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Gegenstand dieser Erfindung ist eine Vorrichtung zur Behandlung von Wasser, die sich insbesondere für die Bewässerung eignet.
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Stand der Technik
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Wasserbehandlungsvorrichtungen verändern bekanntlich die chemischphysikalische Zusammensetzung des Wassers, z. B. um darin gelöstes Kalzium zu entfernen oder zu reduzieren und Kalkablagerungen in den Rohren zu vermeiden.
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Die meisten dieser Vorrichtungen verwenden zu diesem Zweck Salze, die die Kalziumsalze kombinieren oder ersetzen und verhindern, dass sie sich in Form von Inkrustationen ablagern.
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Es sind auch andere Vorrichtungen bekannt, die chemische Zusätze verwenden, die die natürliche Zusammensetzung des Wassers verändern, es aber für den menschlichen Gebrauch ungeeignet machen.
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In fast allen Behandlungsvorrichtungen beeinträchtigen die durchgeführten Operationen die natürliche Zusammensetzung des Wassers, und sehr oft werden sie zum gleichen Behälter und Inkubatoren/Diffusoren der Bakterienproliferation mit dem daraus resultierenden Risiko einer biologischen Verschmutzung der Rohrleitungen der Verteilungsanlage.
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Die technische Norm sieht nun den Einsatz eines Nachdesinfektionssystems vor, um die oben genannte Gefahr zu vermeiden.
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Der Inhaber dieser Anmeldung hat bereits eine erste Vorrichtung mit der Anmeldung TV92U00000039 eingereicht, die einen Entkalker ohne die Unannehmlichkeiten des bekannten Verfahrens zeigte, und eine zweite Vorrichtung mit der Anmeldung
EP02011509 , die auch in Bezug auf die biologische Bekämpfung verbessert wurde.
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Alle diese Vorrichtungen sind angesichts einer anderen Anforderung an den Keim- und Wachstumsindex, ein Parameter, der wesentlich restriktiver und aussagekräftiger ist als der Tieradaptionsindex, nicht mehr geeignet.
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Diese Indizes für Keimung und Wasserwachstum bleiben nach der Norm UNI10780 definiert.
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Für diesen Index ist es auch notwendig, die bisherigen wichtigen bakteriziden Eigenschaften ohne Änderung der Parameter für die Trinkbarkeit des Wassers, d. h. die chemisch-physikalischen Eigenschaften des behandelten Wassers, Härte, elektrische Leitfähigkeit, Temperatur, pH-Wert, ohne wesentliche Änderungen beizubehalten.
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Diese Keim- und Wachstumsindizes beziehen sich auch auf die Freisetzung schädlicher Metalle in das Wasser (Nickel, Kobalt, Chrom, Eisen, Magnesium, Molybdän, Vanadium), die durch die geltenden internationalen Gesundheitsvorschriften überwacht und parametrisiert werden; da diese Metalle nicht im Nachbehandlungswasser vorhanden sein dürfen, außer bei einigen Metallen, in sehr kleinen Mengen.
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Um eine Wasseraufbereitung zu erhalten, die am vollständigsten und effizientesten sein kann, reicht es daher nicht aus, dass sie Chlor entfernt oder Kalzium unwirksam macht, noch dass sie in der Lage ist, die verschiedenen pathogenen oder coliformen Keime zu neutralisieren; stattdessen muss es eine Behandlung sein, die das Wasser optimiert, sodass es nicht schädlich ist und dass es einen Keim- und Wachstumsindex von etwa 100 % aufweist. Die Bestimmung des Keim- und Wachstumsindex erfolgt nach dem Verfahren, das in den Anhängen der Norm UNI10780 festgelegt ist.
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Offensichtlich erfüllt keine der verwendeten Vorrichtungen diese Eigenschaften, wenn man bedenkt, dass das effizienteste Behandlungssystem im Namen desselben Inhabers in der Lage ist, korrosiven Mitteln zu widerstehen (unter Berücksichtigung der Chlordesinfektion, die zugesetzt wird, um das Wasser trinkbar zu machen und die Bakterienflora innerhalb tolerierbarer Grenzen zu halten), ein Paar Flansche verwendet, die auf stapelbare Weise aus magnetisierbarem Material gekoppelt sind, das jedoch Spuren von Metallen im behandelten Wasser freisetzt.
