DE19604060A1

DE19604060A1 - Vorrichtung zur Behandlung von flüssigen oder gasförmigen Medien

Info

Publication number: DE19604060A1
Application number: DE1996104060
Authority: DE
Inventors: Reiner Becker
Original assignee: REIKA ELEKTRONIK KARIN WALCH
Current assignee: REIKA ELEKTRONIK KARIN WALCH
Priority date: 1996-02-05
Filing date: 1996-02-05
Publication date: 1997-08-07

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von flüssigen oder gasförmigen Medien, insbeson dere Brennstoffen, welche in der Regel zur Energieerzeugung in Kraftwerken, Kraftfahrzeugen oder dergleichen thermisch verwertet werden.

Die Energieerzeugung auf der Basis fossiler Brennstoffe wie zum Beispiel Heizöl, Erdgas, Benzin, Dieselkraftstoffe und ähnliches nimmt trotz erheblicher Bedenken hinsichtlich der Umweltverträglichkeit eine exponierte Stellung im Be reich der Energieerzeugung ein. Um den Verbrauch an Brenn stoff zu vermindern und gleichzeitig eine Verminderung der giftigen Bestandteile im Abgas zu erreichen, sind ständig Bestrebungen im Gange, um den Verbrennungsablauf zu opti mieren. Hierzu wurden zahlreiche und durchaus erfolgreiche Bemühungen angestrengt, anhand denen die für den jeweiligen Anwendungsfall günstigste Verbrennungstemperatur, der gün stigste Umgebungsdruck, eine ausreichende Sauerstoffzufuhr, eine geeignete Art und Weise der Brennstoffzuführung, und weitere relevante Parameter ermittelt wurden. Damit war es möglich, einen befriedigenden Wirkungsgrad dieser Form der Energieerzeugung mit mehr oder minder annehmbaren Mengen an abgegebenen Schadstoffen zu erreichen.

Es hat sich allerdings gezeigt, daß die Optimierung des Verbrennungsvorgangs anhand dieser Parameter in der Praxis an Grenzen stößt. Da aber nach wie vor der größere Energie anteil im Brennstoff ungenutzt, d. h. nur teilweise ver brannt oder gänzlich unverbrannt, in die Umwelt abgegeben wird und die Verbrennung zudem in der Regel derart unzurei chend vonstatten geht, daß giftige Abgase entstehen, sind Bemühungen für eine weitere Verbesserung des Verbrennungs ablaufes vonnöten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, flüssi ge oder gasförmige Medien, insbesondere Brennstoffe, derart zu behandeln, daß sie für eine verbesserte Verbrennung kon ditioniert sind.

Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 dadurch gelöst, daß die Vorrichtung zur Behandlung von flüssigen oder gasförmi gen Medien eine Magnetfeld-Erzeugungsvorrichtung aufweist, die ein das flüssige oder gasförmige Medium aufnehmendes Behältnis, insbesondere eine Rohrleitung, derart umgreift, daß in dem flüssigen oder gasförmigen Medium ein sich zeit lich änderndes Magnetfeld entsteht.

Der Erfindung liegt also ein völlig neuer Ansatz zur Verbesserung des Wirkungsgrades der Verbrennung fossiler Brennstoffe zugrunde. Während die Bemühungen im Stand der Technik darauf abzielten, die äußeren Einflüsse und Parame ter bei der Verbrennung zu optimieren, sieht die Erfindung vor, das zu verbrennende Medium selbst in optimaler Weise auf eine nachfolgende Verbrennung vorzubereiten.

Hierzu wurden von Seiten der Erfinder umfangreiche Ver suche durchgeführt, die auf zeigten, daß eine derartige Be handlung von Medien zu einer Senkung des Brennstoffver brauchs und/oder zu einer Verminderung der Konzentration an giftigen Stoffen in den Abgasen geführt haben. Damit läßt sich die Energieausbeute von Heizkraftwerken, von Brenn kraftmaschinen im Kraftfahrzeugbereich, privaten und indu striellen Heizungsanlagen und ähnlichem teilweise um zwei stellige Prozentbeträge steigern. Ferner verbessert sich die Umweltverträglichkeit wesentlich.

Als weiteren Vorteil ergaben die Versuche, daß die Ver brennung eines mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung behan delten Mediums wesentlich stabiler abläuft, als dies bisher bekannt war. Die zum Beispiel an einer Ölflamme auftreten den Schwankungen im Verbrennungsablauf konnten so wesent lich vermindert werden, wodurch ein gleichmäßigerer und besser steuerbarer Verbrennungsablauf erzielt wurde. Dies führt zu einer besseren Beherrschung des Verbrennungsablau fes. Damit kann das Ausmaß und die Zusammensetzung an gif tigen Abgasen besser kalkuliert werden. Die Summe an gifti gen Stoffen ist damit deutlich reduzierbar.

Der zur Verbrennung genutzte Brennstoff wird in einem weit höheren Ausmaß verwertet, wodurch der Wirkungsgrad we sentlich steigt.

Überdies ist es von weiteren Vorteil, daß der Gegen stand der Erfindung einen sehr einfachen Aufbau aufweist und anhand von im wesentlichen bekannten Komponenten zusam mengestellt werden kann. Ferner ist dadurch auf einfache Weise eine individuelle Anpassung an örtliche Gegebenheiten möglich, wodurch sich eine Vielzahl von Anwendungsbereichen erschließen.

