DE19509925A1

DE19509925A1 - Vorrichtung zur magnetischen Beeinflussung kristallbildender Reaktanden in wäßrigen Lösungen

Info

Publication number: DE19509925A1
Application number: DE1995109925
Authority: DE
Inventors: Volker Proestler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-03-18
Filing date: 1995-03-18
Publication date: 1996-10-10

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur magnetischen Beeinflussung kristallbildender Reaktanden in wäßrigen Lösungen gemäß den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Derartige Vorrichtungen, welche auf der Basis permanentmagnetischer Einwir kung auf wäßrige Lösungen, beispielsweise Kesselsteininkrustationen verhindern sollen, sind bereits u. a. aus der EP 143 823 A1, der EP 352 213 A1, der DE 41 07 512 A1, der DE 88 14 078 U1 oder der DE 91 02 938 U1 bekannt. Aus den Be schreibungen dieser bekannten Vorrichtungen und Verfahren, bei denen Ring-, Stab-, aber auch Platten aus permanentmagnetischem Material mit unterschied lichen Abständen und magnetfeldverdichtenden Zwischenlagen aus ferromagneti schen Materialien eingesetzt werden, ist ersichtlich, daß man zwar einen be stimmten Einfluß bewirken kann es ist aber nicht ersichtlich, auf welchen Funk tionsmechanismus dieser Einfluß zurückzuführen ist, wie die richtige Magnetan ordnung ermittelt wurde und wie sich die Funktionsweise einer derartigen Vor richtung auf chemisch-physikalischem Wege bewirken läßt; die Kenntnis derarti ger Parameter ist aber unbedingte Voraussetzung für die optimale Funktions weise einer solchen Vorrichtung bzw. eines solchen Verfahrens.

Die bisher vorgeschlagenen Versuchsdurchführungen zur Beweisführung der Funktionsweise dieser Wasserbehandlungsart wurden wissenschaftlich nicht anerkannt, meist handelt es sich bei derartigen Vorschlägen um Vergleichsmes sungen von abgelagerten Calciumcarbonat-Steinbildungen, welche nach Langzeit versuchen mit und ohne Geräteeinsatz optisch ermittelt wurden. Auch wurde das Kristallisationsverhalten gelöster Calciumverbindungen, welche beim Zusammen geben mit gelösten Carbonatverbindungen das fast unlösliche Calciumcarbonat bilden, mit und ohne Magnetfeldeinfluß gemessen und wurde als Beweis für die Funktionsweise gewertet, obwohl bei solchen Versuchen im Gegensatz zu den in einem natürlichen Wasser gelösten Substanzen völlig andere Bedingungen vor liegen. Auch die Erklärungen, daß in einem physikalisch behandelten Wasser vorwiegend die Calciumcarbonat-Modifikation Aragonit gebildet wird und in einem nicht behandelten Wasser die Calcit-Modifikation oder umgekehrt, ist chemisch nicht nachvollziehbar.

Bekannterweise zerfällt ein Ionenkristall beim Lösen in Wasser in seine positiv und negativ geladenen Bestandteile (Ionen). Die lösenden Wassermoleküle schwächen dabei, bedingt durch ihre Dipolkräfte, die elektrostatischen Gitter energien des Ionenkristalls, umschließen die gelösten Ionen mit einer Wasserhül le (Hydratation) und vereinzeln die vorher fest zusammengefügten elektrischen Ladungsbausteine des Ionenkristalls innerhalb der dann entstehenden Elektrolyt lösung. Bekannt ist auch, daß auf alle elektrischen Ladungsträger beim Durch strömen magnetischer Felder die Lorentz-Kraft einwirkt wobei Geschwindigkeit, Magnetfeld und Kraft für positive Ladungen eine Rechtsschraube und für negati ve Ladungen eine Linksschraube bilden. Die Lorentz-Kraft steht dabei stets senkrecht zur Bewegungsrichtung, sie verändert daher nicht den Betrag der Geschwindigkeit, sondern nur die Richtung.

Alle elektrischen Ladungsträger in einer strömenden Elektrolytflüssigkeit unter liegen in einem magnetischen Feld dem Einfluß der Lorentz-Kraft, das bedeutet, alle positiv geladenen Kationen innerhalb eines magnetischen Feldes unterliegen beim Durchströmen in dessen Feldlinienbereich einer rechtsgerichteten Ablen kung und alle strömenden negativ geladenen Anionen einer linksgerichteten Ablenkung, gesehen in Strömungsrichtung, Feldlinienrichtung von unten (Nord pol) auf die Ionen einwirkend.

Die bisher bekannten derartigen Vorrichtungen zur physikalischen Wasser behandlung, welche mittels der unterschiedlichsten Magnetanordnungen, wie Ring, Stab oder Plattenmagnete, teils mit - und teils ohne Flüssigkeitskontakt, teilweise mit Einsätzen von ferromagnetischen Materialien zur Magnetfeldver dichtung, teilweise mit konstruktiven Maßnahmen zur Flüssigkeitsbeschleunigung und -umleitung, zeigen aufgrund fehlender Funktionskenntnisse meist nur einen geringen Lorentz-Kraft-Einfluß auf die im Wasser dissoziierten Ionen, beispiels weise des Kalk-Kohlensäure -Gleichgewichtes. Vorrichtungen mit ferromagneti schen Einsätzen zur Feldlinienverdichtung erhöhen zwar auch den Einfluß der Lorentz-Kraft, können aber bei Trinkwässern aufgrund korrosionstechnischer Probleme nicht wasserberührend und somit nicht effektiv genug eingesetzt wer den.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Vorrichtung dahingehend weiterzubilden, daß die Anordnung der per manentmagnetischen Platten optimiert und die magnetische Beeinflussung kri stallbildender Reaktanden verbessert wird. Die Vorrichtung soll eine einfache Konstruktion aufweisen und eine effektive Beeinflussung der wäßrigen Lösung ermöglichen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur magnetischen Beeinflussung kristallbildender Reaktanden in wäßrigen Lösungen, z. B. Trinkwasser, Brauch wasser, Heizungswasser u.ä., wobei bei kurzzeitigem Durchfluß der zu behandeln den Flüssigkeit, beispielsweise die Calciumcarbonat Kristallkeimbildung derart beeinflußt wird, daß dieses Calciumcarbonat nicht mehr in seiner festhaftenden, steinbildenden Form aufwächst, sondern einen feinkörnigen Kristallschlamm bil det, der leicht aus den behandelten Systemen ausspülbar ist. Die Reaktionen, die zu dieser Beeinflussung und letztendlich zu diesem Ergebnis führen, werden nachfolgend erstmalig in dieser Form beschrieben, und zwar bezogen auf das Kristallisationsverhalten des Calciumcarbonates.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur magnetischen Beeinflussung kristallbil dender Reaktanden in wäßrigen Lösungen basiert auf der Erkenntnis, daß beim Durchströmen einer wäßrigen Elektrolytlösung durch ein statisches Magnetfeld die in der Elektrolytlösung verteilten positiv und negativ geladenen Ionen durch die einwirkende Lorentz-Kraft eine unterschiedliche Ablenkung erfahren, die derart ausgerichtet ist, daß die vorher parallel mit den Lösungsmittelmolekülen in Strömungsrichtung strömenden elektrischen Ladungsträger (Ionen) innerhalb des magnetischen Feldes derart um die magnetischen Feldlinien herum abgelenkt werden, daß die gegenpoligen Teilchen miteinander kollidieren, während die dipolartige n Wassermoleküle des Lösungsmittels lediglich polarisiert werden, aber keiner Ablenkung unterliegen. Dabei werden die kristallbildenden Reaktan den in der Elektrolytlösung durch die Umwandlung von Strömungsenergie in Aktivierungsenergie derart beeinflußt, daß eine vorzeitige Kristallkeimbildung erfolgt.

