DE19828556A1 - Entkalkungsgerät - Google Patents

Abstract

Elektromagnetisches Entkalkungsgerät sowie Anordnung aus Entkalkungsgerät und Wasserrohr mit einem an der Außenseite eines Wasserrohrs (14) anzubringenden Elektromagneten, dessen Magnetfeld den Innenraum des Wasserrohrs (14) durchsetzt. Der Elektromagnet weist einen ferromagnetischen Bandkern (10) mit wenigstens zwei parallelen Armen (12, 18) auf. Der erste Arm ist von einer Primärspule (20) mit zahlreichen Windungen und der zweite Arm (18) von einer Sekundärspule (16) mit einer oder wenigen Windungen niedrigen Widerstands umschlossen. Die Sekundärspule (16) umschließt auch das Wasserrohr (14).

Description

Die Erfindung betrifft ein Entkalkungsgerät nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1 sowie eine Anordnung aus Entkalkungsge­ rät und Wasserrohr, welches das zu entkalkende Wasser führt.

Durch Entkalkungsgeräte sollen im Wasser enthaltene Mineral­ salze, insbesondere Kalzium- und Magnesiumverbindungen, so umstrukturiert werden, daß deren Ablagerung auf mit Wasser in Berührung stehenden Oberflächen, insbesondere Wasserrohren, reduziert wird. Derartige Geräte können sowohl im Haushalt als auch in der Industrie eingesetzt werden.

Undestilliertes Wasser enthält Salze in Form von elektrisch aufgeladenen Ionen in allerkleinsten Teilchen, die sich durch die Anziehung ihrer elektrischen Ladungen zusammenballen und auf den wasserführenden Oberflächen harte Krusten bilden. Dies wird als sogenannte "Verkalkung" bezeichnet. Dieses Phänomen verstärkt sich noch untei. Einfluß von Wärme und Wasserverwirbelung, so daß sich großvolumige Ablagerungen ergeben können. Diese Ablagerungen führen in Haushalts- und Industrieanlagen zu Verlust und Vergeudung elektrischer und Wärmeenergie, Verstopfungen von Wasserleitungen, Verkrustung von elektrischen Widerständen bis zu deren Durchbrennen, sie erfordern fortwährende Überwachung sowie das Reparieren und Auswechseln von Wasserleitungen, Verbindungen, Dichtungen und Ventilen sowie einen großen Verbrauch von Reinigungsmit­ teln, die umweltbelastend sind.

Elektromagnetische Entkalkungsgeräte der eingangs genannten Art sind bereits bekannt. Hierbei durchläuft das Wasser ein starkes Magnetfeld, so daß die Kristallstruktur und die Anordnung der Moleküle der Salzteilchen, insbesondere Kalk- oder Magnesiumteilchen, geändert wird. Das Magnetfeld wird bei den bekannten Geräten von einem oder mehreren Elektro­ magneten in U-Form gebildet, deren Polschuhe das Wasserrohr berühren. Dadurch wird das Wasser im Rohrinneren einem star­ ken Magnetfeld unterworfen. Diese bekannten Geräte haben den Vorteil, daß die charakteristischen Eigenschaften des Wassers im wesentlichen nicht verändert werden, daß das Gerät außer­ halb des Wasserleitungssystems angebracht ist, wodurch das Wasser nicht mit Fremdsubstanzen in Berührung kommt, daß keine chemischen Substanzen für die Entkalkung angewendet werden müssen und somit auch keine Verunreinigung des Wasser erfolgt. Obwohl die Betriebskosten dieser bekannten Gerät geringer sind als bei anderen, vorwiegend mit chemischen Mitteln arbeitenden Anlagen, haben sie doch noch spürbare Betriebskosten, insbesondere, wenn ein hohes Magnetfeld benötigt wird. Bei den bekannten Geräten kann auch nicht ohne weiteres die elektromagnetische Leistung dem Bedarf angepaßt werden, da das Metall der Magnete dazu neigt, sich zu sätti­ gen und die aufgenommene elektrische Energie, in Wärme umge­ wandelt, an die Umgebung verloren geht. Diese Begleiterschei­ nungen können durch die Erhöhung von Frequenz und Spannung der Elektromagnete verringert werden, dies führt aber zu anderen Nachteilen, wie einer Gefahr durch erhöhte Betriebs­ spannung, höheren Geräte- und Betriebskosten, verringerter Lebensdauer durch die erforderliche elektronische Schaltung, regelmäßiger Wartung und dergleichen mehr.