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Folglich konnten die Keim- und Wachstumsraten nur durch das Vorhandensein dieser Schwermetalle beeinflusst werden.
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So erwies sich die bisherige Vorrichtung, auch wenn sie mit leistungsfähigeren Materialien modifiziert wurde, als nicht ausreichend.
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Tatsächlich ist zu beachten, dass die Feldintensität in der Mitte der Behandlungskammer nicht übermäßig hoch sein kann, um kein Wasser zu erzeugen, das aus der Sicht des Fehlens pathogener Mikroorganismen perfekt, aus Sicht der Keimung aber im Wesentlichen steril ist.
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Es ist auch zu beachten, dass die Vorrichtung das Wasser nicht überhitzen darf, wenn sie zur Bewässerung verwendet werden soll.
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Zweck dieser Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur physikalischen Behandlung von Bewässerungswasser/Trinkwasser für den menschlichen Gebrauch (im Folgenden auch nur Behandlungsvorrichtung) nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion mit Frequenz bereitzustellen, die alle oben genannten Probleme überwinden kann.
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Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, eine Behandlungsvorrichtung bereitzustellen, die eine Wasserbehandlung mit einem hohen Grad an Keimung und Wachstum erreicht.
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Ein wesentlicher Zweck dieser Erfindung ist es, eine Behandlungsvorrichtung bereitzustellen, die keine signifikanten Proben von Metallen oder anderen schädlichen Partikeln freisetzt.
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Ein wichtiges Ziel dieser Erfindung ist es, eine Behandlungsvorrichtung bereitzustellen, die im Laufe der Zeit den Aggressionen der dem Wasser zugesetzten Säuren widerstehen kann, um es trinkbar zu machen.
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Ein weiterer Zweck dieser Erfindung ist die Bereitstellung einer wartungsfreien Wasserbehandlungsvorrichtung.
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Ein weiterer Zweck dieser Erfindung ist die Bereitstellung einer Wasserbehandlungsvorrichtung, die für die verschiedenen Ströme von behandeltem Wasser skalierbar ist.
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Ein klarer Zweck dieser Erfindung ist es, eine Wasserbehandlungsvorrichtung bereitzustellen, die in einem extrem hohen Temperaturbereich von 0 bis 100 Grad Celsius, unter dem Druck einiger Atmosphären und unter Beibehaltung ihrer Wirksamkeit betrieben werden kann.
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Ein weiterer Zweck dieser Erfindung ist die Bereitstellung einer Wasserbehandlungsvorrichtung, die den Betriebsablauf der Wasseraufbereitung ohne Dispersion außerhalb der Vorrichtung selbst begrenzt hält.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die Wasserbehandlungsvorrichtung dieser Erfindung beinhaltet ein Paar Flansche: einen oberen Flansch und einen unteren Flansch, die mittels Schrauben abnehmbar miteinander verbunden werden können und koaxial mit der Zwischenstellung eines ersten und eines zweiten Abstandshalters aus nichtmagnetischen Ringen überlappen, die zwischen diesen Flanschen und zwischen diesen Ringen ein Weg zur Behandlung von Wasser, das von einem Magnetfluss zwischen 500 und 900 Gauß betroffen ist, der von einer elektrischen Spule erzeugt wird, die innen konzentrisch zum inneren Abstandshalter angeordnet ist, definiert bleiben, wobei die Spule durch eine gleichgerichtete Halbwellenspannung von 50 bis 100 Volt und mit Frequenzen von 100 bis 150 Hz elektrisch angetrieben wird, wobei der Kern aus 99,8 % reinem Eisen und die beiden Flansche aus martensitischem, nickelfreien Stahl AISI 420B bestehen. Mit der Vorrichtung der Erfindung konnte eine Freisetzung von Metallen vermieden werden, wenn auch in sehr geringen Mengen im behandelten Wasser; tatsächlich ist die Eindämmungskammer der Behandlungsvorrichtung in Kontakt mit Wasser aus einem Material hergestellt, das praktisch frei von diesen Elementen ist.
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Darüber hinaus wurde ein Material verwendet, das über einen längeren Zeitraum allen aggressiven Medien standhalten kann.
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Um sicherzustellen, dass der Keim- und Wachstumsindex des behandelten Wassers im Laufe der Zeit hoch und stabil bleibt, war es erforderlich, alle Materialien auszuschließen, die nicht nur an der Oberfläche, sondern auch in der gesamten Masse, Nickel, Chrom usw. vorkommen.
