DE102005055889A1

DE102005055889A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Beeinflussen von Fließvorgängen

Info

Publication number: DE102005055889A1
Application number: DE102005055889A
Authority: DE
Inventors: Werner Schwille
Original assignee: SCHWILLE ELEKTRONIK PRODUKTION; SCHWILLE-ELEKTRONIK PRODUKTIONS- und VERTRIEBS- GmbH
Current assignee: SCHWILLE ELEKTRONIK PRODUKTION; SCHWILLE-ELEKTRONIK PRODUKTIONS- und VERTRIEBS- GmbH
Priority date: 2005-11-23
Filing date: 2005-11-23
Publication date: 2007-05-31
Also published as: EP1791137A1; ES2329164T3; EP1791137B1; DE502006004362D1; ATE438187T1

Abstract

Die elektrophysikalische Entfeuchtung von Mauerwerk ist prinzipiell bekannt, kann jedoch stark verbessert und beschleunigt werden, indem das benötigte hochfrequente elektrische Feld mittels eines Tesla-Luft-Transformators erzeugt wird.

Description

I. Anwendungsgebiet
Die Erfindung betrifft die elektrophysikalische Beeinflussung von Fließvorgängen.

II. Technischer Hintergrund

Bei älteren Gebäuden ist in den Mauern aufsteigende Bodenfeuchtigkeit ein häufiges Schadensbild.

Zur Mauertrockenlegung sind mechanisch aufwändige Verfahren wie das horizontale Abschneiden des Mauerwerks und Einbringen einer so genannten Horizontalsperrschicht aus wasserundurchlässigem Material bekannt.

Weniger bekannt ist es, dass mittels elektrophysikalischer Methoden das Wasser am Aufsteigen in der Mauer durch die Kapillare gehindert werden kann.

Seit Prof. Reuss 1803 feststellte, dass Wassermoleküle sich in einem elektrischen Feld zum negativ geladenen Pol hin bewegen, wurde – spätestens seit 1935 – versucht, diese Erkenntnis gezielt zur Beeinflussung von Fließvorgängen – sei es von Stoffen in Flüssigkeiten oder auch von Flüssigkeiten in porösen Körpern – zu nutzen.

Die Funktion besteht vermutlich darin, dass ein elektrisches Potential, das so genannte Zeta-Potential, zwischen den sich in den Kapillaren bewegenden Was sermolekülen und der Kapillargrenzschicht entsteht, wobei die Wassermoleküle meistens an die Hydrathülle von Salzionen gebunden sind.

Durch ein schwaches, gepulstes elektrisches Feld soll diese Ladungsbindung gelöst werden und der Aufbau des Zeta-Potentials unterbrochen werden, so dass die Wassermoleküle entsprechend der Schwerkraft zum Erdreich zurücksinken oder zumindest nicht weiter aufsteigen, sondern verdunsten.

Dies wird bisher dadurch bewirkt, dass in der Nähe des durchfeuchteten Mauerwerks eine zylinderförmige Spule in der Luft, also ohne Berührung zu dem Mauerwerk, von Strom durchflossen wird, wobei der Strom in gepulster Form von 10–500 kHz mittels eines Generators zugeführt wird, mit Stromstärken bis zu einigen Ampere.

Dadurch wird ein magnetisches Hochfrequenzfeld erzeugt, so wie ein schwaches elektrisches Hochfrequenzfeld, welches vor allem die beabsichtigte Wirkung erzielt.

Zum einen sind für den Betrieb dieser Vorrichtung Spitzenleistungen bis 100 Watt notwendig, was angesichts der Zeitdauer von ein bis zwei Jahren für eine wirksame Entfeuchtung erhebliche Energiemengen darstellt. Zum anderen ist die für die Entfeuchtung benötigte lange Zeitdauer von ein bis zwei Jahren nicht zufriedenstellend.

III. Darstellung der Erfindung

a) Technische Aufgabe

Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, die elektrophysikalische Beeinflussung von Fließvorgängen, insbesondere bei der Mauerentfeuchtung, zu verbessern.

b) Lösung der Aufgabe

Diese Aufgabe wird durch die Ansprüche 1 und 13 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Wirkung bei der elektrophysikalischen Entfeuchtung wird bereits dadurch verbessert, dass die das hochfrequente elektrische Feld erzeugende Spule die Sekundärspule eines Transformators ist, und dabei insbesondere diejenige der beiden Spulen des Transformators, die die größere Windungszahl aufweist. Wenn zusätzlich Sekundärspule und Primärspule des Transformators keine normalen, zylindrischen Spulen, sondern in einer Ebene gewickelte Teslaspulen in Form jeweils einer einzigen Spirale sind, sind besonders hohe Feldstärken des abgegebenen hochfrequenten elektrischen Feldes erreichbar.