Die umhüllenden und die ionenabschirmenden Wassermoleküle innerhalb der Elektrolytlösung werden aufgrund ihrer Dipol-Molekularstruktur innerhalb der magnetischen Feldlinien polarisiert, unterliegen aber keiner Ablenkung. Diese, im ionalen Bereich ablaufenden Vorgänge sind die Grundlage für die Wirkungs weise der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur magnetischen Beeinflussung kristall bildender Reaktanden in wäßrigen Lösungen sind die parallel zueinander liegen den parmanentmagnetischen Platten mit den dazwischen befindlichen Strömungs schlitzen derart optimal angeordnet, daß auf die Ionen der behandelnden Flüssig keit infolge der gegenläufigen Ablenkung in den einwirkenden magnetischen Feldlinien und der berechneten Wechselfrequenzen der Magnetfelder die Strö mungsenergie optimal in die Aktivierungsenergie zur Bildung von Calciumcarbo nat-Kristallisationskeimen umgesetzt wird. Diese in der "freien Lösung" gebilde ten Minikristalle dienen als Kristallisationskeime für die weitere Anlagerung und Aufkristallisation der kesselsteinbildenden Ionen; dadurch entsteht vorwiegend der nicht fest haftende feinkörnige Kristallschlamm, der leicht aus den behandel ten Systemen auszuschlämmen ist.

Die Entstehung dieser Kristallkeime in einem magnetischen Feld lassen sich mit Hilfe chemisch-physikalischer Gesetzmäßigkeiten einfach erklären. Bekannter weise ist das im Regenwasser nach folgender Reaktion physikalisch gelöste Koh lenstoffdioxid, von dem ca. 0,2% in der dissoziierten Form HCO₃⁻ und H₃O⁺ vorliegt, verantwortlich für die Löslichkeit des schwerlöslichen Calciumcarbo nates in die leichtlöslichen und danach ional vorliegenden Ca²⁺ und HCO₃⁻ (Cal cium + Hydrogencarbonat-Ionen), nach folgenden Reaktionen:

Reaktion (1) zeigt die verschiedenen Gleichgewichtsabstufungen des Kalk-Koh lensäure-Gleichgewichts bis hin zur Kristallisation, ohne Anführung des Calcium-Ions.

Das Gleichgewicht in Reaktion (2) liegt z. B. bei einem vom Wasserwerk geliefer ten Trinkwasser fast ausschließlich auf der rechten Seite der Gleichung, bei sinkendem Systemdruck und/oder ansteigenden Temperaturen verschiebt sich dieses Gleichgewicht langsam auf die linke Seite der gezeigten Formel und es kommt zur Aufkristallisation (Steinbildung) des Calciumcarbonates.

Die Entwicklung einer Vorrichtung zur magnetischen Beeinflussung der kristall bildenden Reaktanden in wäßrigen Lösungen mit einem optimalen Wirkungs grad, bei deren Einsatz die harte Aufkrustung des Calciumcarbonates wirksam vermindert wird, setzt die Kenntnis der chemisch-physikalischen Wirkmechanismen voraus, welche zu der gewünschten Kristallisationsänderung führt. Zwei nachfol gend beschriebene Faktoren begründen den chemischen Wirkmechanismus der "Physikalischen Wasserbehandlung".

1. Die besondere Bindungsform der Kohlenstoff-Sauerstoffverbindungen im Carbonat-Ion und
2. die besondere Wanderungsform energieangeregter Protonen in wäßrigen Lösungen.

Zu 1. Aus den gezeigten Reaktionen in (1) ist ersichtlich, daß das Kohlensäure-Mo lekül in Wasser dissoziiert, indem es seine Protonen abgibt. Die Dissoziation findet in zwei Stufen statt:

Die tatsächlich in der Lösung vorliegenden Anteile von Kohlensäure und Car bonat-Ionen sind das Resultat eines Gleichgewichtes zwischen der Reaktion vorwärts (Dissoziation) und derjenigen zurück (Assoziation). Die Besonderheit beim Carbonat-Ion besteht darin, daß die kovalenten Bindungen zwischen den planar ausgerichteten Sauerstoff-Atomen und dem Kohlenstoff-Zentralatom durch "delokalisierte Elektronen" erreicht werden, d. h., die zwei Bindungselek tronen, die nach der Dissoziation am Carbonat-Ion zurückbleiben, sind über das gesamte Ion gleichmäßig verteilt, damit sind alle C-O-Bindungen im Carbonat-Ion ein Mittelding zwischen Einfach- und Doppelbindung. Durch Röntgenstruk turanalysen ist bestätigt, daß die Bindungslängen zwischen den C-O-Bindungen im Carbonat-Ion 136 pm betragen, wobei die "normale" C-O-Einfach-Bindungs länge 143 pm und die C=O-Doppelbindung 123 pm beträgt. Diese Delokalisie rung fördert durch Stabilisierung des Carbonat-Ions die Dissoziation und drängt die Assoziation zurück, denn wenn die Protonen wieder an das Carbonat-Ion gebunden werden, wird die Delokalisierung wieder aufgehoben, indem die Elek tronen in den O-H-Bindungen fixiert werden. Aus diesem Grund ist das Gleich gewicht bei der Dissoziation der Kohlensäure auf die rechte Seite verschoben, die Kohlensäure ist eine stärkere Säure, als ohne Delokalisierung zu erwarten wäre und das Carbonat-Ion gibt seine beiden Protonen bei Änderungen äußerer Ein flüsse schnell ab.

Zu 2. Die dissoziierten Protonen liegen in einer wäßrigen Lösung nicht als Einzel-Ionen vor, sondern sind als Oxonium (H₃O⁺) oder genauer als Hydro nium-Ionen vor, mit drei Wassermolekülen hydratisiert. [H₃O(H₂O)₃]⁺ energe tisch angeregte Protonen bewegen sich in wäßrigen Flüssigkeiten nicht wie ande re Ionen, das heißt, nicht das Ion als solches wandert, sondern die elektrisch positive Ladungen der Protonen werden in solchen Fällen über Ketten assoziier ter Wassermoleküle durch einfache Bindungsänderungen innerhalb der Wasser moleküle durch Umwandlung kovalenter Bindungen in Wasserstoff-Brückenbin dungen weitergeleitet.

