DE19519736A1

DE19519736A1 - Split multi-turn inductance capable of being looped around objects, esp water pipes

Info

Publication number: DE19519736A1
Application number: DE19519736A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Bermpohl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-06-03
Filing date: 1995-06-02
Publication date: 1995-12-07
Also published as: DE9409052U1

Abstract

A multi-turn inductor which can be split and re-connected around an object is made of a length of ribbon- or multi-core cable (1,2,3). At either end of the cable is a multi-pin plug connector (7,8). The connectors are plugged into sockets (14,15) on a connection board (10). Individual sockets are interconnected on the board, such that the end of core no. 1 connects to the start of core no. 2 and so on. The two extreme ends (12,13) then form the connections to the coil.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spulenanordnung zur Aufnahme oder zur Erzeugung eines magnetischen Feldes.The invention relates to a coil arrangement for receiving or Generation of a magnetic field.

Um eine Spule mit einem sich linear erstreckenden Leiter in magneti sche Wechselwirkungen zu bringen, ist entweder ein Auftrennen des Leiters erforderlich, um eine Spulenanordnung so einfügen zu können, daß der Leiter die Spule durchsetzt, oder es ist ein arbeitsaufwen diges Vorgehen erforderlich, um die Spule Windung für Windung um den Leiter zu wickeln. Um magnetische Wechselwirkungen von Spulen mit derartigen langgestreckten Leitern unter Einhaltung eines gewünsch ten Kopplungsgrades zu erhalten, werden diese Spulen um diese Leiter gewickelt. Dieses Wickeln ist besonders bei hohen Windungszahlen, die zur Erzeugung hinreichend hoher Feldstärken bei begrenzter Strom stärke nicht zu umgehen sind, äußerst arbeitsaufwendig. Aus der DE 42 06 887 A1 ist eine Spulenanordnung zur magnetischen Beeinflussung von Wasser in einer Wasserleitung bekannt, bei der deren magnetische Wechselwirkung mit dem Leiter dadurch erreicht wird, daß die Spulen anordnung als Klappspulen ausgebildet sind; jedoch muß hier eine Schwächung durch das nicht zu vermeidende Streufeld in Kauf genommen werden.Around a coil with a linearly extending conductor in magneti Bringing interactions is either a separation of the Conductor is required to insert a coil arrangement in such a way that the conductor passes through the coil, or it is a workload The procedure required to turn the coil around the coil Wrap ladder. To use magnetic interactions of coils such elongated conductors while maintaining a desired To obtain the highest degree of coupling, these coils are around these conductors wrapped. This winding is especially with high numbers of turns, those for the generation of sufficiently high field strengths with limited current starch are unavoidable, extremely labor intensive. From DE 42 06 887 A1 is a coil arrangement for magnetic influence known from water in a water pipe, in which its magnetic Interaction with the conductor is achieved in that the coils arrangement are designed as folding coils; however, here one must Weakened by the stray field that cannot be avoided become.

Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, eine gattungsgemäße Spulenanordnung anzugeben, mit der ein insbesondere auch nicht auftrennbarer Leiter ohne wesentlichen Arbeitsaufwand um faßt werden kann, wobei die Spulenanordnung einfach und wirtschaft lich herstellbar sein soll; weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung eine gattungsgemäße Spulenanordnung anzugeben, mit der ohne Auftren nung des Wasserrohres ausreichend starke Magnetfelder im Inneren des Wasserrohres erzeugt werden können, die den im Wasser vorhandenen Kalk so behandeln, daß er sich über den Zeitraum von einigen Tagen nicht im Kristallgitter einordnen kann und somit eine Kesselstein bildung für diese Zeit verhindert wird.This is where the invention, which is based on the object, begins Specify generic coil arrangement with which a particular also inseparable conductors without significant effort can be summarized, the coil arrangement simple and economical Lich should be producible; it is also an object of the invention to specify a generic coil arrangement with which without occurrence sufficiently strong magnetic fields inside the Water pipe can be generated, the existing in the water Treat lime so that it spreads over a period of a few days cannot classify in the crystal lattice and therefore a scale education is prevented for this time.

Die Lösung der Aufgabenstellung wird nach der Erfindung in den im Kennzeichen des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmalen gesehen; vorteil hafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen beschreiben die Unteransprüche.The solution to the problem is according to the invention in the Characteristics of claim 1 included features seen; advantage describe advanced developments and preferred embodiments the subclaims.

