AT395412B - Vorrichtung zum behandeln einer fluessigkeit, insbesondere wasser - Google Patents

Description

AT 395 412 B

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Behandeln einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, bestehend aus einem diamagnetischen Strömungskanal für die Flüssigkeit und einer dauermagnetischen Erregereinrichtung für ein den Strömungskanal zumindest in einem Längsabschnitt durchsetzendes, magnetisches Querfeld, wobei die Erregereinrichtung einander bezüglich des Strömungskanales gegenüberliegende, ungleichnamige Pole 5 oder Polschuhe aufweist.

Es ist bekannt, daß Magnetfelder die Eigenschaften von Flüssigkeiten beeinflussen können. So wird beispielsweise Wasser der Wirkung eines Dauermagnetfeldes ausgesetzt, um die Kalkablagerung an Leitungs- oder Kesselwänden zu vermeiden. Zu diesem Zweck werden üblicherweise in Strömungsrichtung des Wassers ausgerichtete Stabmagneten in eine Strömungskammer eingesetzt, wobei sich zur Erregung eines Längsfeldes entweder 10 gleichnamige Pole (US-PS 3 951807) oder ungleichnamige Pole (AT-PS 346 252) gegenüberstehen. Nachteilig bei beiden Anordnungen ist, daß die Dauermagneten einen vom Wasser umspülten Einsatz in der Strömungskammer darstellen, was nicht nur die Strömungsverhältnisse beeinträchtigt, sondern auch den Konstruktionsaufwand erhöht. Von größerer Bedeutung ist allerdings, daß mit diesen bekannten Dauermagnetanordnungen die angestrebte Wirkung nur zum Teil erreicht werden kann. 15 Bei einer anderen bekannten Vorrichtung (EP-A-200 710) umschließen die ringförmigen Dauermagneten den rohrförmigen Strömungskanal für die Flüssigkeit Diese in axialer Richtung magnetisierten Ringmagneten wirken miteinemin den Strömungskanal koaxial eingesetzten, ferromagnetischen Kern zusammen, so daß sichimRingspalt zwischen dem Kern und dem Strömungskanal ein im wesentlich radial ausgerichtetes ferromagnetisches Querfeld einstellt. Obwohl die Dauermagneten außerhalb des Strömungskanales vorgesehen sind, müssen zufolge des 20 ferromagnetischen Kernes wiederum die Nachteile eines Einsatzes in den Strömungskanal in Kauf genommen werden. Die Anwendung eines magnetischen Querfeldes bringt zwar gegenüber Längsfeldem gewisse Vorteile mit sich, doch bleibtauch bei dieser bekannten Behandlungsvorrichtung die erzielbare Wirkung in vielen Anwendungsfallen hinter den Erwartungen zurück.

Gleiches gilt schließlich auch für eine bekannte Kalkumwandlungsanlage (DE-OS 3 806 708), bei der die 25 Magneten zur Erzeugung eines magnetischen Querfeldes aus einander bezüglich des Strömungskanales gegenüber liegenden Halbschalen bestehen, die aufgrund ihrer einander gegenüberliegenden, ungleichnamigen Pole sich selbst auf dem Leitungsrohr für die Flüssigkeit halten. Diese bekannte Anlage vermeidet zwar Einbauten im Stiömungs-kanal für die Flüssigkeit, doch bleibt die magnetische Wirkung beschränkt.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Behandlung einer Flüssigkeit, insbeson-30 dere Wasser, der eingangs geschilderten Art mit einfachen Mitteln so zu verbessern, daß Ablagerungen an Leitungs oder Behälterwänden sicher vermieden werden können.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß der Verlauf der magnetischen Flußdichte des Querfeldes in Strömungsrichtung zumindest in Millimeterschritten wiederholt um wenigstens 5 Gauß schwankt.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß trotz des Vorhandenseins einer Vielzahl von Fremdkörpern 35 innerhalb des Wassers das im Wasser gelöste Calciumcarbonat vorwiegend an einer Leitungs· oder Kesselwand zu kristallisieren beginnt, weil der die Fremdkörper innerhalb des Wassers umschließende Mantel aus Wassermolekülen dieseFremdkörper nichtals Kristallisationspunkte wirksam werden läßt. Kann über das magnetischeFeld dieser Mantel aus Wassermolekülen zum Platzen gebracht werden, so bilden die nun nicht mehr durch Wasser-moleküleabgeschirmtenFremdkörperKristallisationspunkte für das gelösteCalciumcarbonat,das dann in kristalliner 40 Form mit dem Wasser ausgeschwemmt wird und sich nicht mehr an Leitungs- oder Behälterwänden anlegen kann.