Weitergabe energieangeregter Protonenladung über Ketten assoziierter Wassermoleküle

Es bedeuten:

- kovalente Bindung
------ Wasserstoffbrücken-Bindung

Die physikalische Wasserbehandlung wird in der Hauptsache bei Wässern ange wandt, deren Calcium- und Hydrogencarbonat-Ionenkonzentrationen so hoch sind, daß es beim Entfernen der stabilisierenden Kohlensäure zu unerwünschten Calciumcarbonat-Kristallisationen kommt (Steinbildung). Grundlage einer je den Kristallisation ist die Bildung von Kristallkeimen, also winzigen Teilchen, welche bereits so stabil sind daß sie nicht mehr gelöst werden können und an denen die restlichen Bausteine des wachsenden Kristalls aufwachsen werden. Dieses Wachs tum wird deutlich begünstigt, wenn als Kristallisationskeime gleichkristalline Bausteine vorhanden sind, weil in solchen Fällen die elektrischen Gitterschwer punkte der aufwachsenden Kristalle genau zueinander passen. In der erfindungs gemäßen Vorrichtung wird die Bildung derartiger artgleicher Kristallisations keime durch die berechnete Wirkfrequenz der magnetischen Schnittfelder an den Verbindungsstellen der einzelnen permanentmagnetischen Platten innerhalb der parallel zueinander angeordneten Reihen und dem kleinstmöglichen, wirtschaft lich noch zu vertretenden Abstand zwischen den Magnetplatten und der berech neten hohen Strömungsgeschwindigkeit der behandelten Lösung erreicht.

Wie bereits angeführt, unterliegen alle gelösten Ionen in einer zu behandelnden Flüssigkeit beim Durchströmen der erfindungsgemäßen Vorrichtung dem Einfluß der Lorentz-Kraft, welche bewirkt, daß die vorher parallel zueinander strömen den positiven und negativen Ionen eine untereinander kollidierende Bewegungs richtung annehmen. Im Falle der physikalischen Wasserbehandlung mit Hilfe der in der erfindungsgemäßen Vorrichtung angeordneten magnetischen Felder bedeu tet dies, daß alle Anionen, z. B. Hydrogencarbonate und Carbonate und alle Kationen, z. B. Calcium, aufeinander zuströmen und bei entsprechender Strö mungsenergie (Aktivierungsenergie) auch energetisch so aufeinanderprallen, daß in großer Anzahl die für den weiteren Kristallisationsablauf so wichtigen Keime gebildet werden.

Die ablaufende Reaktion ist darauf zurückzuführen, daß während der kurzen Einwirkungszeit der Lorentz-Kraft innerhalb der permanentmagnetisch erzeugten Felder in der erfindungsgemäßen Vorrichtung die nicht sehr stabilen Hydrogen carbonat-Ionen kurzzeitig in Protonen- und Carbonat-Ionen zerfallen, welche durch ihre gegenpolige Ladung in unterschiedliche Richtung abgelenkt werden. Dabei werden in den magnetischen Feldern die elektrischen Ladungen der Proto nen durch Ladungsänderung über Ketten assoziierter Wassermoleküle weitaus schneller weitergeleitet als die jetzt freien Carbonat-Ionen und werden durch diese chemisch-physikalische Besonderheit von den Carbonat-Ionen getrennt.

Nur diese freien Carbonat-Ionen sind nach der Protonentrennung durch ihre jetzt zweifach negative Ladung fähig, bei Zusammenstößen mit den zweifach positiv geladenen Calcium-Ionen zu reagieren und ungeladene Calciumcarbonat-Mole küle zu bilden. Die Hydrogencarbonat-Ionen mit einfach negativer Ladung sind dazu nicht fähig.

Die bei diesen Reaktionen entstehenden, ungeladenen Calciumcarbonatteilchen passieren im Gegensatz zu den Ionen alle anschließenden Magnetfelder ohne weitere Ablenkung und laufen quasi ihren eigenen Protonen davon, welche die erfindungsgemäße Vorrichtung nur im Zick-Zack-Kurs durchlaufen können. Die Ablenkungsgeschwindigkeit ist proportional der Teilchengeschwindigkeit, auf grund dessen ist die Aufprallenergie (Aktivierungsenergie) der gegenpolig ge ladenen Ionen abhängig von der Teilchengeschwindigkeit vor dem Zusammen prall und wird ausschließlich von der Strömungsgeschwindigkeit der behandelten Lösung innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung geliefert.

Diese, im Innern der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur magnetischen Beein flussung kristallbildender Reaktanden in wäßrigen Lösungen ablaufende Reak tion dauert nur Sekundenbruchteile. Durch die erfindungsgemäße optimale An ordnung aller Komponenten dieser Vorrichtung werden in dieser kurzen Zeit in ausreichendem Maße die Kristallisationskeime in der "freien Lösung" gebildet, welche für die spätere Vereinzelung der Calciumcarbonat-Kristalle verantwortlich sind und die unerwünschte festhaftende Steinbildung durch Bildung eines fein körnigen Kristallschlammes weitgehend vermeiden.

Teilweise werden die Kristallisationskeime nach der magnetischen Behandlung wieder von den in den Magnetfeldern miterzeugten freien Protonen nach der Reaktion

in die Ionenform zurückgeführt. Die 100%ige Rücklösung in den ursprünglich vorhandenen Zustand ist aber nur möglich, wenn das Protonen-Kristallkeim-Ver hältnis nach der magnetischen Trennung und Keimbildung zumindest stö chiometrisch, unter gleichem Druck, vorliegen würde, was im praktischen Einsatz aus den nachfolgend beschriebenen Gründen niemals gegeben ist.

1. Die Verweilzeit des magnetbehandelten Wassers in den druckseitigen Lei tungssystemen ist zu kurz und viele Protonen werden durch Wechselreaktionen mit den bereits aufgewachsenen Calciumcarbonaten an den metallischen Werk stoffoberflächen der Druckhaltesysteme eine Reaktion eingehen und können deshalb an den Kristallkeim-Auflösungsreaktionen nicht mehr teilnehmen. Be reits beim Öffnen der Verbraucherventile konnte es kurzzeitig zum Druckabfall im System, was bereits eine Gleichgewichtsverschiebung in Richtung Kristall-Keim bildung bewirkt. Beim Ausströmen des magnetisch behandelten Wassers aus den Verbraucherventilen ist die volle Stabilisierung der Kristallkeime durch den Druckabfall: System-Atmosphärendruck gegeben, denn unter Leitungsdruck ist die Konzentration des physikalisch gelösten Kohlenstoffidoxids im Kalk-Kohlen säure-Gleichgewicht des zu behandelnden Wassers aufgrund der vorausgegange nen drucklosen Aufbereitung (Entgasung, Filterung und Aufbewahrung), im Verhältnis zu den anderen Reaktionspartnern, zu gering.
2. Die Reaktionen der Protonen mit den Carbonaten, welche bereits als er wünschte, korrosionsverhindernde Schutzschichten als Me²⁺ Carbonate bzw. bei weiterer Aufkristallisation als Calciumcarbonat-Schichten auf den Werkstoffober flächen vorliegen, führt zu einer Gleichgewichtsreaktion zwischen Auflösung und Aufkristallisierung der Calciumcarbonate. Diese Gleichgewichtsreaktion bewirkt, daß die Calciumcarbonate nicht durch immer weitere Aufkristallisation die Rohr systeme verstopft, sondern als dünne, fast unlösliche Schutzschicht mit feinkörni gen Oberflächen die Werkstoffoberflächen vor weiteren Korrosionsangriffen schützen.