Vorteilhaft ist dabei weiter, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung für die Behandlung einer Vielzahl von gasförmi gen oder flüssigen Medien geeignet ist. Darüber hinaus ist sie nicht nur im Rahmen der Energieerzeugung durch Verbren nung, sondern auch in anderen Prozessen, wie z. B. einer Entschwefelung u.ä. einsetzbar.

Von weiterem Vorteil ist, daß die erfindungsgemäße Vor richtung neben der Magnetfeld-Erzeugungsvorrichtung eine Steuereinrichtung aufweist. Diese ist mit der Magnetfeld- Erzeugungsvorrichtung verbunden, um das Zeitverhalten des magnetischen Feldes in Abhängigkeit von bestimmten Parame tern zu beeinflussen. Die Parameter sind hierbei mittels einer Eingabevorrichtung frei wählbar, so daß sie im Hin blick auf das zu behandelnde Fluid angepaßt werden können.

Damit können zudem Anpassungen an den jeweiligen Anwen dungsort mit den dort vorliegenden Randbedingungen vorge nommen werden.

Da die Steuervorrichtung ferner Endstufen aufweist, ist eine Spannungssteuerung in der Magnetfeld-Erzeugungsvor richtung möglich. Dadurch kann sichergestellt werden, daß eine für den jeweiligen Anwendungsfall ausreichend hohe Spannung in der Magnetfeld-Erzeugungsvorrichtung wirksam wird. Hierbei wird den Erkenntnissen aus den Versuchen Rechnung getragen, nach denen die Ergebnisse bei höheren Spannungen in der Regel besser sind, als mit niedrigeren Spannungen.

Von weiterem Vorteil ist es, wenn je nach Durchflußmen ge mehrere Paare von Halbspulen verwendet werden. Dabei hat sich gezeigt, daß umsomehr Halbspulenpaare verwendet werden sollten, je größer die Durchflußmenge ist. Die erfindungs gemäße Vorrichtung läßt sich daher leicht an die Erforder nisse im jeweiligen Einsatzfall anpassen.

In der in den Ansprüchen 5 bis 7 beanspruchten Behand lungsvorrichtung sind die Parameter aufgeführt, die gegen wärtig bevorzugt geändert werden, um die Effizienz des Ge rätes an die jeweilige Fluid-Charakteristik anzupassen. Die Parameter werden daher speziell für das verwendete Medium, z. B. Erdgas, Heizöl, Dieselkraftstoff usw. gewählt. Ferner ist zu berücksichtigen, daß auch innerhalb einer Brenn stoffgruppe, z. B. bei den Erdgasen je nach Förderort unter schiedliche Eigenschaften feststellbar sind, denen mittels der Wahl geeigneter Parameter Rechnung getragen wird.

Hierbei wird erfindungsgemäß eine periodische Änderung der Parameter vorgesehen, um das Behandlungsgerät zyklisch mit unterschiedlichen Parametersätzen zu betreiben. Im Hin blick auf den oben erwähnten Fall kann vorgesehen werden, das Behandlungsgerät zeitweilig mit einem ersten Parameter satz und andernfalls mit einem zweiten Parametersatz zu be treiben.

Zur Bestimmung eines für den jeweiligen Anwendungsfall optimalen Parametersatzes kann weiterhin vorgesehen werden, daß die Parametereinstellung in größeren Zeitabständen ge ändert wird, um den Einfluß einer Änderung auf die Effizi enz des Gerätes bestimmen zu können. Diese Ausführungsform wird bevorzugt dort eingesetzt, wo sich die Fluid-Charakte ristik im wesentlichen nicht ändert. Durch wiederholtes An passen der Parameter kann somit ein optimaler Parametersatz ermittelt werden.

Die erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung gemäß den Ansprüchen 8 bis 11 betrifft eine bevorzugte Ausführungs form, in der ein besonders kritischer Wert für die Effizi enz der Behandlungsvorrichtung optimiert wird, nämlich die Frequenz des angelegten Wechselfeldes. In der einfachsten Ausführungsform wird die Frequenz auf einen festen Wert ge setzt, der im wesentlichen beibehalten wird und gegebenen falls mit den anderen Parametern zusammen verändert wird.

Eine verbesserte Ausführungsform sieht erfindungsgemäß vor, daß von der Steuereinrichtung ein durch Grenzwerte de finiertes Frequenzintervall durchfahren wird, wobei die Frequenzintervalle frei bestimmbar sind. Ein derartiges Durchfahren (Wobbeln) erlaubt es, geringfügige Schwankungen in der Fluid-Charakteristik auszugleichen, indem das Fre quenzintervall durchfahren wird. Dies kann zum einen da durch geschehen, daß mittels eines Zufallgenerators belie bige Werte aus dem vorherbestimmten Frequenzintervall aus gewählt werden oder indem der Frequenzbereich zyklisch und sequentiell in frei wählbaren Sequenzabständen durchfahren wird.

Die im Anspruch 12 beanspruchte Ausführungsform be trifft die technische Umsetzung des erfindungsgemäßen Kon zeptes, mittels der die Erfindung auf besonders wirtschaft liche Weise realisiert werden kann.

In den Ansprüchen 13 bis 17 werden bevorzugte Ausfüh rungsformen beschrieben, in denen die Eingabevorrichtung für die Parameter modifiziert ist. In der einfachsten Aus führungsform geschieht die Eingabe der Parameter manuell über eine Tastatur. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß sie preiswert ist und von entsprechend ausgebildeten Personen auf einfache Art und Weise bedient werden kann.