Um ein Aufplatzen des Wassermolekülmantels um die Fremdkörper mit einer vergleichsweise geringen Energie zu erreichen, können die Wassermoleküle über das Magnetfeld im Bereich ihrer Eigenfrequenz zu Schwingungen angeregt werden, indem die Flußdichte des Querfeldes in Strömungsrichtung um ein Mindestmaß schwankt, so daß die den Mantel eines Fremdkörpers bildenden Wassermoleküle, die mit dem Fremdkörper mit einer entsprechenden 45 Geschwindigkeit durch die Behandlungsstrecke strömen, zu Schwingungen angeregt werden. Obwohl die durch den

Abstand der örtlichen Schwankungen des Querfeldes und die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit bedingten Frequenzen der Grundwelle der Schwingungen erheblich niedriger als die in der Größenordnung von 1000 bis 10000 Hz liegenden Eigenfrequenzen der Molekülverbände sind, kann eine für das Aufplatzen des Wassermantels ausreichende Resonanzwirkung erzielt werden, weil die Oberwellen eine entsprechende Frequenz aufweisen. In der 50 Praxis hat sich gezeigt, daß eine Schwankung im Verlauf der Rußdichte des Querfeldes in Strömungsrichtung um wenigstens 5 Gauß in vielen Fällen ausreicht, um einen ausreichenden Anteil der im Wasser mitgeführten Fremdkörper als Kristallisationspunkte für das Ausscheiden des gelösten Calciumcarbonats zu aktivieren, wenn das Querfeld diese Schwankungen zumindest in Millimeterschritten sicherstellt. Durch die Anordnung ungleichnamiger Pole bzw. Polschuhe auf einander bezüglich des Strömungskanales gegenüberliegenden Seiten wird ein für die 55 SchwingungsanregungderWassermolekülevorteilhaftesQuerfelderzielt,ohneaufwendigeEinsätzeimStrömungs-kanal vorsehen zu müssen.

Damit eine ausreichend ausgeprägte örtliche Schwankung der magnetischen Rußdichte über die Länge der -2-

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Behandlungsstrecke «zielt wird, können verschiedene Maßnahmen getroffen werden. Eine Möglichkeit besteht darin, die Pole oder Polschuhe der Erregereinrichtung für das magnetische Querfeld aus quer zur Strömungsrichtung verlaufenden Dauermagnetlamellen mit einer Dicke von höchstens 1 mm aufzubauen, so daß die Dauermagnet* lamellen selbst die örtlichen Magnetfeldschwankungen mit sich bringen. Eine einfachere Möglichkeit ergibt sich, S wenn die Pole oder Polschuhe der Erregereinrichtung für das magnetische Querfeld quer zur Strömungsrichtung verlaufende Stege oder Zähne mit einer Breite von höchstens 1 mm aufweisen, in deren Spitzenbereich sich eine entsprechend größere Flußdichte als im Bereich der Zahn- bzw. Steglücken einstellt. Schließlich könnte die angestiebte Schwankung der Flußdichte in Strömungsrichtung durch einen entsprechend strukturierten Aufbau des bzw. der Dauermagneten selbst erzielt werden. 10 Wie bereits ausgeführt wurde, hängt die jeweilige Anregefrequenz für die Molekülschwingungen von der

Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeit ab, weil das mit Hilfe von Dauermagneten aufgebaute Querfeld einen zeitlich konstanten Verlauf aufweist. Die Fließgeschwindigkeit soll daher ein bestimmtes Mindestmaß nicht unterschreiten. Damiteine ausreichende Fließgeschwindigkeit sichergestellt werden kann, kann der Strömungskanal im Bereich des dieErregeieinrichtungaufweisendenLängenabschnittes mit einem kleineren Durchflußquerschnittausgebildet sein, 15 so daß sich im Behandlungsbereich eine Beschleunigungsstrecke für die zu behandelnde Flüssigkeit ergibt. Besonders einfache Konstruktionsverhältnisse ergeben sich in diesem Zusammenhang, wenn der Strömungskanal aus einem Rohr besteht, das im Bereich der Erregereinrichtung in Richtung des magnetischen Querfeldes durch ein Flachdrucken eingeschnürt ist. Durch das Flachdrucken des Rohres wird der Abstand der einander gegenüberliegenden Pole bzw. Polschuhe und damit der wirksame Luftspalt gegenüber dem übrigen Rohrdurchmesser verkleinert, 20 was bei vergleichbaren Dauermagneten zu einer höheren Flußdichte bzw. bei vergleichbaren Flußdichten zu kleineren Dauermagneten führt.