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung wird ein Verfahren vorge schlagen, mittels welchem die Überprüfung von Vorrichtungen zur magnetischen Beeinflussung kristallbildender Reaktanden in wäßrigen Lösungen durchführbar ist. Diesem Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine Wirksamkeitsprü fung derartiger Vorrichtungen und somit der Nachweis der Funktionsfähigkeit derartiger physikalischer Wasserbehandlungsgeräte auf chemisch-physikalischem Weg nur über eine pH-Messung durchführbar ist. Gemäß dem aufgefundenen Verfahren wird die Vorrichtung unter Beibehaltung des kontinuierlichen Magnet feldeinflusses der pH-Wert des behandelten Wassers unter bestimmten Voraus setzungen während der gesamten Kalk-Kohlensäure-Gleichgewichtsverschiebung nach der alkalischen Seite gemessen. Vergleichend hierzu wird der pH-Wert unter gleichen chemischen Bedingungen gemessen, aber unter Einsatz eines bau gleichen Dummy der zu überprüfenden, insbesondere der erfindungsgemäßen Vorrichtung, in welchem Dummy die ehemals magnetischen Platten ihre magneti schen Eigenschaften, insbesondere aufgrund längerer Erhitzung über den Curie-Punkt, nicht aufweisen.

Das Prüfwasser wird bei diesem Prüfverfahren mittels einer Umwälzpumpe in einem Kreislaufbetrieb über die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. über den Dummy gefahren, dabei wird kontinuierlich der pH-Wert mittels einer Präzisions einrichtung gemessen und der pH-Verlauf als Schreiberaufzeichnung registriert. Alle Temperaturveränderungen und/oder vorhandene Kristallspuren verändern die ional ablaufenden Reaktionen in der wäßrigen Lösung und somit auch den pH-Wert während der Gleichgewichtsverschiebung. Die ermittelte Kurve über den zeitlichen Verlauf des pH-Wertes gibt demgemäß Aufschluß über das Ver halten der kesselsteinbildenden Reaktanden in einer wäßrigen Lösung mit und ohne physikalischer Wasserbehandlung. Mit dieser Messung läßt sich somit die Funktionsweise aller physikalischer Wasserbehandlungsarten auf chemisch-physi kalischem Wege meßtechnisch nachweisen, denn alle diese Verfahren (elektrisch, elektrostatisch, elektromagnetisch oder permanentmagnetisch) arbeiten nach den gleichen chemisch-physikalischen Gesetzen, wie sie hier beschrieben sind; ent scheidend ist immer nur die Feldlinienanordnung innerhalb der auf dieser Basis arbeitenden Geräte.

Das in Wasser gelöste Kohlenstoffdioxid (CO₂) liegt zu ca. 99,8% als physikalisch gelöstes Gas vor, ca. 0,2% sind als HCO₃⁻ und H₃O⁺-Ionen dissoziiert, die Protonen reagieren dabei mit dem in wäßriger Lösung fast unlöslichen Calcium carbonat und bilden das leichtlöslische Ca-Hydrogencarbonat. Solange noch physikalisch gelöstes Kohlenstoffdioxid in der Lösung vorhanden ist, werden diese Ionen im 99,8/0,2%-Verhältnis (bezogen auf die Restkonzentration des Kohlenstoffidoxids) nachdissoziiert und können weiteres Calciumcarbonat lösen. Gleiches gilt übrigens auch für Wasserbehandlungen mit elektromagnetischen, elektrischen und elektrostatischen Feldern, entscheiden für den Wirkungsgrad solcher Geräte ist immer nur die Einwirkungsrichtung der Feldlinien (elektrisch oder magnetisch) und die Feldliniendichte auf die im Wasser gelösten Ionen. Gleiche Reaktionsmechanismen bewirken auch die Stabilität des Kalk-Kohlensäu re-Gleichgewichtes, auch hier verhindert die Konzentration des physikalisch gelösten Kohlenstoffdioxids und die dadurch immer wieder nachgebildeten Proto nen die Rückkristallisation der Calciumcarbonate und somit die vorzeitige Stein bildung bei gleichbleibendem Systemdruck und gleichbleibender Temperatur.

Mittels den schräg nach oben weisenden Pfeilen wird angezeigt, daß CO₂ ausgast. Die kontinuierliche Gleichgewichtsverschiebung wird durch nach rechts ausge richteten Reaktionspfeile verdeutlicht, das Gleichgewicht liegt anfangs komplett auf der linken Seite der Formel (2), dabei werden die OH⁻-Ionen durch die nach dissoziierenden Protonen des Kohlenstoffdioxid-Depots zu Wasser neutralisiert. Erst wenn dieses Depot aufgebraucht ist, reagieren die OH-Ionen mit den Proto nen der Hydrogencarbonate zu Wasser und es entstehen die freien Carbonat-Io nen, welche mit den Ca²⁺-Ionen zu unlöslichem Calciumcarbonat auskristalli sieren.

Weiterbildungen und besondere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung von besonderen Ausfüh rungsbeispielen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 einen Längsschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Kristalli sationsgitter als Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 eine Stirnansicht auf einen charakteristischen Querschnitt der Vor richtung gemäß Fig. 1,

Fig. 4 eine Stirnansicht auf ein anderes Ausführungsbeispiel mit gleichen Merkmalen für größere Durchflußmenge n,

Fig. 5 einen Teillängsschnitt durch einen Strömungskanal zur Demonstra tion des höchsten magnetischen Einflußbereiches bei einem Beispiel mit anziehend angeordneten Magnetplattenflächen,

Fig. 6 einen Teillängsschnitt durch einen Strömungskanal zur Demonstra tion des höchsten magnetischen Einflußbereiches bei einem Beispiel mit abstoßend angeordneten Magnetplattenflächen,

Fig. 7 eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Prüfung der Lorentz-Krafteinwirkung auf Ionen einer wäßrigen Flüssigkeit,