Die Erfindung stellt sich zur Aufgabe, ein Entkalkungsgerät sowie eine entsprechende Anordnung aus Entkalkungsgerät und Wasserrohr so zu verbessern, daß sie eine möglichst niedrige, keine Gefahr hervorrufende Betriebsspannung, einfachen Auf­ bau, schnelle Montagemöglichkeit, niedrigen Herstellungspreis und hohe Betriebsdauer bei minimaler Wartung besitzen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 9 gelöst.

In der einfachsten Ausführungsform besteht das erfindungsge­ mäße Gerät einfach aus einem C-förmigen Bandkern, dessen einen Arm die Primärspule umschließt und um dessen anderen Arm ein gut leitender Ring gelegt ist, der gleichzeitig das benachbarte Wasserrohr umschließt. Das ganze Gerät kann zusätzlich von einem Gehäuse umgeben sein. Die Anbringung des Geräts ist insbesondere bei Neubauten völlig problemlos.

In den Unteransprüchen 1 bis 8 sind vorteilhafte Ausgestal­ tungen des erfindungsgemäßen Entkalkungsgeräts unter Schutz gestellt. Grundsätzlich können zur Verstärkung des Magnet­ felds im Wasserrohr zwei oder mehrere gleiche Geräte neben­ einander vorgesehen werden. Besonders bevorzugt wird jedoch die Ausführungsform nach Anspruch 4, die bei einfachster Herstellung und Montage eine sehr starke Leistung ergibt.

Die Umkleidung des ferromagnetischen Bandkerns mit besonders präpariertem Feinblech gemäß Anspruch 5 ergibt eine Verrin­ gerung von Streuverlusten.

Zur Erleichterung des Montage an schwer zugänglichen Stellen des Wasserrohrsystems ist eine unterteilte Ausführungsform der ringförmigen Sekundärspule gemäß Anspruch 6 besonders geeignet. Diese Ausführungsform läßt sich auch bei sehr schmalem Platz zwischen Wasserrohr und Wand oder Wandecke von außen her sehr einfach montieren, ohne daß hierfür ein Fach­ mann erforderlich wäre.

Das Einbringen einer elastischen Schicht gemäß Anspruch 7 dient einer Dämpfung der bei Betrieb des erfindungsgemäßen Geräts im Wasserrohrsystem auftretenden und weitergeleiteten Schwingungsgeräusche.

Zur Stabilisierung des Geräts und zum Schutz desselben gegen äußere Beschädigungen sowie auch zur weiteren Dämpfung von Geräuschen trägt ein Eingießen der Teile in Kunstharz gemäß Anspruch 8 bei.

Die Erfindungsaufgabe wird auch durch eine Anordnung aus Entkalkungsgerät und Wasserrohr gemäß Anspruch 9 in hervorra­ gender Weise gelöst, wobei die Unteransprüche 10 bis 12 vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Anordnung betreffen.

Bei einer einfachsten Ausführungsform weist diese Anordnung nur eine einzige Spule auf, die das Wasserrohr umschließt, in dessen Innerem je nach Frequenz und Spannung des angeleg­ ten Wechselfeldes ein mehr oder weniger starkes Magnetfeld erzeugt wird. Auch diese Ausführungsform kann zum Schutz von einem Gehäuse umgeben und/oder wenigstens teilweise in Kunst­ harz eingegossen sein. Nach Anspruch 11 werden vorzugsweise zwei solche Spulen mit entgegengesetzter Polung nebeneinander verwendet, wodurch sich eine besonders günstige magnetische Wirkung auf das das Wasserrohr durchströmende Wasser ergibt.