Zur Schwingungsanregung der einen Mantelverband um einen Fremdkörper bildenden Moleküle ist naturgemäß eine bestimmte Behandlungsstrecke erforderlich, in der sich die Schwankungen der Feldstärke des magnetischen Querfeldes zumindest abschnittsweise periodisch wiederholen sollen. Eine Anpassung an unterschiedliche Strömungs-25 geschwindigkeiten im Bereich der Behandlungsstrecke kann in diesem Zusammenhang dadurch erzielt werden, daß die Abstände der sich periodisch ändernden Schwankungen des magnetischen Querfeldes in Strömungsrichtung abschnittsweise unterschiedlich sind, so daß zumindest ein Abschnitt im Hinblick auf die jeweilige Strömungsgeschwindigkeit eine Schwingungsanregung der Flüssigkeitsmoleküle im Bereich ihrer Eigenfrequenz erlaubt.

Obwohl die Erfindung im wesentlichen im Zusammenhang mit der Behandlung von Wasser erläutert wurde, ist 30 sie selbstverständlich nicht auf dieses Einsatzgebiet beschränkt. Sie kann überall dort zur Anwendung kommen, wo strömende Flüssigkeiten über ein Dauermagnetfeld beeinflußt werden sollen.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt Es zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Behandeln von Wasser in einer zum Teil aufgerissenen Sei-35 tenansicht,

Fig. 2 diese Vorrichtung in einem Schnitt nach der Linie (Π-Π) der Fig. 1,

Fig. 3 die Vorrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 in einer Draufsicht

Fig. 4 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellungsart einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer abgewandelten Ausführungsform und 40 Fig. 5 den Verlauf der Flußdichte einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Strömungsrichtung entsprechend einer gezahnten Polfläche.

Die dargestellte Vorrichtung zur Behandlung von Wasser besteht grundsätzlich aus einem Strömungskanal (1) für das zu behandelnde Wasser und aus einer dauermagnetischen Einrichtung (2) für ein magnetisches Querfeld, das 45 den zu diesem Zweck aus einem diamagnetischen Werkstoff gebildeten Sfrömungskanal (1) durchsetzt. Gemäß den

Fig. 1 bis 3 weist die Erregereinrichtung (2) zwei einander bezüglich des Strömungskanales (1) gegenüberliegende Dauermagneten (3) auf, die über ein Eisenjoch (4) miteinander verbunden sind, so daß sich ein magnetischer Kreis ergibt, durch dessen Luftspalt zwischen den beiden Magneten (3) der Strömungskanal (1) verläuft. Die beiden Magneten (3), deren einander zugekehrte Pole ungleichnamig sind, sind im Bereich ihrer Polflächen mit quer zur 50 Strömungsrichtung (5) verlaufenden Zähnen (6) ausgebildet, so daß sich im Bereich der Zähne eine größere magnetische Flußdichte als im Bereich der Zahnlücken ergibt, wie dies in der Fig. 5 angedeutet ist, die den Verlauf (7) der magnetischen Flußdichte (B) über einem gezahnten Pol eines Dauermagneten (3) in Strömungsrichtung (s) in einem Koordinatensystem veranschaulicht. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die Breite (b) der Zähne (6) kleiner als 1 mm ist, was einen entsprechenden Abstand der sich aufgrund der Zahnung ergebenden periodischen 55 Schwankungen des Querfeldes zur Folge hat Die Amplituden (a) dieser Schwankungen dürfen 5 Gauß nicht unterschreiten, wenn in der Praxis eine ausreichende Wirkung auf das zu behandelnde Wasser sichergestellt werden soll. Höhere Flußdichten verbessern naturgemäß die angestrebte Schwingungsanregung der an dem Querfeld

Claims (7)

