (9) aufweisenden Seite verjüngt, und über eine, nicht dargestellte, Dichtung in passende Bohrungen der Platte eingefügt. Die Gleitdichtung kann dabei jegliche herkömmliche Dichtung aufweisen.In order to prevent liquid to be treated from reaching the coils (5), (7) of the electromagnets (2), (3), the cores (4), (6) on which the end faces (8), (9) having tapered side, and inserted via a seal, not shown, into matching holes in the plate. The sliding seal can have any conventional seal.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weisen die Stirnflächen (8), (9) der Keme (4), (6) der Elektromagnete (2), (3) größeren Durchmesser auf, als der Kanal (16) breit ist, so daß die gesamte zü behandelnde Flüssigkeit an den -2-As can be seen from Fig. 2, the end faces (8), (9) of the core (4), (6) of the electromagnets (2), (3) have a larger diameter than the channel (16) is wide, so that the entire liquid to be treated at the -2-

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Kernen der Elektromagnete vorbeigefuhrt wird.Cores of the electromagnet is passed.

Es hat sich gezeigt, daß die Wirkung der Magnete dann erhöht werden kann, wenn auch die Platte (13) aus magnetisierbarem Material besteht, so daß also der Kraftlinienfluß innerhalb des Strömungskanals (16) weitgehend quer zur Strömung verläuft und innerhalb der Platte (13) zum nächsten Magnet weitergeleitet wird. 5 Die besondere Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beruht darauf, daß mit wachsender Spannung des äußeren Magnetfeldes eine Präzession der einzelnen Hüllen und eine Polarisation der Elektronenwolken verstärkt wird. Letztere erlangen durch das induzierte magnetische Moment, das antiparallel zum äußeren Feld ausgerichtet ist, eine Deformierung durch die Veränderung der Energie der Wasserstoffbindungen. Die Zahl der zerrissenen Wasserstoffbindungen sowie die in Wechselwirkung stehenden Sauerstoffatome der angrenzenden 10 Moleküle, die ihre vorhergehende Gleichgewichtsstellung verlieren, steigtIt has been shown that the effect of the magnets can be increased if the plate (13) is also made of magnetizable material, so that the force line flow within the flow channel (16) is largely transverse to the flow and within the plate (13) is forwarded to the next magnet. 5 The particular effectiveness of the device according to the invention is based on the fact that with increasing tension of the external magnetic field, a precession of the individual shells and a polarization of the electron clouds is increased. The latter are deformed by the induced magnetic moment, which is oriented antiparallel to the external field, by changing the energy of the hydrogen bonds. The number of broken hydrogen bonds and the interacting oxygen atoms of the adjacent 10 molecules, which lose their previous equilibrium, increases

Die Energie der Wechselwirkung der Ionen mit den Wassermolekülen ist viel höher als die Energie der Wechselwirkung der Wassermoleküle miteinander. Deshalb ist ein Teil der Moleküle in nächster Umgebung dieses Ions mit diesem verbunden. Diese Erscheinung bezeichnet man als nähere Hydratation. Da das Ionenfeld infolge der Polarisation nicht nur die Struktur in den angrenzenden Molekülen zerstört, spricht man auch von IS einer entfernteren Hydratation.The energy of the interaction of the ions with the water molecules is much higher than the energy of the interaction of the water molecules with one another. Therefore, some of the molecules in the immediate vicinity of this ion are connected to it. This phenomenon is called closer hydration. Since the ion field not only destroys the structure in the adjacent molecules due to the polarization, one speaks of IS of a more distant hydration.

