DE19704747A1 - Anlage und Verfahren zur Wasseraufbereitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Wasseraufbereitung, enthaltend im wesentlichen einen vom Wasser durchströmten Grundkörper mit einer einen Spulenkörper und ein Magnetfeld aufweisenden Spule sowie einen Geber zur Signalweitergabe bei einer vorbestimmten Strömungsgeschwindigkeit, und ein Verfah­ ren zur Wasseraufbereitung.

Das Wasser transportiert auf seinem Weg zum Verbraucher vor allem Mineralstoffe, die sich zum Teil aus dem Wasser lösen und in den Versorgungsleitungssystemen und Verbraucheranlagen als Inkrustationen niederschlagen. Die Inkrustationen führen neben störenden Schäden und Unannehmlichkeiten zu erheblichen Wartungs- und Reparaturkosten.

Es sind Anlagen zur Wasseraufbereitung bekannt, die in Versor­ gungsleitungen eingebaut sind und in denen durch Einwirkung magnetischer Felder auf Wasser die Inkrustationen gemindert werden. Diese Verbesserung wird auf eine Veränderung der Feld­ stärke der durch den Elektronenumlauf und die Drehmomentenver­ änderung erzeugten Mikromagnetfelder in den Atomen und Ionen zurückgeführt. Durch die Einwirkung eines Makromagnetfeldes bleiben somit die meisten Stoffe als Schwebeteile im Wasser enthalten, die bei der Wasserentnahme die Versorgungsleitungs­ systeme, ohne Inkrustationen zu verursachen, verlassen.

Eine der bekannten Anlagen zur Wasseraufbereitung, insbesonde­ re zur Verhinderung von festen Ablagerungen in Leitungssyste­ men ist in dem DE-GBM 84 29 135.4 beschrieben, in dem ein Grundkörper und ein darin befindlicher, ein konstantes Magnet­ feld aufweisender Permanentmagnet vorhanden sind, der im zen­ tralen Bereich des Grundkörpers eingebaut ist und von außen vom Wasser umströmt wird. Zusätzlich ist am Mantel des Grund­ körpers an einer Ringnut ein auf magnetische Feldlinien an­ sprechender Detektor plaziert, der anzeigt, ob das Permanent­ magnetfeld noch wirksam und die Anlage noch funktionsfähig ist.

Trotzdem kann man mit den mit Permanentmagneten erhaltenen Ergebnissen nicht zufrieden sein, da die Kraftwirkung über längere Zeit im Grundkörper nachläßt und das Wasser nicht mehr ausreichend behandelt werden kann. Um die Wasseraufbereitungs­ qualität zu erhöhen, sind nachfolgende Lösungen zum Übergang vom konstanten Magnetfeld zum dynamischen Magnetfeld sowie zur Verlängerung der Verweilzeit des strömenden Wassers im Magnet­ feld mit strömungsgeschnittenen Feldlinien bekannt geworden.

Dazu ist in der Druckschrift DE-GBM 93 07 972.9 eine Anlage zur Aufbereitung von kalkhaltigem Wasser beschrieben, in der das statische, permanente Magnetfeld durch ein dynamisches Magnetfeld ersetzt ist. Das erforderliche dynamische Magnet­ feld wird mit einem Paar offener Halbspulen erzeugt, wobei jeweils eine Halbspule aus jedem der Paare mit einer positiven und einer negativen Elektrode einer Steuereinheit verbunden ist. Dabei sind zur Steuereinheit eine Eingabevorrichtung so­ wie ein Zufallsgenerator vorhanden, so daß die Anlage in Fre­ quenz, Tastverhältnis, Spannung sowie Kurvenform variabel ist.

Auch andere bekannte Anlagen zur Wasseraufbereitung, z. B. in den Druckschriften DE-GBM 93 07 972.9 sowie DE-GBM 93 08 302.5 sind dahingehend ausgebildet, daß in der zugeordneten Spule ein dynamisches Magnetfeld erzeugt wird, das auf das mit gro­ ßer oder kleinerer Geschwindigkeit durchströmende Wasser ein­ wirkt, wobei die Intensität und die Frequenz des Magnetfeldes einstellbar sind.

Die bekannten Anlagen sind zur Erzeugung des dynamischen Ma­ gnetfeldes durch den Einsatz eines Funktionsgenerators und zwei nachgeschalteten Signalgeneratoren jedoch sehr material- und kostenaufwendig.

Andererseits können im Grundkörper, in dem die Spule eingebaut ist, mehrere Schikanen oder Prallwandungen eingebaut sein, um die Verweilzeit des durchströmenden Wassers im Magnetfeld und damit die Einwirkungszeit auf die Verunreinigungen zu verlän­ gern. Es ist eine bekannte Anlage in der Druckschrift EP 0 406 622 A2 beschrieben, in der das Wasser durch einen in das Ver­ sorgungsleitungssystem mit einer Spulenanordnung eingesetzten, geflanschten Grundkörper fließt. Die Magnetspule läßt sich von einer von einer Versorgungselektronik und von einer Steuerein­ heit angesteuerten Schalteinrichtung zur Aussteuerung der we­ nigstens eine Magnetspule mit sich in der Polarität periodisch ändernden Gleitstrom und zeitlich kleineren und größeren Zeit­ intervallen mit Umkehrung steuern. Der vom Gehäuse gebildete Innenraum ist in wenigstens zwei Kammern (Vorkammer, Nachkam­ mer) durch wenigstens eine zentrale Umlenkplatte oder Schikane unterteilt, durch deren Umfließung eine Verlängerung des Auf­ bereitungsweges erreicht wird.