Eine verbesserte Ausführungsform verwendet anstelle ei ner manuellen Tastatur ein austauschbares Speichermedium und eine geeignete Lesevorrichtung, wobei das Speichermedi um zum einen eine Magnetkarte oder eine optische Speicher platte sein kann. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß das Speichermedium aus dem Gerät entfernt und mit einem Bericht des Anwenders an den Gerätehersteller versandt wer den kann, der zentral die Eingabe von neuen Parametern auf der Speicherkarte durchführt und diese an den Anwender zu rückschickt. Dieses System ist dort von Vorteil, wo keine ausgebildeten Fachleute die Neueingabe von optimierten Pa rametern durchführen können bzw. dies wirtschaftlich zu aufwendig ist.

Die Ausführungsform gemäß dem Anspruch 17 betrifft ein System, daß bevorzugt bei Anwendern Einsatz findet, bei de nen eine Vielzahl von fluidführenden Rohren zu behandeln ist, wie beispielsweise in einer Fabrik. In einem derarti gen System können an mehreren Rohren Magnetfeld-Erzeugungs vorrichtungen zusammen mit Sub-Steuervorrichtungen verwen det werden, die mit einer zentralen Steuereinheit drahtlos in Verbindung stehen. Gemäß eines derartigen Systemes würde die Übermittlung der Parameter zu den einzelnen Sub-Syste men zentral erfolgen, wodurch das System insgesamt wirt schaftlich wird, da eine entsprechend aufwendige Eingabe vorrichtung (die ein optisches bzw. magnetisches Lesegerät umfassen kann) nur in der zentralen Steuereinheit bereitge stellt werden muß.

Schließlich betrifft die Ausführungsform gemäß dem An spruch 18 eine Behandlungsvorrichtung, deren Betriebsbe reitschaft mittels eines Fehlfunktionsüberwachungssystemes kontrolliert werden kann. Das Fehlfunktionsüberwachungssy stem überwacht die Funktionsweise der Elemente der Steuer einrichtung und aktiviert eine Sendevorrichtung, sobald ei ne Fehlfunktion registriert wird. Die Sendevorrichtung steht (bevorzugt drahtlos) mit einer Empfangsvorrichtung in Verbindung, die in Antwort auf ein von der Sendevorrichtung übermitteltes Fehlersignal ein optisches und/oder akusti sches Warnsignal erzeugt. Bevorzugterweise wird diese Aus führungsform bei Anwendungen verwendet, in denen die ein wandfreie Funktion der Behandlungsvorrichtung von besonde rem Interesse ist.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfin dung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschrei bung einer bevorzugten Ausführungsform deutlich, die in Zu sammenhang mit der begleitenden Zeichnung zu sehen ist. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung;

Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild der in Fig. 1 ge zeigten Steuereinrichtung;

Fig. 3a-c jeweils Diagramme von Puls formen des Wechselfel des, das an die Magnetfeld-Erzeugungsvorrichtungen von Fig. 1 angelegt wird;

Fig. 4 ein Flußdiagramm, in dem die erfindungsgemäße Ein gabe der Parameter dargestellt ist; und

Fig. 5 ein Flußdiagramm, das sich an den Ablauf gemäß Fig. 4 anschließt.

In einer ersten Ausführungsform wird der Einsatz bei der Energieerzeugung mittels Erdgas beschrieben.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Fluid-Behandlungs vorrichtung schematisch dargestellt. Innerhalb eines Rohres 7 fließt Erdgas in einer Richtung, die mit dem Pfeil 5 an gedeutet ist. Für die Anwendung der erfindungsgemäßen Be handlungsvorrichtung wird kein spezieller Rohrdurchmesser benötigt; vielmehr eignet sich das Verfahren für beliebige Rohrleitungssysteme. Darüber hinaus kann das Rohr aus be liebigen Materialien bestehen, möglich sind neben beliebi gen Kunststoffrohren auch metallische Rohrleitungen.

Um das Rohr 7 herum werden in bestimmten Abständen of fene Halbspulenpaare 6₁, 6₂, 6₃, 6₄ angeordnet. Jede der Halbspulen 6 _i besteht aus einer Drahtwicklung, wobei die Drahtwicklung bevorzugterweise eng aneinanderliegend gewic kelt wird.

Die freien Enden der Halbspulen 9₁, 9₂, 9₃, 9₄ erstrec ken sich bevorzugt symmetrisch in axialer Richtung entlang des Rohres 7. Die Befestigung der Halbspulen kann auf be liebige Art und Weise erfolgen, möglich ist die Befestigung mittels eines als Unterlage dienenden, auf beiden Seiten klebenden Klebebandes oder einer geeigneten Umwicklung.