Fig. 8 einen möglichen pH-Wert-Verlauf.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung enthält einen druckfest ausgebildeten Gehäusekörper 1, in welchem eine Anzahl von Strömungskanälen 2 vorhanden ist. Die Strömungskanäle 2 liegen zwischen permanentmagnetischen Platten 3, welche zu parallelen Plattenreihen 4 aneinandergefügt sind, wobei in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel vier derartige Plattenreihen 4 vorhanden sind. Wie nachfolgend noch zu erläutern ist, sind zwischen den in Richtung der Längs achse A-B des Gehäuses 1 benachbarten Permanentmagneten 3 Fügestellen 5 vorhanden. Die Permanentmagnete 3 sind innerhalb des Gehäuses 1 mittels wenigstens eines Abstandshalters 8 in definierter Weise festgelegt. Der oder die Abstandshalter 8 sind auf die Innenabmessungen des rohrförmigen Gehäusekör pers 1 abgestimmt und an den beiden axialen Enden mittels zwei Deckeln 10, 11 im Gehäusekörper 1 fixiert. Die Deckel 10, 11 enthalten die Anschlußöffnungen 12, 13 zur Verbindung mit einer Rohrleitung und sind in geeigneter Weise, ins besondere mittels Schraubverbindung, mit dem Gehäusekörper 1 fest und dicht verbunden. Die Strömungsrichtung ist mit Pfeilen 14 angedeutet. Die Strömungs kanäle 2 sind insbesondere linear ausgebildet, doch können sie im Rahmen der Erfindung auf einer gekrümmten Kurve angeordnet sein. Maßgeblich ist, daß praktisch keine abrupte Strömungsumlenkung erfolgt und durch Verwirbelungen oder dergleichen unerwünscht hohe Druckverluste vermieden werden.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei sehr engschlitzig ausgebil dete und parallel zueinander angeordnete Strömungskanäle 2 für die zu behan delnde und durchströmende Flüssigkeit dargestellt. Grundsätzlich genügt zur Realisierung der Erfindung ein einziger derartiger Strömungskanal und es sei festgehalten, daß je nach technischem Einsatzgebiet die Anzahl der von der zu behandelnden Flüssigkeit durchströmten Strömungskanäle vorgegeben wird. Unabhängig von der jeweiligen Anzahl der Strömungskanäle erfolgt erfin dungsgemäß innerhalb der Strömungskanäle eine Querschnittsverengung, wo durch die durchströmende Flüssigkeit eine Beschleunigung erfährt. Der oder die Strömungskanäle sind parallel zur Gehäuselängsachse A-B angeordnet, wobei zwei gegenüberliegende Wände des jeweiligen Strömungskanals von einer Viel zahl der quaderförmigen, permanentmagnetischen Platten 3 gebildet wird. Die permanentmagnetischen Platten 3 erstrecken sich quer zur Zeichenebene und besitzen jeweils eine Höhe 16, welche gemäß Fig. 1 in der Zeichenebene or thogonal zur Längsachse A-B gemessen wird. Die Platten 3 sind jeweils in Rich tung der Höhe 16 magnetisiert, so daß gemäß Fig. 1 in der linken bzw. rechten Oberfläche magnetische Nordpole bzw. Südpole ausgebildet sind und umgekehrt. In der jeweiligen Plattenreihe 4 sind die in Richtung der Längsachse A-B hinter einander bzw. benachbart angeordneten Platten jeweils entgegengesetzt mag netisiert. Die einzelnen Platten 3 sind mit ihren schmalen Längsseiten, welche quer zur Zeichenebene verlaufen, lose, magnetisch anziehend und flächengleich zu den wandbildenden Plattenreihen 4 aneinandergefügt. An den gleichfalls quer zur Zeichenebene verlaufenden Fügestellen 5 jeweils zwischen axial benachbarten permanentmagnetischen Platten 3 ist der Einfluß der Lorentz-Kraft auf die im Wasser hydratisierten Ionen am größten.

Fig. 2 zeigt eine besondere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, enthaltend enthält zwischen den schlitzförmigen Ausgangsöffnungen der Strö mungskanäle 2 und der Ausgangsanschlußöffnung 13 wenigstens einen aus fein maschigem Material bestehenden kristallisationsfördernden Gitterkörper 6, des sen ausgesuchtes und chemisch vorbehandeltes Werkstoffmaterial die Calciumcar bonat-Aufkristallisation besonders fördert. Die dünnschichtige Calciumcarbonat-Kristal lisation an der Oberfläche dieses Gitterkörpers 6 ist erwünscht, da sie die bereits beschriebene Wechselreaktionen, nämlich Kristallisation = Aufwachsung sowie Protonenreaktion = Auflösung, beim Kontakt mit der behandelten Flüssig keit bereits innerhalb der erfindungsgemäße n Vorrichtung bewirkt. Stehendes Medium bewirkt Aufkristallisation, strömendes Medium Auflösung, wobei die zwischen dem feinmaschigen Material abgeschiedenen Kristallkeime eine Ver größerung durch weiter aufwachsende Ca²⁺ und CO₃^2--Ionen erfahren. Diese Mini kristalle werden bei erneuter physikalischer Wasserbehandlung durch die schnell strömende Flüssigkeit wieder abgetragen, wirken einerseits als Protonenreaktan den und werden andererseits in das nachfolgende Leitungssystem mitgerissen und verstärken somit den Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Mit Distanzkörpern 7 ist der Abstand zwischen mehreren Gittern vorgegeben. Diese besondere Ausgestaltung mit Kristallisationsgitter gelangt vorzugsweise in Neu anlagen zum Einsatz. Bei dieser Ausgestaltung reagieren die gebildeten Protonen bereits innerhalb der Vorrichtung und an den nachfolgenden Rohrleitungsober flächen können sich ungestört die dünnen Metallcarbonat-Schutzschichten bilden, die bei Neuanlagen dringend erforderlich sind.

Fig. 3 zeigt eine Stirnansicht gemäß der Schnittlinie C-D in Fig. 1, wobei der rohrförmige Gehäusekörper 1 ebenso zu erkennen ist, wie die beiden Abstands halter 8, 9 der permanentmagnetischen Platten 3 der vier Plattenreihen 4. Die beiden Abstandshalter 8, 9 sind als Halbschalen ausgebildet und mit Ausnehmun gen 18 versehen, welche sich parallel zur Gehäuselängsachse durchgehend er strecken. Zwischen den einzelnen Ausnehmungen 18, 19 für die jeweiligen Plat ten 3 sind kleine Stege 20 vorhanden, welche sich gleichfalls über die gesamte Länge erstrecken und den Abstand der gegenüberliegenden wandbildenden Plat tenreihen 4 und somit den freien Strömungsquerschnitt definieren. Wie bereits erläutert, erfolgt in den engschlitzigen und parallel zueinander angeordneten Strömungskanälen, wobei gemäß Fig. 3 drei solche Strömungskanäle vorgesehen sind, eine Querschnittsverengung, bezogen auf den Strömungsquerschnitt der am Eingang und Ausgang der Vorrichtung angeschlossenen Rohrleitung. Die Quer schnittsverengung liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 10 und 30%, insbeson dere zwischen 15 und 25%, wobei eine Querschnittsverengung in der Größenord nung von 20% sich als zweckmäßig erwiesen hat. Bei einer entsprechend Fig. 2 aufgebauten Vorrichtung betrug die Höhe 16 der durchmagnetisierten perma nentmagnetischen Platten 3,8 mm und die quer zur Längsrichtung des Gehäuse körpers 1 gemessene Tiefe 22 betrug 33 mm. Die in Längsrichtung des Gehäuses gemessene Breite der Platten betrug bei dieser Ausführungsform 7,7 mm. Erfin dungsgemäß wird die Breite der einzelnen permanentmagnetischen Platten auf die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit in den Strömungskanälen abge stimmt. Bei einer Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit, insbesondere des Wassers, von 1 m/s wirkt in zweckmäßiger Weise eine magnetische Wechselfre quenz von 100 Hz auf die Ionen ein.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung mit drei Gruppen 26, 27, 28 mit jeweils acht Plattenreihen. Der Grundkörper 1 weist einen rechteckigen Querschnitt auf, wobei jede der genannten Gruppen 26, 27, 28 zwei Abstands halter 8, 9 mit zusammen rechteckförmiger Außenkontur enthält. Es sind insge samt einundzwanzig jeweils zueinander parallele Strömungskanäle vorhanden und ersichtlich ist dieses Ausführungsbeispiel für den Einsatz von großen Durchfluß mengen geeignet. Durch Veränderung des äußeren Druck- oder Gehäusekör pers, der Abstandshalter oder Haltekörper sowie der Gitterkörper kann jede Größe der erfindungsgemäßen Vorrichtung konstruiert werden, ohne Verände rung der wirksamen Breite eines Strömungskanals und somit auch ohne Verände rung des optimalen Wirkungsgrades.