Die Ausbildung mehrerer Prallwandungen in einem Grundkörper führt jedoch zwangsläufig zu einem wesentlich größeren Grund­ körper und erhöht damit auch den Materialaufwand.

Desweiteren ist eine bekannte Anlage in der Druckschrift EP 0 357 102 A2 beschrieben, in der um die zu schützende Rohrlei­ tung als Spulenkörper eine Spule angeordnet ist, die mit einer Energieversorgungseinheit verbunden ist, in der Impulsspannun­ gen variabler Frequenz zwischen 700 und 3000 Hz erzeugt werden können, die der Spule zur Erzeugung eines dynamischen Magnet­ feldes zugeführt werden. Die Einstellung des dynamischen Ma­ gnetfeldes wird als eine Funktion der Durchflußmenge behan­ delt, die von einem im Bereich der zu schützenden Rohrleitung befindlichen Strömungsindikator registriert und als Signale der zugeordneten Steuereinheit zugeführt werden.

Um in Abhängigkeit der verschiedenen Strömungsgeschwindig­ keiten (hohe Strömungsgeschwindigkeit) auch eine zugeordnete Frequenz (hohe Frequenz) anzupassen, ist ein relativ großer elektronischer Aufwand erforderlich.

Das Problem aller bekannter Anlagen besteht darin, daß sowohl durch die Anpassung des dynamischen Magnetfeldes an die Strö­ mungsgeschwindigkeiten als auch durch die Erhöhung der Anzahl der Prallwände zur Erhöhung der Verweilzeiten zweifellos ein intensiver Einfluß auf das Wasser erreicht wird, was aber zu Lasten eines höheren Material- bzw. Montage- und Kostenaufwan­ des geht sowie mehr Platz erfordert.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zur Wasseraufbereitung anzugeben, die derart geeignet ausge­ bildet ist, daß auf einfache Weise ohne wesentlich höheren Aufwand und platzsparend die Qualität des im Magnetfeld behan­ delten Wassers auch bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten wesentlich erhöht werden kann.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung eröffnet die Möglichkeit, durch den unmittelba­ ren gleichzeitigen Kontakt des strömenden Wassers mit einem vorhandenen Magnetfeld und einem zuschaltbaren elektrischen Wechselfeld den störenden Niederschlag in den nachfolgenden Versorgungsrohrleitungen und Verbraucheranlagen längerzeitlich zu verringern.

Die Erfindung ist deshalb energiesparend, weil die elektroma­ gnetische Spule vorzugsweise mit Niedergleichspannung betrie­ ben werden kann. Der Wert der Niedergleichspannung kann der Größe der Spule angepaßt sein, die wiederum den Abmessungen des vorhandenen Versorgungsleitungssystems und der darin aus­ gewiesenen Durchflußmenge angepaßt sein kann.

Energiesparend ist es auch, daß der Strömungsindikator erst nach Erreichen einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit Si­ gnale an die Steuereinheit abgibt, die dann das Elektrodensy­ stem zuschaltet. Damit ist auch keine zu energieaufwendige Überbehandlung des Wassers vorhanden.

Der Strömungsindikator schaltet bei einer festgelegten Strö­ mungsgeschwindigkeit die Steuereinheit zu, die eine Impuls­ spannung von vorzugsweise ca. 500 Hz erzeugt. Damit ist eine angepaßte Einwirkung des Doppelbehandlungssystems möglich.

Die Erfindung ermöglicht es somit, das auch die gesamte Dimen­ sionierung der Anlage der Strömungsgeschwindigkeit in dem je­ weiligen Versorgungsleitungssystem angepaßt werden kann.

Durch die Arbeitsfrequenz von etwa 500 Hz werden andere Geräte oder Medien nicht gestört bzw. kann auch im Oberwellenbereich der Hochfrequenz-Technik störungsfrei gearbeitet werden.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen ausgeführt.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels mittels mehrerer Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anlage zur Wasseraufbereitung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Grundkörper,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Strömungsindikator,

Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Längsschnitt durch den Strömungsindikator gemäß Fig. 3 längs der Kreislinie I,

Fig. 5 einen Querschnitt durch den Strömungsindikator gemäß Fig. 3 längs der Linie II-II und

Fig. 6 eine Blockschaltbild der Elektronik.

In den folgenden Fig. 1 bis 6 werden für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemaße Anlage zur Wasseraufberei­ tung schematisch dargestellt, die im wesentlichen einen vom Wasser durchströmten Grundkörper 2 mit einer einen Spulenkör­ per 29 und ein Magnetfeld aufweisenden Spule 28 sowie einen Geber 3, insbesondere einen Strömungsindikator zur Signalwei­ tergabe bei einer vorbestimmten Strömungsgeschwindigkeit enthält.

Erfindungsgemäß befindet sich in der von der Spule 28 umgebe­ nen, vom Wasser durchflossenen Spulenkörper 29 mindestens ein Elektrodensystem 32, 38, das ebenfalls vom Wasser durchflossen sowie mit einer Steuereinheit 65 verbunden ist, von der aus an das Elektrodensystem 32, 38 in Abhängigkeit einer festgelegten Strömungsgeschwindigkeit ein elektrisches Wechselfeld zuschaltbar ist, das das im Elektrodensystem 32, 38 vorhandene, durchgreifende Magnetfeld der Spule 28 überlagert.