Die Anzahl der bevorzugterweise verwendeten Halbspulen paare hängt vom jeweiligen Anwendungsfall, und zwar insbe sondere von der Durchflußmenge des Mediums ab. In Fig. 1 ist eine Ausführungsform mit zwei Halbspulenpaaren 6₁, 6₄ sowie 6₂, 6₃ dargestellt. Indessen wird darauf hingewiesen, daß auch nur ein Halbspulenpaar (beispielsweise das Spulen paar 6₁, 6₃ oder das Spulenpaar 6₂, 6₄) oder auch mehr als zwei Spulenpaare verwendet werden können. Nötig ist indes sen die Verwendung von Spulenpaaren, um zur erfindungsgemä ßen Wirkung zu gelangen. Aus jedem. Spulenpaar wird jeweils eine Spule mit dem Pluspol einer Steuereinrichtung 20 ver bunden, während die verbleibende Halbspule mit dem negati ven Pol verbunden wird. In Fig. 1 sind die Spulen 6₁, 6₂ untereinander sowie mit dem Pluspol des Steuergerätes 20 verbunden, während die Spulen 6₃, 6₄ untereinander und mit dem Minuspol verbunden sind. Sofern die Entfernung zwischen der Steuereinrichtung 20 und den Halbspulen 6 _i nicht allzu groß wird (d. h. einige Meter) und somit auch die Länge der Zuleitung, kann als Zuleitung ein beliebiges Metallkabel verwendet werden. Befindet sich hingegen die Steuereinrich tung 20 in einer größeren Entfernung (d. h. von mehr als 10 Metern), empfiehlt sich die Verwendung einer abgeschirmten Koaxialleitung, um die Aufrechterhaltung der von der Steu ereinrichtung 20 erzeugten Wechselfeldform zu gewährlei sten. In diesem Fall läuft auf der Signalleitung des Koa xialkabels jeweils der Plus- bzw. Minuspol des Wechselfel des, wohingegen die Abschirmung auf der Gehäusemasse liegt.

Um eine ausreichend große Spannung an den Spulen si cherzustellen sind ferner nicht dargestellte Endstufen vor gesehen.

Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung 20 ist in einem Gehäuse 22 untergebracht und weist neben den Signalausgän gen 23 Eingabevorrichtungen 25′, 25′′ auf, mittels derer die Parameter des an die Halbspulen 6 _i angelegten Wechselfeldes beeinflußt werden können. Darüber hinaus ist eine Anzeige vorrichtung 50′ vorgesehen, auf der die jeweiligen Parame ter optisch dargestellt werden.

Es wird darauf hingewiesen, daß die Eingabevorrichtun gen 25′, 25′′ sowie die Anzeigevorrichtungen 50′ nur schema tisch dargestellt sind; ferner sind übliche Elemente (wie beispielsweise An-/ und Ausschalter) aus Vereinfachungs gründen nicht dargestellt.

In dem Gehäuse 2.2 der Steuereinrichtung 20 befindet sich ein Mikrocomputer, dessen Blockschaltbild schematisch in Fig. 2 dargestellt ist. Der Mikrocomputer steuert die an die Halbspulen 6 _i angelegte Signalform unter Berücksichti gung von Parametern, die mittels der Eingabevorrichtung 25 eingegeben werden. Der Mikrocomputer besteht im wesentli chen aus einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) und einem Lesespeicher (ROM), der gemäß einer bevorzugten Aus führungsform die Form eines EEPROMs annimmt. Die erfin dungsgemäße Steuereinrichtung 20 läßt sich in zwei Be triebszuständen betreiben, nämlich in einem sog. Parameter eingabemodus und dem normalen Betriebsmodus. Der jeweilige Modus ist mittels eines Wahlschalters (in Fig. 1 nicht dar gestellt) wählbar.

Im Eingabemodus (der weiter unten noch detaillierter beschrieben werden wird) wird das EEPROM 35 programmiert, d. h. die für die Steuerung der Signalform des Wechselfeldes nötigen Parameter werden in den EEPROM 35 eingelesen. Dies geschieht gemäß der einfachsten Ausführungsform mittels ei ner Reihe von Tastschaltern 25′, mit denen er die gewünsch ten Parameter eingelesen werden. Das RAM 30 koordiniert da bei die Speicherung der Parameter in dem EEPROM 35 und zeigt die eingespeicherten Werte zur Kontrolle auf der An zeigevorrichtung 50 an. So kann optisch überprüft werden, welcher Parameter mit welchem Wert gerade abgespeichert wird.

Die in dem EEPROM 35 niedergelegten Parameterwerte die nen der Variation der Signalform des an die Halbspulen 6i angelegten Wechselfeldes. Das Wechselfeld wird von einem Signalgenerator 40 erzeugt, und zwar in Abhängigkeit von den vom RAM 30 übermittelten Steuersignalen. Die einzelnen Signalformen sind in den Fig. 3a bis c dargestellt. In der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform umfassen die Para meter, die mittels der Eingabevorrichtung 25 eingegeben werden, die Frequenz f1, das Tastverhältnis TA = f2/f1, die Scheitelspannung Vs sowie einen Kurvenformfaktor δ. Der Kurvenformfaktor δ kann zwischen 0% und 100% variieren, wie in den Fig. 3b) und 3c) dargestellt. Ein Kurvenformfaktor von δ = 0% entspricht einer Rechteckwelle, wohingegen ein Kurvenformfaktor von 100% einem sägezahnförmigen Puls ent spricht. Werte zwischen 0% und 100% sind als gestrichelte Linien in Fig. 3a) dargestellt. Im Hinblick auf die bislang untersuchten Fluide haben sich die in Fig. 3 dargestellten Wellenformen des Wechselfeldes als besonders günstig erwie sen; indessen wird darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf die hier dargestellten Wellenformen beschränkt ist. In Abhängigkeit des jeweiligen Anwendungsfalles könn ten sich andere, komplexere Wellenformen als günstig erwei sen, woraus sich ergibt, daß andere Parameter zu manipulie ren wären.

Welche Magnetfeldform im einzelnen nötig ist, um die Behandlung des Mediums gezielt durchführen zu können, muß hierbei empirisch bestimmt werden.