Fig. 5 zeigt vergrößert den Ausschnitt F gemäß Fig. 1 und den zugehörenden Feldlinienverlauf bei anziehender Anordnung der pro Strömungskanal 2 einander gegenüberliegenden Platten 3. Die Platten 3 sind in Richtung ihrer Höhe 16 durchmagnetisiert und sind mit ihren schmalen Längsseiten 30 lose, magnetisch anziehend und flächengleich zu den wandbildenden Plattenreihen 4 unmittelbar aneinandergefügt, von welchen letzteren hier zwei dargestellt sind. In Strömungs richtung 14 bzw. in Richtung der Gehäuselängsachse sind benachbarte Platten je weils entgegengesetzt magnetisiert. Die den Strömungskanal 2 begrenzenden, ein ander gegenüberliegenden, permanentmagnetischen Platten 3 weisen entgegen gesetzte Poloritäten auf, wie es durch "S" für einen magnetischen Südpol und "N" für einen magnetischen Nordpol angedeutet ist. In der Mitte der gegenüberlie genden Platten verlaufen die magnetischen Feldlinien 32, 33 im wesentlichen orthogonal zur Längsrichtung, wobei für in Längsrichtung benachbarten Platten die Magnetisierungsrichtung jeweils umgekehrt ist. Im Bereich der Fügestellen 5 axial direkt benachbarter Platten 3 verlaufen die Feldlinien 34, 35 bogenförmig. Aufgrund dieser Anordnung der permanentmagnetischen Platten 3 in dem jewei ligen Strömungskanal 3 ist genau an den Fügestellen 5 jeweils auf der einen Seite die bogenförmige Feldrichtung 34 entgegen der Strömungsrichtung während auf der anderen Seite die bogenförmige Feldlinienrichtung 35 in der Strömungsrich tung 14 verläuft. An den Fügestellen 5 zwischen zwei permanentmagnetischen Platten 3 ist der Einfluß der Lorentz-Kraft auf die im Wasser hydratisierten Ionen am größten. Dieser besondere magnetische Feldlinienverlauf ist gegeben, weil die breiten, parallel gegenüberstehenden Flächen der quaderförmigen, per manentmagnetischen Platten 3 innerhalb des jeweiligen Strömungskanals 2 ein ander anziehend angeordnet sind.

Die Platten 3 besitzen in Längsrichtung des Strömungskanals bzw. in Strömungs richtung 14 die Breite 36. Die Breite 36 der Platten 3 wird in zweckmäßiger Weise gering gehalten. Die Plattenbreite 36 liegt zweckmäßig in der Größen ordnung zwischen 10 mm und 5 mm, vorzugsweise im Bereich zwischen 9 mm und 6 mm. Als besonders zweckmäßig hat sich die Plattenbreite 36 im Bereich zwi schen 7 mm und 8 mm erwiesen, wobei in einer besonderen realisierten Aus führungsform eine Plattenbreite von 7,2 mm besonders günstige Werte ergeben hat. Infolge der erfindungsgemäß geringen Plattenbreite weist die Vorrichtung eine hohe Anzahl der Fügestellen 5 auf und eine Optimierung hinsichtlich des Bauvolumens der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des Volumens und/oder des Gewichts des zum Einsatz gelangenden permanentmagnetischen Materials wird gewährleistet. Die Anzahl der Fügestellen 5 pro axialem Strömungskanal 2 wird im Rahmen der Erfindung mit wenigstens 15 vorgegeben. In besonders zweckmäßiger Weise enthält die Vorrichtung in Richtung des Strömungskanals wenigstens 20, vorzugsweise wenigstens 25 Fügestellen 5. In einer realisierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wurden mit 30 Fügestellen 5 hervorragende Ergebnisse erzielt. Es sei festgehalten, daß im Rahmen der Erfindung auch noch eine größere Anzahl, insbesondere bis zu 60 Fügestellen 5 vorgesehen werden kann, doch hat sich zur Optimierung von Größe, Volumen und Gewicht der Vorrichtung eine maximale Anzahl der Fügestellen pro Strö mungskanal von 50, vorzugsweise von 40, als sinnvoll erwiesen.

Die den Strömungskanal 2 begrenzenden beiden Plattenreihen 4 sind in einem Abstand 38 zueinander angeordnet. Da die Aktivierungsenergie beim Zusammen prall der entgegengesetzt geladenen Ionen proportional der Strömungsgeschwin digkeit ist und die magnetische Feldliniendichte vom Abstand 38 der gegenüber liegenden magnetischen Platten abhängig ist, ist der Abstand 38 zwischen den parallel angeordneten Plattenreihen 4 einerseits so gering eingestellt, daß eine düsenartige Beschleunigung der Flüssigkeit aufgrund dieser Querschnittsver engung erreicht wird und andererseits aber die erfindungsgemäße Vorrichtung hinsichtlich des Durchflusses noch im wirtschaftlichen Bereich arbeitet. Die Vorgabe des Abstandes 38 des Strömungskanals 2 zwischen den Plattenreihen 4 im Bereich zwischen 1 bis 4 mm hat sich als vorteilhaft erwiesen. Die Vorgabe des Abstandes 38 im Bereich zwischen 1,5 bis 3 mm ergibt besonders günstige Werte, wobei in einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform der Abstand 38 im wesentlichen 2 mm groß ist.

Da jeder Strömungskanal 2 vollkommen linear ausgerichtet ist, wird eine Ab bremsung der Flüssigkeit und/oder ein unzulässig hoher Druckabfall vermieden. Unter Berücksichtigung des kleinen Abstandes 38, welcher auch als Breite des Strömungskanals bezeichnet werden kann, wird die Gesamt-Durchflußmenge durch die Länge der quaderförmigen permanentmagnetischen Platten 3 sowie die Anzahl der Plattenreihen 4 vorgegeben. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die Fügestellen 5 benachbarter Plattenreihen 4 zweckmäßig im wesentlichen in der gleichen Radialebene bezogen auf die Längsachse angeordnet sind.

Fig. 6 zeigt eine alternative Anordnung der permanentmagnetischen Platten 3 von zwei benachbarten Plattenreihen ähnlich Fig. 4, wobei jedoch die quer zur Längsrichtung gegenüberliegenden Platten 3 jeweils die gleiche magnetische Polarität aufweisen und eine abstoßende Anordnung somit vorhanden ist. Bei dieser abstoßenden Anordnung strömt die zu behandelnde Flüssigkeit durch im Vergleich mit einer Anordnung von Fig. 5 etwas geänderte wirksame magnetische Feldlinien, welche gleichfalls bogenförmig verlaufen. Im Bereich der Fügestellen 5 sind die magnetischen Feldlinien gleichgerichtet und sie verlaufen somit in der Mitte eines Strömungskanals 2 infolge der gegenseitigen Abstoßung parallel zur Strömungsrichtung der zu behandelnden Flüssigkeit, wodurch ein anderer Einfluß der Lorentz-Kraft bewirkt ist, der bewirkt, daß der Strömungsverlauf spiralförmig verläuft.