Als Magnetfelder können vorzugsweise ein elektrisch erzeugtes statisches oder auch ein dynamisches Magnetfeld eingesetzt werden.

Im Ausführungsbeispiel ist vorzugsweise ein statisches kon­ stantes Magnetfeld vorhanden, das von einer Energieversor­ gungseinheit 4 aufgebaut wird.

Dabei können der vorzugsweise rotationssymmetrische Grundkör­ per 2 und der Strömungsindikator 3, wie in Fig. 1 gezeigt, über eine Zwischenrohrleitung 5 oder, wie in Fig. 2 gezeigt, durch einen Direktanschluß miteinander verbunden sein, wobei die Eingangsrohrleitung 6 und die Ausgangsrohrleitung 7 mit­ tels eingebauter Absperrventile 8 und 9 jeweils an die zu schützende Versorgungsrohrleitungen 10, 66 eingebaut, insbeson­ dere angeflanscht sind. Der Strömungsindikator 3 kann aber auch im Bereich der Ausgangsrohrleitung 7 eingebaut sein.

Der Grundkörper 2 besitzt einen Spulenanschluß 11 und einen Anodenanschluß 12. Desweiteren kann der Grundkörper 2 ein Ent­ lüftungsventil enthalten, das bei einem vorgesehenen Ausbau des Anodenanschlusses 12 eine Rolle spielt.

Die Energieversorgungseinheit 4 zur Magnetfelderzeugung und die Steuereinheit 65 für die Auswertung und Bereitstellung der Signale für das Elektrodensystem 32, 38 sind einer ganzheitli­ chen Elektronik 71 zugeordnet.

Die Elektronik 71 besitzt eine vorzugsweise gehäusedeckelzu­ geordnete Anzeigeeinrichtung 15, auf der sich eine LED-Anzeigeleiste 16 mit mehreren LED (z. B. zwölf LED) befindet. Auf der Anzeigeeinrichtung 15 befinden sich desweiteren Anzei­ gen hauptsächlich für den Überlastschutz 17, für den Betrieb 18 der Spule 28 sowie für die Netzkontrolle 19 ("Netz ein"), 70 ("Fehler im Netz").

Die Elektronik 71 besitzt folgende Außenanschlüsse: Für die Anodenversorgung 20, für den Reed-Kontakt 21, für die Netzver­ sorgung 22 und die Spulenversorgung 23. Zum Netzversorgungsan­ schluß führt ein normaler Netzstecker 24.

In Fig. 2 ist der Grundkörper 2 für die unmittelbare Wasser­ aufbereitung schematisch im etwa mittigen Längsschnitt darge­ stellt. Das Grundkörpergehäuse 25 hat vorwiegend die Form ei­ nes beidstirnseitig geschlossenen Hohlzylinders, dessen umlau­ fender Mantel einen Schutzmantel 67 für die innengelegene Spu­ le 28 darstellt. Der vorzugsweise rotationssymmetrische Grund­ körper 2 besitzt stirnseitig jeweils eine Eingangsöffnung 26 mit dem Wassereingang WE (Pfeil) und eine Ausgangsöffnung 27 mit dem Wasserausgang WA (Pfeil). Die beiden Öffnungen 26, 27 sind vorzugsweise exzentrisch und etwa sich wandungsseitig gegenüberliegend, zur Randnähe des Spulenkörperinnenraums 37 gerichtet vorhanden.

Die Spule 28 ist radial vom Schutzmantel 67 aus zur Grundkör­ perlängsachse 13 gerichtet beabstandet angeordnet. Die Spule 28 umfaßt den Spulenkörper 29, insbesondere ein vorzugsweise durchmessergrößer als die Versorgungsleitungen gehaltener rohrähnlicher Körper, der stirnseitig von den Gehäusewandungen 40,41 eingegrenzt ist. In dem vom Spulenkörper 29 gebildeten Spulenkörperinnenraum 37 befindet sich eine vorzugsweise quer zur Spule 28 angeordnete, scheibenartige Prallwandung 30 (Prallblech), die den Spulenkörperinnenraum 37 in eine Vorkam­ mer 35 und eine Nachkammer 36 teilt. Die Prallwandung 30 kann dabei an ihrem scheibenartigen Rand mit einer umlaufenden Dichtung zum Spulenkörper 29 versehen sein. In der Prallwan­ dung 30 befindet sich mindestens eine vorzugsweise exzentri­ sche Durchlaßöffnung 31, an der ein Längsrohr 32 mit seinem Endbereich 33 befestigt ist, so daß ein nahezu trichterförmi­ ger Durchgang (Pralltrichter) vorhanden ist. Der andere freie Endbereich 34 des Längsrohrs 32 führt in die Nachkammer 36, deren Abmessungen auch von der vorgesehenen Durchflußmenge abhängen. Um dem Wasser eine angemessene, möglichst lange Ver­ weilzeit im Magnetfeld zu geben, befinden sich die Eingangs- und Ausgangsöffnungen 26, 27 so weit wie baulich möglich im Spulenkörperinnenraum 37 von der Durchgangsöffnung 31 entfernt.

Mit der Anordnung des exzentrischen Pralltrichters 30, 32 und der damit bedingten Umlenkung des Wassers in der Vorkammer 35 und der Nachkammer 36 werden magnetische Feldlinien geschnit­ ten, was den Behandlungswirkungsgrad erhöht.