Weiterhin wichtig ist die Eigenschaft des mittels der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung behandelten Flui ds, den Behandlungseffekt über einen längeren Zeitraum zu speichern (Memory-Effekt). Seitens der Erfinder der vorlie genden Anmeldung ist ermittelt worden, daß ein behandeltes Fluid in der Lage ist, die Wirkung der Behandlung bis zu 72 Stunden zu speichern. Darüber hinaus setzt die Wirkung der erfindungsgemäßen Behandlung nicht nur in Richtung der stromabwärtigen Seite eines fließenden Fluids ein, sondern erstreckt sich auch bis zu einer Entfernung von ca. 3 Me tern (in Abhängigkeit der eingestellten Parameter) zur stromaufwärtigen Seite. Schließlich ist herausgefunden wor den, daß auch nicht fließende Fluide sich behandeln lassen und anschließend die erfindungsgemäße Wirkung zeigen.

Nachdem ein Parametersatz mittels der Eingabevorrich tung 25 eingegeben worden ist wird das System in den Ar beitsmodus versetzt. In diesem Modus erzeugt der Signalge nerator 40 die in Fig. 3 dargestellte Signalform, und zwar in Abhängigkeit jeweils der Parameter, die im EEPROM 35 ge speichert und vom RAM 30 ausgelesen worden sind. Eine Mög lichkeit zum Betreiben der erfindungsgemäßen Behandlungs vorrichtung liegt in der Eingabe eines festen Parametersat zes mittels der Eingabevorrichtung 25. Mittels dieses fe sten Parametersatzes wird dann die entsprechende Signalform vom Signalgenerator 40 erzeugt und an die Halbspulen 6i an gelegt. Wird eine erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung neu installiert, kann als erster fester Parametersatz eine mittlere Parameterkonfiguration gewählt werden. Diese mitt lere Parameterkonfiguration kann empirisch ermittelt wer den. Nach einem längeren Zeitraum wird nun die Wirkung des erfindungsgemäßen Behandlungsverfahrens vom Anwender beob achtet und der erfindungsgemäße Erfolg registriert. Nach einer geeigneten Zeitdauer (4-6 Wochen) wird dann der Pa rametersatz geändert und eine neue Test-/Trainingssequenz durchgeführt. Dieser Vorgang wird so lange wiederholt, bis sich für den jeweiligen Anwendungsfall die optimale Parame terkombination ergeben hat. Diese bleibt dann fest einge stellt.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird anstelle eines festen Parametersatzes für beispielsweise einen Para meter kein fester Wert sondern ein Intervall vorgegeben. Bisherige Versuche ergaben, daß sich hierfür insbesondere die Frequenz des angelegten Wechselfeldes eignet. Wenn in dem EEPROM 35 demgemäß ein fester Wert für das Tastverhält nis, die Scheitelspannung und den Kurvenformfaktor eingege ben worden ist sowie ein Frequenzintervall für die Fre quenz, dann entnimmt das RAM 30 mit einer bestimmten, frei wählbaren Zeitkonstante aus dem EEPROM 35 einen Parameter satz, bei dem das Tastverhältnis, die Scheitelspannung und der Kurvenformfaktor jeweils feste Werte haben und die Fre quenz jeweils einen unterschiedlichen Wert. Hierbei ist es möglich, die Frequenz entweder systematisch (d. h. von der einen Intervallgrenze hin zur anderen in bestimmten Abstän den und dann zyklisch permutierend) zu ändern oder zufällig innerhalb des vorgegebenen Intervalles springend, und zwar unter Zuhilfenahme eines Zufallsgenerators. Diese Ausfüh rungsform hat den Vorteil, daß geringfügige Schwankungen der Medium-Charakteristik durch Anwendung eines "Parameterkontinuums" abgedeckt werden können, wodurch sich eine verbesserte mittlere Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung ergibt. In der eben diskutierten Ausführungsform sind bislang Versuche unternommen worden, in denen statt einer festen Frequenz ein Frequenzintervall ausgewählt wurde. Indessen wird darauf hingewiesen, daß auch bei einem anderen (oder mehreren) Parametern anstelle eines festen Wertes ein entsprechend geeignetes Intervall eingegeben werden kann.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 die erfindungsgemäße Parametereingabe mittels der Eingabe vorrichtung 25 beschrieben. Hierzu wird das Gerät zunächst in den Eingabemodus versetzt. Auf der Anzeigevorrichtung 50 wird dann eine Geräteidentifikationsnummer (ID-NR) ange zeigt, die entweder bei einer Erstinbetriebnahme des Gerä tes 0 ist oder bereits vorher auf einen bestimmten Wert ge setzt wurde. Ist die Geräteidentifikationsnummer 0 erfolgt die Eingabe mittels der Eingabevorrichtung 25. Die Eingabe der Geräteidentifikationsnummer ist im Hinblick auf eine später noch zu beschreibende weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wichtig, die auf der Verwendung von austauschbaren Speichermedien basiert. Ist die Identifika tionsnummer eingegeben, erfolgt in einer sich anschließen den Abfrage die Quittierung der gerade eingegebenen bzw. bereits gesetzten Nummer.

Nachfolgend wird von dem System abgefragt, ob ein Wob ble-Betrieb gewünscht ist oder nicht. Wobbeln bedeutet hierbei, ob für einen bestimmten Parameter ein fester Wert gewählt werden soll oder ob ein Intervall bevorzugt wird, aus dem sequentiell oder zufällig Werte entnommen werden, wie oben bereits beschrieben. Ist ein Wobble-Betrieb er wünscht, erfolgt die Eingabe der unteren Intervallgrenze, im vorliegenden Fall die Eingabe der unteren Frequenzgrenze f_min Anschließend erfolgt die Eingabe der oberen Frequenz grenze f_max und der Wobble-Zeit T.