Die magnetfelderzeugenden quaderförmigen Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind bezüglich ihrer Breite 36 derart berechnet, daß die Ionen der durchströmenden Flüssigkeit einer Vielzahl wechselnder magnetischer Frequen zen an den genannten Fügestellen 5 ausgesetzt sind. Jede Frequenz ist mit einer Vielzahl von kollidierenden gegenpolig geladenen Ionen verbunden, so daß die beschriebene Keimbildungsreaktion des Calciumcarbonates erfolgreich abge schlossen werden kann. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind wenigstens zwei parallel angeordnete permanentmagnetische Plattenreihen 4 mit einer derart geringen Plattenbreite 36 angeordnet, daß bei einer Wassergeschwindigkeit von insbesondere 1 m/s eine magnetische Wechselfrequenz von 100 Hz auf die Ionen einwirkt. Ferner wird in besonders zweckmäßiger Weise die zu behandelnde Flüssigkeit mindestens fünfundzwanzig derartigen Wechselfrequenzen ausgesetzt, um einen günstigen Wirkungsgrad zu erreichen. Schließlich sei hervorgehoben, daß der Anteil der 90° zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit angeordneten magnetischen Feldlinien zweckmäßig kleiner als 50% ist.

Fig. 7 zeigt eine Vorrichtung zum Nachweis und zur Überprüfung der Ionenbe wegung in permanentmagnetischen Feldern. Es ist ein U-Rohr 40 vorhanden, in dessen obere Enden zwei Pt-Elektroden 42, 43 eingesetzt sind, welche mit einem regelbaren Gleichspannungs-Netzgerät 44 verbunden sind. Mit dieser Vorrichtung kann die optimale permanentmagnetische Plattenanordnung ermittelt werden, wobei die Ablenkung strömender Ionen innerhalb magnetischer Felder optisch dargestellt wird. Das U-Rohr besteht aus durchsichtigem, vorzugsweise aus hitze beständigem Material und ist mit einem Elektrolyten gefüllt, in welchem zum Studium des Strömungsverhaltens winzige, ungeladene Festkörperteilchen einge bracht sind. Die Elektroden 42, 43 tauchen jeweils in den Elektrolyten ein, welche eine Füllhöhe 46 aufweist.

Im Schenkel mit der positiven Elektrode 42 ist durch einen Pfeil 48 die Wande rungsrichtung von Kationen angedeutet, während im Schenkel mit der negativen Elektrode 43 durch einen Pfeil 49 die Wanderungsrichtung der Anionen angedeu tet ist. Am horizontalen Teil des U-Rohres 40 sind zwei Magnetanordnungen 50, 51 mit jeweils einer oberen und einer unteren Plattenreihe mit jeweils drei quer zur Zeichenebene angeordneten Magnetplatten vorgesehen. Bei der Magnetan ordnung 50 sind die gegenüberliegenden Magnetplatten jeweils entgegengesetzt magnetisiert, so daß der Feldlinienverlauf zwischen der oberen und der unteren Plattenreihe dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht. Hin gegen sind bei der Magnetanordnung 51 die gegenüberliegenden Magnetplatten der beiden Plattenreihen gleichsinnig magnetisiert, so daß der Feldlinienverlauf dem von Fig. 6 entspricht.

Beim Anlegen einer Spannung an die beiden Pt-Elektroden 42, 43 bildet sich zwischen den Elektroden innerhalb der Flüssigkeit ein elektrisches Feld, dessen Feldstärke gleich dem Verhältnis zwischen angelegter Spannung und dem Elek trodenabstand ist. Unter dem Einfluß des elektrischen Feldes wandern die Ionen entsprechend ihrer Ladung zur Anode 42 oder zur Katode 43. Die Geschwindig keit der Ionenwanderung ist von der Feldstärke abhängig. Je größer die angelegte elektrische Spannung und je kleiner der Elektrodenabstand ist, um so größer ist die Anziehungskraft für die Ionen mit der Folge, daß sich die Ionen im elek trischen Feld schneller bewegen. Ohne die beiden Magnetanordnungen ist beim Zuschalten des elektrischen Stromes im waagrechten Teil des U-Rohres 40 keine Flüssigkeitsbewegung erkennbar, obgleich die Ionen der Elektrolytflüssigkeit in Bewegung sind, wie es sich aufgrund der Entladungsvorgänge bzw. Gasentwick lung an den beiden Elektroden 42, 43 ergibt.

Ist zusätzlich die Magnetanordnung 50, 51 vorgesehen und somit ein permanent magnetisches Feld an dem waagrechten Teil des U-Rohres 40, so ist die Ablen kung der Ionen durch eine sehr schnelle kreisförmige Strömungsbewegung in nerhalb des angelegten Magnetfeldes erkennbar. In der linken Magnetanordnung 50 ist gemäß den Linien 52 eine schnelle kreisförmige Strömung erkennbar, welche proportional der an den Elektroden 42 und 43 angelegten Spannung sowie dem Magnetplattenabstand ist. In der rechten Magnetanordnung 51 ist hingegen den schräg stehenden Linien 53 eine spiralförmige Strömung festzustellen. Es wurde erkannt, daß das Aufeinandertreffen magnetischer Feldlinien und Ionen in einem Winkel von 90° nur eine geringe Ablenkung bewirkt. Die Wirksamkeit der einzelnen Magnetfeldkombinationen, der einzelnen Magnetfeldabstände und die verschiedenen Magnetfeldabschirmungen der Ionen können somit bei unter schiedlichen Ionengeschwindigkeiten überprüft werden. Es wurde erkannt, daß die größtmögliche Ablenkungsbewegung der Ionen an den Schnittstellen von zwei schmalseitig und gegenpolig zusammengefügten Magnetplatten entsprechend der Magnetanordnung 50 bei geringstem noch wirtschaftlich vertretbarem Abstand zwischen parallel zueinander angeordneten permanentmagnetischen Platten gegeben ist. Desweiteren wurde erkannt, daß die Ablenkungsgeschwindigkeit proportional zur Ionenwanderungsgeschwindigkeit ist, wodurch die Grundlagen der erfindungsgemäße n Vorrichtung geschaffen sind.