Von einer der beiden stirnseitigen Gehäusewandungen aus ist in das Längsrohr 32 eine stabartige Elektrode, die Anode 38, ge­ führt, die auch bei Befestigung an der Gehäusewandung 40 mit Überlänge aus dem Pralltrichter 30, 32 hervorstehen kann. Der Anodenstab 38 ist mittels eines Isolationskörpers 39, der in die Gehäusewandung 40 eindrehbar befestigbar ist, einendseitig gehaltert, so daß der Anodenstab 38 längsmittig im Längsrohr 32 zentriert angeordnet ist.

Das den Anodenstab 38 umgebende Längsrohr 32 ist demzufolge als Katodenrohrstück ausgebildet, so daß das vorhandene Elek­ trodensystem 32, 38 direkt mit dem Wasser in Kontakt steht. Dabei sind beide Elektroden 32 und 38 zur Grundkörperlängsach­ se 13 vorzugsweise parallel beabstandet gerichtet angeordnet.

Der Grundkörper 2 kann je nach Rohrquerschnitt der Versor­ gungsleitungen 10, 66 verschiedene Größen aufweisen, so daß der Schaltungs-Strömungsgeschwindigkeitswert des Gebers 3 festleg­ bar ist.

Vorzugsweise befindet sich im Bereich vor der Eingangsöffnung 26 des Grundkörpers 2 der Strömungsindikator 3, der hier im Direktanschluß über das vorhandene Gewinde an der Eingangsöff­ nung 26 befestigt ist.

Die Elektronik 71 ist über die elektrischen Leitungen 42 (Anodenleitung), 43 (Spulenleitung) mit dem Grundkörper 2 und über die Strömungsindikatorleitung 44 mit dem Strömungsindika­ tor 3 verbunden.

Der Strömungsindikator 3 ist, wie in Fig. 3 gezeigt ist, fol­ gendermaßen aufgebaut: Im wesentlichen besteht er aus einem Hohlzylindergehäuse 45, in dem sich eingangsseitig ein Druck­ verschluß 46 und ausgangsseitig eine innen befestigte, vor­ zugsweise verschraubte Halterungsvorrichtung 47 befinden, wo­ bei die Halterungsvorrichtung 47 einen mittig angeordneten Führungsstab 48 besitzt, der so lang ist, daß er durch eine mittige Führungsöffnung 49 im Druckverschluß 46 hindurchgrei­ fend ausgebildet ist. In dem hauptsächlich aus einem Pla­ steaufnahmeteil 64 bestehenden Druckverschluß 46 befindet sich vorzugsweise wassereingangsabgewandt und zentriert formschlüs­ sig eingelassen ein scheibenartiger, mittig gelochter Permanentmagnet 50, der von einer Druckfeder 51 beaufschlagt ist, die den Führungsstab 48 umgibt und deren anderes freies Ende an der befestigten Halterungsvorrichtung 47 anliegt. Auf der Außenseite des Mantels 52 des Hohlzylindergehäuses 45 ist der auf magnetische Feldlinien des Permanentmagneten 50 re­ agierende Reed-Kontakt 14 befestigt, der sich zur Längsachse 53 des Hohlzylindergehäuses 45 beabstandet zwischen dem Druck­ verschluß 46 und der Halterungsvorrichtung 47 befindet.

In der Halterungsvorrichtung 47 befinden sich vorzugsweise mehrere zentralsymmetrisch angeordnete Durchgangsöffnungen 54. Zwischen dem Wassereingang WE und dem Druckverschluß 46 befin­ det sich eine verengte Durchlaßöffnung 68. Bei Wassereintritt strömt das Wasser durch die Verengung 68 und prallt auf den Druckverschluß 46 und preßt diesen längs des Führungsstabes 48 in die Richtung des Reed-Kontaktes 14. Dabei bewegt sich der Druckverschluß 46 hauptsächlich in der sich der Verengung 68 anschließenden Aussparung 55. Von den beiden sich stirnseitig gegenüberliegenden Wasseranschlüssen am Hohlzylindergehäuse 45 weist der Wassereingang WE einen kleineren Gewindedurchmesser (z. B. 1 Zoll) und der Wasserausgang WA einen größeren Gewinde­ durchmesser (z. B. 1 1/4 Zoll) auf.

In einem vergrößerten Ausschnitt ist in Fig. 4 die Anordnung des Druckverschlusses 46 im strömungsunbelasteten Zustand in der Aussparung 55 des Gehäuseinnenraums gezeigt. Der Außen­ durchmesser des Druckverschlusses 46 kann etwas kleiner ausge­ führt als der Innendurchmesser der Aussparung 55 sein, um er­ stens eine weitgehend berührungslose Bewegung des Druckver­ schlusses 46 längs der Führungsstabes 48 zu gewährleisten und um zweitens bei geringer Strömungsgeschwindigkeit schon einen Durchfluß gestatten. Der Druckverschluß 46 kann eckstirnseitig zur Aussparung 55 gerichtet eine vorzugsweise spitzwinkelra­ dialgerichtete Ringnut 56 aufweisen, in der sich gehaltert ein O-Ring 57 zur Schalldämmung während des Schließvorgangs befin­ det.