In der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform haben sich im Wobble-Betrieb eine untere Frequenzgrenze von 1000 Hz und eine obere Frequenzgrenze von 5000 Hz als besonders vorteilhaft erwiesen. Aber auch andere Frequenzgrenzen kön nen gewählt werden. Dies empfiehlt sich insbesondere nach einer längeren Trainingsphase, nach der sich das günstigste Frequenzfenster (Frequenzintervall) hat einengen lassen. Demgemäß kann sich beispielsweise ein Frequenzintervall von 1500 bis 2000 Hz bei einer bestimmten Fluid-Charakteristik als günstig erweisen. Die Wobble-Zeit ist zwischen 10 Se kunden und ca. einer Stunde frei wählbar. Die Wobble-Zeit bedeutet hierbei in einem Betriebsmodus, in dem das Fre quenzintervall sequentiell durchgefahren wird, die Zeit, die für das Durchqueren des Frequenzintervalls nötig ist.

In einem nachfolgenden Schritt wird das Tastverhältnis TA eingegeben. Daran anschließend erfolgt die Eingabe des Kurvenformfaktors δ, der beliebige Werte zwischen 0% und 100% annehmen kann. Schließlich wird die Scheitelspannung V_s eingegeben; hier haben sich Werte zwischen 0 und 150 Volt als besonders vorteilhaft erwiesen.

Entscheidet man sich gegen einen Wobble-Betrieb des Ge rätes, dann wird anstelle der Eingabe des Frequenzinter valls und der Wobble-Zeit ein fester Frequenzwert f1 einge geben. Anschließend verläuft die Eingabesequenz bei der Eingabe des Tastverhältnisses TA weiter. Die Eingabe der Scheitelspannung V_s beendet den Eingabemodus.

Nachfolgend kann das Gerät dann in den Betriebsmodus versetzt werden, in dem die im EEPROM 35 eingegebenen Werte vom RAM 30 entnommen und zur Steuerung des Signalerzeugers 40 herangezogen werden, wie bereits zuvor erläutert.

In den bislang erläuterten bevorzugten Ausführungsfor men wurde als Eingabevorrichtung 25 eine Tastatursequenz 25′ verwendet. Diese Ausführungsform hat jedoch den Nach teil, daß die Parameterneueingabe stets an dem Ort durchge führt werden muß, an dem sich die Steuereinrichtung 20 be findet.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegen den Erfindung verwendet daher anstelle einer Tastaturse quenz ein austauschbares Speichermedium in Zusammenhang mit einer geeigneten Lesevorrichtung als Eingabevorrichtung 25. Eine derartige alternative Eingabevorrichtung ist in Fig. 1 schematisch mit 25′′ dargestellt. Das austauschbare Spei chermedium kann wahlweise eine Magnetkarte oder ein opti sches Speichermedium sein, das in das Gehäuse 22 der Steu ereinrichtung 20 hineingesteckt bzw. wieder entnommen wer den kann. In diesem Fall befindet sich in dem Gehäuse 22 eine geeignete Lesevorrichtung. Sowohl Speichermedium als auch Lesevorrichtung sind im Stand der Technik hinreichend bekannt; hier können beliebige, kommerziell erhältliche Sy steme verwendet werden. Aus diesen Gründen wird auf ihre detaillierte Beschreibung verzichtet.

Die Verwendung derartiger austauschbarer Speichermedien hat den Vorteil, daß eine Fern-Neueinstellung des Parame tersatzes möglich wird, wodurch der Besuch von Wartungsper sonal beim Anwender der Behandlungsvorrichtung unnötig wird. Demgemäß ist es erfindungsgemäß vorgesehen, beim An wender ein vorgefertigtes Formular zu hinterlassen, auf dem bestimmte Kriterien aufgeführt sind, mit Hilfe derer er den Wirkungsgrad der Behandlungsvorrichtung bestimmen kann.

In bestimmten Zeitabständen kann der Anwender dann ein ent sprechend ausgefülltes Formular mit dem entnommenen Spei chermedium zum Hersteller einsenden und ein neuer, angepaß ter Parametersatz kann im Labor des Herstellers einprogram miert werden. Nach Rücksendung des entsprechend neu pro grammierten Speichermediums kann dann eine neue Testsequenz stattfinden, bis schließlich die optimale Parameterkonfi guration für den jeweiligen Anwendungsfall gefunden wurde.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegen den Erfindung betrifft ein Netzwerk von erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtungen, das sich insbesondere für indu strielle Anwendungen eignet. Gemäß dieser Ausführungsform werden eine Vielzahl von Magnetfeld-Erzeugungsvorrichtungen und sog. Sub-Steuersystemen an jeweils geeigneten Orten, beispielsweise innerhalb einer Fabrik, plaziert. Die Ma gnetfeld-Erzeugungsvorrichtungen entsprechen in diesem Fall den zuvor beschriebenen. Die Sub-Steuereinrichtungen hinge gen umfassen anstelle eines EEPROMs 35 und einer Eingabe einrichtung 25 lediglich einen Signalgenerator 40 und einen entsprechenden Controller, der mit einem Empfangselement ausgestattet ist. Gemäß dieser Ausführungsform stehen die einzelnen Sub-Steuereinrichtungen mit einer zentralen Steu ereinrichtung 30 in Verbindung, die im wesentlichen der in Fig. 1 dargestellten Steuereinrichtung 20 entspricht. Zu sätzlich weist diese zentrale Steuereinheit 20 ein Sende element auf, das mit den jeweiligen Empfangselementen der Sub-Steuereinrichtungen in Verbindung steht.