Die Verwendung eines Leiterbündels mit einer Anzahl zueinander pa ralleler Leiter in Verbindung mit dem Steckverbinder und der Plati ne, deren Leiterbahnen die einzelnen Leiter in der beschriebenen Weise verbinden, wird eine öffenbare Anordnung erreicht, die um einen linearen Leiter geschlungen werden kann, ohne daß dieser auf getrennt werden muß. Bei dem Leiterbündel können die einzelnen Lei ter insbesondere in ihrem Querschnitt der für die Wirkung notwendi gen Stromstärke angepaßt sein. Mit einer Umschlingung ist dadurch eine Spulenanordnung gegeben, deren "Windungszahl" der Anzahl der Leiter entspricht. Die einzelnen Leiter des Leiterbündels können dabei den Erfordernissen, beispielsweise begrenzte Stromdichte, an gepaßt werden. In vorteilhaft einfacher Weise wird das Leiterbündel durch ein vielpoliges Flachbandkabel realisiert; derartige Flach bandkabel sind in der Datentechnik üblich und werden beispielsweise mit 60 Adern handelsüblich hergestellt. In anderen fällen ist als Leiterbündel eine flexible Folienleiterplatte vorgesehen.The use of a bundle of conductors with a number to each other pa parallel conductor in connection with the connector and the plati ne, the conductor tracks of the individual conductors in the described Connect way, an openable arrangement is achieved that around a linear conductor can be looped without it must be separated. In the bundle of conductors, the individual lei ter especially in its cross section of the necessary for the effect be adapted to the current intensity. With a loop is this given a coil arrangement, the "number of turns" the number of Head corresponds. The individual conductors of the bundle of conductors can the requirements, for example limited current density be fitted. The bundle of conductors is advantageously simple realized by a multi-pin ribbon cable; such flat Ribbon cables are common in data technology and are used, for example with 60 cores commercially available. In other cases is as Conductor bundle provided a flexible foil circuit board.

In Verbindung mit der Steckeinheit wird erreicht, daß mit einer Um schlingung des Leiters eine der Anzahl der Pole des Leiterbündels entsprechende Anzahl von Windungen erzeugt werden. Dazu ist der An fang des ersten Leiters des Leiterbündels als erster Anschluß her ausgeführt, sein Ende mit dem Anfang des zweiten Leiters verbunden, dessen Ende wiederum mit dem Anfang des dritten Leiters des Leiter bündels verbunden ist, wobei sich dieses bis zum letzten Leiter des Leiterbündels fortsetzt, dessen Ende dann als zweiter Anschluß her ausgeführt ist. Mindestens eines der Enden des Leiterbündels ist mit einem Steckverbinder versehen, der in entsprechenden Buchsenleisten einer Platine eingeführt wird, die mit dem anderen Ende des Leiter bündels verbunden ist, wobei die Leiterbahnen dieser Platine die ge schilderten Verbindungen der Leiter herstellen, und wobei Anfang und Ende als erster und als zweiter Anschluß nach außen abgeführt sind und - etwa mit einpoligen oder zweipoligen Steckverbindungen - in ge wünschter Weise angeschlossen werden können. Vorteilhaft werden bei de Enden des Leiterbündels mit Steckverbindern und die Platine mit zwei Buchsenleisten versehen.In connection with the plug-in unit it is achieved that with an order looping of the conductor one of the number of poles of the conductor bundle corresponding number of turns are generated. This is the An start with the first conductor of the conductor bundle as the first connection executed, its end connected to the beginning of the second conductor, its end in turn with the beginning of the third leader of the leader bundle is connected, this up to the last head of Conductor bundle continues, the end then as a second connection is executed. At least one of the ends of the conductor bundle is included provided a connector in the corresponding socket strips a circuit board is inserted with the other end of the conductor bundle is connected, the traces of this board the ge Establish connections of the conductors described, and where the beginning and End as the first and as a second connection to the outside and - in ge with single-pole or two-pole plug connections can be connected in the desired way. Be advantageous at de ends of the conductor bundle with connectors and the board with provided two socket strips.