Der Strömungsindikator 3 arbeitet folgendermaßen: Befindet sich der Druckverschluß 46, wie in den Fig. 3, 4 gezeigt ist, in der Aussparung 55, dann bedeutet das den Zustand: Strö­ mungsindikator 3 ist ausgeschaltet. Wird der Druckverschluß 46 bis in den Bereich des Reed-Kontaktes 14 bewegt, dann spricht der Reed-Kontakt 14 an: Der Strömungsindikator 3 ist einge­ schaltet und es erfolgt eine Signalweitergabe. Das bedeutet, daß die Feder derart dimensioniert ist, daß sich ab einer be­ stimmten Soll-Durchflußmenge die Feder soweit zusammendrücken läßt, daß der Druckverschluß 46 in den Schaltbereich des Reed- Kontaktes bewegt wird und der Strömungsindikator 3 erst bei ausreichendem Feldlinienschnitt die Zuschaltung des Elektro­ densystems 38, 32 über die Steuereinheit 65 veranlaßt.

In Fig. 5 ist ein Querschnitt II-II durch den Strömungsindika­ tor 3 im Bereich des Reed-Kontaktes 14 gezeigt. Die Halte­ rungsvorrichtung 47 besitzt z. B. fünf Durchgangslöcher 54, die in einem Winkel α = 72° verdreht angeordnet sind. Der Strö­ mungsindikator 3 schaltet die Impulsspannung bei Wasserentnah­ me nur nach Erreichen der vorgegebenen Strömungsgeschwindig­ keit zu. Der Strömungsindikator 3 ist somit ein von der Strö­ mungsgeschwindigkeit abhängiger Schalter.

In Fig. 6 ist das zutreffende Blockschaltbild für die Elektro­ nik 71 dargestellt. Die Elektronik 71 besteht im wesentlichen aus folgenden elektronischen Baugruppen: Aus einem Netzteil 69, dem eine Sicherungsüberwachungsschaltung 59 mit Netzanschluß 23 (AC 220 V) sowie mit Netzkontrollanzeigen 19, 70 vorgeschaltet und eine Energieversorgungseinheit 4 für den Aufbau des statischen Magnetfeldes in der Spule 28 nachge­ schaltet sind, aus einem Generator 58 zur Erzeugung einer Im­ pulsspannung mit einer Arbeitsfrequenz von ca. 500 Hz, mit der die Anode 38 am Anschluß 12 beaufschlagt wird, aus einem Stromstärken-Ausgangsregler 60 (bis z. B. maximal 2 Ampere) mit der LED-Anzeige 18, aus einer zwischen Generator 58 und Aus­ gangsregler 60 zwischengeschalteten Schaltstufe 63 mit dem zugehörigen, die gesamte Steuereinheit 65 zuschaltenden Reed- Kontakt 14, aus einer Leistungsanzeigenschaltung 61 mit der LED-Anzeigenleiste 16 sowie aus einer Überlastschutzschaltung 62 mit der LED-Anzeige 17. Dabei versorgt das Netzteil 69 den Generator 58, die Schaltstufe 63, die Überlastschutzschaltung 62, die Leistungsanzeigeschaltung 61 und den Ausgangsregler 60 mit der notwendigen Gleichspannung.

Die Auswertung der Leitfähigkeit des Wassers in der Steuer­ einheit 65 bewirkt eine Abgabe der von den Leitfähigkeitswer­ ten abhängigen Impulsleistung über den Ausgangsregler 60 an die Anode 38. Die Impulsleistung wird je nach Verunreinigung im Wasser und im Bereich des Elektrodensystems 32, 38 automa­ tisch angepaßt. An der LED-Anzeigeleiste 16 kann der Nutzer der erfindungsgemäßen Anlage 1 den Zustand der momentanen Auf­ bereitung indirekt erkennen. Dabei ist es zweckmäßig, daß bei der erstmaligen Inbetriebnahme der Stand bzw. die Anzahl der anzeigenden LED-Felder gespeichert, zumindest dokumentiert wird.

Die Elektronik 71 kann mittels des Netzsteckers 24 derart ans Versorgungsnetz angeschlossen sein, daß das Magnetfeld dauer­ haft auch ohne Wasserentnahme vorhanden ist, oder mittels eines strömungsabhängigen Ein-/Ausschaltgeber gesteuert betä­ tigbar sein, wobei die letzte Möglichkeit energiesparender ist.

Dabei kann der Ein-/Ausschaltgeber im Bereich der Versorgungs­ leitungen 10, 66 oder im gesamten Bereich der erfindungsgemäßen Anlage 1 plaziert sein und ein Signal erzeugen, wenn Wasser schlechthin der Versorgungsleitung 66 entnommen wird. Der Ein-/Ausschaltgeber löst damit den sofortigen Aufbau des Magnet­ feldes der Spule 28 aus. Der Ein-/Ausschaltgeber kann elek­ trisch hauptsächlich mit dem Netzteil 69 oder der Sicherungs­ überwachungsschaltung 59 in Verbindung stehen und baulich wahlweise innerhalb der Rohrleitungen 10, 6, 5, 7, 66 direkt vom Wasser umströmt oder außerhalb der gleichen Rohrleitungen in­ direkt vorzugsweise an deren Außenmantelung plaziert sein.

Im folgenden wird die Betriebsweise der erfindungsgemäßen An­ lage 1, in der das erfindungsgemäße Verfahren realisiert ist, beschrieben.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß das im Ma­ gnetfeld einer Spule 28 strömende Wasser durch ein innerhalb des Magnetfeldes ebenfalls vom Wasser durchströmtes, zuschalt­ bares elektrisches Wechselfeld eines Elektrodensystems 32, 38 beaufschlagt und überlagert wird, dessen Impulsspannungsampli­ tude und Frequenz in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwin­ digkeit eingeschaltet wird.