Wie eingangs bereits erläutert, wird erfindungsgemäß eine Wirksamkeitsprüfung der Vorrichtung zur magnetischen Beeinflussung kristallbildender Reaktanden in wäßrigen Lösungen nur über die pH-Messung ermöglicht. Einerseits wird unter kontinuierlichem Magnetfeldeinfluß der erfindungsgemäßen Vorrichtung oder einer anderen Vorrichtung zur magnetischen Beeinflussung kristallbildender Reaktanden der pH-Wert der behandelnden Flüssigkeit bzw. des Wassers wäh rend der gesamten Kalk-Kohlensäure-Gleichgewichtsverschiebung unter besonde ren konstruktionsbedingten Bedingungen nach der alkalischen Seite gemessen. Vergleichend hierzu wird ferner der pH-Wert unter gleichen chemischen Bedin gungen bei einem baugleichen Dummy gemessen. Das Prüfwasser wird bei diesem erfindungsgemäßen Prüfungsverfahren im Kreislaufbetrieb, insbesondere mittels einer Umwälzpumpe, über die zu prüfende Vorrichtung und über den Dummy ge fahren, wobei kontinuierlich der pH-Wert gemessen und registriert wird.

Fig. 8 zeigt einen möglichen pH-Wert-Verlauf eines solchen Prüfwassers bei einer kontinuierlichen Gleichgewichtsverschiebung nach der kristallbildenden Seite, wobei am Kristallisationspunkt ein Abfall in den "sauren" Bereich gegeben ist. Bei Temperaturänderungen und Anwesenheit von Kristallisationskeimen verändert er sich entsprechend. Die Durchführung dieser Messung mit den ent sprechenden Präzisionsmeßanordnungen ist sehr empfindlich und gibt einen genauen Aufschluß über das Verhalten des Kalk-Kohlensäure-Gleichgewichtes in einer wäßrigen Lösung, bei veränderlichen äußeren Bedingungen.

Bezugszeichenliste

1 Gehäusekörper
2 Strömungskanal
3 permanentmagnetische Platte
4 Plattenreihe
5 Fügestelle
6 Gitterkörper
7 Distanzkörper
8, 9 Abstandshalter/Haltekörper
10, 11 Deckel
12, 13 Anschlußöffnung
14 Pfeil/Strömungsrichtung
16 Höhe von 3
18, 19 Ausnehmung in 8, 9
20 Steg
22 Tiefe von 3
26-28 Gruppe
30 Längsseite von 3
32-35 Feldlinie
36 Breite von 3
38 Abstand zwischen 4
40 U-Rohr
42, 43 Elektrode
44 Netzgerät
46 Füllhöhe
48 Richtung der Kationen
49 Richtung der Anionen
50, 51 Magnetanordnung
52, 53 Linie, Strömungsbewegung
54 Kristallisationspunkt

Claims

1. Vorrichtung zur magnetischen Beeinflussung kristallbildender Reaktanden in wäßrigen Lösungen mit einem von Flüssigkeit durchströmbaren, beidseitig mit Anschlußöffnungen (12, 13) versehenen, druckfesten Gehäusekörper (1), in wel chem sich vorzugsweise parallel zur Gehäuselängsachse (A-B) wenigstens ein, vorzugsweise wenigstens zwei parallel zueinander angeordnete, engschlitzige und vorzugsweise im wesentlichen lineare Strömungskanäle (2) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet,
daß der Strömungskanal (2) zwischen zwei parallel an geordneten und mittels eines Abstandshalters (8, 9) beabstandeten Plattenreihen (4) angeordnet ist,
daß die Plattenreihen (4) eine Anzahl quaderförmiger durch ihre Höhe (16) mag netisierte permanentmagnetische Platten (3) enthalten, welche quer zur Strö mungsrichtung (14) magnetisiert sind,
und daß in den Plattenreihen (4) die einzelnen permanentmagnetischen Platten (3) mit ihren schmalen Längsseiten (30) flächengleich, magnetisch anziehend und lose aneinandergefügt sind, wobei jeweils zwischen benachbarten Platten (3) in den Plattenreihen (4) eine Anzahl von Fügestellen (5) vorhanden sind, welche im wesentlichen orthogonal zur Gehäuselängsachse (A-B) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axial beab standeten Fügestellen (5) der Plattenreihen (4) jeweils im wesentlichen in den gleichen Radialebenen orthogonal zur Gehäuselängsachse (A-B) und/oder der Strömungsrichtung (14) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in Richtung der Gehäuselängsachse (A-B) gemessene Breite (36) der einzelnen Platten (3), insbesondere unter Berücksichtigung der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit, möglichst gering vorgegeben ist.

4. Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die wenigstens zwei Plattenreihen (4) im wesentlichen überein stimmend ausgebildet sind und/oder daß die permanentmagnetischen Platten (3) die gleichen übereinstimmenden Abmessungen aufweisen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung nach den Plattenreihen (4) vor der stromabseitigen An schlußöffnung (13) wenigstens ein Gitterkörper (6) zur Förderung der Kristallisa tion vorgesehen ist, wobei im Falle von wenigstens zwei Gitterkörpern (6) diese mittels eines Distanzkörpers (7) voneinander getrennt sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtquerschnitt der zwischen den Plattenreihen (4) vorhandenen Strö mungskanäle (2) um einen vorgegebenen Betrag gegenüber dem an den An schlußöffnungen (12, 13) anschließbaren Rohrleitungssystem verengt ausgebildet ist, wobei der Verengungsgrad vorzugsweise zwischen 10 und 30%, insbesondere zwischen 15 und 25% liegt und zweckmäßig im wesentlichen 20% beträgt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Abstandshalter (8, 9) Ausnehmungen (18) für die Aufnahme der einzelnen Platten (3) der jeweiligen Plattenreihe (4) aufweisen und zwischen den Ausnehmungen (18) Stege (20) zur Vorgabe der Strömungskanäle (2) vorgesehen sind, wobei die Ausnehmungen (18) und/oder die Stege (20) sich im wesentlichen über die gesamte axiale Länge des Abstandshalters (8, 9) erstrecken.

8. Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, daß die Platten (3) derart angeordnet sind, daß auf die Ionen der Flüssigkeit infolge der gegenläufigen Ablenkung in den einwirkenden magneti schen Feldlinien und der vorgegebenen Wechselfrequenzen der Magnetfelder die Strömungsenergie optimal und/oder möglichst weitgehend in eine Aktivierungs energie zur Bildung von Calciumcarbonat-Kristallisationskeimen umgesetzt wird.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit in dem Strömungskanal in der Größenordnung von 1 m/sec die Wechselfrequenz bei 100 Hz liegt, wobei Ab weichungen von +/- 30% zulässig sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (3) in Strömungsrichtung eine Breite (36) im Bereich zwischen 10 mm und 5 mm, vorzugsweise zwischen 9 mm und 6 mm, insbesondere zwischen 8 mm und 7 mm aufweisen, wobei die Plattenbreite (36) insbesondere mit 7,7 mm vorgegeben ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß pro Strömungskanal (3) die Anzahl der Fügestellen (2) wenigstens 15, vor zugsweise wenigstens 20 und insbesondere wenigstens 25 beträgt, wobei in beson ders zweckmäßiger Weise 30 Fügestellen pro Strömungskanal vorgesehen sind und/oder für die Fügestellen (5) eine maximale Anzahl von 60, vorzugsweise maximal 50 und insbesondere maximal 40 vorgegeben ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (38) zwischen den Plattenreihen (4), welche einen Strömungs kanal (2) begrenzen, im Bereich zwischen 1 bis 4 mm, vorzugsweise im Bereich zwischen 1,5 bis 3 mm vorgegeben ist und insbesondere im wesentlichen 2 mm beträgt.