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Die Verwendung von Materialien mit den oben genannten Einschränkungen macht es jedoch schwierig, wenn auch nicht sehr unwahrscheinlich, Vorrichtungen nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion mit einer Frequenz einzusetzen, die im Laufe der Zeit zuverlässig sein kann.
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Der größte Nachteil dieser Materialien ist, dass sie Materialien sind, deren geringe magnetische Permeabilität im Vergleich zu einem magnetisierbaren Kohlenstoffstahl eine erhebliche Strömung mit Auswirkungen auf die physikalische Behandlung von Wasser erfordern würde, hohe Ströme, die zu einer hohen Wärmeabfuhr führen, nicht durch das Wasser, mit dem die Behandlung betrieben wird, und mit Spulen, die mit zahlreichen Spulen ausgestattet sind, mit großen Abmessungen der Vorrichtung selbst.
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Nur mit dem martensitischen Edelstahl Typ AISI 420B konnten alle oben genannten Vorteile erreicht werden, obwohl es in der bekannten Technik kein Beispiel für das erfolgreiche Übertragen einer Feldstärke zwischen 500 und 900 Gauss in der toroidalen Konfiguration gibt.
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Darüber hinaus gibt es in der bekannten Technik kein Beispiel, das zwei Flansche verwendet, die mit einem Kern aus reinem Eisen, mit einer Stromversorgung mit gleichgerichteter Spannung von 50 bis 100 Volt und mit einer Frequenz von 100 bis 150 Hz gekoppelt sind, was die dem Hysteresezyklus untergeordnete Fläche begrenzt hat, und mit einer Reduzierung auf sehr wenige Verluste für Wirbelströme.
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Aus den oben genannten Gründen wird das Wasser auch bei der maximal erreichbaren Feldintensität von 900 Gauß in der Mitte der Behandlungskammer mit den gewünschten Auswirkungen des Keim- und Wachstumsindex des Behandlungswassers zu Bewässerungszwecken nicht überhitzt, jedenfalls nicht in einem Bereich von 1-3° Grad Celsius.
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Um diese Werte der Betriebsparameter zu erreichen, war es jedoch unerlässlich, dass der verwendete Kern aus 99,8 % reinem Eisen mit einer Permeabilität von etwa 5.000 µm für den gesamten Querschnitt innerhalb der Windungen der elektrischen Spule bestand.
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Vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung
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Vorteilhafterweise beinhaltet der martensitische, nickelfreie Stahl kein Chrom und kann daher keine Metalle davon an das Wasser abgeben.
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Dieser martensitische Stahl scheint jedoch im Vergleich zu austenitischem Stahl, dessen Nichtmagnetismus für die sehr niedrigen Permeabilitätswerte bekannt ist, für die er im Allgemeinen als paramagnetisch (relative magnetische Permeabilität (µ max) direkt über der Einheit definiert ist (Beispiel: µmax=1.001-1.01), ein viel höherer Permeabilitätsindex (nicht jedoch vergleichbar mit einem Permeabilitätsindex eines einfachen ferritischen Kohlenstoffstahls), und würde daher eine Spule erfordern, die ein viel intensiveres Feld erreichen würde, um signifikante Werte des einfallenden Stroms durch das behandelte Wasser zu erhalten, aber mit einer Erhöhung der Übertemperatur, die mit der Anwendung nicht kompatibel ist.
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Selbst ein normaler und generischer Metallkern, der sich im Inneren des Kerns befindet, konnte keinen Strom mit einer solchen Intensität durchführen, wobei das Verhältnis S1=20/100 S2 beibehalten wurde (S1 zeigte den Mindestquerschnitt der Flansche an, die den Strom kreuzen, und S2 den Mittelabschnitt der oberen und unteren Flansche) und die Abschnitte S3 und S4 der vorherigen Vorrichtung (S3 zeigte den radialen Abschnitt der Flansche in Kontakt mit der zu behandelnden Flüssigkeit und S4 den Rückzug der Sitze der Abstandshalter in Bezug auf S3).