Anhand der Figuren werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer an einem Wasserrohr ange­ brachten ersten Ausführungsform des erfindungsge­ mäßen Entkalkungsgeräts,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht einer an einem Wasserrohr ange­ brachten erweiterten Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Entkalkungsgeräts,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 3,

Fig. 6 eine Seitenansicht einer dritten, besonders leicht an einem Wasserohr zu montierenden Ausführungsform des erfindungsgemäßen Entkalkungsgerätes, und

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII in Fig. 6.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsform weist einen, ggfs. zu leichteren Montage in nicht gezeigter Weise aus zwei C-förmigen Bandkernen zusammengesetzten, O-förmig geschlossenen ferromagnetischen Bandkern 10 auf. Ein Längsarm 12 des Bandkerns 10 liegt parallel an einem Wasserrohr 14 an und ist zusammen mit dem Wasserrohr 14 von einer aus einem breiten einschichtigen Band bestehenden Sekundärspule 16 aus gut leitendem Material, wie Kupfer, Aluminium oder dergl., umschlossen. Das Wasserrohr 14 kann aus verschiedenen Mate­ rialien, z. B. Kupfer, Kunststoff oder dergl. bestehen. Der zum Arm 12 parallele, vom Wasserrohr 14 abgelegene Arm 18 des Bandkerns 10 ist von einer aus vielen Windungen dünnen Drah­ tes, vorzugsweise mit geringerer Leitfähigkeit, bestehenden Primärspule 20 umschlossen. Die Primärspule 20 ist in nicht näher gezeigter Weise durch ein Kabel oder dergl. an ein Wechselstromnetz anschließbar.

Sobald die Primärspule 20 unter Wechselstrom steht, bildet sich im Bandkern 10 ein Magnetfluß, der in der Sekundärspule 16 durch Induktion einen hohen Strom erzeugt, während die Spannung im Bereich von wenigen Millivolt verbleibt. Dadurch entsteht keinerlei Gefahr für Mensch, Tier und Sachen. Der in der Sekundärspule 16 fließende Strom bildet ein starkes Magnetfeld aus, das auch das Wasserrohr 14 und das Wasser selbst durchsetzt. In der dargestellten Weise besteht also die Sekundärspule 16 nur aus einer einzigen geschlossenen Windung.

Der elektromagnetische Kreis der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform hat seinen stärksten Energieverlust im ferromagnetischen Bandkern 10. Um diesen Verlust spürbar zu senken, sind in nicht dargestellter Weise magnetische Feinblechbänder mit gerichteten Kristallen um den Bandkern 10 gewickelt. Dadurch wird nicht nur eine Verringerung der Energieverluste, sondern durch die Ausrichtung der Kristall­ körner auch eine optimale magnetische Durchlässigkeit sowohl beim Einschalten als auch bei erhöhter Induktion erreicht. Mit dem erfindungsgemäßen Entkalkungsgerät läßt sich daher ein hoher Wirkungsgrad bei geringem Materialverbrauch und minimaler Montagezeit erreichen, was zu niedrigen Herstel­ lungs- und Betriebskosten führt.

Der Bandkern 10 kann bei dieser Ausführungsform zur Isolie­ rung mit speziellem Epoxidharz imprägniert sein. Er ist kompakt und starr und daher wenig anfällig für mechanische Vibrationen, die sich unvermeidlich im Wasserrohr 14 und dem angeschlossenen Wasserrohrsystem ausbreiten und lästiges Geräusch erzeugen würden.

Oftmals reicht für eine wirksame Entkalkung ein kurzfristiges starkes Magnetfeld nicht aus, sondern das Magnetfeld muß eine vom Leitungsdurchmesser und der Wassermenge abhängige Zeit einwirken. Dies kann ggfs. dadurch erreicht werden, daß zwei oder mehrere erfindungsgemäße Entkalkungsgeräte hintereinan­ der an dem Wasserrohr 14 angebracht werden. Diese können auch zusammengefaßt und in einem einzigen, nicht dargestellten Gehäuse untergebracht sein.

Eine erweiterte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Entkal­ kungsgeräts ist in den Fig. 3 bis 5 dargestellt. Der ferromagnetische Bandkern 10' weist hier die Form einer 8 auf. Der Mittelarm 22 des Bandkerns 10' ist von einer Pri­ märspule 20 umschlossen, die im wesentlichen der bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 verwendeten Primärspule entspricht. Zwei in gestreckter Lage parallel zum Wasserrohr 14 angeordnete Seitenarm 12' und 12" sind zusammen mit dem Wasserrohr 14 von je einer aus einer einzigen bandförmigen Windung bestehenden Sekundärspule 16' bzw. 16" umschlossen.