1. AT395412B vorbeifließenden Wassermoleküle, die sich zu einem den Fremdkörper umhüllenden Mantel verbunden haben. Durch die magnetische Schwingungsanregung beim Vorbeifließen der Fremdkörper an der Erregerreinrichtung (2) werden bei einigen Fremdkörpern die Wassermolekülhüllen aufgesprengt. Diese Fremdkörper bilden somit Kristallisationspunkte für das gelöste Calciumcarbonat, das in kristalliner Form mit dem Wasser ausgetragen wird. 5 Um eine für die Schwingungsanregung vorteilhafte Fließgeschwindigkeit im Bereich der Erregereinrichtung (2) zu erzielen, kann der im allgemeinen als Rohr (8) ausgebildete Strömungskanal (1) eine beidseitige Abflachung (9) in Richtung des Querfeldes aufweisen, wie dies insbesondere der Fig. 2 entnommen werden kann. Diese eine Einschnürung des Rohres (8) bedingenden Abflachungen erlauben außerdem eine Verringerung der Größe des Luftspaltes des magnetischen Eisenkreises. 10 Damit eine größere Behandlungsstrecke für das Wasser «reicht wird, können mehrere Magnetsysteme in Strömungsrichtung nebeneinander angeordnet werden. In der Fig. 4 ist eine solche Anordnung gezeigt, wobei wiederum die Forderung «füllt sein muß, daß die einander gegenüberliegenden Pole oder Polschuhe ungleichnamig sind. Nebeneinanderliegende Magnetsysteme können allerdings gegensinnig gepolt sein. Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, weil es lediglich 15 darauf ankommt, im Bereich der Behandlungsstreckeein Querfeld vorzusehen, das in Strömungsrichtung zumindest in Millimeterschritten örtliche Schwankungen von wenigstens 5 Gauß aufweist, damit eine entsprechende Schwin-gungsanregungimResonanzbereich der Wassermoleküleerreichtwird,diesich zu einer Hülle um einenFremdkörper schließen. Sokönnte an Stelle der Zahnungen die Magnetfeldschwankung auch über einen entsprechend kristallinen Aufbau der Magneten erreicht werden, oder durch eine entsprechende Querschnittsgestaltung der Joche, wenn diese 20 im Sättigungsbereich liegen. Selbstverständlich sind auch die Joche nicht zwingend erforderlich, obwohl magnetische Eisenkreise eine bessere Ausnützung der Magnetfelder von Dauermagneten erlauben. 25 PATENTANSPRÜCHE 30 1. Vorrichtung zum Behandeln einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, bestehend aus einem diamagnetischen Strömungskanal für die Flüssigkeit und einer dauermagnetischen Erregereinrichtung für ein den Strömungskanal zumindest in einem Längsabschnitt durchsetzendes, magnetisches Querfeld, wobei die Erregereinrichtung einander bezüglich des Strömungskanales gegenüberliegende, ungleichnamige Pole oder Polschuhe aufweist, dadurch 35 gekennzeichnet, daß der Verlauf der magnetischen Flußdichte des Querfeldes in Strömungsrichtung (5) zumindest in Millimeterschritten wiederholt um wenigstens 5 Gauß schwankt
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daßdie Poleoder Polschuhe der Erregereinrichtung (2) für das magnetische Querfeld aus quer zur Strömungsrichtung (5) verlaufenden Dauermagnetlamellen mit einer 40 Dicke von höchstens 1 mm aufgebaut sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pole oder Polschuhe der Erregereinrichtung (2) für das magnetische Querfeld quer zur Strömungsrichtung (5) verlaufende Stege oder Zähne (6) mit einer Breite (b) von höchstens 1 mm aufweisen. 45
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (1) im Bereich des die Erregereinrichtung (2) aufweisenden Längenabschnittes mit einem kleineren Durchflußquerschnitt ausgebildet ist. SO
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal aus einem Rohr (8) besteht, das im Bereich der Eiregereinrichtung (2) in Richtung des magnetischen Querfeldes durch ein Flachdrücken ein-geschnüitisL
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schwankungen der 55 Flußdichtedes magnetischen Querfeldes in Strömungsrichtung (5) zumindestabschnittsweise periodisch wiederho len. -4- AT 395 412 B
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände (b) der sich periodisch ändernden Schwankungen des magnetischen Querfeldes in Strömungsrichtung (5) abschnittsweise unterschiedlich sind. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -5-