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Um den gewünschten Durchfluss in der Behandlungskammer zu erhalten, wurde ein Kern aus reinem Eisen verwendet, dessen Permeabilität bei gleicher Spule und gleichen Abmessungen ohne gefährliche Übertemperaturen den genannten Durchfluss erzeugen kann, der zwar für das Material, aus dem die Flansche bestehen, schwierig ist, aber in der gewünschten Intensität in die Behandlungskammer gelangt.
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Diese und andere Vorteile werden alle durch die von dieser Erfindung erfasste Wasserbehandlungsvorrichtung gemäß den beigefügten Ansprüchen erreicht.
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Figurenliste
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Die technischen Merkmale der Erfindung sind nach den vorgenannten Zwecken aus dem Inhalt der nachstehend genannten Ansprüche eindeutig ersichtlich, und die Vorteile derselben werden in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die lediglich als Beispiel eine Form der Realisierung darstellen und nicht auf diese beschränkt sind, offensichtlicher:
- 1 zeigt die Vorrichtung der Erfindung in einer teilweise flachen Draufsicht.
- 2 zeigt die Vorrichtung der Erfindung in einer Schnittansicht, gemäß der AA-Ebene von 1.
- 3 zeigt das in 2 gezeigte in einer Explosionsansicht.
- 4 zeigt eine andere Querschnittsansicht der Vorrichtung gemäß einer vertikalen Ebene, die durch die Mitte verläuft.
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Zusammenfassung einer bevorzugten Realisierung
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In Bezug auf die Zeichnungen wird die exemplarische und nicht abschließende Realisierung eines bevorzugten Verfahrens zur Realisierung der Erfindung aufgezeigt.
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Die Wasserbehandlungsvorrichtung 1 mit einem hohen Keim- und Wachstumsindex besteht aus einem Paar Flanschen 2, 3 spiegelnd gegenüberliegend, die durch ein Paar Abstandshalter 8, 9 ringförmig angeordnet sind, die konzentrisch angeordnet sind, um einen Raum zwischen ihnen für den Verlauf der Wasserbehandlung, die als Behandlungskammer 18 bezeichnet wird, zu definieren.
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Diese Distanzringe 8, 9 bestehen aus Polyethylen oder einem gleichwertigen Material, sind chemisch inert und unempfindlich gegen elektromagnetische Felder.
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Das Flanschpaar 2, 3 mit den Zwischenringen 8,9 dazwischen ist durch eine Reihe von nichtmagnetischen Schrauben 4 miteinander verbunden.
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Im Raum innerhalb des Abstandhalters mit kleinerem Durchmesser 9 befindet sich konzentrisch eine elektrische Spule 15, deren Wicklung von einer externen Stromversorgung mit Strom versorgt wird.
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Der gesamte Abschnitt, der innen und seitlich in der elektrischen Spule 15 ringförmig eingeschlossen ist und oben und unten durch die beiden Flansche, oben 2 und unten 3, definiert ist, wird von einem Kern 14 aus reinem Eisen eingenommen.
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Die elektrische Wicklung der elektrischen Spule 15 wird von außen durch ein spezielles Stromkabel 19 für die Stromversorgung gespeist.
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Der im Behandlungskammerraum 18 zwischen den beiden Flanschen 8, 9 definierte Behandlungsverlauf ist aufgrund des Vorhandenseins eines abweichenden Septums 5 in der Behandlungskammer 18 praktisch als 360°-Verlängerungsring ausgebildet, auf dessen jeder gegenüberliegenden Seite die Behandlungswassereintrittsöffnungen 6 und Austrittsöffnungen 7 entgegengesetzt angeordnet sind.
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Die Flansche 2, 3 in der Nähe der Kupplungsgehäuse mit dem äußeren Abstandsring 8 weisen im Querschnitt eine Entnahme des Profils 10, 11 auf, und in ähnlicher Weise weisen die Flansche 2, 3 in der Nähe der Kupplungsgehäuse mit dem inneren Abstandsring 9 im Querschnitt eine Entnahme des Profils 12, 13 auf, während die beiden Flansche 2, 3 mit ihren eigenen Vorsprüngen 16, 17 innerhalb der Behandlungskammer 18 vorstehen, sich entlang des gesamten Behandlungsverlaufs des Wassers annähern und dann zu einer Gleichmäßigkeit und Konzentration der Induktion innerhalb der Behandlungskammer 18 kommen, wobei die Dispersionen außerhalb der Vorrichtung 1 für die oben genannten Rückwärtsbewegungen minimiert werden.