Durch die Steckverbinder läßt sich das Leiterbündel zumindest an einer Anschlußstelle von der Platine lösen, wodurch ein Leiter ent steht, der in einfacher Weise um einen nicht trennbaren Leiter ge schlungen werden kann, wobei sich mit einer Umschlingung eine der Anzahl der Leiter des Leiterbündels entsprechende Anzahl von Win dungen ergibt. Um eine größere Anzahl von Windungen zu erhalten, ge nügt es, das Leiterbündel zwei- oder mehrmals um die Leiter zu füh ren, wobei bei jeder neuen Umschlingung die Anzahl der Leiter des Leiterbündels entsprechende Anzahl von Windungen hinzutreten.The connector bundle can at least be attached to the conductor bundle loosen a connection point from the board, which ent ent a conductor stands, the ge around a non-separable conductor in a simple manner can be looped, one of the Number of conductors of the conductor bundle corresponding number of win results. To get a larger number of turns, ge it is sufficient to guide the bundle of conductors around the ladder two or more times ren, the number of conductors of the Number of turns corresponding to the bundle of conductors.

Eine Anwendung wird in der Ein- oder Auskopplung elektromagnetischer Signale insbesondere im Langwellenbereich gesehen, wobei ein Auf trennen eines Stangen- oder Rohrgebildes durch diese besondere Aus bildung der Spulenanordnung vermieden wird; selbst wenn größere Win dungszahlen als Leiter im Leiterbündel vorhanden benötigt würden, wäre eine doppelte, drei- oder mehrfache Umschlingung einfacher als ein Wickeln der Spule, da mit jeder Umschlingung automatisch so viele "Windungen" gelegt werden, wie das Leiterbündel Leiter enthält. Für den Fall, daß zur Anpassung weniger Windungen benötigt werden, kann dies durch entsprechende Anpassung der Verknüpfungen auf der Platine erreicht werden, wobei beispielsweise zwei (oder mehr) Leiterbahnen des Leiterbündels parallel geschaltet oder eine oder mehrere Leiterbahn/-nen abgeschaltet werden.An application becomes more electromagnetic in the coupling or decoupling Signals seen in particular in the long wave range, with an up separate a bar or tube structure with this special formation of the coil arrangement is avoided; even if bigger win would be required as a conductor in the bundle of conductors, a double, triple or multiple looping would be easier than a winding of the spool, because with each loop so many automatically "Coils" are placed as the bundle of conductors contains conductors. For the case that fewer turns are required for adaptation this by adapting the links on the board accordingly can be achieved, for example two (or more) conductor tracks of the conductor bundle connected in parallel or one or more Track (s) can be switched off.

Eine weitere Anwendung besteht in einer magnetischen Beeinflussung von Wasser in einer Rohrleitung, um die eine ein Magnetfeld erzeu gende Spule gelegt wird. Da die Rohrleitung im Regelfall nicht auf getrennt werden soll, wird mit Hilfe der auftrennbaren Spulenanord nung nach der Erfindung die Möglichkeit geschaffen, die Rohrleitung ohne Auftrennen mit einer Spule zu umgeben, ohne daß jede Windung einzeln gewickelt werden muß. Für die magnetische Beeinflussung von Wasser wurden von Donaldson und Grimes (New Scientist vom 18.02.88) eine Mindestinduktion von 0,25 mT angegeben, wobei diese notwendige Induktion von der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers abhängt und über den Spulenstrom den Verhältnissen entsprechend verändert werden kann. Unter diesen Verhältnissen wurden Röntgenstrukturuntersuchun gen von zum einen aus unbehandelten Wasser ausgefallenen Kristallen und zum anderen von solchen Kristallen gemacht, die aus behandeltem Wasser unter sonst gleichen Bedingungen ausgefallen sind. Die Rönt genfeinstruktur zeigt nach einer Behandlung des Wassers im Magnet feld einer solchen Spulenanordnung eine deutliche Erhöhung bestimm ter Reflexintensitäten, die auf eine Verschärfung des Kristallini tätsgrades hindeuten, wobei es sich - bei in den Proben enthaltenen Feststoff-Anteilen von Calciumcarbonat-Phasen "Aragonite" und "Cal cite" - um die Phase "Aragonite" handelt.Another application is magnetic interference of water in a pipeline around which a magnetic field is generated is placed. As the pipeline is usually not open is to be separated using the separable coil arrangement tion created the possibility of the pipeline without being separated with a coil, without any winding must be wrapped individually. For the magnetic influence of Water were from Donaldson and Grimes (New Scientist dated 2/18/88) specified a minimum induction of 0.25 mT, this necessary Induction depends on the flow rate of the water and can be changed according to the conditions via the coil current can. X-ray structure studies were performed under these conditions on the one hand crystals precipitated from untreated water and on the other hand made of such crystals, which from treated Water has failed under otherwise identical conditions. The X-ray Gene fine structure shows after treatment of the water in the magnet field of such a coil arrangement determine a significant increase reflex intensities, which indicate an intensification of the crystalline degrees indicate, where it is - when contained in the samples Solid content of calcium carbonate phases "Aragonite" and "Cal cite "- is the" Aragonite "phase.