In dieser Ausführungsform erfolgt die Parameterauswahl (wie sie zuvor im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 5 erläu tert wurde) in der zentralen Steuereinheit 20, und die Pa rameter werden an die jeweiligen Sub-Steuereinheiten draht los übermittelt. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß eine Vielzahl von Behandlungsvorrichtungen, die in einem begrenzten Bereich angeordnet sind, besonders preiswert und wartungsfreundlich betrieben werden können; darüber hinaus kann das gesamte System äußerst schnell (weil zentral) an einen neuen Parametersatz angepaßt werden.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist sowohl mit der eben beschriebenen Netzwerkausführungs form als auch mit der in Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 5 beschriebenen Ausführungsformen vorteilhaft zu verwenden. Gemäß dieser Ausführungsform enthält die in Fig. 2 darge stellte Steuereinheit 20 bzw. die zuvor beschriebenen Sub- Steuereinrichtungen ein Sendeelement, das mit dem RAM 30 bzw. dem Controller in Verbindung steht. Der RAM 30 bzw. der Controller übermittelt ein Steuersignal an das Sende element, wenn in der Steuereinrichtung bzw. dem Controller eine Fehlfunktion auftritt. Eine derartige Fehlfunktion kann beispielsweise der Ausfall der Wobbelfunktion oder ein Netzausfall sein. Für den Fall des Netzausfalls ist in der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung ein Energiespei cherelement (wie beispielsweise ein Akku) enthalten. In Antwort auf das Steuersignal erzeugt das Sendeelement ein Fehlersignal, das drahtlos zu einem Empfangselement über tragen wird. Das Empfangselement ist derartig ausgelegt, daß es bei Empfang des Fehlersignales entweder ein opti sches und/oder ein akustisches Warnsignal erzeugt. Unter besonders kritischen Einsatzbedingungen ist das Empfangs element bevorzugt ein transportables Empfangselement, das von einer Aufsichtsperson mit sich geführt werden kann.

Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform ist es mög lich, eine Fehlfunktion des Gerätes unmittelbar festzustel len, was insbesondere bei Behandlungsgeräten von Vorteil ist, die schwer zugänglich montiert sind und daher nur sel ten kontrolliert werden können. Als Sende- und als Emp fangsvorrichtung eignen sich bekannte, kommerziell erhält liche Systeme, auf deren detailliertere Beschreibung ver zichtet wird, da sie dem Fachmann hinlänglich bekannt sind.

Im folgenden werden Einsatzbeispiele der erfindungsge mäßen Vorrichtung erläutert.

Beispiel 1

Über einen Zeitraum von 3 1/2 Wochen wurde die Fluid- Behandlungsvorrichtung an eine Gaszuleitung zu einem Brenn kessel in einem Heizkraftwerk eingesetzt. Das Magnetfeld wurde dabei von acht Induktionsspulen aufgebaut, die um die Gasleitung angeordnet waren.

Hierbei zeigte sich, daß der Flammenwächter während der gesamten Versuchs zeit auch unter ungünstigen Betriebsbedin gungen (Schwachlast) konstant im grünen, also guten Bereich war. Dieser Flammenwächter dient der Überwachung der Öl flamme und gibt Aufschluß darüber, wie stabil die Flamme ist. Ohne die Verwendung der Fluid-Behandlungsvorrichtung treten in der Regel starke Schwankungen auf. Da diese Schwankungen im Versuchsablauf ausblieben, fand die Ver brennung unter wesentlich stabileren Bedingungen statt.

Folglich konnte im Versuchszeitraum ein höherer O₂-Wert im Abgas beobachtet werden, was auf eine bessere Verbren nung mit niedrigen Abgaswerten hinweist. Der Rohstoffbedarf ließ sich um 10% reduzieren.

Beispiel 2

In Rahmen eines weiteren Versuchs in der Industrie zeigte sich bei der Energieerzeugung mittels einem Erdgas- /Biogas-Gemisch eine deutliche Verringerung der Giftstoffe im Abgas. Hierbei wurden die einzelnen Spulen der vier Spu lenpaare mit je 150 V beaufschlagt, was durch eine Endstufe ermöglicht wurde. Durch die Leitung mit einem Durchmesser von 400 mm floß Erdgas in einem Ausmaß von 1400 m³/h. Die Länge jeder der acht Spulen belief sich auf 100 m.

In diesem Versuch sank der CO-Wert von ca. 20 mg/h auf einen Wert von unter 1 mg/h und auch der CO₂-Wert redu zierte sich deutlich. Gleichzeitig stieg der im Bereich der Flamme verfügbare O₂-Gehalt. Der Verbrauch sank dabei um ca. 41%.

Beispiel 3

In einem weiteren Versuch wurde die Zuführleitung eines Turbodieselmotors eines Kraftfahrzeugs mit der Fluid-Be handlungsvorrichtung versehen. Auch hier zeigte sich eine Verminderung des Abgase und insbesondere der CO-Gehalt sank um ungefähr 4 bis 6 mg/h. Ferner sank der Verbrauch insbe sondere innerhalb des in der Praxis am meisten durchlaufe nen Bereiches zwischen 1600 und 3500 1/Minute deutlich. Hieraus ließ sich eine durchschnittliche Verminderung des Kraftstoffsverbrauchs eines Lastkraftwagens von 1 bis 1,5 Litern auf 100 Km errechnen.