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Obwohl die Intensität des Durchflusses 900 Gauß innerhalb der Behandlungskammer 18 erreichen kann, wobei die Übertemperatur auf 1-3 Grad Celsius begrenzt ist, war es möglich, einen sehr hohen Wirkungsgrad unter Verwendung eines Kerns 14 aus reinem Eisen bei 99,8 % zu erreichen, indem die Spule 15 mit einer gleichgerichteten Halbwellenspannung von 50 bis 100 Volt und einer Frequenz von 100 bis 150 Hz gespeist wird, wodurch die Wirbelströme und der mit einem begrenzten Zyklus der Hysterese verbundene Aufwand begrenzt werden.
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Die erforderlichen Anforderungen an die mechanische und chemische Beständigkeit der Vorrichtung wurden erfüllt, wobei berücksichtigt wurde, dass das Wasser mit desinfizierendem Chlor ohne nennenswerte Freisetzung von Schwermetallen zugegeben werden kann, indem Edelstahl AISI 420B verwendet wird, der niemals zum Zwecke einer Übertragung und Ableitung von elektromagnetischem Fluss verwendet wird.
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Vorteilhafterweise wurde das Verhältnis zwischen S1 und S2 im Vergleich zur vorherigen patentierten Vorrichtung mit S1=30/100 S2 praktisch unverändert gehalten, und damit einhergehend mit der Invarianz der spezifischen Anströmung zwischen dem Kernabschnitt und dem Mindestabschnitt des Flansches orthogonal zur Strömung.
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Der Mindestquerschnitt des Flansches orthogonal zur Strömung wurde mit S1 definiert.
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Und der der mittlere Abschnitt der oberen 2 und unteren 3 Flansche wurde mit S2 definiert, entsprechend dem Querschnitt des Kerns.
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Die Breite der Behandlungskammer zwischen 90 und 95 % von S2 wurde ebenfalls als S3 definiert.
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Schließlich wurde der Rückzug des Profils 10, 11 der Flansche an der Außenseite der Vorrichtung, entsprechend 5 und 10 % von S2, mit S4 definiert.
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Während die Gleichmäßigkeit der Verteilung des Feldes auf die Wände, aus denen sich die Induktionskammer in Kontakt mit Wasser zusammensetzt, weiter verbessert wurde, beträgt sie 1:2 zwischen Höhe und Breite.
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Mit der obigen Struktur der Vorrichtung 1 und der Speisung der elektrischen Spule 15 mit einer gleichgerichteten Halbwellenspannung von 50 bis 100 Volt und mit einer Frequenz von 100 bis 150 Hz, wobei ein Durchfluss innerhalb der Behandlungskammer 18 von nicht mehr als 900 Gauß erhalten wird, und mit einer Durchflussrate, bei der das austretende Wasser die Temperatur des einströmenden Wassers von 3° Grad Celsius nicht überschreitet, wurden Tests durchgeführt, um die Auswirkungen auf den Wachstumsindex und den Keimungsindex zu bewerten.
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Die durchgeführten Tests haben ausgezeichnete Ergebnisse erbracht, die deutlich gemacht haben, dass das behandelte Wasser insbesondere für den menschlichen Verzehr und vor allem für die Bewässerung geeignet ist, da hervorragende Ergebnisse für Keimung und Wachstum erzielt wurden. Daher wurde beschlossen, die oben genannten Ergebnisse von einem spezialisierten Labor zu validieren und zu zertifizieren, das die experimentellen Beweise gemäß den in den Normen festgelegten Verfahren bestätigt und zertifiziert hat.
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Diese Tests wurden von dem von der CSA-Gruppe - „Research Institute“ - zertifizierten Forschungsinstitut durchgeführt, wobei die Bestimmungen des Verfahrens UNI10780:1998 Anhang K für den Keimungsindex und die Bestimmungen des Verfahrens UNI1780:1998 Anhang L für den Wachstumsindex genauestens eingehalten wurden.
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Die Ergebnisse der oben genannten Tests, wie sie in den beigefügten Unterlagen dargelegt sind, zeigen, dass bei Verwendung von mit der Vorrichtung der Erfindung behandeltem Wasser die Wachstumsrate 98 % und die Keimungsrate 99 % beträgt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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