Diese Mindestinduktion wurde unter Verwendung eines 60-adrigen Flach bandkabels als Leiterbündel mit 10 Windungen, also mit einer Gesamt windungszahl von 600 Windungen, um ein mehrfaches überschritten. Bei dieser Anwendung wird die Spule mit einem Gleichstrom, der einen Wechselstromanteil enthält, versorgt. Diese Aufgabe übernimmt ein Signalgenerator, der empirisch ermittelte Frequenzen im kHz-Bereich erzeugt, die möglichst gut geeignet sind, bei verschiedenen Durch flußgeschwindigkeiten die Bildung von Kristallkeimen zu fördern.This minimum induction was measured using a 60-wire flat ribbon cables as a conductor bundle with 10 turns, i.e. with a total number of turns of 600 turns, exceeded several times. At In this application, the coil is powered by a direct current, the one Contains AC component, supplied. This task takes over Signal generator, the empirically determined frequencies in the kHz range generated that are as suitable as possible, with different through flow rates to promote the formation of crystal nuclei.

Im Unterschied zu der aus DE 42 06 887 A1 bekannt gewordenen Lehre verlaufen hier die magnetischen Feldlinien vorzugsweise in Richtung der Rohrachse. Wenn die Spule mit nicht ferromagnetischen Wasser leitungsrohren betrieben wird, entspricht der magnetische Feldli nienverlauf dem der klassischen Zylinderspule. Beim Einsatz in Ver bindung mit eisernen Wasserleitungsrohren ergibt sich wegen der höh eren Permeabilität von Eisen gegenüber Luft eine Konzentration der Feldlinien in der Rohrwandung. Die magnetische Induktion ist dadurch im Rohrinneren geringer, der Einwirkungsbereich verbreitert sich jedoch in beiden Richtungen der Rohrachse. Da die Flachbandkabel- Spule an beliebige Rohrdurchmesser angepaßt werden kann, ist auch eine Montage beispielsweise an der Filterpatrone des Wasserfilters möglich.In contrast to the teaching known from DE 42 06 887 A1 Here the magnetic field lines preferably run in the direction the pipe axis. If the coil with non-ferromagnetic water line pipes is operated corresponds to the magnetic field the course of the classic solenoid. When used in ver binding with iron water pipes is due to the height permeability of iron to air is a concentration of Field lines in the pipe wall. This is the magnetic induction less inside the pipe, the area of influence widens however in both directions of the pipe axis. Since the ribbon cable Coil can be adapted to any tube diameter is also an assembly, for example, on the filter cartridge of the water filter possible.

Der Strom und damit die magnetische Induktion stellt sich als Funk tion der Signalspannungen und -frequenzen über dem Gesamtwiderstand des verschalteten Flachbandkabels ein. Die Leistungsanpassung kann durch Reihen- und/oder Parallelschaltung von Aderngruppen des Flach bandkabels erfolgen.The current and thus the magnetic induction turns out to be radio tion of the signal voltages and frequencies above the total resistance of the interconnected ribbon cable. The power adjustment can through series and / or parallel connection of wire groups of the flat ribbon cable.

Das Wesen der Erfindung wird an Hand des in der Fig. 1 dargestell ten Ausführungsbeispiels näher erläutert; dabei zeigt:The essence of the invention is explained in more detail with reference to the exemplary embodiment shown in FIG. 1; shows:

Fig. 1: Eine schematisierte Darstellung einer aus einem Flachbandkabel hergestellten Spule zur Erzeugung eines die linearen Leiter beeinflussenden Magnetfeldes. Fig. 1: A schematic representation of a coil made of a ribbon cable for generating a magnetic field influencing the linear conductor.