Das äußere Feld hat den größten Einfluß auf die Ionen, weil die Zahlenwerte der diamagnetischen Suszeptibilität der Ionen viel höher sind als die der Wassermoleküle. Die Polarisation und die Veränderung der Dichte der Elektronenwolken der Ionen und der Wassermoleküle bringen, wie eingangs erwähnt, eine Veränderung der Energie der Wechselwirkung der hydratierten Ionen mit den nächstgelegenen Wasserpartikeln (ferner 20 Hydratation), d. h. eine Veränderung der Hydratation der in Lösung befindlichen Stoffe und der Struktur der Lösung mit sich. Solche Veränderungen als Folge einer magnetischen Behandlung werden experimentell bestätigt durch die Bestimmung der Viskosität, der Oberflächenspannung, der elektrischen Leitfähigkeit, der Wasserstoff-Kennzahl, der Löslichkeit, der Geschwindigkeitskonstanten der Auflösung, der Wärmeeffekte bei der Auflösung von Substanzen der optischen Dichte usw. (näheres aus der Literatur). 25 Es geht daraus hervor, daß die auf das geladene Teilchen wirkende Kraft f durch das Verhältnis f = KevH sin a, wobei K - der Koeffizient der Proportionalität, 30 e- Ladung des Teilchens, v - Geschwindigkeit der Bewegung des Teilchens (des Flüssigkeitsstroms), H - die Spannung des Magnetfeldes, α - der Winkel zwischen der Richtung der Fließbewegung und der Richtung des Feldes ist, bestimmt ist. 35 Aus der Gleichung geht hervor, daß die Wirkung des Feldes auf das geladene Teilchen dann ihr Maximum erreicht, wenn sich der Flüssigkeitsstrom in einer dem Feld gegenüber senkrechten Richtung bewegtThe external field has the greatest influence on the ions because the numerical values of the diamagnetic susceptibility of the ions are much higher than that of the water molecules. The polarization and the change in the density of the electron clouds of the ions and the water molecules, as mentioned at the beginning, bring about a change in the energy of the interaction of the hydrated ions with the closest water particles (furthermore 20 hydration), i. H. a change in the hydration of the substances in solution and the structure of the solution. Such changes as a result of magnetic treatment are confirmed experimentally by determining the viscosity, the surface tension, the electrical conductivity, the hydrogen index, the solubility, the rate constants of the dissolution, the heat effects when dissolving substances of optical density, etc. (more from the literature). 25 It follows that the force f acting on the charged particle is given by the ratio f = KevH sin a, where K - the coefficient of proportionality, 30 e- charge of the particle, v - velocity of the movement of the particle (the liquid flow) , H - the voltage of the magnetic field, α - the angle between the direction of the flow movement and the direction of the field is determined. 35 The equation shows that the effect of the field on the charged particle reaches its maximum when the liquid flow moves in a direction perpendicular to the field

Der Wirkungseffekt des Feldes auf die Ionen, ihre Hydratation, die Struktur der Lösung, die Verminderung der Kesselsteinbildung, ist auf die Flüssigkeitsgeschwindigkeit und die Magnetkraft und Einwirkung abgestimmtThe effect of the field on the ions, their hydration, the structure of the solution, the reduction in scale formation, is matched to the liquid velocity and the magnetic force and action

Die Lorentzkraft hat vertikal die höchste Einwirkungskraft auf sich bewegende Flüssigkeiten und ruft 40 außerdem eine Asymmetrie der Hydrathüllen der Ionen hervor, was die Bildung von Ionenpaaren schafft und dieThe Lorentz force has the greatest vertical force on moving liquids and also causes an asymmetry of the hydration shell of the ions, which creates the formation of ion pairs and that

Rolle von Kristallisationszentren übernimmt. Durch den (elektro)magnetisch-hydrodynamischen Effekt (Wirbel) wird die Bildung von Kristallisationszentren erleichtert Hiermit sind die Vorausetzungen von Ionen-Assoziaten (Clusterbildung), deren Menge und Aggregationsgrad, der in Lösung befindlichen Stoffe und ihrer Konzentration gegeben. Besonders wichtig ist die Veränderung der Ionenhydratation, denn gerade Ionen mit verletzten 45 Hydrathüllen können als Keime einer neuen Phase dienen. Eine Veränderung der Hydratation früher abgeschiedener Sedimente beim Kontakt derselben mit magnetisch aufbereitetem Wasser ist offenbar auch die Ursache für die Zerstörung alten Kesselsteins bei der Speisung von Kesseln mit Wasser, das einer magnetischen Aufbereitung unterzogen worden war. Die Bildung einer großen Zahl von Kristallzentren (Cluster) geht einher mit einer Erschöpfung der Lösung. 50 Der Erfolg einer magnetischen Aufbereitung wird demzufolge durch die Schaffung einer möglichst großen Zahl submikroskopischer Teilchen und Teilchen in kolloid-dispersem Stadium als Kristallisationszentren in der Flüssigkeit bewirktRole of crystallization centers. The (electro) magnetic-hydrodynamic effect (vortex) facilitates the formation of crystallization centers. This provides the conditions for ion associates (cluster formation), their quantity and degree of aggregation, the substances in solution and their concentration. The change in ion hydration is particularly important because ions with damaged 45 hydration shells can serve as seeds for a new phase. A change in the hydration of previously deposited sediments when they come into contact with magnetically treated water is apparently also the cause of the destruction of old scale when feeding kettles with water that had been subjected to magnetic treatment. The formation of a large number of crystal centers (clusters) is accompanied by an exhaustion of the solution. 50 The success of magnetic processing is therefore achieved by creating the largest possible number of submicroscopic particles and particles in a colloidally disperse state as crystallization centers in the liquid