Beispiel 4

Die erfindungsgemäße Fluid-Behandlungsvorrichtung wurde in der bereits erläuterten Konfiguration ferner in einer Rauchgasentschwefelungsanlage eingesetzt, um das Gas vorzu behandeln. Hierbei zeigte sich eine Reduzierung des Schwe felgehalts um 7 bis 12%.

Die erfindungsgemäße Fluid-Behandlungsvorrichtung eig net sich daher für eine Vielzahl an Anwendungsfällen. Es hat sich gezeigt, daß alle gängigen Arten von Brennstoffen, aber auch andere zu behandelnde Gase und Flüssigkeiten auf die Wirkung des sich zeitlich ändernden Magnetfeldes an sprechen. Damit ist eine verbesserte Konditionierung der betreffenden Mediums möglich, was eine Verbesserung nach folgender Prozesse erlaubt. Der Verbrauch an Gas bzw. Flüs sigkeit läßt sich damit senken und das Ausmaß an gesund heitsgefährdenden Abgasen kann wesentlich reduziert werden.

Claims

1. Vorrichtung zur Behandlung von flüssigen oder gasförmi gen Medien, insbesondere Brennstoffen, dadurch gekenn zeichnet, daß sie eine Magnetfeld-Erzeugungsvorrichtung (6₁, 6₂, . . . ) aufweist, die ein das flüssige oder gas förmige Medium aufnehmendes Behältnis, insbesondere ei ne Rohrleitung (7), derart umgreift, daß in dem flüssi gen oder gasförmigen Medium ein sich zeitlich änderndes Magnetfeld entsteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine Steuereinrichtung (20) aufweist, die mit der Magnetfeld-Erzeugungsvorrichtung (6₁, 6₂, . . . ) betrieblich verbunden ist, und mittels der das Zeitverhalten des magnetischen Feldes in Abhängigkeit von wenigstens einem Parameter beeinflußbar ist, wobei die Steuereinrichtung (20) eine Eingabevorrichtung (25, 25′, 25′′) umfaßt, mittels der der wenigstens eine Pa rameter an das jeweils zu behandelnde Fluid angepaßt werden kann.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Steuervorrichtung (20) ferner wenig stens eine Endstufe aufweist, die der Spannungssteue rung in der Magnetfeld-Erzeugungsvorrichtung (6₁, 6₂, . . . ) dient.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Magnetfeld-Erzeu gungsvorrichtungen um mindestens ein Paar offener Halb spulen (6₁, 6₂, . . . ) handelt, wobei jeweils eine Halb spule aus jedem der Paare mit einer positiven und einer negativen Elektrode der Steuereinrichtung (20) verbun den ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem wenigstens einen Parameter um die Frequenz, das Tastverhältnis, die Spannung und den Kurvenformfaktor des an die Halbspulen angelegten elektrisches Feldes handelt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Parameter von der Steuereinrichtung (20) periodisch geändert wird.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Parameter in Abhängigkeit des zu behandelnden Fluides in bestimmten Abständen geändert wird.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Eingabevorrichtung (25, 25′, 25′′) die Frequenz auf einen festen Wert gesetzt wird.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Eingabevorrichtung (25, 25′, 25′′) ein Frequenzintervall eingegeben wird, das durch einen oberen und einen unteren Grenzwert defi niert wird, wobei die Steuereinrichtung (20) die an die Magnetfeld-Erzeugungsvorrichtung (6₁, 6₂, . . . ) ange legte Frequenz zeitlich ändert und die jeweils angeleg ten Frequenzwerte aus dem Frequenzintervall entnommen sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Magnetfeld-Erzeugungsvorrichtung (6₁, 6₂, . . . ) angelegten Frequenzwerte sich systematisch von einem der Grenzwerte beginnend zum anderen Grenzwert hin zyklisch ändern, und zwar in freiwählbaren Fre quenzabständen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, worin die Steuereinrich tung (20) einen Zufallsgenerator enthält und die an die Magnetfeld-Erzeugungsvorrichtung (61, 62, . . . ) angeleg ten Frequenzwerte sich stochastisch ändern.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Mikro prozessor (30, 35) aufweist, der einen RAM (30) und ei nen EEPROM (35) umfaßt, wobei während eines Eingabemo dus die das Zeitverhalten des Magnetfeldes bestimmenden Parameter in den EEPROM eingelesen und dort gespeichert werden und in einen Betriebsmodus die in dem EEPROM gespeicherten Werte vom RAM ausgelesen und zur Steue rung des an die Magnetfeld-Erzeugungsvorrichtung (6₁, 6₂, . . . ) angelegten elektrischen Feldes verwendet wer den.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabevorrichtung aus einer manuell betätigbaren Tastatursequenz (25′) besteht.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabevorrichtung (25) aus ei nem austauschbaren Speichermedium und einer geeigneten Lesevorrichtung besteht.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das austauschbare Speichermedium eine Magnetkarte ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das austauschbare Speichermedium aus einer opti schen Speicherplatte besteht.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabevorrichtung (25) aus ei ner Sender-/Empfängerkombination besteht, die eine drahtlose Übermittlung der Parameter an eine Sub-Steu ereinrichtung (20) erlaubt.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß desweiteren ein Fehlfunktionsüber wachungssystem vorhanden ist, das eine Sende- und eine Empfangsvorrichtung umfaßt, wobei die Sendevorrichtung mit der Steuereinrichtung (20) in Verbindung steht und ein Fehlersignal an die Empfangsvorrichtung übermit telt, sobald eine Fehlfunktion innerhalb der Behand lungsvorrichtung auftritt.