Sobald die Primärspule 20 von Wechselstrom durchflossen wird, entsteht im Bandkern 10' ein Magnetfluß, dessen Richtung von den in Fig. 3 eingezeichneten Pfeilen 24 angegeben wird. Die beiden Seitenarme 12' und 12" sind daher von Magnetströmen der gleichen Stärke, jedoch entgegengesetzter Richtung durch­ flossen. Daraus ergeben sich auch in den Sekundärspulen 16' und 16" durch magnetische Induktion Magnetströme gleicher Stärke, jedoch entgegengesetzter Richtung. Der in den Sekun­ därspulen 16', 16" fließende Strom ist sehr hoch, während die Arbeitsspannung wiederum nur wenige Millivolt beträgt, so daß keinerlei Gefahr für Menschen, Tiere oder Sachen entsteht.

Der elektromagnetische Kreis der Ausführungsform gemäß Fig. 3 entspricht demjenigen von zwei ferromagnetischen Kernen in E-Form, auch einphasige Transformatorsäulen genannt, da sie wie Primärspulen wirken, die an das elektrische Netz anti­ parallel angeschlossen sind. Somit ergeben sich eine sehr einfache Konstruktion sowie geringe Herstellungs- und Be­ triebskosten bei kleinstmöglichem Volumen.

Wie oben geschildert, ist die Montage derartiger Entkalkungs­ geräte an einem nahe der Wand verlaufenden Wasserrohr manch­ mal schwierig. Meist werden Wasserleitungen zusammen mit anderen Versorgungsleitungen in Raumecken verlegt, so daß dem Installierenden zur Montage nur der Raum vor den Rohren verbleibt.

Die Ausführungsform gemäß den Fig. 6 und 7 vermeidet diese Schwierigkeiten. Diese Ausführungsform ist, wie auch die vorher geschilderten Ausführungsformen, so einfach zu montie­ ren, daß auch bei nachträglicher Anbringung an einem vorhan­ denen Wasserrohr nicht einmal ein Fachmann benötigt wird.

Da diese Ausführungsform bis auf einige nachfolgend zu erläu­ ternde Unterschiede der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform in wesentlichen Teilen gleich ist, werden für die gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet. Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 ist bei der in den Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsform die den Arm 12 des Bandkerns und das Wasserrohr 14 umgebende, aus einer einzigen bandförmigen Windung bestehende Sekundär­ spule in zwei Halbschalen 26 und 28 unterteilt, die jeweils paarweise aneinanderliegende, nach außen stehende Flansche 30 aufweisen. Die Flansche weisen nicht gezeigte, sich über­ deckende Schraublöcher zum Einsetzen von Kopfschrauben 32 auf. Jeweils einer der Flansche 30 ist mit einer Verstärkung 34 mit Innengewinde versehen, in welches die Kopfschraube 32 eingeschraubt werden kann. Die beiden Flanschpaare 30 sind so angeordnet, daß eine Montage des Entkalkungsgeräts an dem Wasserrohr 14 auch bei nur von vorne, d. h. in den Fig. 6 und 7 von unten, zugänglichem Platz ohne weiteres möglich ist. Das benötigte Werkzeug besteht lediglich aus einem Steckschlüssel, wie er in den meisten Haushalten zur Verfü­ gung steht. Die Flanschpaare 30 können leicht in den Zwi­ schenraum zwischen einer nicht dargestellten Wand und dem Wasserrohr 14 eingeführt werden. Dadurch ist der Platzbedarf des Entkalkungsgeräts stark verringert und es ist der Einbau des Geräts auch an vorhandenen Wasserrohren ohne weiteres möglich.