Die Inbetriebnahme der erfinderischen Anlage 1 erfolgt durch Betätigung der beiden Absperrventile 8, 9 (Wasserhähne) und durch Netzeinschaltung der Elektronik 71. Beim Passieren des Strömungsindikators 3 können je nach vorhandener Strömungsgeschwindigkeit zwei Schaltzustände erreicht werden, wobei die zur Schaltung des Reed-Kontaktes notwendige Soll- Strömungsgeschwindigkeit durch einen vorgegebenen Abstand zwi­ schen der festgelegten Position des Reed-Kontaktes 14 und der Position des bewegten Druckverschlusses 46 entgegen der Feder­ kraft der Druckfeder 51 einstellbar ist:

Zum ersten erreicht der Druckverschluß 46 infolge zu geringer Strömungsgeschwindigkeit nicht die erforderliche Position zum Reed-Kontakt 14. Das Elektrodensystem 32, 38 wird noch nicht zugeschaltet, um keine zu energieaufwendige Überbehandlung des Wassers zu erhalten.

Zum zweiten kann die Strömungsgeschwindigkeit mindestens so groß sein, daß der Druckverschluß 46 in den Schaltbereich des Reed-Kontaktes 14 bewegt wird, so daß durch ein Signal an die Steuereinheit 65 das Elektrodensystem 32, 38 aktiviert wird und die Behandlung des im Magnetfeld befindlichen Wassers zusätz­ lich durchführt.

In dem Grundkörper 2 prallt das einströmende Wasser auf minde­ stens eine Prallwandung 30 und verweilt länger sowohl in der Vorkammer 35 als auch in der Nachkammer 36 durch den ausweis­ lich längeren Aufbereitungsweg.

Ist das vom Magnetfeld durchgriffene Elektrodensystem 32, 38 mit dem elektrischen Wechselfeld zugeschaltet, dann werden Salz und/oder andere Verunreinigungs-Strukturen im Wasser behandelt bzw. derart zerstört, daß ein qualitativ verbesser­ tes Verhalten des Wassers bei Benutzung in den Verbraucheran­ lagen registriert wird.

Bei zu großer Abweichung vom Zustand der Erst-Inbetriebnahme und nach entsprechender Anzeige (weniger LED als zu Beginn der Erst-Inbetriebnahme leuchten) an der LED-Anzeigeleiste 16 ist es zweckmäßig, die vorzugsweise verschraubt befestigte Anode 32 zu entnehmen, zu säubern oder zu wechseln, um eine weitere optimale Wasserbehandlung sicherzustellen.

Nach der Zuschaltung des Elektrodensystems 32, 38 als ein zwei­ tes auf das Wasser einwirkendes System stellt sich entspre­ chend der im Elektrodensystem vorhandenen Leitfähigkeit des Wassers automatisch eine abgebbare Leistung ein.

Damit wird ein sparsamer, aber wirkungsvoller Einsatz von Elektroenergie bei der Wasseraufbereitung erreicht.

Die Erfindung vermeidet störende Ablagerungen sowie ermöglicht die Zerstörung von Inkrustationen, insbesondere von Kalkabla­ gerungen in nachfolgenden Versorgungsleitungssystemen 66 und angeschlossenen Verbrauchern, insbesondere in Wasseraufberei­ tern, Waschmaschinen od. dgl.

Bezugszeichenliste

1

Anlage

2

Grundkörper

3

Strömungsindikator

4

Steuereinheit

5

Zwischenrohrleitung

6

Eingangsrohrleitung

7

Ausgangsrohrleitung

8

Eingangs-Absperrventil

9

Ausgangs-Absperrventil

10

Versorgungsrohrleitung

11

Spulenanschluß

12

Anodenanschluß

13

Grundkörperlängsachse

14

Reed-Kontakt

15

Anzeigeeinrichtung

16

LED-Anzeigeleiste

17

Überlastanzeige

18

Betriebsanzeige

19

Netzversorgungsanzeige

20

Anodenversorgungsanschluß

21

Reed-Kontaktanschluß

22

Netzversorgungsanschluß

23

Spulenversorgungssanschluß

24

Netzstecker

25

Gehäuse

26

Eingangsöffnung

27

Ausgangsöffnung

28

Spule

29

Spulenkörper

30

Prallwandung

31

Durchlaßöffnung

32

Längsrohr

33

Endbereich

34

freier Endbereich

35

Vorkammer

36

Nachkammer

37

Spulenraum

38

Anode

39

Isolationskörper

40

Gehäusewandung

41

Gehäusewandung

42

Anodenleitung

43

Spulenleitung

44

Strömungsindikatorleitung

45

Hohlzylindergehäuse

46

Druckverschluß

47

Halterungsvorrichtung

48

Führungsstab

49

Führungsöffnung

50

Permanentmagnetscheibe

51

Druckfeder

52

Außenmantel

53

Längsachse

54

Durchgangsloch

55

Aussparung

56

Ringnut

57

O-Ring

58

Generator

59

Sicherungsüberwachungsschaltung

60

Ausgangsregler

61

Leistungsanzeigeschaltung

62

Überlastschutzschaltung

63

Schaltungsstufe

64

Plasteaufnahmeteil

65

Steuereinheit

66

Versorgungsrohrleitung

67

Schutzmantel

68

Verengungsöffnung

69

Netzteil

70

Netzfehleranzeige

71

Elektronik
α Winkel

Claims (26)