Dies hängt nicht zuletzt von der am heißen Ende der Sekundärspule angeordneten Abstrahlfläche und deren Größe und Gestalt ab, wobei insbesondere eine Kugel empfohlen wird, die das elektrische Feld gleichmäßig nach allen Seiten abgibt. Die Kugel sollte dabei einen Durchmesser von 2–10 cm, insbesondere von 2–5 cm, besitzen.

Die Windungszahlen der Primärspule und der Sekundärspule verhalten sich etwa wie 1:5 bis 1:10, wobei auf der Primärseite 3–10 Windungen, insbesondere 5–10 Windungen bevorzugt werden, während auf der Sekundärseite 30–50 Windungen eine gute Wirkung ergeben.

Der an die primärseitige Spule angeschlossene Impulsgenerator arbeitet mit einer Frequenz von vorzugsweise 10–500 kHz, insbesondere 10–1000 kHz, wobei sich Impulse in Rechteckform als besonders wirksam erwiesen haben. Dabei sind Stromstärken in der Primärspule bis 1 Ampere, maximal bis 2 Ampere in der Regel völlig ausreichend.

Der Innenwiderstand der Primärspule soll vorzugsweise 20–80 Ohm, insbesondere 30–60 Ohm, betragen.

Ebenso wie die Sekundärspule an dem von der Abstrahlfläche gegenüberliegenden Ende geerdet ist, ist auch die im Kreis mit dem Impulsgenerator verschaltete Primärspule geerdet, um auf dem gleichem Potential wie das Mauerwerk zu liegen.

Primärspule und Sekundärspule sollten dabei den gleichen Wicklungssinn, also betrachtet von derselben Stirnseite her, aufweisen.

In der praktischen Ausführung können die beiden Spulen in parallelen Ebenen zueinander angeordnet sein, indem sie z. B. auf den leitenden Flächen einer Platine geätzt sind, beispielsweise auf den beiden voneinander weg weisenden Seiten ein und derselben Platine oder auf je einer elektrisch leitenden Seite von getrennten, im Abstand zueinander angeordneten, Platinen.

c) Ausführungsbeispiele
Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:
1a: Eine Prinzipdarstellung der elektrophysikalischen Mauerentfeuchtung,
1b: Eine realistische Darstellung der Vorrichtung, und
2: Eine Darstellung der hierfür verwendeten Spulen.
1 zeigt zunächst das zu bekämpfende Phänomen, nämlich das in den Kapillaren des Mauerwerks 5 von unten nach oben aufsteigende Wasser. Die Mauer 5 endet am unteren Ende in der Erde und besitzt damit das Erdpotential 9, während durch die Fließvorgänge der Wassermoleküle sich am davon abgewandten oberen Ende der Mauer oder des Gebäudes ein positives Potential aufbaut, welches die Wassermoleküle zusätzlich ansaugt.
Dieses elektrische Potential soll unterbrochen werden durch das elektrische Feld, welches von der Kugel 4 als Abstrahlfläche durch die Luft in alle Richtungen und damit auch gegen das Mauerwerk 5 und in dieses hinein abgegeben wird, und damit – elektrisch betrachtet – eine kapazitive Feldeinkoppelung zwischen der Kugel 4 als Abstrahlfläche und dem Mauerwerk 5 bewirkt.
Die Kugel 8 gibt ein hochfrequentes elektrisches Feld deshalb ab, weil sie mit dem einen Ende einer Spule 2, deren anderes Ende geerdet ist, in Verbindung steht, welche mit einer in der Nähe angeordneten Primärspule 3 als Transformator in Wechselwirkung steht, die ebenfalls an einem Ende geerdet ist, und mit einem Impulsgenerator 1 elektrisch im Kreis geschaltet ist, so dass der gesamte Transformator gepulst angesteuert wird.
Die Wirksamkeit ist besonders hoch, da als Spulen 2,3 Teslaspulen verwendet werden, also jeweils spiralförmige, in einer einzigen Ebene aus einer einzigen Wicklung, aber einer Vielzahl von Windungen bestehenden Spulen, wie in den 2a und 2b im einzelnen als Primärspule 3 mit wenigen Windungen und Sekundärspule 2 mit mehr Windungen dargestellt.
Wie ersichtlich besitzen beide Spulen 2, 3 den gleichen Wicklungssinn und etwa den gleichen Außendurchmesser, bei der Primärspule 3 jedoch nur 7 Windungen, bei der Sekundärspule 2 ca. 50 Windungen, jeweils in Form nur einer Wicklung.
1b zeigt den konstruktiven Aufbau: Die beiden Teslaspulen 2,3 sind jeweils auf einer Seite einer Platine 7a, b aufgebracht, die im Abstand parallel und vorzugsweise horizontal übereinander positioniert sind. Die einander entsprechenden Enden der beiden Spulen 2, 3, in diesem Fall die äußeren Enden, sind beide auf Erdpotential 9 gelegt und können daher auch elektrisch leitend miteinander verbunden sein.
Die beiden Enden der Primärspule 3 sind an die beiden Ausgänge eines Impulsgenerators 1 angeschlossen.
Das heiße, in diesem Fall innere, Ende der Spirale der Sekundärspule 2 ist über einen Verbindungsstab 4a mit der elektrisch leitenden Oberfläche der Kugel 4 elektrisch leitend verbunden, hält die Kugel 4 dadurch auf einen ausreichenden Abstand zu den Spulen 2, 3 und speist die Kugel 4 mit der gepulsten hochfrequenten Spannung.
Bei den beschriebenen Parametern und einer primärseitigen Betriebsspannung von 1 Ampere werden elektrische Feldstärken von etwa 50 V/m beim elektrischen Feld 8 gemessen, wofür es ausreichend ist, die Kugel 4 in einem Abstand von nicht mehr als 8 Metern zu der zu entfeuchtenden Mauer zu positionieren.
Für ein Gebäude mit einer Grundfläche von z. B. 10 mal 10 Metern und feuchten Außenmauern ist daher nur eine derartige Vorrichtung notwendig.