Zwischen den Arm 12 des Bandkerns und das Wasserrohr 14 ist bei dieser Ausführungsform eine elastische Schicht 36, z. B. aus Gummi oder dergl., eingefügt, welche beim Anziehen der Kopfschrauben 32 stark zusammengepreßt wird und zum Absorbie­ ren etwa im Bandkern entstehender Schwingungen und somit zur Verhinderung von Geräuschübertragung auf das Wasserrohrsystem dient. Selbstverständlich kann diese elastische Schicht auch bei den in den übrigen Figuren dargestellten Ausführungsfor­ men vorteilhaft angewendet werden.

Schließlich unterscheidet sich die Ausführungsform gemäß den Fig. 6 und 7 noch dadurch von den vorher gezeigten Aus­ führungsformen, daß die Primärspule 20, Teile des Bandkerns 12,18 sowie ein Teil der einen Halbschale 28 der Sekundär­ spule in einen gehäuseartig wirkenden monolithischen Block 38 aus isolierendem Kunstharz eingegossen sind. Diese Kunstharz­ umhüllung wirkt nicht nur mechanisch verstärkend und schützend, sondern dient auch zur weiteren Dämpfung eventuell auftretender Schwingungen. Auch dieses Eingießen in Kunstharz kann bei den oben geschilderten anderen Ausführungsformen, falls gewünscht, jederzeit vorteilhaft angewendet werden.

Claims (12)

1. Entkalkungsgerät mit einem an der Außenseite eines Wasserrohrs anzubringenden Elektromagneten, dessen Magnetfeld den Innenraum des Wasserrohrs durchsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet einen ferromagnetischen Bandkern (10, 10'; 12, 18) mit wenigstens zwei Armen (12, 18; 12',22) enthält, daß der erste Arm (18, 22) von einer Primärspule (20) mit zahlreichen Windungen hohen Widerstandes und der zweite Arm (12, 12') von einer Sekundärspule (16, 16'; 26, 28) mit einer oder wenigen Windungen niedrigen Widerstands umschlossen ist, und daß die Sekundärspule (16, 16'; 26, 28) so geformt ist, daß sie außer dem zweiten Arm (12, 12') auch das Wasser­ rohr (14) umschließen kann.

2. Entkalkungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Bandkern C-Form besitzt.

3. Entkalkungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Bandkern (10; 12, 18) O-Form besitzt.

4. Entkalkungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Bandkern (10') die Form einer 8 besitzt, wobei ein Mittelarm (22) der 8 von der Primärspule (20) und zwei in gestrecktem Winkel angeordnete, gerade Seitenarme (12', 12") der 8 von je einer Sekundärspule (16, 16") umschlossen sind, und daß die Sekundärspulen (16', 16") in entgegengesetzter Polung an Wechselstrom anschließbar sind.

5. Entkalkungsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der ferromagnetische Band­ kern (10, 10'; 12, 18) mit magnetischem, gerichtete Kris­ talle enthaltenden Feinblech umwickelt ist.

6. Entkalkungsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Sekundärspule aus einer bandförmigen Windung besteht und in zwei Halbschalen (26, 28) unterteilt ist, die nach Umschließen des Wasser­ rohrs (14) mit Flanschen (30) derart aneinanderliegen, daß sie durch Schrauben (32) aneinander festlegbar sind.

7. Entkalkungsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den von der Sekun­ därspule (26, 28) umschlossenen Arm (12) des Bandkerns und das Wasserrohr (14) eine elastische Schicht (36) eingelegt ist, die bei Anbringen des Geräts am Wasser­ rohr (14) stark gepreßt wird.

8. Entkalkungsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Primärspule (20) und/oder Sekundärspule (16, 16',16"; 26, 28) wenigstens teilweise in Kunstharz (38) eingegossen sind.

9. Anordnung aus Entkalkungsgerät und Wasserrohr mit we­ nigstens einer an der Außenseite des Wasserrohrs anzu­ bringenden, an Wechselstrom anschließbaren Spule, deren Magnetfeld den Innenraum des Wasserohrs durchsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule das Wasserrohr (14) umschließt.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule die Sekundärspule (16, 16', 16"; 26, 28) des Entkalkungsgeräts nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ist.

11. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserrohr (14) von zwei mit entgegengesetzter Polung an Wechselstrom anschließbaren Spulen umschlossen ist.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spulen die Sekundärspulen (16, 16") des Entkalkungsgeräts nach Anspruch 4 sind.