Die Menge der Kristallisationszentren, deren Oberfläche die Heizfläche von Wassererhitzern in eine Größenordnung übersteigt, die ein Vielfaches derselben beträgt, bestimmt auch im voraus die überwiegende 55 Ausscheidung der Kesselsteinbildner in Form suspendierter Teilchen (Schlamm). Bei Erhitzen des Wassers findet ein Anwachsen der Kristallisationszentren und eine Vergrößerung der suspendierten Teilchen statt, die es gilt stabil zu halten, um Sekundärablagerungen zu vermeiden.The number of crystallization centers, the surface area of which exceeds the heating surface of a water heater in a magnitude that is a multiple thereof, also determines in advance the predominant excretion of the scale formers in the form of suspended particles (sludge). When the water is heated, the crystallization centers grow and the suspended particles enlarge, which must be kept stable in order to avoid secondary deposits.

Die geometrische Anordnung des magnetischen Wasseraufbereiters und deren Poligkeit und Stärke sind daher von ausschlaggebender Wichtigkeit für die Salze, wobei Salzgehalt und Salzzusammensetzung noch einmal einen 60 Ausschlag auf die Einwirkung haben.The geometrical arrangement of the magnetic water purifier and its polarity and strength are therefore of crucial importance for the salts, whereby the salt content and salt composition have a further influence on the effect.

Durch die etwa 90grädige Ablenkung wird eine hydrodynamische Veränderung erzeugt und das zu behandelnde Medium wird flach durch die zwei umgekehrt gepolten, sehr starken Magnetfelder, die in einem berechneten -3-The approximately 90-degree deflection creates a hydrodynamic change and the medium to be treated is flattened by the two reversely polarized, very strong magnetic fields, which are calculated in a -3-

Claims

AT 392 458 B are classified, guided and again executed approximately 90 degrees. A voltage doubling is achieved by a Kretz circuit, not shown, for feeding the magnets, so that a frequency of 100 Hertz is on part of the magnetic pole. By means of this arrangement of the magnetic field strength (precisely defined), salt and water molecules can be magnetized in a defined manner and their frequency can be adapted to the local water structure conditions. It has been shown that between 16 and 200 Hertz is the most effective application. Field strengths of around 10,000 Gauss are achieved per pole. 1. Device for the magnetic treatment of liquid media, consisting of a flow channel, through which the medium is guided along one or more electromagnets one behind the other in the flow direction, the inlet channel or the outlet channel for the liquid opening transversely to the flow direction prevailing in the flow channel, characterized in that the cores (4), (6) of the electromagnets (2), (3), and thus their force fields, are arranged transversely to the direction of flow of the liquid, the flow channel (16) has a thin flow cross-section and the electromagnets (2 ), (3) with the end faces (8), (9) of their cores (4), (6) to the flow channel (16).

2. Device according to claim 1, characterized in that the electromagnets (2), (3) on the inlet channel (14) and the outlet channel (15) opposite wall (1) are attached, in this wall (1), deflection chambers (17), (18) are arranged opposite the inlet channel or the outlet channel.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the ends facing away from the flow channel of the liquid (10), (11) of the core (4), (6) of the electromagnets (2), (3) by a plate (12 ) are made of magnetizable material.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the inlet channel (14) and the outlet channel (15) on the facing wall (13) is made of magnetizable material

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the diameter of the cone (4), (6) of the electromagnets (2), (3) is greater than the width of the channel (16) Hiezu 1 sheet drawing - 4-