1: Impulsgenerator
2: Spule
3: Primärspule
4: Kugel
4a: Verbindungs-Stange
5: Mauerwerk
6: Tesla-Luft-Transformator
7a,b: Platine
8: elektrisches Feld
9: Erdpotential

Claims

Vorrichtung zum Beeinflussen von Fließvorgängen, insbesondere Fließvorgängen von Wasser in Kapillaren, mittels Feldeinkoppelung mit – einer ein hochfrequentes elektrisches Feld erzeugenden Spule (2), – einem Impulsgenerator (1) zum Beaufschlagen der Spule (2) dadurch gekennzeichnet dass die Spule (2) die Sekundärspule eines Transformators ist, dessen Primärspule (3) elektrisch mit dem Impulsgenerator (1) gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Primärspule (3) und/oder die Sekundärspule (2) Teslaspulen sind und der Transformator ein Teslatransformator, insbesondere ein Tesla-Luft-Transformator (6) ist.
Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass Primärspule (3) und/oder Sekundärspule (2) Spulen mit einer Wicklung und mehreren Windungen sind.
Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass das Ende der Sekundärspule (2), welches das höhere Potential aufweist, mit einer elektrisch leitenden Abstrahlfläche, insbesondere in Form einer Kugel (4), elektrisch leitend verbunden ist.
Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass das von der Abstrahlfläche abgewandte Ende der Sekundärspule (2) geerdet ist, und insbesondere auch die Primärspule (3).
Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass der Generator (1) Impulse mit einer Frequenz von 10 kHz bis 500 kHz, insbesondere bis 1000 kHz erzeugt und insbesondere Impulse in Rechteckform.
Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Stromstärke in der Primärspule (3) maximal 1,0 Ampere, insbesondere maximal 2 Ampere beträgt.
Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Primärspule (3) 3–10 Windungen, insbesondere 5–10 Windungen umfasst und die Sekundärspule (2) 30–50 Windungen aufweist.
Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass Primärspule (3) und Sekundärspule (2) auf in die gleiche Richtung weisenden Seiten zweier nicht leitender, parallel zueinander beabstandeter, plattenförmiger Tragkörper, insbesondere Platinen (7a, b), aufgebracht sind
Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass Primärspule (3) und Sekundärspule (2) auf den beiden voneinander abgewandten Seiten eines plattenförmigen, aus elektrisch nicht leitendem Material bestehenden Tragkörpers, insbesondere einer Platine (7) aufgebracht sind.
Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass der Innenwiderstand der Primärspule (3) 20–80 Ohm, insbesondere 40–60 Ohm, beträgt.
Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass der Wicklungssinn von Primärspule (3) und Sekundärspule (2) – betrachtet in Richtung der Rotationsachse der Spulen – bei beiden Spulen der gleiche ist.
Verfahren zum Beeinflussen von Fließvorgängen, insbesondere von Wasser in Kapillaren, mittels Feldeinkopplung durch ein elektrisches Hochfrequenzfeld dadurch gekennzeichnet dass – zur Erzeugung des Hochfrequenzfeldes ein Tesla-Luft-Trafo (6) primärseitig impulsbeaufschlagt wird und sekundärseitig eine elektrisch leitende Abstrahlfläche, insbesondere eine Kugeloberfläche, mit demjenigen Ende der Sekundärspule (2) verbunden ist, die das höhere Potential besitz und – die Abstrahlfläche in wirksamer Entfernung zu dem Fließvorgang betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet dass die Parameter des Tesla-Luft-Trafos (6) so gewählt werden, dass das von dem Trafo (6) abgegebene elektrische Feld eine Feldstärke von mindestens 30 V/m, besser wenigstens 50 V/m aufweist.