1. Anlage zur Wasseraufbereitung, enthaltend im wesentlichen einen vom Wasser durchströmten Grundkörper (2) mit einer einen Spulenkörper (29) und ein Magnetfeld aufweisenden Spule (28) sowie einen Geber (3, 14) zur Signalweitergabe bei einer vorbestimmten Strömungsgeschwindigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß sich in dem von der Spule (28) umgebenen, vom Wasser durchflossenen Spulenkörper (29) mindestens ein Elektroden­ system (32, 38) befindet, das ebenfalls vom Wasser durch­ flossen sowie mit einer Steuereinheit (65) verbunden ist, von der aus an das Elektrodensystem (32, 38) in Abhängigkeit einer festgelegten Strömungsgeschwindigkeit ein elektri­ sches Wechselfeld zuschaltbar ist, das das im Elektrodensy­ stem (32, 38) vorhandene, durchgreifende Magnetfeld der Spu­ le (28) überlagert.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Spule (28) vorzugsweise ein konstantes stati­ sches Magnetfeld vorhanden ist, das von einer Energiever­ sorgungseinheit (4) aufgebaut ist.

3. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das an des Elektrodensystem (32, 38) zuschaltbare elek­ trische Wechselfeld eine vorgegebene Impulsspannung ein­ stellbarer Frequenz mit sich automatisch einstellbarer Lei­ stungsabgabe darstellt.

4. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vorzugsweise rotationssymmetrische Grundkörper (2) und der Strömungsindikator (3) miteinander in Verbindung stehen, wobei die Eingangsrohrleitung (6) und die Ausgangs­ rohrleitung (7) mittels eingebauter Absperrventile (8, 9) an die zu schützende Versorgungsrohrleitung (10) angeflanscht sind.

5. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsindikator (3) vorzugsweise im gesamten Bereich der Anlagenrohrleitungen (6,7) einbaubar ist.

6. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (2) einen Spulenanschluß (11) und einen Anodenanschluß (12) und vorzugsweise ein Entlüftungsventil besitzt, das für einen Ausbau der Anode (38) vorgesehen ist.

7. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einer Energieversorgungseinheit (4) und einer Steuereinheit (65) bestehende Elektronik (71) eine An­ zeigeeinrichtung (15), auf der sich eine LED-Anzeigeleiste (16) mit mehreren LED (z. B. zwölf LED) befinden, und Anzei­ gen für den Überlastschutz (17), für den Betrieb (18) der Spule (28) sowie für die Netzkontrolle (19,70) besitzt.

8. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (2) rotationssymmetrisch ist und die Form eines beidstirnseitig geschlossenen Hohlzylinders hat, dessen umlaufender Mantel einen Schutzmantel für die Spule (28) darstellt, wobei das Gehäuse (25) eine Eingangsöffnung (26) als Wassereingang und eine Ausgangsöffnung (27) als Wasserausgang aufweist.

9. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (25) die Spule (28) auf einem Spulenkörper (29) angeordnet ist, in dem sich mindestens eine vorzugs­ weise quer zum Spulenkörper (29) angeordnete, scheibenar­ tige Prallwandung (30) befindet, die den Spulenkörperin­ nenraum (37) in mindestens eine Vorkammer (35) und eine Nachkammer (36) teilt.

10. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Prallwandung (30) eine vorzugsweise exzen­ trische Durchlaßöffnung (31) befindet, an der ein Längs­ rohr (32) mit einem Endbereich (33) befestigt ist, so daß ein weitgehend trichterförmiger Durchgang vorhanden ist, sowie mit dem anderen freien Endbereich (34) in die Nach­ kammer (36) führt, deren Abmessungen von der vorgesehenen Durchflußmenge abhängen, um dem Wasser eine angemessene, möglichst lange Verweilzeit im Spulenkörperinnenraum (37) zu geben.

11. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrodensystem (32, 38) vorzugsweise aus einem Längsrohr (32) als Katode und aus einem mittig im Längs­ rohr (32) befindlichen Stab (38) als Anode besteht, wobei das Längsrohr (32) an der Prallwandung (30) und der An­ odenstab (38) an der Gehäusewandung (40) mittels eines Isolationskörpers (39) befestigt sind.

12. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsindikator (3) ein von der Strömungsge­ schwindigkeit abhängiger Schalter ist, der aus einem strö­ mungsbewegbaren, ein Magnetelement (50) enthaltenden Druckverschluß (46) und aus einem auf Magnetfeldlinien reagierenden signalabgebenden Reed-Kontakt (14) besteht.

13. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsindikator (3) im wesentlichen aus einem Hohlzylindergehäuse (45) besteht, in dem sich eingangssei­ tig der Druckverschluß (46) und ausgangsseitig eine innen befestigte, vorzugsweise verschraubte Halterungsvorrich­ tung (47) befinden, die einen mittig angeordneten Füh­ rungsstab (48) besitzt, der durch eine mittige Führungs­ öffnung (49) des Druckverschlusses (46) hindurchgreifend ausgebildet ist, wobei am Außenmantel (52) des Hohlzylin­ dergehäuses (45) der auf magnetische Feldlinien reagieren­ de Reed-Kontakt (14) befestigt ist, der sich parallel be­ abstandet zur Längsachse (53) des Hohlzylindergehäuses (45) zwischen dem Druckverschluß (46) und der Halterungs­ vorrichtung (47) befindet.

14. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Druckverschluß (46) sich als Magnetelement ein zentriert formschlüssig eingelassener, scheibenartiger, mittig gelochter Permanentmagnet (50) befindet, der von der Druckfeder (51) beaufschlagt ist, die den Führungsstab (48) umgibt und deren anderes freies Ende an der befestig­ ten Halterungsvorrichtung (47) anliegt.

15. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Halterungsvorrichtung (47) vorzugsweise mehrere zentral symmetrisch angeordnete Durchgangsöffnungen (54) befinden.

16. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Druckverschlusses (46) klei­ ner ausgebildet ist als der Innendurchmesser einer für den Druckverschluß (46) vorgesehenen Aussparung (55), um eine weitgehend berührungslose Bewegung des Druckverschlusses (46) längs der Führungsstabes (48) zu gewährleisten.

17. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckverschluß (46) stirnseitig zur Aussparung (55) eine Ringnut (56) aufweist, in der sich ein O-Ring (57) zur Schalldämmung während eines Schließvorganges befindet.

18. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (51) derart dimensioniert ist, daß ab einer bestimmten Soll-Durchflußmenge die Druckfeder (51) soweit zusammengedrückt wird, daß der Druckverschluß (46) in den Schaltbereich des Reed-Kontaktes (14) bewegt wird und erst dann der Strömungsindikator (3) die Zuschaltung des Elektrodensystems (32, 38) über die Steuereinheit (4) veranlaßt.

19. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zuständige Elektronik (71) im wesentlichen aus einem Netzteil (69), dem eine Sicherungsüberwachungsschal­ tung (59) mit Netzanschluß (23) sowie mit Netzkontrollan­ zeigen (19, 70) vorgeschaltet und eine Energieversorgungs­ einheit (4) für den Aufbau des Magnetfeldes in der Spule (28) nachgeschaltet sind, aus einem Generator (58) zur Erzeugung einer Impulsspannung mit der zugehörigen Arbeits­ frequenz, mit der die Anode (38) am Anschluß (12) beauf­ schlagt wird, aus einem Stromstärken-Ausgangsregler (60) mit der LED-Anzeige (18), aus einer zwischen Generator (58) und Ausgangsregler (60) zwischengeschalteten Schalt­ stufe (63) mit dem zugehörigen, die gesamte Steuereinheit (65) zuschaltenden Reed-Kontakt (14), aus einer Leistungs­ anzeigenschaltung (61) mit der LED-Anzeigenleiste (16) sowie aus einer Überlastschutzschaltung (62) mit der LED- Anzeige (17) besteht, wobei vorzugsweise das Netzteil (69) den Generator (58), die Schaltstufe (63), die Überlast­ schutzschaltung (62), die Leistungsanzeigeschaltung (61) sowie den Ausgangsregler (60) für eine Leistungszufuhr mit der notwendigen Gleichspannung versorgt.

20. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Anode (38) angelegte Impulsspannung eine Arbeitsfrequenz vorzugsweise im Bereich von etwa 500 Hz aufweist.

21. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronik (71) mit einem Ein-/Ausschaltgeber in Verbindung steht, der hauptsächlich im Bereich der Versor­ gungsleitungen (10, 66) plazierbar ist und ein Signal er­ zeugt, wenn Wasser der Versorgungsleitung (66) entnommen wird, so daß der sofortige Aufbau des Magnetfeldes der elektromagnetischen Spule (28) auslösbar ist.

22. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ein-/Ausschaltgeber vorzugsweise mit dem Netzteil (69) oder der Sicherungsüberwachungsschaltung (59) in Ver­ bindung steht und baulich wahlweise innerhalb der Rohrleitungen (10, 6, 5, 7, 66) direkt vom Wasser umströmt oder außerhalb der gleichen Rohrleitungen indirekt vorzugsweise an deren Außenmantelung plaziert ist.

23. Verfahren zur Wasseraufbereitung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das im Magnetfeld einer Spule (28) strömende Wasser mit einem innerhalb des Magnetfeldes befindlichen, vom Wasser durchströmten, zuschaltbaren elektrischen Wechsel­ feld eines Elektrodensystems (32, 38) beaufschlagt und überlagert wird, dessen Impulsspannungsamplitude und Fre­ quenz in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Strömungsge­ schwindigkeit zugeschaltet wird.

24. Verfahren zur Wasseraufbereitung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitfähigkeit des Wassers durch die Steuereinheit (65) ausgewertet und eine Abgabe der von den Leitfähig­ keitswerten abhängigen Impulsleistung an die Anode (38) veranlaßt wird, so daß die Impulsleistung je nach Verun­ reinigung bzw. Härte des Wassers und der Verunreinigung der Anode (38) automatisch angepaßt wird.

25. Verfahren zur Wasseraufbereitung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Betätigung der beiden Absperrventile (8, 9) (Wasserhähne) der Durchfluß des Wassers freigegeben und beim Passieren des Strömungsindikators (3) mit zu geringer Strömungsgeschwindigkeit das Elektrodensystem (32, 38) nicht zugeschaltet wird und mit ausreichender Strömungsge­ schwindigkeit zugeschaltet wird, indem der Druckverschluß (46) in den Schaltbereich des Reed-Kontaktes (14) insbe­ sondere federkraftentgegenwirkend bewegt wird, so daß durch dessen Signal das Elektrodensystem (32, 38) aktiviert wird und die Behandlung des schnell strömenden Wassers einsetzt.

26. Verfahren zur Wasseraufbereitung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei zu großer Abweichung vom Zustand der Erst- Inbetriebnahme nach entsprechender Anzeige an der LED- Anzeigeleiste (16) die vorzugsweise verschraubt befestigte Anode (32) entnommen, gesäubert oder gewechselt wird, um eine optimale Wasserbehandlung fortzuführen.