Das Leiterbündel 1 - hier mit einer einfachen Umschlingung eines (nicht näher dargestellten) Leiters gezeichnet - weist die einzelnen Leiter 1.1, 1.2 . . . 1.N auf, wobei das Leiterbündel 1 von einem Flachbandkabel gebildet ist. Beide Enden des Leiterbündels 1 sind mit entsprechenden Steckverbindern 7 und 8 versehen, die bei Verwen dung eines Flachbandkabels als Flachbandstecker ausgebildet sind. Die die beiden Enden des Leiterbündels 1 verbindende Platine 10 weist zwei zu den Steckverbindern 7 und 8 korrespondierende Buch senleisten 14 und 15 auf, in die diese Steckverbinder 7 und 8 ein führbar sind.The conductor bundle 1 - shown here with a simple loop around a conductor (not shown) - has the individual conductors 1.1 , 1.2 . . . 1. N on, the conductor bundle 1 being formed by a ribbon cable. Both ends of the conductor bundle 1 are provided with corresponding connectors 7 and 8 , which are designed as a ribbon connector when a ribbon cable is used. The connecting the two ends of the conductor bundle 1 board 10 has two to the connectors 7 and 8 corresponding book senellen 14 and 15 , in which these connectors 7 and 8 are a feasible.

Die jeweiligen Enden der Einzelleiter 1., 1.2 . . . 1.N werden über die Leiterbahnen 11 der Platine 10 so verbunden, daß das Ende des ersten Leiters 1.1 mit dem Anfang des zweiten Leiters 1.2 über eine der Leiterbahnen 11 durchverbunden ist; das Ende des zweiten Leiters 1.2 ist mit dem Anfang des dritten Leiters wiederum über eine der Leiterbahnen 11 durchverbunden, und so fort, bis hin zu dem letzten Leiter 1.N, dessen Anfang mit dem Ende des vorgehenden Leiters in Verbindung steht. Dabei sind der Anfang des ersten Leiters 1.1 und das Ende des letzten Leiters 1.N getrennt herausgeführt und bilden die Anschlüsse 12 und 13.The respective ends of the individual conductors 1. , 1.2 . . . 1. N are connected via the conductor tracks 11 of the circuit board 10 so that the end of the first conductor 1.1 is connected through to the beginning of the second conductor 1.2 via one of the conductor tracks 11 ; the end of the second conductor 1.2 is in turn connected through the beginning of the third conductor via one of the conductor tracks 11 , and so on, up to the last conductor 1. N, the beginning of which is connected to the end of the preceding conductor. The beginning of the first conductor 1.1 and the end of the last conductor 1. N are brought out separately and form the connections 12 and 13 .

Claims

1. Coil arrangement for receiving or generating a magnetic field, characterized by a conductor bundle guided in at least one turn with a number of N conductors ( 1.1 , 1.2 ,... 1 .N), which has at least one end ( 2 ) with a the number of conductors corresponding plug connector ( 7 ; 8 ) is provided, and the other end ( 3 ) is connected to a circuit board ( 10 ) in such a way that the conductor tracks ( 11 ) each have the end of the first conductor ( 1.1 ) of the ribbon cable ( 1 ) with the beginning of the second conductor ( 1.2 ) of the conductor bundle to the end of the (N-1) conductor ( 1. (N-1)) connected to the beginning of the N. conductor ( 1. N) is, the beginning of the first conductor ( 1.1 ) and the end of the last conductor ( 1. N) being led out as connections ( 12 , 13 ).

2. Coil arrangement according to claim 1, characterized in that a ribbon cable is easily seen as a conductor bundle ( 1 ).

3. Coil arrangement according to claim 1, characterized in that a flexible Folienlei terplatte is provided as a conductor bundle ( 1 ).

4. Coil arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that a ribbon connector is provided as a connector ( 7 ; 8 ).

5. Coil arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that both ends ( 2 , 3 ) of the Lei terbündels ( 1 ) with connectors ( 7 , 8 ) are provided, and that the printed circuit board ( 10 ) two to these connectors ( 7 , 8 ) have corresponding book senellen ( 14 , 15 ).

6. Coil arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the circuit board ( 10 ) is cast in casting compound.

7. Coil arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the circuit board ( 10 ) is arranged in a Ge housing.

8. Application of a coil arrangement according to one of the claims che 1 to 7, characterized in that a rod or tubular conductor for decoupling guided on it th electromagnetic signals from the coil arrangement at least once, their output contacts with the decoupled signal the amplifier or the like are connected.

9. Application of a coil arrangement according to one of the claims che 1 to 7, characterized in that a water guide pipe for magnetically influencing the water wrapped at least once by the coil arrangement is, whose output contacts with the the magnet field generating current providing connection device are connected.